Trong tình hình phát triển đô thị hiện nay, số lượng các công trình cao tầng có tầng hầm tại các thành phố lớn ngày càng nhiều làm cho việc thi công hố đào sâu trở thành một trong những giai đoạn quan trọng trong quá trình thi công công trình nhà nhiều tầng. Bài viết đề xuất các thông số độ cứng đất nền phù hợp cho công tác tính toán thiết kế hố đào cho các công trình tại khu vực địa chất đã nghiên cứu.
Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ ĐỘ CỨNG ĐẤT NỀN TRONG MƠ HÌNH HARDENING SOIL – ÁP DỤNG VÀO TÍNH TĨA N CHUYỂN VỊ CƠNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Lê Tấn Thiên*, Lê Viết Hùng Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh *Tác giả liên lạc: letanthien.1997@gmail.com TĨM TẮT Trong tình hình phát triển thị nay, số lượng cơng trình cao tầng có tầng hầm thành phố lớn ngày nhiều làm cho việc thi công hố đào sâu trở thành giai đoạn quan trọng q trình thi cơng cơng trình nhà nhiều tầng Thực tế cho thấy giai đoạn thực khơng đảm bảo dẫn đến cố sạt lở hố đào gây hậu nghiêm trọng cho cơng trình lân cận Một lý gây nên sạt lở đất xung quanh hố đào chuyển vị tường vây Do đó, việc phân tích mơ trước chuyển vị tường vây tầng hầm theo giai đoạn thi công trở nên quan trọng 𝑟𝑒𝑓 Kết nguyên cứu cho thấy thông số độ cứng 𝐸50 lấy theo công thức 𝑟𝑒𝑓 𝑟𝑒𝑓 𝐸50 =700N đất rời (với N: số búa SPT), 𝐸50 = 800Su đất dính (với Su: sức kháng cắt khơng thóa t nước) cho kết phân tích chuyển vị phương pháp phần tử hữu hạn tương thích với số liệu quan trắc thực tế Từ đó, báo cáo đề xuất thông số độ cứng đất phù hợp cho cơng tác tính tóa n thiết kế hố đào cho cơng trình khu vực địa chất nghiên cứu Từ khóa: Hố đào sâu, tường vây, chuyển vị, phân tích ngược, Plaxis 2D EVALUATION OF SOIL STIFFNESS PARAMETER IN HARDENING SOIL MODEL – APPLYING TO THE SIMULATION OF DIAPHRAGM WALL DEFLECTION OF A PROJECT IN HO CHI MINH CITY Le Tan Thien*, Le Viet Hung Ho Chi Minh City Open University *Corresponding Author: letanthien.1997@gmail.com ABSTRACT Nowadays, the number of high-rise buildings in major cities has increased The construction of deep excavations for basements of these buildings is one of the important stages in the construction process Many cases show that if this stage is not well implemented it can cause serious consequences for neighboring buildings The main reason is the movement of diaphragm wall which causes the landslide around Therefore, the simulation of diaphragm wall deflection between phases of excavation construction becomes very important The wall diaphragm deflection results from the back analysis using HS model in 𝑟𝑒𝑓 Plaxis 2D and the stiffness parameter 𝐸50 =700N for sandy soil (with N: the 𝑟𝑒𝑓 number of SPT), 𝐸50 = 800Su for clayed soil (with Su: undrained soil resistance) demonstrated a similarity with its field observation Keywords: Deep excavation, diaphragm wall, deflection, back analysis, Plaxis 2D 603 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 TỔNG QUAN Trong q trình phát triển thị Việt Nam, nhu cầu xây dựng cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm khu vực thành phố lớn ngày tăng cao Việc thi cơng móng cơng trình có tầng hầm phải có biện pháp bảo vệ thành hố đào để khơng gây ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, đặc biệt phải tránh cố sạt lở gây nguy hiểm cho người làm việc bên hố đào tài sản xung quanh hố đào Thực tế cho thấy rằng, nhiều cố sạt lở hố đào