Nghiên cứu khoảng cách hợp lý giữa các thanh chống theo phương đứng của tường chắn hố đào khi thi công tường vây tầng hầm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----o0o-----

NGUYỄN HOÀNG GIANG

NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH HỢP LÝ
GIỮA CÁC THANH CHỐNG THEO PHƯƠNG
ĐỨNG CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO KHI THI
CÔNG TƯỜNG VÂY TẦNG HẦM
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2015


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Lê Trọng Nghĩa

Cán bộ chấm nhận xét 1

: .....................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2

: .....................................................................

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày………tháng………năm …….

Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. . .....................................................................
2. . .....................................................................
3. . .....................................................................
4. . .....................................................................
5. . .....................................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG GIANG

MSHV: 12090361

Ngày, tháng, năm sinh : 1987

Nơi sinh : Đồng Tháp

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng

MS: 60 58 60

Khoá (Năm trúng tuyển) : 2012
I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH HỢP LÍ GIỮA CÁC THANH CHỐNG
THEO PHƯƠNG ĐỨNG CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO KHI THI CÔNG
TƯỜNG VÂY TÂNG HẦM
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mở đầu: Giới thiệu nội dung nghiên cứu.
Chương 1: Tổng quan về hố đào sâu và tình hình nghiên cứu hệ thanh chống.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thanh chống và ứng dụng phương pháp phần tử hữu
hạn trong việc phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu.
Chương 3: Nghiên cứu về khoảng cách hợp lí giữa các thanh chống theo phương
đứng của tường chắn hố đào sâu khi thi công tường vây tầng hầm.
Kết luận và kiến nghị
II- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/06/2014
III- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2015
IV- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Lê Trọng Nghĩa
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

TS. Lê Trọng Nghĩa

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cơ Bộ mơn Địa cơ Nền móng đã
nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận
lợi giúp đỡ học viên trong thời gian qua.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê Trọng Nghĩa
người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và ln quan tâm, động viên tinh thần trong thời
gian học viên thực hiện Luận văn. Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được
phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá
mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình.
Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên,
giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua.
Do thời gian và trình độ hạn chế, chắc chắn đề tài cịn nhiều thiếu sót, bản thân
em sẽ cố gắng hồn thiện hơn nữa trong q trình làm việc , nghiên cứu tiếp theo và
mong muốn nhận được nhìu ý kiến đóng góp từ Thầy, Cơ và Các bạn bè đồng
nghiệp.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2015
Học viên

Nguyễn Hoàng Giang


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Vấn đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu cơng trình ngầm ln là vấn đề
lớn và cần nhiều thời gian, công sức nghiên cứu. Trong đề tài này, tác giả nghiên
cứu chuyển vị của tường vây D600 (Diaphragm Wall), sâu 21m so với mặt đất hiện
hữu của cơng trình dài 50m, rộng 30m và có 3 tầng hầm, với độ sâu hố đào lớn nhất
là 13,5m (hố thang máy) thi công bằng phương pháp Bottum - Up, trong khu vực
địa chất quận I, thành phố Hồ Chí Minh. Tồn bộ q trình thi cơng được mô phỏng

bằng phương pháp phần tử hữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 2D V8.5.
Các kết quả phân tích được so sánh với nhau và so sánh với kết quả quan trắc đã
được hiệu chỉnh từ đó rút ra những kết luận. Kết quả cho thấy phương án thay đổi
khoảng cách giữa hệ thanh chống có hiểu quả rất lớn đến việc làm hạn chế chuyển
vị của tường vây. Qua nghiên cứu này cũng đưa ra cảnh báo cho các phân tích
ngược dựa trên những kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây bằng thiết
bị Inclinometer để nghiên cứu các vấn đề của hố đào sâu mà khơng quan tâm đến sự
thiếu chính xác của kết quả quan trắc do hiện tượng chân tường bị dịch chuyển có
thể đưa ra những kết luận sai lầm nghiêm trọng.


