Nghiên cứu ổn định tường vây chữ t (t wall) trong bể chứa nước dự án nhà máy nhiệt điện long phú

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU LỘC

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH
TƯỜNG VÂY CHỮ T (T–WALL) TRONG BỂ CHỨA NƯỚC
DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ 1
CHUYÊN NGÀNH : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ
: 60 58 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HCM, tháng 6 năm 2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1:
PGS.TS. Trần Xuân Thọ
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2:
TS. Lê Trọng Nghĩa
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1:
PGS.TS. Tô Văn Lận
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2:
TS. Bùi Trường Sơn
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 29 tháng 8 năm 2013.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS.TS. Võ Phán
2. PGS.TS. Tô Văn Lận
3. TS. Lê Trọng Nghĩa
4. TS. Bùi Trường Sơn
5. TS. Lê Bá Vinh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. Võ Phán

TRƯỞNG KHOA KTXD


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên

: Nguyễn Hữu Lộc

Ngày, tháng, năm sinh : 26/8/1982
Chuyên ngành

MSHV

: 11094315

Nơi sinh : Vĩnh Long

: Địa Kỹ thuật Xây dựng

Mã số

: 605860

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CHỮ T (T–WALL)
TRONG BỂ CHỨA NƯỚC DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LONG PHÚ 1
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan ổn định hố đào sâu
Chương 2: Phương pháp tính tốn ổn định tường chữ T trong hố đào sâu
Chương 3: Phân tích ổn định tường chữ T (T-wall) trong bể chứa nước dự án Nhà
máy Nhiệt điện Long Phú 1
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Trần Xuân Thọ, TS. Lê Trọng Nghĩa
Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông
qua.

Tp. HCM, ngày…….. tháng…….. năm 2013.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS. Trần Xuân Thọ TS. Lê Trọng Nghĩa

PGS.TS. Võ Phán

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CÁM ƠN

Luận văn Thạc sĩ là kết quả tổng hợp những kiến thức mà Học viên đã tích luỹ
được sau những năm học tập tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Để hoàn thành
được luận văn này, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân tác giả cịn có sự hướng dẫn nhiệt
tình của q Thầy Cơ, cũng như sự động viên của gia đình và bạn bè đồng nghiệp.
Xin chân thành bày tỏ lòng tri ân đến PGS.TS. Trần Xuân Thọ, dù trong thời
gian điều trị bệnh cũng đã hết sức quan tâm và tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian
thực hiện luận văn. Mong thầy mau chóng bình phục sức khoẻ.
Xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến tồn thể Q thầy cơ Trường Đại học
Bách Khoa TP.HCM, đặc biệt là Quý thầy cô trong Bộ mơn Địa Cơ – Nền Móng đã
hết lịng truyền đạt những kiến thức quý báu, cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để
tác giả hoàn thành tốt luận văn.

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình – những người thân ln kề vai
sát cánh, động viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 6 năm 2013.
Học viên
Nguyễn Hữu Lộc


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tường vây thường được sử dụng như là kết cấu chống đỡ trong các cơng trình
hố đào sâu. Để vừa đảm bảo sự nguyên vẹn cho các cơng trình xung quanh và tăng sự
ổn định cho các hố đào sâu trên nền đất yếu cần giới hạn giá trị chuyển vị ngang của
kết cấu chống đỡ này. Có nhiều giải pháp để giảm giá trị chuyển vị ngang của tường
vây như tăng chiều dày, tăng độ cứng thanh chống, sử dụng tường chống (tường chữ
T), tường ngang, xử lý nền đất, … Trong các giải pháp trên, tường chữ T được sử dụng
rộng rãi và ghi nhận nhiều thành công trong các dự án hố đào sâu trên nền đất yếu.
Tương tác giữa đất và tường là mối quan hệ không gian ba chiều nhưng trong
thực tế do sự phức tạp của phân tích ba chiều nên thường được đơn giản thành các
phân tích hai chiều. Sự đơn giản hố này đơi khi trở nên khơng hợp lý.
Luận văn thực hiện so sánh, đánh giá kết quả chuyển vị ngang của tường khi
phân tích biến dạng phẳng và phân tích trong khơng gian ba chiều. Qua các phân tích
trong khơng gian ba chiều đánh giá ảnh hưởng về dạng hình học của tường khi thay
đổi chiều dài, khoảng cách giữa các tường chống đến giá trị chuyển vị ngang của
tường. Đồng thời cũng nghiên cứu ảnh hưởng khi vị trí tường chống bên trong và vị trí
tường chống bên ngoài đến chuyển vị ngang.
Từ kết quả của việc nghiên cứu, có thể thấy rằng:
Kết quả phân tích biến dạng phẳng tại các vị trí gần góc tường cần được xem
xét một các thận trọng vì phân tích biến dạng phẳng bỏ qua ảnh hưởng của hiệu ứng
góc tại các vị trí này.
Tường chống bên trong hiệu quả hơn tường chống bên ngoài trong việc giảm
giá trị chuyển vị ngang của tường chữ T. Tuy nhiên thực tế tường chống phía bên