sâu cơng trình xuất phát từ ngun nhân cơng tác tính tóa n ước lượng chuyển vị tường vây hố đào chưa xác Do việc phân tích ước lượng chuyển vị tường vây tầng hầm theo giai đoạn thi công trở nên quan trọng Việc phân tích chuyển vị ngang tường vây hố đào sâu vấn đề quan trọng khâu thiết kế tầng hầm nhà cao tầng Hiện có nhiều phương pháp áp dụng để phân tích chuyển vị ngang tường vây từ đơn giản đến phức tạp kèm theo mức độ xác tăng dần theo phức tạp phương pháp Theo Chang Yu Ou (2005) có ba phương pháp việc phân tích chuyển vị ngang tường vây hố đào sâu: phương pháp giải tích, phương pháp dầm đàn hồi phương pháp phần tử hữu hạn Trong đó, phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp phức tạp với yêu cầu cao độ xác thông số đầu vào Việc so sánh kết phân tích chuyển vị ngang tường vây áp dụng phương pháp thực nghiên cứu M.Mitew (2005), A.Krasinski M.Urban (2011) Phương pháp phần tử hữu hạn thường sử dụng để tính tóa n ổn định biến dạng đất Kỷ yếu khoa học Ưu điểm phương pháp ứng xử đất mơ tương đối xác hợp lý q trình thi công đào đất Kết từ nghiên cứu đưa đến kết luận phương pháp phần tử hữu hạn cho kết biến động phù hợp với thực tế nên sử dụng rộng rãi Mặc dù phương pháp phần tử hữu hạn có nhiều ưu điểm kết phân tích từ phương pháp lại bị ảnh hưởng nhiều yếu tố đòi hỏi kinh nghiệm hiểu biết người phân tích khơng vấn đề địa kỹ thuật mà cịn phương pháp phần mềm mà sử dụng Vấn đề đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến kết phân tích chuyển vị ngang tường vây áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn nhiều tác giả nước nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thiết kế nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất thông số độ cứng đất phù hợp với cơng trình tầng hầm khu vực Quận 1, TP Hồ Chí Minh thơng qua việc phân tích chuyển vị tường vây tầng hầm phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng mơ hình đất Hardening Soil kết hợp với phương pháp phân tích ngược so sánh số liệu quan trắc ngồi trường Bối cảnh đối tượng nghiên cứu Cơng trình mơ nghiên cứu Cơng trình Khu B – Sở Giao Dịch Chứng Khóa n Thành Phố Hồ Chí Minh (HOSE) có chủ đầu tư Sở Giao Dịch Chứng Khóa n Thành Phố Hồ Chí Minh, thi cơng nhà thầu Coteccons Quy mơ cơng trình có diện tích khoảng 1.479m2 với tổng diện tích sàn xây dựng 20.942m2 gồm 12 tầng cao tầng hầm với kết cấu phần móng sử dụng móng cọc khoan nhồi, tường vây Trong đó, chiều sâu đào -6.5m, sàn 604 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học tầng có cao độ -3.1m, sàn tầng có giáp đường Nguyễn Công Trứ, cao độ -6.1m Tường vây đất mặt giáp nhà dân mặt lại giáp tầng hầm thiết kế sâu 40m với Nhà A Sở giao dịch chứng dày 0.6m Chuyển vị đỉnh tường vây khóa n TP.HCM quan trắc mốc bố trí theo Đặc điểm địa chất cơng trình nghiên chu vi tường Ngồi ra, chuyển vị cứu: từ mặt đất hữu đến độ ngang toàn thân tường vây sâu khảo sát, địa tầng gồm lớp đất trình thi cơng hầm Mực nước ngầm cách mặt đất -1.4m quan trắc thiết bị đo nghiêng Toàn hố đào thực (Inclinometer) Các số liệu quan trắc lớp đất bùn sét sét pha có hệ số thấm sử dụng làm sở cho tóa bé nên khơng xuất dịng n phân tích ngược q trình thấm từ bên ngồi vào hố đào nghiên cứu Chi tiết địa chất cơng trình mơ tả Dự án Nhà B có mặt, mặt giáp Bảng đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, mặt Bảng Tên trạng thái lớp đất Lớp Mô tả Chiều dày NSPT đất (m) k Đất đá lẫn cát san lấp 