ABSTRACT
Displacement of diaphragm wall is always a complicated problem, that
needs more time and effort to research. In this thesys,

author research the

displacement of D600 diaphragm wall, depth 21m above the ground for the existing
50m long, 30m wide and 3 basements, digging to a depth of 13,5m (elevator pit)
constructed by Bottum - Up method, district I geology regional, Ho Chi Minh city.
All actual basemant construction sequences of the building aree simulated by the
finite element method with support of Plaxis 2D V8.5. The analysis results are
compared with each other and compared with adjusted observational results to draw
conclusion. The result show that the plan changes the distance between the strurt
System has high efficiency in the limitation of lateral wall movement. In the other
hand, seriously erroneous conclusions could be drawn when practicing back
analysis based on the results observed lateral displacement of diaphragm wall by
Inclinometer equipment to study the problems of deep excavations without
regarding to the inaccuracy of monitoring results due to movement of diaphragm
wall toe

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................
TÓM TẮT LUẬN VĂN ...........................................................................................
MỤC LỤC ................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................
MỞ ĐẦU..................................................................................................................
1.

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................1

2.

Mục đích nghiên cứu của đề tài .....................................................................1

3.

Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài ............................................................1

4.

Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................2

5.

Nội dung nghiên cứu .....................................................................................2

6.

Hạn chế của đề tài .........................................................................................2

Chương 1 TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Tổng quan ......................................................................................................3
1.2. Phân loại hố đào ............................................................................................3
1.3. Phân loại tường chắn hố đào sâu ...................................................................4
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị tường vây hố đào .................................6
1.4.1. Tải trọng vùng lân cận ........................................................................7
1.4.2. Độ cứng tường chắn và hệ chống đỡ ...................................................8
1.4.3. Mực nước ngầm..................................................................................9
1.4.4. Áp lực đất và tính chất đất nền............................................................9
1.4.5. Kích thước hố móng ......................................................................... 10
1.5. Tình hình nghiên cứu về hệ thanh chống đỡ của hố đào sâu khi thi công tường
vây tầng hầm ...................................................................................................... 12
1.6. Nhận xét...................................................................................................... 22
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................ 23
2.1. Định nghĩa về hệ thanh chống đỡ ................................................................ 23
2.2. Ảnh hưởng của hệ thanh chống đỡ đến chuyển vị của tường chắn trong q
trình thi cơng tầng hầm ....................................................................................... 26
2.2.1. Độ cứng hệ thanh chống ............................................................. …..26
2.2.2. Khoảng cách hệ thanh chống ............................................................ 27
2.3. Phân tích lực dọc trong hệ thanh chống bằng phương pháp đơn giản........... 28


2.3.1. Xác định tải trọng trên hệ thanh chống theo phương pháp áp lực đất
biểu kiến ..................................................................................................... 28
2.3.2. Sự gia tăng tải trọng trên hệ thanh chống trong giai đoạn tháo dỡ và
thi công sàn tầng hầm ................................................................................. 30
2.4. Phân tích mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn và độ lún của bề mặt

đất nền…. .......................................................................................................... 31
2.4.1. Dạng độ lún của bề mặt đất nền ........................................................ 31
2.4.2. Xác định giá trị lớn nhất của bề mặt đất nền ................................... ..32
2.5. Phân tích bài tốn hố đào sâu bằng phương pháp PTHH với phần mềm
Plaxis…… .......................................................................................................... 33
2.5.1. Phân tích phần tử hữu hạn trong Plaxis .............................................. 33
2.5.2. Tạo mô hình ...................................................................................... 34
2.5.3. Chia lưới phần tử ............................................................................... 36
2.5.4. Mơ hình ứng xử của đất ..................................................................... 37
2.5.4.1 Mơ hình Mohr – Columb (MC) ............................................. 37
2.5.4.2 Mơ hình Hardening Soil (HS) ............................................... 39
2.6. Thông số đầu vào ........................................................................................ 40
2.6.1 Thông số E, ν ........................................................................... 40
2.6.2 Thông số hệ số thấm của đất .................................................... 41
2.6.3 Thơng số lực dính c, Góc ma sát trong ϕ .................................. 41
2.7. Nhân tố thời gian......................................................................................... 43
2.8. Nhận xét...................................................................................................... 44
Chương 3 NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH HỢP LÝ GIỮA CÁC THANH
CHỐNG THEO PHƯƠNG ĐỨNG CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO KHI THI
CÔNG TƯỜNG VÂY TÂNG HẦM .................................................................... 45
3.1. Tổng quan cơng trình .................................................................................. 45
3.2. Số liệu địa chất cơng trình ........................................................................... 46
3.3. Biểu đồ quan trắc ........................................................................................ 47
3.4. Mơ phỏng phần mềm bằng phần mềm Plaxis 2D......................................... 48
3.5. Kết quả và hiệu chỉnh kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây trong
q trình thi cơng ............................................................................................... 57
3.5.1. Kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây trong q trình thi
cơng ........................................................................................................ 57
3.5.2. Hiệu chỉnh kết quả đo chuyển vị ngang của tường vây bằng thiết bị
Inclinometer do sự dịch chuyển của chân tường .......................................... 59

