PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ KẾT CẤU ĐỠ TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D VÀ 3D FOUNDATION LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ THỊ HOÀI

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ KẾT
CẤU ĐỠ TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU
BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D VÀ 3D FOUNDATION

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ THỊ HOÀI

PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ KẾT
CẤU ĐỠ TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU
BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D VÀ 3D FOUNDATION

Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và cơng nghiệp
Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ KHÁNH TOÀN

Đà Nẵng – Năm 2019



PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ KẾT CẤU ĐỠ
TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS
2D VÀ 3D FOUNDATION
Học viên: Võ Thị Hồi

Chun ngành: Xây dựng dân dụng và cơng nghiệp

Mã số: 6058.02.08 Khóa K34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Cơng trình ngầm đang trở thành một xu hướng tất yếu trong xây dựng các đô
thị hiện đại. Thi cơng cơng trình ngầm thường dùng tường chắn đất cùng với hệ chống đỡ. Mơ
hình chính xác ứng xử của tường chắn đất và hệ kết cấu chống đỡ là yếu tố tiên quyết trong
việc tính tốn, dự báo q trình thi cơng phần ngầm.
Nội dung luận văn này chủ yếu phân tích hai yếu tố là dạng hình học của mặt bằng hố đào
và phụ tải ảnh hưởng đến nội lực, chuyển vị ngang của tường chắn đất và hệ kết cấu chống đỡ.
Phương pháp thực hiện sử dụng phần mềm Plaxis 2D và 3D Foundation mô phỏng cơng trình
hố đào gồm tường chắn đất và hệ văng chống trong cùng một điều kiện địa chất giả định giống
nhau, chiều sâu hố đào giống nhau, thay đổi mặt bằng cơng trình và phụ tải. Kết quả phân tích
rút ra một số vấn đề về nội lực, chuyển vị ngang của tường chắn đất, hệ văng chống theo dạng
hình học của hố đào, phụ tải khi sử dụng phần mềm Plaxis 2D và 3D Foundation.
Luận văn này sẽ giúp cho người kỹ sư thiết kế có thêm cơ sở lý luận trong việc lựa chọn
phần mềm Plaxis 2D hay Plaxis 3D Foundation phù hợp khi tính tốn tường chắn đất cũng
như kết cấu chống đỡ trong giai đoạn thi cơng phần ngầm của cơng trình.
Từ khóa - Tường chắn đất; hệ văng chống; cơng trình ngầm; Plaxis 2D; Plaxis 3D.

BEHAVIOURAL ANALYSIS OF DIAPHRAM WALL AND SHORING

SYSTEM DURING UNDERGROUND CONSTRUCTION PHASES BY PLAXIS
2D AND 3D FOUNDATION SOFTWARE
Abstract - Underground construction is becoming an indispensable trend in modern
urban constructions in which using of diaphram wall and shoring system is fundamental. The
exact model of diaphram wall and shoring system behavior is obviousy prerequisite for the
calculation and forecasting of the underground construction.
The thesis content is mainly focus on analysing two factors, which are geometrical
surface of the excavation pits and surcharge load affecting the internal force, horizontal
displacement of the diaphram wall and shoring system. The method of analysing is using the
Plaxis 2D and 3D Foundation software to simulate excavation works including diaphram
walls and shoring system in the same geological conditions, excavation depths, variaties of
geometrical surfaces and surcharge loads. By using software Plaxis 2D and 3D Foundation,
the results of the analysis has lead to essential conclusions about internal forces, horizontal
displacements of the diaphram wall, shoring system associating with the geometrical surfaces
of the excavation, surcharge loads.
This thesis is expected to contribute considerable factors of theoretical backgrounds for
design engineers in choosing the appropriate Plaxis 2D or Plaxis 3D Foundation software in
order to properly design the diaphram wall and shoring system of the construction during the
underground phases.

Keywords – Diaphram wall; shoring – kingpost; underground construction;
Plaxis 2D; Plaxis 3D.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1. Lí do chọn đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 1
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 2

5. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 2
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................... 2
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP THI
CÔNG TỪ DƢỚI LÊN TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM.............. 3
1.1. Tổng quan về tƣờng trong đất bê tông cốt thép ..................................... 3
1.1.1. Giới thiệu tường trong đất bê tông cốt thép .................................... 3
1.1.2. Nguyên tắc thiết kế, lựa chọn kết cấu tường Barrette ..................... 3
1.1.3. Công nghệ thi công tường trong đất (tường Barrette) .................... 4
1.2. Tổng quan về phƣơng pháp thi công Bottum – up ............................... 7
1.2.1. Chống đỡ tường vây bằng hệ văng chống (shoring – kingpost)...... 8
1.2.2. Chống đỡ tường vây bằng hệ neo ứng suất trước trong đất ......... 10
1.3. Nhận xét chƣơng 1 ................................................................................. 14
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ
VĂNG CHỐNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS .................................................. 15
2.1. Tổng quan về Plaxis trong phân tích địa kỹ thuật ............................... 15
2.2. Cơ sở lý thuyết trong Plaxis................................................................... 15
2.2.1. Các phương trình biến dạng cơ bản trong môi trường liên tục .... 15
2.2.2. Rời rạc hóa theo lưới phần tử hữu hạn ......................................... 16
2.2.3. Phương pháp tính lặp ................................................................... 17
2.2.4. Mơ hình ứng xử của đất ................................................................ 18
2.3. Các thông số cơ bản khi mơ hình ứng xử của cơng trình trong Plaxis19
2.3.1. Thơng số đất nền .......................................................................... 19
2.3.2. Mơ hình các phần tử cơng trình trong Plaxis ............................... 23
2.3.3. Một số điểm khác giữa Plaxis 2D và 3D foundation .................... 24
2.4. Nhận xét chƣơng 2 ................................................................................. 23


Chƣơng 3: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƢỜNG TRONG ĐẤT VÀ HỆ KẾT
CẤU ĐỠ TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PLAXIS 2D
VÀ 3D FOUNDATION ......................................................................................... 26