trong có thể gây trở ngại cho việc xây dựng bên trong hố đào và cần phá bỏ do vậy
tường chống phía bên ngồi lại hiệu quả hơn.
Biến dạng của tường sẽ giảm khi tăng độ cứng của tường. Tuy nhiên mối quan
hệ giữa hai đại lượng này là khơng tuyến tính.
Tăng chiều dài tường chống hoặc giảm khoảng cách giữa các tường chống sẽ có
hiệu quả làm giảm giá trị chuyển vị ngang của tường vây. Tuy nhiên, giá trị chuyển vị
này sẽ chỉ giảm đến một đến một giá trị nhất định.


SUMMARY
Diaphragm wall is usally used as support structure in deep excavaion works. To
maintain the integrity of adjacent buildings and, at the same time, enhance the stability
of deep supported excavation in soft-ground, it is often necessary to limit the lateral
displacement of the support structure. There are many options for geotechnical design
engineer to choose from in order to reduce the displacement of the diaphragm wall
used in deep excavation; for examples, ones may choose to increase the thickness of
the diaphragm wall or strengthen the bracing of the diaphragm wall, use buttress walls,
cross walls, ground improvement technique, etc. Of these options, successful
applications of buttress walls have been observed in many of the soft ground
excavation projects.
The interaction between the soil and diaphragm walls is a three dimensional
problem but in practice, due to the complexity of three-dimensional analysis, the
problem is commonly simplified into a two-dimensional problem. The simplification
becomes irrational
This study aimed at examining the influence of the geometry of the buttress
walls (length and spacing of buttress) on the displacement of buttressed diaphragm
wall via a series of three-dimensional analysis. The relative effectiveness of the
internal and external buttress walls on the displacement of the diaphragm wall were
also studied.
From the result of the study, it can be concluded that:

For sections near the corners, the analysis would be much more conservative
because the three-dimensional effects in this region are not considered.
The internal buttress walls were more efficient than the external buttress walls
on reducing the displacement of the T-diaphragm wall. However, from the practical
point of view, because the internal buttress walls could obstruct the basement
construction work and would be dismantled with the increase of the excavation depth,
the most efficiency layout should be the external buttress walls where there is no need
to remove the buttress walls at all even after the completion of the excavation work.
The deformation of a diaphragm wall will decrease with the increase of the
stiffness of the retaining wall. However, the amount of decrease does not have a linear
relationship with the increment of buttress length.
The increase of buttress length or decrease buttress spacing to reduce wall
deformation is certainly effective, but only to a certain extent.


LUҰN VĂN

GVHD: TS. TRҪN XUÂN THӐ

MӨC LӨC
Trang
MӢ ĈҪU

1

Chѭѫng 1:
TӘNG QUAN Vӄ ӘN ĈӎNH HӔ ĈÀO SÂU

4

1.1. Giӟi thiӋu............................................................................................................... 4
1.2. Giҧi pháp әn ÿӏnh thành hӕ ÿào ............................................................................ 5
1.3. Sӵ cӕ hӕ ÿào, nguyên nhân và biӋn pháp phòng ngӯa ........................................10
1.3.1. Sӵ cӕ hӕ ÿào .................................................................................................10
1.3.2. Nguyên nhân .................................................................................................10
1.3.3. BiӋn pháp phòng ngӯa ..................................................................................11
1.4. Mӝt vài sӵ cӕ tiêu biӇu ........................................................................................13
1.5. Giӟi thiӋu giҧi pháp tѭӡng vây chӳ T .................................................................14
Chѭѫng 2:
PHѬѪNG PHÁP TÍNH TỐN
ӘN ĈӎNH TѬӠNG CHӲ T TRONG HӔ ĈÀO SÂU

18

2.1. Giӟi thiӋu.............................................................................................................18
2.2. Tính tốn áp lӵc ngang cӫa ÿҩt lên kӃt cҩu chҳn giӳ hӕ ÿào ..............................18
2.2.1. Lý thuyӃt Rankine.........................................................................................18
2.2.2. Lý thuyӃt Coulomb .......................................................................................22
2.2.3. Lý thuyӃt cân bҵng giӟi hҥn ÿiӇm cӫa Sokolovski .......................................26
2.2.4. Áp lӵc ngang cӫa ÿҩt lên cơng trình thӵc .....................................................27
2.3. Tính tốn kӃt cҩu chҳn giӳ hӕ ÿào sâu ................................................................29
2.3.1. Phѭѫng pháp Sachipana (Nhұt) ....................................................................29
2.3.2. Phѭѫng pháp ÿàn hӗi ....................................................................................31
2.3.3. Phѭѫng pháp phҫn tӱ hӳu hҥn ......................................................................33
2.4. Phân tích әn ÿӏnh .................................................................................................34
2.4.1. Әn ÿӏnh chӕng bùng ÿáy hӕ ÿào ...................................................................34
2.4.2. Әn ÿӏnh chӕng phun trào ..............................................................................39
2.4.3. Әn ÿӏnh chӕng cӝt nѭӟc có áp ......................................................................40