3.6. Phân tích kết quả tính tốn .......................................................................... 63
3.6.1. Kết quả tính toán và so sánh với quan trắc ........................................ 63


3.6.2. Phương án bố trí lại hệ thanh chống theo điều kiện chuyển vị của
tường vây .................................................................................................... 67
KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 93
LÝ LỊCH KHOA HỌC ......................................................................................... 94


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Thi cơng tường chắn bằng cọc khoan nhồi .............................................4
Hình 1.2 - Thi cơng tường chắn bằng cọc ván thép ..................................................5
Hình 1.3 - Thi cơng tường cọc chống .......................................................................5
Hình 1.4 - Thi cơng tường cọc bản bê tơng cốt thép .................................................6
Hình 1.5 - Thi cơng tường vây bê tơng cốt thép .......................................................6
Hình 1.6 - Phân bố áp lực đất lại dưới tác dụng tải trọng Qp ....................................7
Hình 1.7 - Phân bố áp lực đất lại dưới tác dụng tải trọng Qs ....................................7
Hình 1.8 - Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất Clough và
O’Rourk,1990) ........................................................................................................7
Hình 1.9 - Ảnh hưởng độ cứng của tường đến chuyển vị của tường .........................9
Hình 1.10 - Ảnh hưởng của áp lực đất lên chuyển dịch của tường theo Terzaghi ... 10
Hình 1.11 - Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang ......................... 11
Hình 1.12 - Sự khác nhau giữa chuyển vị lớn nhất của tường trong các trường hợp
chiều dài tường phụ khác nhau............................................................................... 12
Hình 1.13 – Mặt bằng cơng trình ........................................................................... 12
Hình 1.14 – mặt bằng cơng trình và vị trí lắp đặt các thiết bị quan trắc .................. 13
Hình 1.15 – Mặt cắt ngang tầng hầm và đặc trưng của đất nền............................... 13
Hình 1.16 – Mơ phỏng biến dạng của đất nền ........................................................ 14

Hình 1.17 – chuyển vị của tường chắn theo dự đoán và theo kết quả quan trắc ...... 15
Hình 1.18 – Đặc điểm địa chất của cơng trình ........................................................ 16
Hình 1.19 – Mặt bằng bố tường chắn và cọc .......................................................... 16
Hình 1.20 – Trình tự thi cơng đào đất và lắp đặt hệ chống ..................................... 17
Hình 1.21 – Chuyển vị ngang của tường chắn tại vị trí ống Inclinometer I-1 & I-2 18
Hình 1.22 – Chuyển vị ngang của tường chắn tại vị trí ống Inclinometer I-3 & I-4 18
Hình 1.23 – Mặt bằng bố trí hệ chống đỡ hố đào.................................................... 19
Hình 1.24– Cao độ chống đỡ (đơn vị: feet) ............................................................ 20
Hình 1.25 – Mặt cắt ngang điển hình quá trình thi cơng đào đất và lắp dặt hệ chống
.............................................................................................................................. 21
Hình 1.26 – Chuyển vị của tường chắn dự đoán và kết quả quan trắc thực tế. ........ 22
Hình 2.1 – Các thành phần của hệ chống đỡ hố đào ............................................... 24
Hình 2.2 – Hệ thanh chống đơn ............................................................................. 24
Hình 2.3 – Liên kết giữa kinhpost và thanh chống ................................................. 25