3.1. Xác lập mơ hình tính tốn .................................................................... 26
3.2. Cơng trình thi cơng có mặt bằng tầng hầm đối xứng, tải trọng tác dụng
xung quanh thành hố đào bên ngoài tường vây đối xứng ................................... 29
3.2.1. Trường hợp 1 (TH1): Chiều rộng (W), chiều dài (L) hố đào
(12x15)m.... .............................................................................................................. 31
3.2.2. Trường hợp 2 (TH2): W x L = 12 x 18m....................................... 33
3.2.3. Trường hợp 3 (TH3): W x L = 12 x 21m ...................................... 34
3.2.4. Trường hợp 4 (TH4): W x L = 12 x 24m ...................................... 35
3.3. Cơng trình thi cơng có mặt bằng tầng hầm đối xứng, tải trọng tác dụng
xung quanh thành hố đào bên ngồi tường vây khơng đối xứng ....................... 38
3.3.1. Trường hợp 5 (TH5): W x L = 12 x 15m ...................................... 39
3.3.2. Trường hợp 6 (TH6): W x L = 12 x 18m ...................................... 40
3.3.3. Trường hợp 7 (TH7): W x L = 12 x 21m ...................................... 40
3.3.4. Trường hợp 8 (TH8): W x L = 12 x 24m ...................................... 41
3.4. Cơng trình thi cơng có mặt bằng tầng hầm khơng đối xứng, tải trọng tác
dụng xung quanh thành hố đào bên ngoài tường vây khơng đồng đều ............. 44
3.4.1. Trường hợp 9 (TH9): Hình chữ nhật có phần lồi lõm . ......................... 44
3.4.2. Trường hợp 10 (TH10): Hình bình hành ..................................... 46
3.4.3. Trường hợp 11 (TH11): Hình tam giác ....................................... 47
3.5. Nhận xét chƣơng 3 ................................................................................. 50
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 51
1. Kết luận...................................................................................................... 51
2. Kiến nghị.................................................................................................... 51
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (bản sao)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA PHẢN
BIỆN

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14

Tên bảng

Trang

Hệ số thấm của các loại đất
Miền giá trị của mô đun E ứng với các loại đất khác nhau
(Bowles, 1988)
Các giá trị điển hình của mơ đun E
Các giá trị điển hình của hệ số poisson
Góc ma sát trong của cát theo chỉ số NSPT

20

Các giá trị điển hình của ' , c' và cu
Các đặc trưng cơ học của vật liệu tường vây được mơ hình
hóa trong Plaxis
Các đặc trưng cơ học của vật liệu thanh chống mơ hình hóa
trong Plaxis
Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Đặc trưng vật liệu và mặt cắt ngang của tường Barrette
Đặc trưng vật liệu và mặt cắt ngang hệ chống
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH1: W x L = 12 x 15m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH2 : W x L = 12 x 18m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH3: W x L = 12 x 21m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH4: W x L = 12 x 24m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH5: W x L = 12 x 15m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH6: W x L = 12 x 18m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D

cho TH7: W x L = 12 x 21m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH8: W x L = 12 x 24m
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH9
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH10
Tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị bằng Plaxis 2D và 3D
cho TH11

23

21
21
22
22

23
23
27
28
28
32
34
35
36
39
40
41
41

45
47
48


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình vẽ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5

1.6
1.7
1.8
1.9

1.10
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10

3.11

Tên hình vẽ

Trang

Các loại đốt tường Barrette
Thứ tự đào đất đốt tường có kích thước lớn hơn 2 lần chiều dài
gàu đào
Các giai đoạn tiếp theo sau khi hồn thành đào đất panel đầu
tiên
Thi cơng các đốt trung gian và đốt tường cuối
Các bước thi cơng đào đất cho cơng trình 3 tầng hầm, sử dụng
hệ shoring – kingpost chống đỡ tường vây – Thi cơng các kết
cấu phần ngầm từ dưới lên
Một số hình ảnh thực tế thi cơng tầng hầm cơng trình từ
dưới lên sử dụng hệ văng chống bằng thép hình để chống
đỡ tường vây
Neo ứng suất trước trong đất – nguyên lý cấu tạo
Một số loại neo và bầu neo
Các bước thi cơng đào đất cho cơng trình 3 tầng hầm, sử
dụng neo ứng suất trước trong đất chống đỡ tường vây –
Thi công các kết cấu phần ngầm từ dưới lên
Một số hình ảnh thực tế thi cơng tầng hầm cơng trình từ
dưới lên sử dụng neo ứng suất trước trong đất để giữ ổn
định và đảm bảo khả năng chịu lực của tường vây
Khai báo các lớp địa chất trong Plaxis
Khai báo tường Barrette trong Plaxis 2D và 3D

4

Khai báo Hệ văng chống trong Plaxis
Mặt cắt thể hiện quá trình thi cơng đào đất được mơ
phỏng trong Plaxis
Mặt bằng thi cơng điển hình W(12m) x L(15m)
Mơ hình trong Plaxis 2D (TH 1 mặt bằng đối xứng, phụ tải đối
xứng)
Mô hình trong Plaxis 3D (mặt bằng đối xứng, phụ tải đối
xứng)
Mô men và chuyển vị của tường chắn (Plaxis 2D) – TH1 –
trường hợp bất lợi
Nội lực và chuyển vị của tường chắn (Plaxis 2D) – TH1, WxL
= 12 x 15m
Mô men và chuyển vị tường vây TH1 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx15m
Lực dọc trong hệ văng chống - TH1 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx15m

5
6
7
9

10
11
12
12

13
27

28
28
29
30
30
31
31
31
32
32


3.12

Mô men và chuyển vị tường vây TH2 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx18m

33

3.13

Lực dọc trong hệ văng chống – TH2 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx18m

34

3.14
3.15
3.16
3.17

3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
3.34
3.35
3.36
3.37
3.38

Mô men và chuyển vị tường vây TH3 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx21m
Lực dọc trong hệ văng chống – TH3 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx21m
Mô men và chuyển vị tường vây TH4 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx24m
Lực dọc trong hệ văng chống – TH4 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx24m