LUҰN VĂN

GVHD: TS. TRҪN XUÂN THӐ

2.5. Phѭѫng pháp kiӇm tra әn ÿӏnh cӫa ÿҩt và cơng trình lân cұn .............................40
2.5.1. Phѭѫng pháp cӫa Peck (1969) ......................................................................40
2.5.2. Phѭѫng pháp cӫa Clough và Mana (1981) ...................................................41
2.6. Ӭng dөng phѭѫng pháp phҫn tӱ hӳu hҥn tính tốn әn ÿӏnh tѭӡng chӳ T ..........42
2.6.1. Nhұn xét ........................................................................................................42
2.6.2. Ӭng dөng phҫn mӅm Plaxis ÿӇ mô phӓng, tính tốn....................................42
Chѭѫng 3:
PHÂN TÍCH ӘN ĈӎNH TѬӠNG CHӲ T
TRONG Bӆ CHӬA NѬӞC NHÀ MÁY NHIӊT ĈIӊN LONG PHÚ 1

45

3.1. Ĉһt vҩn ÿӅ ...........................................................................................................45
3.2. Giӟi thiӋu dӵ án...................................................................................................45
3.2.1. Ĉһc ÿiӇm cơng trình......................................................................................45
3.2.2. Cҩu tҥo ÿӏa chҩt ............................................................................................48
3.2.3. ĈiӅu kiӋn thuӹ văn ........................................................................................51
3.3. Tính tốn các thơng sӕ ÿҫu vào cho mơ hình ......................................................52
3.3.1. Xác ÿӏnh các thơng sӕ cho mơ hình ÿҩt nӅn Hardening – Soil.....................52
3.3.2. Các thơng sӕ vӅ tѭӡng vây, thanh chӕng và sàn...........................................54
3.4. Phân tích әn ÿӏnh tѭӡng chӳ T trong bӇ chӭa nhà máy NhiӋt ÿiӋn Long phú 1 .55
3.4.1. Phân tích әn ÿӏnh bҵng mơ hình 2D .............................................................55
3.4.2. Phân tích әn ÿӏnh bҵng mơ hình 3D .............................................................69
3.4.3. So sánh kӃt quҧ phân tích bҵng mơ hình 2D và 3D ......................................75
3.4.4. Phân tích ҧnh hѭӣng ÿӃn chuyӇn vӏ ngang khi thay ÿәi vӏ trí, kích thѭӟc
tѭӡng chӕng ............................................................................................................84

KӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ

91

KӂT LUҰN ................................................................................................................91
KIӂN NGHӎ ...............................................................................................................92
HѬӞNG NGHIÊN CӬU TIӂP THEO ......................................................................92
TÀI LIӊU THAM KHҦO


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, công tác xây dựng cơ sở hạ tầng càng phát
triển và nhu cầu về năng lượng càng tăng.
Khi cơ sở hạ tầng phát triển, các cơng trình cao tầng xuất hiện dày đặc trong các
thành phố lớn, đi kèm với nó là sự mở rộng về quy mơ, số lượng, độ sâu các cơng trình
ngầm bên dưới để tận dụng, khai thác triệt để các khoảng không dưới mặt đất.
Khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, cần thiết xây dựng thêm các nhà máy
sản xuất, cung cấp năng lượng như nhiệt điện, thuỷ điện, hoá lọc dầu, …các cơng trình
này do u cầu về chức năng, cơng nghệ cũng có nhiều hạng mục cơng trình cần đặt
sâu bên dưới mặt đất.
Việc xây dựng, khai thác sử dụng các khoảng khơng bên dưới mặt đất của các
cơng trình nói trên dẫn đến việc xuất hiện các hố đào sâu khác nhau mà để thực hiện,
người thiết kế cần có biện pháp, cơng nghệ thi cơng thích hợp cũng như cần có biện
pháp bảo vệ, đảm bảo an tồn, ổn định cho hố đào và cơng trình xung quanh.
Hố đào trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường

phức tạp khác rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn định hố đào, đáy hồ trồi lên…
làm hư hại, uy hiếp nghiêm trọng cơng trình xây dựng, cơng trình ngầm và đường ống
ở xung quanh. Chính vì thế khi thực hiện hố đào sâu, cần có giải pháp kết cấu chắn giữ
thích hợp.
Kết cấu chắn giữ hố đào sâu rất đa dạng, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của địa
chất, thiết bị, máy móc thi cơng, xây dựng và cả vấn đề về kinh tế. Chúng ta thấy
khơng có loại cơng trình xây dựng nào mà các khâu từ khảo sát, thiết kế, thi cơng và
quan trắc lại có u cầu gắn bó chặt chẽ, tác động và quan hệ bổ trợ lẫn nhau như đối
với cơng trình chắn giữ hố đào sâu.
Chính vì thế việc nghiên cứu các giải pháp kết cấu chắn giữ hố đào sâu mới cũng
như phân tích sự ổn định hố đào trong q trình thi cơng và sử dụng lâu dài là cần
thiết.