Hình 2.4 – Hệ thanh chống đơi .............................................................................. 25
Hình 2.5 – Liên kết giữa thanh chống và kingpost ................................................. 26
Hình 2.6 – Mối liên hệ giữa độ cứng lớn và biến dạng của tường chắn .................. 26
Hình 2.7 – Mối liên hệ giữa độ cứng bé và biến dạng của tường chắn 27
Hình 2.8 – Biểu đồ áp lực đất biểu kiến ................................................................. 28
Hình 2.9 – Phương pháp một nữa .......................................................................... 29
Hình 2.10 – Phương pháp áp lực bên dưới ............................................................. 29
Hình 2.11 – Phương pháp gối tựa đơn.................................................................... 30
Hình 2.12 – Tải trọng các tầng thanh chống qua các giai đoạn tháo dỡ và thi cơng
san hầm ................................................................................................................. 30
Hình 2.13 – Dạng độ lún bề mặt của đất nền .......................................................... 31
Hình 2.14 – Mối liên hệ giữa giá trị lớn nhất độ lún bề mặt đất về và giá trị lớn nhất
của chuyển vị của tường chắn (1993) ..................................................................... 32
Hình 2.15 - Các phần tử và nút trong một mơ hình 2D. Mỗi nút có hai bậc tự do,

được mơ tả bởi các mũi tên trong hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974) ........................... 35
Hình 2.16 - Các bước phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974)........................... 35
Hình 2.17 - Mơ hình mặt dẻo Mohr – Coulumb với ứng suất chính ....................... 37
Hình 2.18- Xác định Eo và E50 qua thí nghiệm nén 3 trục thốt nước .................. 38
Hình 3.1 – Vị trí cơng trình và mặt bằng trường vây .............................................. 45
Hình 3.2 - Trình tự các bước thi cơng đào đất ........................................................ 46
Hình 3.3 – Vị trí lắp đặt các điểm quan trắc ........................................................... 47
Hình 3.4 - Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi công ......... 48
Hình 3.5 - Mặt cắt ngang của dự án President Place............................................... 53
Hình 3.6 - Mặt bằng bố trí vị trí lắp đặt các điểm quan trắc.................................... 58
Hình 3.7 - Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi cơng ......... 59
Hình 3.8 - Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi công sau
hiệu chỉnh .............................................................................................................. 61
Hình 3.9- Dạng chuyển vị của tường vây - Phase 10 - đào đất đến cao độ 13.5m .. 63
Hình 3.10- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05- Phase 10 - đào đất
đến cao độ 13.5m ................................................................................................... 65
Hình 3.11- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -3.1m ........................................ 67
Hình 3.12- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -3.1m ......................... 67
Hình 3.13- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -3.1m. ......................... 68


Hình 3.14- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -3.1m .......................... 68
Hình 3.15- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -3.1m .......................... 69
Hình 3.16- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -3.1m .......................... 69
Hình 3.17- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng

thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -3.1m ......................... 69
Hình 3.18- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh
tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 3.1m ...................................................................................................................... 72
Hình 3.19- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -6.2m ........................................ 73
Hình 3.20- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -6.2m ......................... 73
Hình 3.21- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -6.2m. ......................... 74
Hình 3.22- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -6.2m .......................... 74
Hình 3.23- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -6.2m .......................... 75
Hình 3.24- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -6.2m .......................... 75
Hình 3.25- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -6.2m ......................... 77
Hình 3.26- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh
tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 6.2m ...................................................................................................................... 78
Hình 3.27- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -9.3m ........................................ 79
Hình 3.28- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -9.3m ......................... 79
Hình 3.29- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -9.3m. ......................... 80
Hình 3.30- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -9.3m .......................... 80
Hình 3.31- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -9.3m .......................... 81
Hình 3.32- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -9.3m .......................... 81

Hình 3.33- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -9.3m ......................... 82
Hình 3.34- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh
tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 9.3m ...................................................................................................................... 84
Hình 3.35- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -13.5m ...................................... 85
Hình 3.36- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -13.5m ....................... 85
Hình 3.37 - So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -13.5m. ....................... 86
Hình 3.38- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -13.5m ........................ 86
Hình 3.39- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -13.5m ........................ 87
Hình 3.40- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -13.5m ........................ 87
Hình 3.41- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các tầng
thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -13.5m ....................... 90
Hình 3.42- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh
tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 13.5m .................................................................................................................... 94