Biểu đồ so sánh Momen max tường vây (TH1-TH4)
Biểu đồ so sánh chuyển vị max của tường vây (TH1-TH4)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 1 (TH1-TH4)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 2 (TH1-TH4)
Mơ hình trong Plaxis 3D (mặt bằng đối xứng, phụ tải không
đối xứng)
Mômen và chuyển vị tường vây TH5 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx15m
Mômen và chuyển vị tường vây TH6 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx18m
Mômen và chuyển vị tường vây TH7 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx21m
Mômen và chuyển vị tường vây TH8 (Plaxis 3D) – WxL =
12mx24m
Biểu đồ so sánh Momen max tường vây (TH5 – TH8)
Biểu đồ so sánh chuyển vị max tường vây (TH5 – TH8)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 1 (TH5 – TH8)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 2 (TH5 – TH8)
Mặt bằng thi cơng tầng hầm hình chữ nhật lồi lõm
Mơ hình trong Plaxis 3D (mặt bằng hình chữ nhật lồi lõm, tải
khơng đều)
Mômen và chuyển vị tường vây TH9 (Plaxis 3D)
Mặt bằng thi cơng tầng hầm hình bình hành
Mơ hình trong Plaxis 3D (mặt bằng hình bình hành, tải khơng
đều)
Mơmen và chuyển vị tường vây TH10 (Plaxis 3D)
Mặt bằng thi công tầng hầm hình tam giác
Mơ hình trong Plaxis 3D (mặt bằng hình tam giác, tải khơng

34

35
35
36
36
37
37
37
39
39
40
40
41
42
42
43
43
44
45
45
46
46
46
47
47


3.39

đều)
Mômen và chuyển vị tường vây TH11 (Plaxis 3D)

48

3.40
3.41
3.42
3.43

Biểu đồ so sánh Momen max tường vây (TH9-TH11)
Biểu đồ so sánh chuyển vị max của tường vây (TH9-TH11)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 1 (TH9-TH11)
Biểu đồ so sánh lực dọc hệ văng 2 (TH9-TH11)

48
49
49
49


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay, cơng trình ngầm đang trở thành một xu hướng tất yếu trong xây dựng
các đô thị hiện đại. Khai thác không gian ngầm giải quyết được nhiều vấn đề kinh tế xã hội, đất đai xây dựng đô thị, môi trường… Trong q trình thi cơng cơng trình
ngầm, tường chắn đất đóng vai trò rất quan trọng, đảm bảo ổn định thành hố đào, đặc
biệt đối với cơng trình có chiều sâu hố đào lớn (cơng trình có nhiều tầng hầm, các
cơng trình cơng cộng ngầm dưới đất...). Trong giai đoạn thi công đào đất, tải trọng
xung quanh tác dụng lên tường chắn đất rất lớn, gây ra những ứng suất, biến dạng,
chuyển vị trong tường chắn rất lớn. Vì vậy, cần thiết phải thiết kế hệ chống đỡ đảm

bảo các yêu cầu chịu lực cũng như đảm bảo an toàn cho tường chắn đất. Vấn đề đặt ra
là cần phải mô hình chính xác ứng xử của tường chắn đất và hệ kết cấu chống đỡ.
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ thơng tin, có nhiều phần
mềm thương mại có độ tin cậy cao đã được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế mô phỏng
ứng xử của tường chắn và hệ kết cấu đỡ, cho độ chính xác cao, đơn giản trong sử
dụng, trong đó có phần mềm Plaxis. Khi tính tốn tường chắn đất trong giai đoạn thi
công phần ngầm, kỹ sư kết cấu chủ yếu sử dụng Plaxis 2D. Với việc sử dụng Plaxis
2D, bài tốn sẽ trở nên đơn giản, thời gian tính tốn nhanh. Tuy nhiên thực tế, do ảnh
hưởng của hình dạng cơng trình (khơng đối xứng), do tải trọng tác dụng (áp lực đất,
nước, các hoạt tải...) dọc theo chiều dài tường và ở xung quanh tường là khác nhau, sự
làm việc khơng gian của kết cấu đỡ. Do đó, kết quả mô phỏng bằng Plaxis 2D phản
ảnh chưa sát thực tế ứng xử của tường chắn và hệ kết cấu đỡ.
Đối với việc sử dụng Plaxis 3D cho phép người dùng mơ hình hóa tường chắn,
hệ kết cấu đỡ, tải trọng tác dụng... đúng như thực tế, kết quả mô phỏng sẽ chính xác và
sát với thực tế. Tuy nhiên khối lượng cơng việc để mơ hình bằng Plaxis 3D sẽ lớn nên
sẽ mất nhiều thời gian hơn.
Vì vậy, nghiên cứu áp dụng Plaxis 2D và Plaxis 3D trong các bài toán cụ thể, làm
cơ sở để đề xuất ứng dụng trong tính tốn và mơ phỏng ứng xử của tường chắn và hệ
kết cấu đỡ sao cho thuận tiện, đơn giản, đảm bảo độ chính xác là vấn đề có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn. Đó là lí do học viên chọn đề tài: “Phân tích ứng xử của tường
chắn đất và hệ kết cấu đỡ trong giai đoạn thi công hố đào sâu bằng phần mềm Plaxis
2D và 3D Foundation”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Phân tích ứng xử của tường chắn đất và hệ kết cấu đỡ bằng phần mềm Plaxis 2D
và Plaxis 3D Foundation và đề xuất trường hợp áp dụng.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Tường chắn đất và hệ kết cấu đỡ tường chắn của công


2

trình có hố đào sâu trong giai đoạn thi cơng.
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu với các cơng trình thi công hố đào sâu đào mở
sử dụng tường chắn đất và hệ thanh chống ngang, địa chất khu vực Đà Nẵng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết về tường chắn đất, công nghệ thi công phần ngầm từ dưới
lên (Bottom up).
- Phân tích số ứng xử của tường chắn đất, hệ văng chống sử dụng phần mềm
chuyên dụng Plaxis 2D V.8 và 3D Foundation V.1 trên cơng trình cụ thể.
5. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở tính tốn, sự làm việc của tường chắn đất.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng của phần mềm Plaxis 2D và 3D Foundation khi
phân tích ứng xử của tường chắn đất và hệ chống đỡ trong giai đoạn thi công thơng
qua các bài tốn phân tích ứng xử trên cơng trình cụ thể.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:
+ Hiểu biết rõ ràng về ứng xử của tường chắn đất và hệ chống đỡ khi phân tích
ứng xử của chúng bằng Plaxis 2D và Plaxis 3D.
+ Ứng dụng trong thực tế thiết kế và thi cơng, đề xuất giải pháp tính tốn bằng
Plaxis 2D hay Plaxis 3D Foundation phù hợp với từng loại cơng trình.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham
khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi cơng xây dựng cơng
trình ngầm.