Trang 1


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

2. Nội dung nghiên cứu
Trong phạm vi của Luận văn, tác giả nghiên cứu, áp dụng các lý thuyết tính
tốn tường chắn và tính tốn ổn định hố đào sâu. Nghiên cứu, giới thiệu biện pháp
chắn giữ hố đào bằng tường vây bê tông cốt thép dạng chữ T (T–wall).
Ngồi ra, trong q trình thi công, biện pháp thi công, các giai đoạn thực hiện
đào, biện pháp chống đỡ, hạ mực nước ngầm … đều có ảnh hưởng đến ứng suất, biến
dạng của đất trong hố đào, chuyển vị của tường vây, ổn định của các cơng trình lân
cận. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ổn định tường chữ T (T–wall) trong bể chứa nước
dự án nhà máy nhiệt điện Long Phú 1” của tác giả giải quyết các vấn đề sau:
– Phân tích ổn định và biến dạng của hố đào theo các giai đoạn thi cơng.

– Phân tích chuyển vị và nội lực của tường theo các giai đoạn thi công.
– So sánh với giải pháp sử dụng tường vây thông thường.
3. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện các mục tiêu nêu trên, tác giả lựa chọn phương pháp thực hiện như sau:
Phương pháp giải tích:
– Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết tính tốn, kiểm tra ổn định và biến dạng của
tường chắn liên tục trong đất.
– Nghiên cứu các lý thuyết tính tốn, kiểm tra ổn định của hố đào sâu.
– Nghiên cứu lý thuyết về phần tử hữu hạn (FEM), các phầm mềm tính tốn
theo phương pháp phần tử hữu hạn chuyên ngành.
Phương pháp phần tử hữu hạn:
– Thu thập số liệu, thông số địa chất, sử dụng phần mềm Plaxis mơ phỏng cơng
trình thực tế theo các q trình thi cơng.
– Sử dụng kết quả mơ phỏng, phân tích ổn định của tường chắn. Phân tích ổn
định và biến dạng của hố đào sâu trong q trình thi cơng, so sánh với số liệu thực tế
(khi có số liệu quan trắc)
– Mơ phỏng, so sánh với cơng trình khi sử dụng kết cấu chắn giữ kiểu khác.

Trang 2


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

4. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
Đánh giá được ổn định và biến dạng của hố đào sâu khi sử dụng tường chắn bê
tông cốt thép dạng chữ T.
Đánh giá được ảnh hưởng của q trình thi cơng đến chuyển vị của tường theo
các bước thực hiện.

Đánh giá, lựa chọn khoảng cách tối ưu giữa các thanh tường chống để đạt độ ổn
định mong muốn.
Qua các phân tích, đánh giá, cho phép nhà thiết kế có có thêm một phương án
lựa chọn khi tính tốn thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào sâu.

5. Hạn chế của đề tài
Chỉ tập trung nghiên cứu biện pháp chắn giữ hố đào dạng tường vây bê tông cốt
thép.
Chưa nghiên cứu ảnh hưởng của chuyển vị do việc thi cơng hố đào sâu đến các
cơng trình lân cận.
Chưa nghiên cứu sự thay đổi các chỉ tiêu cơ học của đất theo độ sâu cũng như
theo quá trình thi cơng hố đào.
Chưa phân tích được thời gian thi công ảnh hưởng như thế nào đến các giá trị
chuyển vị.

Trang 3


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU
1.1. Giới thiệu
Sụp đổ hay phá hoại hố đào luôn là thảm họa tại các công trường thi công hố
đào sâu. Trong trường hợp xấu nhất, sự cố hố đào có thể gây nguy hiểm đến tính mạng
của cơng nhân và ảnh hưởng đến các cơng trình lân cận. Phạm vi ảnh hưởng thường
rất lớn, đất nền bị lún nhiều có thể phát sinh hư hỏng và gây sụp đổ các cơng trình. Vì