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 - .Độ dịch chuyển của tường ứng với loại đất .......................................... 10
Bảng 1.2 – Bảng tóm tắt các đặc trưng các lớp đất ................................................. 14
Bảng 1.3 – Bảng đặc trưng hệ thanh chống tạm ..................................................... 14
Bảng 1.4 – Đặc trưng đất nền cơng trình ................................................................ 17
Bảng 1.5 – Đặc trưng chi tiết hệ thanh chống......................................................... 17
Bảng 1.6 – Đặc điểm địa chất cơng trình................................................................ 19
Bảng 2.1 - . Đặc trưng vật liệu đất trong mơ hình Mohr – Coulumb ....................... 38

Bảng 2.2 - . Đặc trưng vật liệu đất trong mơ hình Hardening Soil .......................... 39
Bảng 2.3 – Miền giá trị của mô đun E ứng với các loại đất khác (Bowles, 1988). .. 40
Bảng 2.4 – Các giá trị điển hình của mơ đun E ...................................................... 41
Bảng 2.5 – Các giá trị điển hình của Hệ số Poission .............................................. 41
Bảng 2.6 – Hệ số thấm k của một số loại đất.......................................................... 42
Bảng 2.7 – Góc ma sát trong của cát theo chỉ số Nୱ୮୲ ............................................ 42
Bảng 2.8 – Các giá trị điển hình của ϕᇱ c ᇱ c୳ .......................................................... 42
Bảng 3.1 – Bảng địa chất cơng trình ...................................................................... 46
Bảng 3.2 – Bảng địa chất cơng trình ...................................................................... 50
Bảng 3.3 – Bảng thơng số vật liệu thanh chống...................................................... 52
Bảng 3.4 Mơ hình các q trình thi công................................................................ 55
Bảng 3.5 - Sự dịch chuyển vào trong hố đào của tường vây tại vị trí sàn hay thanh
chống đầu tiên trên 1m đào. Richard N. Hwang và Za-Chieh Moh (2007b) .......... 60
Bảng 3.6 - Hiệu chỉnh kết quả đo chuyển vị tại vị trí IP05 .................................... 62
Bảng 3.7 - Kết quả chuyển vị của tường vây ở các giai đoạn đào đất khác nhau .... 64


Hình 1.1 - Thi cơng tường chắn bằng cọc khoan nhồi – 4
Hình 1.2 - Thi cơng tường chắn bằng cọc ván thép-5
Hình 1.3 - Thi cơng tường cọc chống - 5
Hình 1.4 - Thi cơng tường cọc bản bê tơng cốt thép – 6
Hình 1.5 - Thi cơng tường vây bê tơng cốt thép – 6
Hình 1.6 - Phân bố áp lực đất lại dưới tác dụng tải trọng Qp 7
Hình 1.7 - Phân bố áp lực đất lại dưới tác dụng tải trọng Qs7
Hình 1.8 - Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất Clough và
O’Rourk,1990)8
Hình 1.9 - Ảnh hưởng độ cứng của tường đến chuyển vị của tường9
Hình 1.10 - Ảnh hưởng của áp lực đất lên chuyển dịch của tường theo Terzaghi 10
Hình 1.11 - Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang 11
Hình 1.12 - Sự khác nhau giữa chuyển vị lớn nhất của tường trong các trường hợp

chiều dài tường phụ khác nhau 12
Hình 1.13 – Mặt bằng cơng trình 12
Hình 1.14 – mặt bằng cơng trình và vị trí lắp đặt các thiết bị quan trắc 13
Hình 1.15 – Mặt cắt ngang tầng hầm và đặc trưng của đất nền 13
Hình 1.16 – Mơ phỏng biến dạng của đất nền 14
Hình 1.17 – chuyển vị của tường chắn theo dự đốn và theo kết quả quan trắc 15
Hình 1.18 – Đặc điểm địa chất của cơng trình. 16
Hình 1.19 – Mặt bằng bố tường chắn và cọc 16
Hình 1.20 – Trình tự thi cơng đào đất và lắp đặt hệ chống 17
Hình 1.21 – Chuyển vị ngang của tường chắn tại vị trí ống Inclinometer I-1 & I-2 18
Hình 1.22 – Chuyển vị ngang của tường chắn tại vị trí ống Inclinometer I-3 & I-4 18