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ PHƢƠNG PHÁP THI CƠNG
TỪ DƢỚI LÊN TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM

Trong thi cơng cơng trình ngầm, tường chắn đất đóng vai trò rất quan trọng để
đảm bảo ổn định thành hố đào. Có nhiều loại tường chắn khác nhau như tường chắn
bằng cọc đất trộn xi măng, tường chắn cọc khoan nhồi, tường chắn bằng bản thép hình,
tường chắn Barrette… với các phương pháp thi công khác nhau tùy thuộc vào địa chất,
chiều sâu hố đào, mặt bằng thi công công trình. Trong nội dung chương này chỉ đề cập
đến tường chắn Barrette và phương pháp thi công phần ngầm công trình từ dưới lên
(Bottum – up).
1.1. Tổng quan về tƣờng trong đất
1.1.1. Giới thiệu về tường trong đất

t ng

t th p

1.1.1.1. Định nghĩa tường trong đất bê tông cốt thép
Tường trong đất là một bộ phận kết cấu cơng trình bằng bê tông cốt thép, được
đúc tại chỗ hoặc lắp ghép nằm trong đất, gọi là tường Barrette. Tường Barrette được
tạo nên bởi các tấm panel nối liền với nhau qua các liên kết mềm hoặc liên kết cứng
theo chu vi nhà tạo nên một hệ thống tường bao trong đất.
1.1.1.2. Vật liệu chủ yếu làm tường Barrette
- Bê tông dùng cho tường chắn đất là bê tơng có cấp độ bền lớn hơn B22,5. Dùng
khơng ít hơn 400 kg xi măng PC30 cho 1m3 bê tông.
- Cốt thép:
+ Thép chủ thường dùng có đường kính (16÷32) mm loại AII÷AIII .
+ Thép đai thường dùng có đường kính (12÷16) mm loại AI hoặc AII.
1.1.1.3. Kích thước hình học của Barrette
Các panel thường có tiết diện hình chữ nhật với chiều rộng từ 0,4 m đến 1,8 m;
chiều dài từ 2,4 m đến 6,7 m; chiều sâu thông thường từ 12 m đến 30 m, cá biệt có
những cơng trình sâu đến 100 m.
1.1.2. Nguy n tắ thiết kế, lựa họn kết ấu tường Barrette

Khi lựa chọn kích thước tường chắn đất thường căn cứ vào các yếu tố:
- Chân tường phải cắm vào hoặc xuyên qua tầng đất sét, sét pha thì mới đảm bảo
được nước dưới đất bên ngồi tường chắn đất không thấm hoặc thấm chậm vào hố
đào.
- Chiều sâu của tường chôn trong đất: chiều sâu tường càng lớn thì áp lực đất tác


4
dụng lên tường càng tăng, nên chiều dày của tường phải đảm bảo về khả năng chịu lực
và biến dạng.
- Biện pháp thi công: biện pháp thi công tầng hầm ảnh hưởng đến chiều dày của
tường, vì trong quá trình thi công đào đất sẽ làm thay đổi sơ đồ làm việc tường, khi đó
tường làm việc theo nhiều dạng kết cấu khác nhau như: công xôn, dầm liên tục, dầm
liên tục có đầu cơng xơn...
1.1.3. C ng nghệ thi

ng tường t ong đất tường a

tt

1.1.3.1. Tóm tắt biện pháp thi công tường Barrette
Sử dụng thiết bị thi công chuyên dụng với các gầu đào phù hợp với tiết diện
tường Barrette để đào hố sâu. Đồng thời sử dụng dung dịch Bentonite hoặc dung dịch
SuperMud để giữ cho thành hố đào không bị sạt lở. Đặt lồng thép vào hố đào, tiến
hành đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng, dung dịch Bentonite trào lên do bê tông
chiếm chỗ được gom vào bể thu hồi để xử lý và sử dụng lại. Các panel Barrette (các
đốt) được nối với nhau qua các liên kết chống thấm để tạo thành tường Barrette.
1.1.3.2. Quy trình thi cơng tường Barrette
Tường Barrette hay tường trong đất thực chất là các cọc Barrette nối lại với nhau
nhờ các liên kết và joăng chống thấm. Do vậy thi công tường trong đất về cơ bản

giống thi công cọc Barrette. Mỗi một đốt tường Barrette, tương ứng như một cọc
Barrette, có kích thước từ 2,4 – 6,7 m, chiều dày bằng chiều dày của tường Barrette
theo thiết kế sẽ được thi cơng theo trình tự nhất định, đảm bảo chất lượng mỗi đốt
tường, liên kết giữa các đốt. Người ta chia các đốt tường thành các loại như Hình 1.1.
1

2

3

2

1 - Đốt góc
2
2- Đốt trung gian
3- Đốt cuối cùng

Hình 1.1. Các loại đốt tường Barrette
- Đốt tường góc, tại đây đốt tường này có thể hình chữ nhật, hình chữ L có góc
vng đều hoặc khơng đều cạnh, hình chữ L góc tù (tùy theo cấu tạo của tường vây


5
cơng trình).
- Đốt tường cơ sở: là đốt tường được thi công đầu tiên, ở hai bên đốt này là đất.
- Đốt tường trung gian: là đốt tường được thi cơng liền kề với đốt tường đã thi
cơng trước đó hoặc đốt tường cơ sở. Đối với đốt này, ở một bê vẫn là phần đất, bên kia
đã có đốt tường thi công trước.
- Đốt tường cuối cùng (đốt tường đóng): là đốt tường được thi cơng mà cả hai
bên của đốt tường này đã có các đốt tường khác đã thi công.

- Thi ng đ t đầu ti n: quy trình thi cơng tương tự như thi cơng cọc Barrette. Ở
đây, khi thi cơng tường dẫn thì thi cơng luôn cho suốt chiều dài tường (không thi công
từng đốt). Thường người ta thi công tường dẫn bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc
lắp ghép. Việc thi công toàn bộ tường dẫn hay từng đoạn nhất định tùy thuộc vào biện
pháp thi công của nhà thầu.
Sau khi đào đất tới độ sâu thiết kế, lắp đặt lồng thép tiến hành lắp đặt vách chắn
đầu có gioăng chống thấm (thường gọi là stop-end) ở cả hai phía cạnh ngắn của đốt
đầu tiên. Các bước xử lí, kiểm tra tương tự như thi cơng cọc Barrette. Sau đó tiến hành
đổ bê tơng đốt đầu tiên.
Đối với các đốt có kích thước lớn hơn kích thước chiều dài của gàu đào thì trình
tự đào đất và thi cơng đổ bê tơng như sau:
+ Đối với đốt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 2 lần chiều dài gàu đào thì đào
từng nửa một;
+ Đối với đốt có kích thước lớn hơn 2 lần chiều dài gàu đào thì đào theo thứ tự
như Hình 1.2.
1