vậy, giải pháp để tránh phá hoại hay sụp đổ thành hố đào và đảm bảo ổn định khi đào
sâu trong đất là quan trọng hàng đầu.
Khơng có quy định rõ rệt ranh giới phân biệt giữa hố đào sâu và hố đào nông,
trong thực tế thì thường lấy 6m làm ranh giới giữa hố đào nông với hố đào sâu. Tuy
nhiên, khi độ sâu hố đào nhỏ nhưng phải đào trong đất có điều kiện địa chất cơng trình
và địa chất thủy văn phức tạp thì cũng phải ứng xử như hố đào sâu.
Hố đào khi căn cứ vào điều kiện hiện trường, phương pháp thi cơng, có thể
được chia thành hai loại:
– Loại đào khơng có kết cấu chắn giữ (hay cịn gọi là đào trần) giống
như đào hố móng nơng cho nhà phố, nhà ở liên kế, móng cột …
– Loại đào có kết cấu chắn giữ, chẳng hạn như chắn giữ hố móng bằng
tường cọc bản thép, tường barette, tường cọc xi măng đất…
Khi phân chia theo chức năng, kết cấu chắn giữ hố đào sâu có thể chia thành hai
bộ phận chủ yếu:
– Bộ phận chắn đất: gồm kết cấu chắn đất, ngăn nước và kết cấu chắn
đất không ngăn nước.
– Hệ chống và neo giữ: thép ống hay thép hình chống đỡ, thanh neo vào
trong đất, chống đỡ bằng bản sàn các tầng hầm (đối với những công trình thi
cơng bằng phương pháp top – down), hệ dầm vòng chống đỡ.

Trang 4


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

1.2. Giải pháp ổn định thành hố đào
Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng đất nền xung
quanh khu vực hố đào, có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch

chuyển, gây lún và làm hư hại các cơng trình xung quanh nếu khơng có giải pháp
chống đỡ, thi cơng hố đào thích hợp.
Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là:
– Chắn giữ bằng cọc trộn dưới sâu
Cọc trộn dưới sâu là một phương pháp mới để gia cố nền đất yếu và ổn định
thành hố đào. Loại kết cấu chống giữ này không thấm nước, không phải đặt thanh
chống, tạo cho hố đào có khơng gian thi cơng thơng thống, vật liệu sử dụng cũng chỉ
có xi măng, do đó đạt được hiệu quả kinh tế tương đối cao, được sử dụng rộng rãi
trong chắn giữ hố đào có độ sâu từ 3m đến 6m.

Hình 1.1: Chắn giữ hố đào bằng cọc đất trộn xi măng
– Chắn giữ bằng cọc hàng
Hố đào do hiện trường hạn chế không thể chắn giữ bằng cọc trộn được hay khi
độ sâu hố đầu khoảng 6m đến 10m thì có thể chắn giữ bằng cọc hàng. Chắn giữ bằng
cọc hàng có thể dùng cọc nhồi khoan tạo lỗ, cọc bản bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc cọc
bản thép.

Trang 5


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cọc bản thép: dùng thép máng sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản
thép khóa miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U hoặc chữ Z. Dùng phương
pháp đóng hoặc rung để hạ cọc vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn
giữ, có thể thu hồi sử dụng lại. Dùng cho hố đào có độ sâu từ 3m đến 10m.

Hình 1.2: Chắn giữ hố đào bằng cọc bản thép (cừ Larsen)

Cọc bản bêtông cốt thép: chiều dài cọc từ 6m đến 12m, sau khi đóng cọc
xuống đất, trên đỉnh cọc đổ một dầm vịng bằng bêtơng cốt thép đặt một dãy
chắn giữ hoặc thanh neo. Dùng cho loại hố đào có độ sâu từ 3m đến 6m.

Hình 1.3: Chắn giữ hố đào bằng cọc bản bê tông cốt thép
Trang 6


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cọc khoan nhồi: đường kính từ 0,6m đến 1m, cọc dài từ 15m đến 30m,
làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh cọc đổ một dầm vịng bằng
bêtơng cốt thép. Dùng cho hố đào có độ sâu từ 6m đến 13m.

Hình 1.4: Chắn giữ hố đào sâu bằng hàng cọc khoan nhồi
– Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất (tường vây)
Được sử dụng lần đầu tiên vào những năm 1950 tại Italy, tường vây đã được sử
dụng phổ biến, rộng rãi trên tồn thế giới cho đến ngày nay.
Phương pháp thi cơng tường vây bằng cách dùng gầu ngoặm đào hào với dung
dịch giữ thành (thơng thường là bentonite), sau đó hạ lồng thép chế tạo sẵn và đổ
bêtông tạo thành tường liên tục trong đất bằng bêtông cốt thép. Trong quá trình thi
cơng hố đào sâu, có thể bổ sung thêm hệ thanh chống hoặc neo làm tăng thêm ổn định
tổng thể, giảm chuyển dịch của hệ kết cấu chắn giữ, điều này khơng những liên quan
tới an tồn của hố đào và q trình thi cơng đào đất mà cịn có ảnh hưởng lớn đến việc
tiết kiệm chi phí và tiến độ của cơng trình.
Tường vây thường dùng cho hố đào có độ sâu lớn hoặc trong điều kiện thi cơng
tương đối khó khăn, u cầu nghiêm ngặt về biến dạng, chuyển vị các cơng trình xây
dựng và đường ống xung quanh.