Hình 1.23 – Mặt bằng bố trí hệ chống đỡ hố đào 19
Hình 1.24– Cao độ chống đỡ (đơn vị: feet) 20
Hình 1.25 – Mặt cắt ngang điển hình quá trình thi cơng đào đất và lắp dặt hệ
chống 21
Hình 1.26 – Chuyển vị của tường chắn dự đoán và kết quả quan trắc thực tế. 22
Hình 2.1 – Các thành phần của hệ chống đỡ hố đào 24
Hình 2.2 – Hệ thanh chống đơn 24
Hình 2.3 – Liên kết giữa kinhpost và thanh chống 25
Hình 2.4 – Hệ thanh chống đơi 25
Hình 2.5 – Liên kết giữa thanh chống và kingpost 26
Hình 2.6 – Mối liên hệ giữa độ cứng lớn và biến dạng của tường chắn 26
Hình 2.7 – Mối liên hệ giữa độ cứng bé và biến dạng của tường chắn 27
Hình 2.8 – Biểu đồ áp lực đất biểu kiến 28
Hình 2.9 – Phương pháp một nữa 29
Hình 2.10 – Phương pháp áp lực bên dưới 29
Hình 2.11 – Phương pháp gối tựa đơn 30
Hình 2.12 – Tải trọng các tầng thanh chống qua các giai đoạn tháo dỡ và thi cơng

san hầm – 30
Hình 2.13 – Dạng độ lún bề mặt của đất nền 31
Hình 2.14 – Mối liên hệ giữa giá trị lớn nhất độ lún bề mặt đất về và giá trị lớn
nhất của chuyển vị của tường chắn (1993) 32
Hình 2.15 - Các phần tử và nút trong một mơ hình 2D. Mỗi nút có hai bậc tự do,
được mơ tả bởi các mũi tên trong hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974) 35
Hình 2.16 - Các bước phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974) 35
Hình 2.17 - Mơ hình mặt dẻo Mohr – Coulumb với ứng suất chính 37
Hình 2.18- Xác định Eo và E50 qua thí nghiệm nén 3 trục thốt nước 38


Hình 3.1 – Vị trí cơng trình và mặt bằng trường vây 45
Hình 3.2 - Trình tự các bước thi cơng đào đất. 46
Hình 3.3 – Vị trí lắp đặt các điểm quan trắc 47
Hình 3.4 - Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi công 48
Hình 3.5 - Mặt cắt ngang của dự án President Place 53
Hình 3.6 Mặt bằng bố trí vị trí lắp đặt các điểm quan trắc 58
Hình 3.7 - Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi cơng 59
Hình 3.8- Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các giai đoạn thi cơng sau
hiệu chỉnh
Hình 3.9- Dạng chuyển vị của tường vây 63
Phase 10 - đào đất đến cao độ 13.5m
Hình 3.10- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 65
Phase 10 – Đào đất đến cao độ - 13.5m
Hình 3.11- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -3.1m 67
Hình 3.12- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -3.1m 67
Hình 3.13- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -3.1m 68
Hình 3.14- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các

tầng thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -3.1m 68
Hình 3.15- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -3.1m 69
Hình 3.16- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -3.1m 69


Hình 3.17- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -3.1m 70
Hình 3.18- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi
tịnh tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 3.1m. 72
Hình 3.19- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -6.2m 73
Hình 3.20- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -6.2m 73
Hình 3.21- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -6.2m 74
Hình 3.22- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -6.2m 74
Hình 3.23- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -6.2m 75
Hình 3.24- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -6.2m 75
Hình 3.25- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -6.2m 76
Hình 3.26- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi
tịnh tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 6.2m. 77
Hình 3.27- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -9.3m 79
Hình 3.28- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -9.3m 79
Hình 3.29- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các