2

3

Hình 1.2. Thứ tự đào đất đốt tường có kích thước lớn hơn 2 lần chiều dài gàu đào


6
Trước tiên đào một phần hố đến chiều sâu thiết kế. Chú ý đào đến đâu, phải cung
cấp kịp thời dung dịch bentonite đến đó, cho đầy hố đào, để giữ cho thành hố đào
khỏi bị sụt lở. Tiếp theo đào phần hố bên cạnh, cách phần hố đầu tiên một giải
đất. Làm như vậy để khi cung cấp dung dịch bentonite vào hố sẽ không làm lở
thành hố cũ. Cuối cùng đào nốt phần đất còn lại (đào trong dung dịch bentonite )

để hoàn thành một hố cho panel đầu tiên theo thiết kế.
+ Tiếp theo, đặt gioăng chống thấm CWS vào hố đã đào sẵn (có thể sử dụng
dụng cụ được thiết kế phù hợp) trong dung dịch Bentonite, sau đó hạ lồng thép vào hố
móng. Tiến hành đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng sau khi đã xử lí cặn lắng.
Hồn thành đổ bê tơng cho toàn bộ panel thứ nhất. Đào hố cho panel tiếp theo và tháo
bộ giá lắp gioăng chống thấm.

Hình 1.3. Các giai đoạn tiếp theo sau khi hoàn thành đào đất panel đầu tiên
- Thi ng đ t t ung gian: chỉ được thi công đốt bên cạnh khi bê tông của đốt đã
thi công đạt cường độ quy định để đảm bảo rung động của quá trình đào đất và thi
công đổ bê tông đốt trung gian không ảnh hưởng đến q trình phát triển cường độ của
bê tơng đốt đổ trước.
Đối với đốt có kích thước lớn hơn chiều dài của gàu đào thì tiến hành đào một
phần đốt tới độ sâu thiết kế ở vị trí cách đốt đã đổ bê tông một dải đất. Tiếp theo đào
phần đất còn lại tới độ sâu thiết kế. Gỡ vách chắn đầu khỏi cạnh đốt đã đổ bê tông,
gioăng chống thấm nằm lại trong bê tông. Lắp vách chắn đầu mới có gioăng chống
thấm vào cạnh ngắn cịn lại của đốt đang thi công sau khi đã lắp lồng thép. Thực hiện
các kỹ thuật như đốt đầu tiên sau đó tiến hành đổ bê tơng tồn bộ đốt trung gian.
- Thi

ng đ t tường u i đ t đóng

Tiến hành đào đất đốt cuối cùng khi hai bên đã thi công đổ bê tông các đốt khác.
Tùy thuộc vào chiều dài đốt cuối để thực hiện thứ tự đào cho phù hợp như đã nêu ở


7
trên. Sau khi đào đất đến độ sâu thiết kế, tiến hành dỡ vách chắn đầu ở hai đốt hai bên,
thực hiện các công tác khác và tiến hành đổ bê tơng đốt cuối cùng.

Hình 1.4. Thi cơng các đốt trung gian và đốt tường cuối
Như vậy, sau khi thi cơng xong đốt cuối cùng, tồn bộ tường Barrette của cơng
trình đã được thi cơng xong. Thơng thường tường Barrette được thi công tới cao độ
mặt đất. Khi thi công sàn mặt đất, người ta tiến hành đập bỏ phần bê tông chất lượng
thấp ở đỉnh tường vây, lắp cốt thép và đổ bê tông dầm mũ đỉnh tường cũng như sàn
tầng mặt đất. Trường hợp đòi hỏi tường vây cao hơn so với mặt đất tự nhiên, người ta
cũng tiến hành đập bỏ phần bê tông chất lượng thấp ở đỉnh tường vây, lắp cốt thép,
ván khuôn và đổ bê tông bù tường vây cho tới cao độ thiết kế.
1.2. Tổng quan về phƣơng pháp thi công Bottum – up
Tầng hầm được vây xung quanh bằng tường vây bê tông cốt thép (tường
Barrette) thi công bằng công nghệ tường trong đất. Thi công đào đất theo từng tầng,
ứng với mỗi đợt đào người ta sẽ thi công hệ kết cấu chống đỡ (có thể là hệ neo ứng
suất trước trong đất) hoặc hệ chống bao gồm hệ thanh ngang (Bracing system) và hệ
chống tạm (King-post). Hệ chống tạm được thi công cắm vào trong cọc nhồi tại thời


8
điểm thi cơng cọc nhồi. Đối với các cơng trình có số tầng hầm ít, hệ chống tạm có thể
được thiết kế cắm trực tiếp trong nền đất hoặc cắm vào cọc nhồi biện pháp do đơn vị
thi công thiết kế cụ thể mà không cần cắm vào cọc nhồi. Q trình thi cơng lặp lại cho
tới khi đào đất đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng). Sau khi đào xong, người ta cho
tiến hành thi công các kết cấu tầng hầm theo thứ tự bình thường từ dưới lên trên.
Hệ thống chống sẽ được dỡ bỏ sau khi các sàn tầng hầm đủ khả năng chịu lại các
áp lực tác dụng lên tường tầng hầm. Hệ cột đỡ tạm (king-post) sẽ được thu hồi nếu các
cột không trùng với vị trí cột tầng hầm cơng trình. Trường hợp các king-post trùng với
cột của cơng trình sẽ được để lại trong các cột bê tông của tầng hầm.
Việc thi công hố đào về nguyên tắc cần đảm bảo an toàn cho cả các hạng
mục bên trong hố đào lẫn các cơng trình lân cận hố đào. Cần đào đất theo từng đợt,
chiều sâu mỗi đợt phải được tính tốn kỹ, đảm bảo thuận tiện thi cơng cũng như đảm
bảo khả năng chịu lực cho hệ chống và tường vây cơng trình. Bắt đầu đào từ phía