Trang 7


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Hình 1.5: Chắn giữ hố đào bằng tường vây bê tông cốt thép với thanh chống

Hình 1.6: Chắn giữ hố đào bằng tường vây bê tông cốt thép với hệ neo

Trang 8


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Hình 1.7: Chắn giữ hố đào sâu bằng tường vây bê tông cốt thép
Một vài ưu điểm của tường vây như sau
Ảnh hưởng đến môi trường xung quanh trong q trình thi cơng thấp.
Khi thi cơng chấn động ít, tiếng ồn thấp, ít ảnh hưởng đến các cơng trình xây
dựng và đường ống ngầm xung quanh.
Biến dạng của tường tương đối nhỏ, thân tường có độ cứng lớn, bề dày
và độ sâu của tường có thể điều chỉnh thích hợp.
Khả năng chống thấm nước tốt, khi sử dụng vừa như một kết cấu chắn
giữ vừa như một kết cấu chịu lực lâu dài thì hiệu quả kinh tế cao.

Trang 9

LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

1.3. Sự cố hố đào, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa
1.3.1. Sự cố hố đào [4]
Việc thi cơng hố đào có thể gây ra sự cố hoặc hư hỏng đối với các cơng trình
lân cận, biểu hiện như sau:
Sự cố như sập đổ công trình hoặc một bộ phận cơng trình; sụt nền; gãy cấu kiện
chịu lực chính, đứt đường ống, đường cáp hoặc hệ thống thiết bị cơng trình; nghiêng,
lún cơng trình hoặc nứt, võng kết cấu chịu lực chính quá mức cho phép.
Hư hỏng như nứt, tách nền; nứt tường hoặc kết cấu bao che, ngăn cách, hư hỏng
cục bộ nhưng chưa tới mức gián đoạn hoạt động các đường ống, đường cáp hoặc hệ
thống thiết bị cơng trình; nghiêng, lún cơng trình hoặc nứt, võng kết cấu chịu lực chính
nhưng cịn trong giới hạn cho phép;
Các biểu hiện nêu trên có thể xuất hiện ngay từ khi bắt đầu thi công kết cấu
chống giữ thành hố đào như đóng cừ, thi cơng cọc, làm tường vây hoặc xuất hiện trong
q trình thi công đào đất.
1.3.2. Nguyên nhân
– Chấn động phát sinh khi thi công
Các chấn động phát sinh khi rung hạ cừ, hạ ống vách để khoan cọc nhồi có thể
gây lún móng của các cơng trình lân cận tựa trên một số loại đất rời, kém chặt hoặc
gây hư hỏng kết cấu bằng các tác động trực tiếp lên chúng.
– Chuyển vị của đất
Các chuyển vị thẳng đứng (lún hoặc trồi) và chuyển vị ngang của đất xảy ra khi
thi công tường hố đào, khi đào đất hố đào, khi hút nước ra khỏi hố đào hoặc khi thu
hồi cừ ván thép.
Khi rung hoặc ép tường cừ chế tạo sẵn thì bề mặt đất có xu hướng nâng lên và

đất bị đẩy ra xa. Ngược lại khi thi công cọc khoan nhồi hoặc tường vây bê tơng cốt
thép thì bề mặt đất xung quanh bị lún xuống và đất dịch chuyển ngang hướng về vị trí
khoan tạo lỗ.
Khi thi cơng đào đất, đất nền ở khu vực xung quanh bị lún xuống và chuyển
dịch ngang về phía hố đào. Mức độ lún và chuyển vị ngang phụ thuộc vào độ sâu đào,
Trang 10


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

đặc điểm của đất nền, kết cấu chống đỡ và qui trình đào đất. Chuyển dịch lớn thường
phát sinh khi thi công hố đào sâu trong đất yếu.
Khi bơm hút nước để thi công hố đào, mực nước ngầm bị hạ thấp làm tăng độ
lún của đất nền ở khu vực xung quanh. Mức độ lún phụ thuộc vào mức độ hạ mực
nước ngầm, đặc điểm của đất nền và thời gian thi công.
– Mất ổn định hố đào
Hố đào có thể bị mất ổn định do hệ thống chống đỡ không đủ khả năng chịu
lực hoặc do hiện tượng trượt sâu. Trong trường hợp này các cơng trình liền kề hố đào
bị chuyển vị lớn và có thể bị sập đổ ngay.
– Sụt đất
Hiện tượng sập cục bộ thành rãnh đào và hố khoan khi thi công tường vây và
cọc bằng phương pháp đổ tại chỗ có thể để lại các hốc nhỏ trong đất. Các hốc với qui
mơ lớn hơn được hình thành khi đất bị cuốn trơi theo dịng chảy của nước vào hố đào
qua khe hở giữa các tấm cừ hoặc qua các khuyết tật trên kết cấu tường vây. Khi vịm
đất phía trên các hốc này bị sập sẽ gây ra hiện tượng sụt nền hoặc sự cố của các cơng
trình trên nó. Hiện tượng này có khả năng xảy ra khi hút nước hố đào để thi cơng
móng, tầng hầm trong nền cát bão hòa nước.
1.3.3. Biện pháp phòng ngừa