tầng thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -9.3m 80


Hình 3.30- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -9.3m 80
Hình 3.31- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -9.3m 81
Hình 3.32- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -9.3m 81
Hình 3.33- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -9.3m 82
Hình 3.34- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi
tịnh tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 9.3m. 84
Hình 3.35- Mơ hình thi cơng đào đất đến cao độ -13.5m 85
Hình 3.36- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.6m lên -2.4m. – đào đất đến cao độ -13.5m 85
Hình 3.37- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.4m lên -2.2m – đào đất đến cao độ -13.5m 86
Hình 3.38- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.2m lên -2.0m – đào đất đến cao độ -13.5m 86
Hình 3.39- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -2.0m lên -1.8m – đào đất đến cao độ -13.5m 87
Hình 3.40- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.8m lên -1.6m – đào đất đến cao độ -13.5m 87
Hình 3.41- So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi tịnh tiến các
tầng thanh chống từ code -1.6m lên -1.4m. – đào đất đến cao độ -13.5m 90


Hình 3.34- Biểu đồ cột tổng hợp kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05 khi
tịnh tiến các tầng thanh chống từ code -2.6m lên -1.4m – Giai đoạn đào đất ở độ sâu 9.3m. 84

.




Bảng 1.1 - .Độ dịch chuyển của tường ứng với loại đất 10
Bảng 1.2 – Bảng tóm tắt các đặc trưng các lớp đất 14
Bảng 1.3 – Bảng đặc trưng hệ thanh chống tạm 14
Bảng 1.4 – Đặc trưng đất nền cơng trình 17
Bảng 1.5 – Đặc trưng chi tiết hệ thanh chống 17
Bảng 1.6 – Đặc điểm địa chất cơng trình 19
Bảng 2.1 - . Đặc trưng vật liệu đất trong mơ hình Mohr – Coulumb 38
Bảng 2.2 - . Đặc trưng vật liệu đất trong mơ hình Hardening Soil 39
Bảng 2.3 – Miền giá trị của mô đun E ứng với các loại đất khác (Bowles, 1988)
40
Bảng 2.4 – Các giá trị điển hình của mơ đun E 41
Bảng 2.5 – Các giá trị điển hình của Hệ số Poission 41
Bảng 2.6 – Hệ số thấm k của một số loại đất 42
Bảng 2.7 – Góc ma sát trong của cát theo chỉ số 𝑁𝑠𝑝𝑡 42
Bảng 2.8 – Các giá trị điển hình của ϕ′ 𝑐 ′ 𝑐𝑢 42

Bảng 3.1 – Bảng địa chất cơng trình 46

Bảng 3.2 – Bảng địa chất cơng trình 50
Bảng 3.3 – Bảng thơng số vật liệu thanh chống 52
Bảng 3.4 Mơ hình các q trình thi cơng 55
Bảng 3.5 - Sự dịch chuyển vào trong hố đào của tường vây tại vị trí sàn hay thanh
chống đầu tiên trên 1m đào. Richard N. Hwang và Za-Chieh Moh (2007b) 60
Bảng 3.6 - Hiệu chỉnh kết quả đo chuyển vị tại vị trí IP05 62