cạnh ngắn của hố móng và từ khu vực giữa hố rồi tiến dần ra xung quanh.
Việc đào đất có thể thực hiện bằng thủ cơng hay bằng các loại máy móc hiện đại
khác nhau tùy thuộc vào kích thước hố đào và điều kiện thi công tại hiện trường.
Việc đào và vận chuyển đất giống như ở trên mặt đất bình thường do mặt bằng thi
công rộng, dùng các loại cần trục để lấy đất ở dưới các tầng sâu. Trong quá trình thi
cơng đào đất phải tn theo các quy tắc về ổn định hố đào. Chọn chiều sâu các lớp đào
hợp lí, sơ đồ di chuyển của máy đào phải phù hợp với hình dạng và kích thước hố
đào nhằm đạt hiệu quả cao nhất.
Đào đất đến những cao độ thiết kế nhất định thì thi cơng hệ giằng giữ tường chắn
đến đó. Cơng việc này là cốt yếu, rất quan trọng khi thi công đào đất tầng hầm, giữ
cho đất, nước ngầm không thâm nhập vào công trường đang thi cơng, đảm bảo cho
các q trình thi cơng được diễn ra bình thường. Việc đào đất được kết thúc khi đạt
chiều sâu thiết kế, tạo mặt bằng cho việc thi cơng đài móng và sàn tầng hầm.
Đối với hố đào sâu, áp lực lên tường chắn lớn, nên để đảm bảo an toàn tường
vây, cần phải dùng các biện pháp chống đỡ tường bao. Thơng thường có hai phương
pháp chống đỡ: chống đỡ bằng hệ dầm ngang và cột chống tạm hoặc hệ neo trong đất.
Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm, tuy nhiên tùy theo điều kiện mặt
bằng và điều kiện địa chất để lựa chọn phương pháp chống đỡ tường bao phù hợp.
1.2.1. Ch ng đỡ tường v y bằng hệ v ng h ng ho ing - kingpost)
Dùng hệ dầm và cột chống văng giữa các tường đối diện. Hệ dầm và cột này
thường được gia công từ thép. Các xà ngang, được đỡ bởi hệ cột tạm, sẽ chống vào các
mặt tường vây thông qua hệ dầm biên, được điều chỉnh b ng hệ kích thủy lực điều khiển
bằng hệ bơm dầu trung tâm. Hình 1.5 trình bày các bước thi cơng cơ bản khi sử dụng hệ


9
văng chống (hệ shoring - Kingpost) để chống đỡ tường vây cho cơng trình có 3 tầng hầm.
t

nhiên

Thi cơng

500÷ 1000

t

Cao

o

t

Thi cơng

500÷ 1000
500÷ 1000

ng

p2

t

t2

ng

p3

o

t

t3

NG –

N

NG

o

Thi cơng
Cao
M

t1

ng

Cao

NG -

p1

M

Cote

n

ng

m1

Cote

n

ng

m2

Cote

n

ng

m3

Y
Cote

Cao

o

t

y

ng

t4

Hình 1.5. Các bước thi cơng đào đất cho cơng trình 3 tầng hầm, sử dụng hệ shoring kingpost chống đỡ tường vây - Thi công các kết cấu phần ngầm t dưới lên
Tường vây, cọc khoan nhồi, kingpost đã được thi công xong, các bước thi công
cơ bản được miêu tả như sau:
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 1, thi công hệ văng ngang thứ nhất tại cao độ
cách cao độ sàn tầng hầm 1 một khoảng từ 0,5 m đến 1,0 m. Chú ý các biện pháp thiêu
thoát nước trước khi đào đất. Trình tự đào như đã trình bày phía trên.
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 2, thi công hệ văng ngang thứ hai tại cao độ
cách cao độ sàn tầng hầm 2 một khoảng từ 0,5 m đến 1,0 m.
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 3, thi công hệ văng ngang thứ ba tại cao độ
cách cao độ sàn tầng hầm 3 một khoảng từ 0,5 m đến 1,0 m.
- Đào đất đến cao độ đáy móng hoặc đáy các bể kỹ thuật (nếu bố trí các bể kỹ
thuật dưới cao trình nền tầng hầm dưới cùng), thi công các bể kỹ thuật (nếu có), đài
móng, hệ thống dầm - giằng móng và nền tầng hầm thứ 3 (tầng hầm dưới cùng). Chú ý
các biện pháp chống thấm cho tầng hầm dưới cùng.
- Thu hồi hệ văng chống thứ ba, thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 3.
- Thu hồi hệ văng chống thứ hai, thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 2.
- Thu hồi hệ văng chống thứ nhất, thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 1.
Sau khi thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 1 xong, xem như kết thúc thi công các
kết cấu phần ngầm từ dưới lên. Việc thi cơng các tầng phía trên diễn ra như bình

10
thường. Hình 1.6 giới thiệu một số hình ảnh thi cơng thực tế tầng hầm cơng trình từ
dưới lên sử dụng hệ văng chống bằng thép hình.

Hình 1.6. Một số hình ảnh thực tế thi cơng tầng hầm cơng trình t dưới lên sử dụng hệ
văng chống bằng thép hình để chống đỡ tường vây
Phương pháp chống giữ bằng hệ văng chống có ưu điểm là: hệ văng chống có
trọng lượng nhỏ, lắp dựng và tháo dỡ thuận tiện, có thể sử dụng nhiều lần. Căn cứ vào
tiến độ đào đất có thể vừa đào, vừa chống. Có thể làm cho hệ chống ngang chủ động
chống đỡ bằng cách sử dụng hệ thống kích, tăng đơ rất có lợi cho việc hạn chế chuyển
dịch ngang của tường. Dễ dàng giải quyết các vấn đề về thơng gió, chiếu sáng trong thi
cơng hố đào sâu...
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những nhược điểm: độ cứng tổng thể của
hệ văng chống nhỏ địi hỏi tính tốn kỹ, các mắt nối ghép nhiều. Nếu cấu tạo nối ghép
không hợp lý, biện pháp thi công không thoả đáng và không phù hợp với yêu cầu của
thiết kế, dễ gây ra chuyển dịch ngang và mất ổn định của tường vây hố đào do độ cứng
tổng thể của hệ văng chống không bảo đảm, do các chi tiết nối ghép biến dạng. Ngoài
ra, hệ văng chống cản trở và hạn chế cơ giới hóa q trình thi cơng đào đất cũng như
thi cơng các kết cấu, khó có khả năng thu hồi 100 hệ văng chống do phụ thuộc nhiều
vào thiết kế và bố trí hệ kingpost. Thời gian thi cơng kéo dài, chi phí thi cơng cao.
1.2.2. Ch ng đỡ tường v y bằng neo ng uất t ướ trong đất
Chống đỡ tường vây bằng hệ văng chống cản trở và hạn chế cơ giới hóa q trình
thi cơng đào đất cũng như thi công các kết cấu. Để khắc phục nhược điểm của các
phương pháp trên người ta dùng neo ứng suất trước trong đất.