Thi công hố đào là công việc phức tạp, cần được quản lý, giám sát và thực thi
một cách chặt chẽ ở tất cả các bước từ khảo sát, thiết kế biện pháp thi công, thi công
tới xử lý các tình huống phát sinh khi thi cơng.
Các cơng trình quan trọng nằm trong phạm vi ảnh hưởng của hố đào cần có
biện pháp bảo vệ, chống đỡ, gia cố trước khi thi công hố đào.
– Khảo sát phục vụ thiết kế biện pháp thi công
Khối lượng và độ sâu khảo sát địa kỹ thuật phục vụ thiết kế biện pháp thi công
hố đào phải phù hợp với yêu cầu của các tiêu chuẩn.
Việc khảo sát hiện trạng các cơng trình trên mặt đất lân cận hố đào cần đảm bảo
phân loại được các cơng trình đó theo tầm quan trọng và mức độ nhạy cảm đối với

Trang 11


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

chuyển vị của đất nền. Phạm vi khảo sát là các cơng trình ở vị trí tính bằng 2 lần độ
sâu đào đất kể từ mép hố đào.
Các đường ống, tuyến cáp, tuy nen kỹ thuật ngầm cần được khảo sát trong
phạm vi mặt bằng kích thước bằng 1 lần độ sâu đào đất kể từ các thiết bị kỹ thuật này
tới mép hố đào.
– Thiết kế biện pháp thi công
Khi thiết kế biện pháp thi công, không sử dụng kết cấu chống đỡ thành hố đào
bằng các loại cừ khơng có liên kết cách nước như các loại cọc nhồi, cọc đóng hoặc cọc
ép thông thường. Ưu tiên sử dụng cọc barrette trong điều kiện đất yếu, có nước ngầm,
đặc biệt khi thực hiện hố đào sâu.
Tính tốn độ ổn định của hệ thống chống đỡ thành hố đào phải kể đến áp lực
đất, tải trọng của cơng trình ở khu vực lân cận và các tải trọng khác có thể phát sinh

trong quá trình thi cơng. Áp lực đất tác dụng lên tường chống giữ thành hố đào lấy
bằng áp lực đất ở trạng thái nghỉ, đối với các lớp đất yếu áp dụng hệ số áp lực ngang
k=1.
Độ sâu tường, cừ phải đảm bảo sự ổn định của thành hố đào, trong đó trọng tâm
là ổn định trượt. Trường hợp nền cát nằm dưới mực nước ngầm thì cần hạ đến lớp đất
có khả năng cách nước nằm dưới độ sâu đào lớn nhất. Việc tạo lớp cách nước ở đáy hố
đào hoặc ép bù nước ngoài hố đào cần được xem xét trong thiết kế thi cơng khi phải
duy trì cao độ mực nước ngầm để bảo vệ các cơng trình lân cận. Phải thực hiện việc
đánh giá ảnh hưởng đến các cơng trình lân cận và đề ra biện pháp hạn chế các ảnh
hưởng bất lợi, bao gồm:
– Chấn động ở khu vực khi thi công, ưu tiên chọn biện pháp tĩnh để hạn chế
chấn động;
– Chuyển vị lún, trồi và chuyển vị ngang của khu vực xung quanh ứng với mỗi
giai đoạn thi công đào đất. Để hạn chế chuyển vị có thể áp dụng biện pháp tăng cường
độ cứng của hệ thống chống đỡ thành hố đào như:
+ Sử dụng hệ giằng và thanh chống ngang có đủ độ cứng.
+ Sử dụng tường có độ cứng chống uốn cao.

Trang 12


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

1.4. Một vài sự cố tiêu biểu
Vấn đề đảm bảo ổn định và an toàn thi cơng đào sâu trong nền đất ln là bài
tốn khó mặc dù có nhiều tiến bộ trong cơng tác khảo sát, tính tốn, thực hiện nhưng
hiểm hoạ sự cố ln hiện diện và xảy ra.
Cơng trình trạm bơm nước thải Bangkok – Thái Lan: có kích thước đường kính

20.3m, sâu 20.2m. Kết cấu của cơng trình gồm hệ tường vây bê tông cốt thép dày 1m
(diaphragm wall) giữ vai trị như tường chắn khi thi cơng đào sâu và giữ vai trị tường
bể chứa sau khi đúc bê tơng các bản sàn bể. Ngày 17 – 8 –1997, tường vây của cơng
trình bị sụp đổ khi vừa hồn tất công tác đào. Nguyên nhân được xác định là do hệ
thống thanh chống tạm trong q trình thi cơng khơng được lắp đặt đúng như thiết kế
ban đầu làm hố đào bị mất ổn định do hệ thống chống đỡ không đủ khả năng chịu lực.
Sự cố đã làm nền đất xung quanh bị trượt, tràn vào hố đào, nhiều cơng trình lân cận
chuyển vị và sụp đổ.