Bảng 3.7 Kết quả chuyển vị của tường vây ở các giai đoạn đào đất khác nhau 64


-1-

1. MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Ở các khu đơ thị, diện tích xây dựng thƣờng bị hạn chế. Do đó, một số cơng
trình xây dựng tầng hầm để có thêm khơng gian sử dụng cho nhiều mục đích khác
nhau nhƣ bãi đổ xe, nhà xƣởng, nhà kho, văn phịng,…Đồng thời, ngày càng có
nhiều khách hàng và kiến trúc sƣ đòi hỏi tầng hầm sâu hơn, lớn hơn và thi công
nhanh hơn. Do hạn chế về mặt không gian, khu vực xây dựng tầng hầm hiếm khi cho
phép đào mở rộng mái ra mà phải sử dụng tƣờng chắn. Q trình đào đất và thi cơng
kết cấu ngầm làm phát sinh chuyển vị của tƣờng chắn nên việc làm thế nào để hạn
chế chuyển vị này có ý nghĩa rất quan trọng.Với điều kiện mặt bằng thi cơng chật
hẹp và sự hiện hữu của các cơng trình lân cận nhƣ hiện nay, việc đảm bảo không
gian thi công, điều kiện về chuyển vị của tƣờng chắn cũng nhƣ biến dạng của đất nền
là vấn đề hết sức phức tạp và u cầu địi hỏi cao.
- Do đó, Hệ kết cấu chống đở hố đào là vấn đề hết sức cần thiết và là một trong
những nguyên nhân ảnh hƣởng tới chuyển vị của tƣờng chắn trong quá trình thi cơng
tầng hầm.Việc bố trí các thanh chống nhƣ thế sao cho hợp lí, vừa đảm bảo đƣợc yêu
cầu về kỷ thuật, vừa đảm bảo tính kinh tế là một vấn đề rất đáng quan tâm và có ý
nghĩa hết sức thiết thực trong việc thiết lập biện phá thi công tầng hầm hiện nay.Đề
tài này sẽ tập trung vào phần “ nghiên cứu khoảng cách hợp lí giữa các thanh chống
theo phƣơng đứng của tƣờng chắn hố đào khi thi cơng tƣờng vây tâng hầm”.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài.
- Mục đích nghiên cứu của luận văn này là: “Nghiên cứu khoảng cách hợp lí giữa
các thanh chống theo phƣơng đứng của tƣờng chắn hố đào khi thi công tƣờng vây
tâng hầm”.
- Đánh giá sự đúng đắn của kết quả quan trắc nhằm làm cơ sở cho việc so sánh

với kết quả phân tích . Dựa trên kết quả so sánh, các phƣơng pháp hợp lý trong việc
bố trí khoảng cách của các tầng thanh chống sẽ đƣợc rút ra.
3. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài.
- Đƣa ra đƣợc ảnh hƣởng của việc thay đổi khoảng cách giữa các tầng thanh
chống đến chuyển vị của tƣờng vây.


-2- Thơng qua việc đánh giá mức độ chính xác của kết quả quan trắc, từ đó đƣa ra
những cảnh báo cho các phân tích ngƣợc, dựa trên những kết quả quan trắc khơng
chuẩn xác đó để tránh đƣa ra những kết luận sai lầm nghiêm trọng.
- Đƣa ra giải pháp xây dựng mơ hình đất của hố đào sâu trong phần mềm Plaxis
từ đó cung cấp kết quả chuyển vị sát ứng xử thực tế của cơng trình hơn.
4. Phương pháp nghiên cứu.
- Tổng hợp các nghiên cứu trƣớc đó.
- Cơ sở lý thuyết về ảnh hƣởng của hệ thanh chống đối với chuyển vị của tƣờng
chắn tầng hầm.
- Thiết lập các thông số đầu vào và thành lập mơ hình trong Plaxis.
- Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mơ phỏng tồn bộ q trình lắp đặt hệ kết cấu
chống đở theo từng giai đoạn thi công tầng hầm của một cơng trình thực tế.Từ đó
tìm ra phƣơng án bố trí hệ thanh chống hợp lý thỏa mãn điều kiện về chuyển vị của
tƣờng chắn cũng nhƣ độ lún bề mặt của đất nền.
- Kết quả phân tích đƣợc đƣợc so sánh với nhau và với kết quả quan trắc thô, kết
quả quan trắc đã đƣợc hiệu chỉnh để rút ra các kết luận.
5. Nội dung nghiên cứu.
- Xem xét đánh giá mức độ chính xác của kết quả quan trắc. Trên cơ sở của các
nghiên cứu trƣớc đó tiến hành hiệu chỉnh kết quả quan trắc bị sai lệch.
- Tiến hành phân tích và so sánh kết quả tính tốn lí thuyết với kết quả quan trắc
trong q trình thi cơng tầng hầm của một cơng trình cụ thể.Từ đó, tác giả sẽ tiến
hành phân tích, thay đổi việc bố trí khoảng cách các thanh chống so với thực tế nhằm
tìm ra một phƣơng án tối bố trí hợp lý tối ƣu sao cho đảm bảo chuyển vị của tƣờng

vây nằm trong giới hạn cho phép.
6. Hạn chế của đề tài.
- Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ứng xử của tƣờng vây theo việc thay đổi bố trí
các thanh chống
- Phạm vi nghiên cứu cục bộ.Số liệu dùng để nghiên cứu là kết quả quan trắc
thực tế từ cơng trình thực tế.