1.5 Bùn sét, mầu xám đen – trạng thái chảy 3.4 Sét pha nhẹ, màu xám vàng, trắng, xanh – 13 trạng thái dẻo mềm Cát pha, màu xám hồng, nâu hồng, xám 29 vàng, trắng, nâu vàng, xám xanh, đỏ hồng 314 lẫn sỏi sạn TA Sét, màu nâu vàng, đỏ, xám vàng, nâu, tro, 14.3 238 xanh- trạng thái cứng Dựa vào hồ sơ khảo sát địa chất cơng đất cho mơ tóa n hố đào trình để xác định thơng số mơ hình chương trình Plaxis 2D Bảng Các thơng số đất từ kết khảo sát địa chất Lớp đất Đơn vị Lớp k Lớp Lớp Lớp Lớp Thông số 𝛾𝑢𝑛𝑠𝑎𝑡 𝛾𝑠𝑎𝑡 𝑘𝑥 𝑘𝑦 c’ φ’ kN/m3 kN/m3 m/ngày m/ngày kN/m2 Độ 16 16.4 0.08 0.08 15.3 15.4 5.18x10-4 5.18x10-4 5.9 3.2 Dựa vào hồ sơ thiết kế biện pháp thi công tường vây hố đào, thông số tường vây, chống tầng tầng xác định sau: Thơng số tường vây dày 600mm, có 19.3 19.9 0.08 0.08 21.9 18.6 19.72 20.21 0.6 0.6 38.54 18.68 19.62 20.11 0.005 0.005 40.19 17.78 tính chất vật liệu đàn hồi với modul đàn hồi bê tông 3.25x107 kN/m2, độ cứng chống nén 1.95x107 kN/m2, độ cứng chống uống 5.85 x105 kN/m2/m có hệ số Poisson 605 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 0.15 Thông số hệ Shoring tầng sử dụng chống hình chữ H có kích thước 350x350mm với độ cứng chống nén 3.579x107 kN bước chống xác định 7m Thông số hệ Shoring tầng sử dụng chống hình chữ H có kích thước 400x400mm với độ cứng chống nén 4.5.5x107 kN bước chống xác định 7m KẾT LUẬN Theo kết chương trước, thay 𝑟𝑒𝑓 đổi giá trị 𝑎, giá trị 𝐸50 thay đổi làm ảnh hưởng lớn đến kết phân tích chuyển vị tường vây Vì vậy, độ cứng 𝑟𝑒𝑓 𝐸50 giá trị nhạy quan trọng mơ hình HS cần xác định cách cẩn thận Kỷ yếu khoa học tóa n mơ phần tử hữu hạn Kết phân tích ngược cho thấy thơng số độ cứng phù hợp thực tế lớp đất nghiên cứu 𝑟𝑒𝑓 lấy 𝐸50 = 800𝑆𝑢 lớp 𝑟𝑒𝑓 đất dính 𝐸50 = 700𝑁 lớp đất rời, tương ứng với độ cứng sau: Lớp (Bùn sét, màu xám đen – trạng thái chảy): 800 kPa Lớp (Sét pha nhẹ, màu xám vàng, trắng, xanh – trạng thái dẻo mềm): 36136 kPa Lớp (Cát pha, màu xám hồng, nâu hồng, xám vàng, trắng, nâu vàng, xám xanh, đỏ hồng lẫn sỏi sạn TA): 14630 kPa Lớp (Sét, màu nâu vàng, đỏ, xám vàng, nâu, tro, xanh - trạng thái cứng): 140400 kPa TÀI LIỆU THAM KHẢO BÙI VĂN TRƯỜNG, HOÀNG VIỆT HÙNG (2016) Phân tích thấm mơi trường đất Nhà xuất Xây Dựng CHÂU NGỌC ẨN (2011) Cơ học đất Nhà xuất Đại học quốc gia, TP.HCM ĐÀO NGỌC VINH, NGUYỄN NHƯ QUỲNH, TRẦN VĂN TÚ (2016) Các nội dung tính tóa n chủ yếu thuyết kế hố đào sâu Trung tâm tư vấn thiết kế - Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT – CTCP LÊ PHƯƠNG BÌNH (2015) Đánh giá lựa chọn loại mơ hình tính tóa n phù hợp Plaxis tính tóa n thiết kế hố đào sâu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TRẦN HỒNG NGUYÊN (2017) Phân tích ứng xử đất tường vây Luận văn Thạc sỹ 606 ... phân tích chuyển vị ngang tường vây áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn nhiều tác giả nước nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thiết kế nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất thông số độ cứng đất phù hợp... cơng trình tầng hầm khu vực Quận 1, TP Hồ Chí Minh thơng qua việc phân tích chuyển vị tường vây tầng hầm phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng mô hình đất Hardening Soil kết hợp với phương pháp phân... pháp phần tử hữu hạn Trong đó, phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp phức tạp với yêu cầu cao độ xác thông số đầu vào Việc so sánh kết phân tích chuyển vị ngang tường vây áp dụng phương pháp