11
Neo ứng suất trước trong đất có nhiều loại, tuy nhiên dùng phổ biến trong xây
dựng tầng hầm nhà cao tầng là neo phụt, Hình 1.7. Phương pháp này được áp dụng
khi ta cần không gian để thi công trong lòng hố đào. Việc đặt neo tuỳ thuộc vào lực

căng mà có thể neo trên mặt đất hay neo ngầm vào trong đất. Trường hợp neo
ngầm, khi đào đến đâu người ta khoan xuyên qua tường bao để chôn neo và cố định
neo vào tường. Với phương pháp này tường được giữ với ứng lực trước nên hầu như
là ổn định hoàn toàn. Khi tầng hầm đã được xây dựng xong, tường được giữ bởi hệ kết
cấu tầng hầm, lúc này neo sẽ được dỡ đi hoặc để lại tùy theo sự thoả thuận của chủ
đầu tư với các công trình bên cạnh, cũng như cơng nghệ sử dụng có cho phép thu hồi
neo hay không. Nếu tường bao hở (khơng liên kết với kết cấu tầng hầm) thì các neo sẽ
vẫn được giữ nguyên và làm việc lâu dài, lúc này nó cần được bảo vệ cẩn thận.
i

Chi

t

u neo

ng c
p neo
ng vây

y

ng xung quanh
công nh

o

t

n

i

do
p neo

α

t

n

a

un

n

eo

u neo

m p c t
ng khơng

Hình 1.7. Neo ứng suất trước trong đất - nguyên l cấu tạo
Để tạo ra bầu neo có nhiều cách khác nhau, ứng với mỗi cách khác nhau sẽ cho
những đặc điểm làm việc khác nhau. Hình 1.8 giới thiệu một số loại neo và bầu neo.
oại A: Bơm vữa xi măng trong ống vách  Dùng cho nền đá, đất đắp, dính.
oại B: Phun vữa áp lực thấp (1000 kN m2)  dùng trong nền đá yếu, nứt n ,

trong các lớp hạt thô hoặc mịn.
oại C: Phun vữa áp lực cao ( 2000 kN/m2)  Dùng cho nền đất rời hạt mịn,
lực căng trong neo lớn.
oại D: Dùng thiết bị chuyên dùng để khoan tạo bầu  dùng cho đất dính chặt,
cứng, lực căng lớn.


12

iA

iB

iC

iD

Hình 1.8. Một số loại neo và bầu neo
Hình 1.9 trình bày các bước thi cơng cơ bản khi sử dụng neo ứng suất trước trong
đất để giữ ổn định và đảm bảo khả năng chịu lực của tường vây cho cơng trình có 3 tầng
hầm.
t

nhiên

cao thi cơng

ng neo 1

Cao

t

t1

800÷ 1000

o

cao thi cơng

800÷ 1000

800÷ 1000

t

cao thi cơng

ng neo 3

Cao

o

t

t3

NG –

N

NG

NG -

ng neo 2

Cao

t

M

o

t2

M

Cote

n

ng

m1

Cote

n

ng

m2

Cote

n

ng

m3

Y
Cote

Cao

o

t

y

ng

t4

Hình 1.9. Các bước thi cơng đào đất cho cơng trình 3 tầng hầm, sử dụng neo ứng suất
trước trong đất chống đỡ tường vây - Thi công các kết cấu phần ngầm t dưới lên
Tường vây, cọc khoan nhồi đã được thi công xong, các bước thi công cơ bản, sử
dụng neo ứng suất trước được miêu tả như sau:
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 1, thi công lớp neo ứng suất trước thứ nhất tại
cao độ cách cao độ sàn tầng hầm 1 một khoảng từ 0,8 m đến 1,0 m. Chú ý các biện


13
pháp tiêu thốt nước trước khi đào đất. Trình tự đào như đã trình bày phía trên.
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 2, thi công lớp neo ứng suất trước thứ hai tại
cao độ cách cao độ sàn tầng hầm 2 một khoảng từ 0,8 m đến 1,0 m.
- Đào đất đến cao độ sàn tầng hầm 3, thi công lớp neo ứng suất trước thứ ba tại
cao độ cách cao độ sàn tầng hầm 1 một khoảng từ 0,8 m đến 1,0 m
- Đào đất đến cao độ đáy móng hoặc đáy các bể kỹ thuật (nếu bố trí các bể kỹ
thuật dưới cao trình nền tầng hầm dưới cùng), thi công các bể kỹ thuật (nếu có), đài
móng, hệ thống dầm - giằng móng và nền tầng hầm thứ 3 (tầng hầm dưới cùng). Chú ý
các biện pháp chống thấm cho tầng hầm dưới cùng.
- Thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 3, thu hồi lớp neo thứ ba (nếu thiết kế và sử
dụng loại neo có thể thu hồi).
- Thi cơng hệ cột, dầm sàn tầng hầm 2, thu hồi lớp neo thứ hai (nếu thiết kế và sử
dụng loại neo có thể thu hồi).
- Thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 1, thu hồi lớp neo thứ nhất (nếu thiết kế và
sử dụng loại neo có thể thu hồi).
Sau khi thi công hệ cột, dầm sàn tầng hầm 1 xong, xem như kết thúc thi công các
kết cấu phần ngầm từ dưới lên. Việc thi cơng các tầng phía trên diễn ra như bình
thường. Hình 1.10 giới thiệu một số hình ảnh thi cơng thực tế tầng hầm cơng trình từ
dưới lên sử dụng neo ứng suất trước trong đất để giữ ổn định và đảm bảo khả năng
chịu lực của tường vây.

Hình 1.10. Một số hình ảnh thực tế thi cơng tầng hầm cơng trình t dưới lên sử
dụng neo ứng suất trước trong đất để giữ n định và đảm bảo khả năng chịu lực của
tường vây
Sử dụng neo ứng suất trước trong đất để chống đỡ tường vây có ưu điểm là thi
cơng hố đào gọn gàng, có thể áp dụng cho thi công những hố đào rất sâu; mặt bằng thi
cơng thơng thống, thuận tiện cho thi cơng; khả năng chịu lực tốt; dễ dàng kiểm sốt
chuyển vị ngang của tường vây... Tuy nhiên, công nghệ thi cơng phức tạp, ít phổ biến;
bị ảnh hưởng bởi các cơng trình lân cận; khơng thi cơng được trong nền đất yếu; giá
thành thi công cao.