Hình 1.8: Sự cố cơng trình trạm bơm Bangkok – Thái Lan

Trang 13


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

1.5. Giới thiệu giải pháp tường vây chữ T
Để vừa đảm bảo an toàn cho các cơng trình lân cận và vừa đảm bảo ổn định cho
hố đào sâu trong đất yếu cần thiết có giải pháp giới hạn chuyển vị ngang của các kết
cấu chống đỡ hố đào như tường vây. Có nhiều giải pháp để giảm chuyển vị của tường
vây hố đào sâu mà người thiết kế địa kỹ thuật có thể lựa chọn; một trong những giải
pháp là tăng bề dày của tường vây hoặc tăng sức kháng chuyển dịch ngang của tường
như sử dụng thêm tường chống ngang (cross walls), tường chống, đỡ (dạng T, I), các
kỹ thuật xử lý nền,… Trong các giải pháp này, việc sử dụng giải pháp tường vây bê
tông cốt thép dạng chữ T đạt nhiều thành công, các dữ liệu quan trắc thực tế cho thấy
chuyển vị ngang giảm đáng kể và do vậy sự ổn định của cơng trình hố đào cũng tăng
lên.
Cơng trình TAIPEI 101 (Đài Loan – Trung Quốc) [8]

Toạ lạc ở thành phố Đài Bắc, Đài Loan, đặc khu của Trung Quốc. Cơng trình có
101 tầng cao, 5 tầng hầm ngầm bên dưới với chiều sâu hố đào khoảng 22m, chiều cao
tồn bộ cơng trình là 508m, tính đến thời điểm hiện tại thì đây là tồ nhà cao thứ nhì
thế giới – chỉ đứng sau toà nhà Buji Dubai.
Tường vây dày 1.2m được sử dụng như là kết cấu chắn giữ ngầm bên dưới mặt
đất và ngăn cách với đài xung quanh. Chiều sâu tường vây trong khoảng từ 40m đến
55m. Q trình thi cơng hố đào chia thành 7 giai đoạn thực hiện với hệ chống thép 6
tầng.

Hình 1.9: Mặt bằng cơng trình
Trang 14


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Để giảm biến dạng, hệ tường vây được gia cường với các hệ tường chống đỡ
bên trong và bên ngồi với các thơng số chiều dài và chiều dày như trên hình 1.

B
A

Hình 1.10: Các kích thước của hệ tường vây

(b) Chuyển vị tại vị trí B

(a) Chuyển vị tại vị trí A

Hình 1.11: Chuyển vị ngang của tường theo mô phỏng và quan trắc thực tế

Kết quả quan trắc trong q trình thi cơng cho giá trị chuyển vị ngang lớn nhất
của tường khoảng 50mm

Trang 15


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XN THỌ

Cơng trình Tổ hợp thương mại SIAM (Bangkok – Thái Lan) [9]
Tổ hợp thương mại Siam nằm trên đường Rachadapishek, Bangkok (Thái Lan)
bao gồm 6 toà nhà cao tầng xây dựng trên khu đất rộng 6 hecta.

Hình 1.12: Tổ hợp thương mại SIAM (Bangkok – Thái Lan)
Pha 3 của dự án cần thi cơng móng ở độ sâu 10m trong đất sét yếu, yêu cầu
tường chắn xung quanh hố đào. Pha 1 của dự án, hố đào sử dụng giải pháp tường chắn
đất trộn xi măng; pha 2 và 3 của dự án nhà thầu chính Christiani & Nielsen Thái yêu
cầu giải pháp tường vây bê tông cốt thép tự ổn định để không gây trở ngại trong q
trình thi cơng. Giải pháp tường vây kết hợp tường chống, hay gọi tường chữ T (T–
wall) được sử dụng, với tiêu chí giá trị chuyển vị ngang lớn nhất của tường không vượt
quá 100mm để đảm bảo an tồn cho đường ống nước ngầm lân cận.

Hình 1.13: Mặt bằng bố trí tường vây BTCT
Trang 16


LUẬN VĂN

GVHD: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Tường vây có chiều dày 0.8m, chiều sâu tường vây là 18m và chiều sâu tường
chống là 30m. Q trình thi cơng hố đào sâu 10m không sử dụng hệ chống và hệ neo.
Giá trị chuyển vị ngang lớn nhất trong mơ phỏng tính tốn là 75mm và giá trị quan
trắc thực tế lớn nhất trong q trình thi cơng là 73mm, đảm bảo ổn định cho hố đào và
cơng trình tuyến ống dẫn nước ngầm hiện hữu lân cận.

a) thi cơng tường dẫn

b) kích thước T–wall

c) tường vây sau khi đào

Hình 1.14: Thi cơng tường T–wall
Nhận xét
Tường vây chữ T có độ cứng tương đối cao có khả năng chống áp lực ngang
của đất cao mà không gây chuyển vị lớn. Đây là một ưu điểm khi cần đảm bảo ổn định
các cơng trình xung quanh hố đào và có thể thay thế cả hệ chống, neo khi cần thiết.
Trang 17