14
1.3. Nhận xét chƣơng 1
Để thi cơng móng và các kết cấu phần ngầm cơng trình từ dưới lên, cần phải đào
hố đào đến vị trí cốt đáy móng cơng trình. Tường chắn đất có vai trị giữ ổn định thành
hố đào. Hệ văng chống hoặc neo ứng suất trước trong đất có vai trị làm giảm đáng kể
chuyển vị của tường chắn đất, đảm bảo cho tường chắn đất làm việc an tồn trong giai
đoạn thi cơng. Đối với các hố đào sâu, áp lực đất, nước tác dụng lên tường chắn là rất
lớn, vì vậy cần mơ phỏng chính xác ứng xử của tường chắn để làm cơ sở thiết kế hệ
chống đỡ tường chắn. Việc áp dụng phương pháp tính tốn mơ phỏng phù hợp với các
giai đoạn thi cơng hố đào sâu theo hình dạng mặt bằng hố đào và chiều sâu hố đào
cơng trình là vấn đề rất quan trọng để giải pháp thiết kế trong giai đoạn thi công hố
đào sâu đảm bảo an tồn trong thi cơng cơng trình.
Đối với phương pháp sử dụng hệ văng chống (hệ shoring - kingpost) để chống đỡ
tường vây, hiểu biết được các giai đoạn thi công như đã giới thiệu tổng quan là cơ sở
quan trọng để mơ hình hóa bài tốn trong các phần mềm địa kỹ thuật, giúp mô phỏng
ứng xử của tường chắn và hệ chống đỡ một cách chính xác.
Hiện nay có nhiều phương pháp tính tốn thiết kế hố đào sâu trong giai đoạn thi
cơng. Trong đó có phần mềm thương mại Plaxis 2D và 3D Foundation. Đối với phần
mềm Plaxis 2D, trong q trình tính tốn giả thiết tất cả các mặt ph ng đều làm việc

giống nhau, bỏ qua sự làm việc không gian, nghĩa là chỉ xét sự làm việc của tường
chắn và hệ chống đỡ theo một phương. Do đó, dẫn đến kết quả tính tốn trong một số
trường hợp hoặc gây lãng phí khơng cần thiết, hoặc một số vị trí mặt ph ng tường chắn
làm việc bất lợi nhưng kết quả tính tốn bằng phần mềm Plaxis 2D khơng phân tích
được sẽ khơng đảm bảo an tồn trong giai đoạn thi cơng hố đào sâu, có thể gây mất an
tồn, thậm chí gây sụp đổ thành hố. Đối với mềm Plaxis 3D Foundation, cho phép mô
tả được sự làm việc không gian của tường chắn và hệ văng chống trong q trình thi
cơng hố đào sâu, cho kết quả tính tốn nội lực, chuyển vị, biến dạng ở mọi mặt ph ng
làm việc của tường chắn và hệ văng chống. Tuy vậy, khi phân tích ứng xử của tường
chắn và hệ văng chống trong các giai đoạn thi công bằng Plaxis 3D thường phức tạp
hơn mà trong nhiều trường hợp việc sử dụng Plaxis 3D vẫn đảm bảo độ chính xác và
độ tin cậy. Vì vậy cần phải xem xét trong các bài toán cụ thể để đề xuất các trường hợp
sử dụng phù hợp đối với phần mềm Plaxis 2D và 3D Foundation. Nội dung nghiên cứu
này sẽ được thực hiện qua các bài toán cụ thể trong chương 3 của luận văn này.


15

Chƣơng 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƢỜNG CHẮN ĐẤT VÀ HỆ VĂNG
CHỐNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS
2.1. Tổng quan về Plaxis trong phân tích địa kỹ thuật
Plaxis là một phần mềm tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn, có thể mơ
phỏng kết cấu dưới dạng 2D hoặc 3D. Đây là phần mềm phân tích địa kỹ thuật, nó cho
phép phân tích biến dạng và sự ổn định của đất đối với các bài toán khác nhau trong
địa kỹ thuật. Phần mềm cũng cho phép mô phỏng ứng xử của kết cấu, thực hiện đồng
thời các bài toán phân tích địa kỹ thuật khác nhau. Chương trình, sử dụng một giao
diện đồ hoạ, cho phép dễ dàng xây dựng một mơ hình địa kỹ thuật và phát sinh nhanh
chóng một lưới các phần tử hữu hạn trên mặt cắt nghiên cứu của cơng trình. Kết quả
mơ phỏng với nhiều thông số đầu ra khác nhau như: Ứng suất, biến dạng hay nội lực

trong các phần tử của kết cấu cơng trình… Plaxis cho phép mơ phỏng ứng xử của đất
bằng nhiều mơ hình khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm, cấu tạo, tính chất của đất. Các
mơ hình ứng xử cụ thể của đất sẽ được trình bày cụ thể trong các nội dung tiếp theo.
2.2. Cơ sở lý thuyết trong Plaxis
Theo tác giả Đỗ Văn Đệ [1] cơ sở lý thuyết trong Plaxis được sử dụng nền tảng
lý thuyết biến dạng của đất nền trên cơ sở lý thuyết cơ học mơi trường liên tục được
trình bày dưới dạng phương pháp phần tử hữu hạn.
2.2.1. Cá phương t ình iến dạng ơ ản t ong m i t ường li n tụ
Phương trình cơ bản của phân tích biến dạng liên tục ở trạng thái tĩnh:
LT ϭ + p = 0

(2-1)

Các phương trình quan hệ của 6 thành phần ứng suất trong không gian gắn với
vectơ ϭ, 3 thành phần lực khối, gắn với vectơ p. LT là ma trận chuyển vị của toán tử vi
phân, được định nghĩa như sau:


 x


LT   0


0



y


x

0

0


y

0

0


z

0

0

z

y


z 

0




x 

Ở trạng thái cân bằng, mối liên hệ động lực được xác định theo phương trình:
=Lu
Với 6 thành phần biến dạng, gắn với véc tơ

(2-2)
là cơ sở của 3 thành phần chuyển