Gồm 3 phần: Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: Tải trọng tác dụng; Các nguyên nhân gây lún. Phân loại và đánh giá hư hại công trình theo biến dạng Các phương pháp tính toán độ lún. Kết cấu công trình giao thông ngầm chịu tác dụng của các tải trọng ngoài khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chiều sâu đặt hầm, kích thước hầm, điều kiện địa chất công trình, đặc điểm xây dựng giao thông đô thị và giao thông trên mặt đất, công nghệ thi công… Tải trọng tác dụng lên đường hầm được chia làm hai loại: tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng bản thân công trình ngầm, trọng lượng các lớp áo đường và các hạng mục kỹ thuật khác, áp lực đất và nước cũng như trọng lượng nhà cửa kiến trúc bên trên và các công trình lân cận hố đào gây nên, lượng ứng suất trước của cốt thép. Tải trọng tạm thời xuất hiện do các phương tiện giao thông chuyển động trên đường ngầm gây nên. Tải trọng tạm thời còn có một số loại chỉ xuất hiện trong giai đoạn thi công công trình, đặc tính tạm thời còn do tác dụng của các yếu tố sau gây nên: sự biến thiên nhiệt độ; hiện tượng trương nở của đất và các tác dụng đặc biệt (động đất, va chạm…) hoặc do các sự cố gây nên.
TP.HCM 04/2014 Chuyên đề : NGUYÊN NHÂN GÂY LÚN & CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN KHI THI CÔNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TBM 1 Trình bày: TRƯƠNG CHÍ HÙNG Gồm 3 phần: 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún 1.1.Tải trọng tác dụng 1.2. Các nguyên nhân gây lún. NỘI DUNG 2. Phân loại và đánh giá hư hại công trình theo biến dạng 3. Các phương pháp tính toán độ lún 2 1.1.Tải trọng tác dụng: Kết cấu công trình giao thông ngầm chịu tác dụng của các tải trọng ngoài khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chiều sâu đặt hầm, kích thước hầm, điều kiện địa chất công trình, đặc điểm xây dựng giao thông đô thị và giao thông trên mặt đất, công nghệ thi công… Tải trọng tác dụng lên đường hầm được chia làm hai loại: tải trọng thường xuyên bao gồm trọng lượng bản thân công trình ngầm, trọng lượng các lớp áo đường và các hạng mục kỹ thuật khác, áp lực đất và nước cũng như trọng lượng nhà cửa kiến trúc bên trên và các công trình lân cận hố đào gây nên, lượng ứng suất trước của cốt thép. Tải trọng tạm thời xuất hiện do các phương tiện giao thông chuyển động trên đường ngầm gây nên. Tải trọng tạm thời còn có một số loại chỉ xuất hiện trong giai đoạn thi công công trình, đặc tính tạm thời còn do tác dụng của các yếu tố sau gây nên: sự biến thiên nhiệt độ; hiện tượng trương nở của đất và các tác dụng đặc biệt (động đất, va chạm…) hoặc do các sự cố gây nên. 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 3 1.1.Tải trọng tác dụng: Theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JSCE-1996) như sau: 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: Tảitrọngthườngxuyên 1.Tảitrọngthẳngđứngvànằmngang 2.Áplựcnước 3.Trọnglượngbảnthân 4.Hiệuứngtảitrọngchấtthêm (surcharge) 5.Phảnlựccủađấtnền Tảitrọngkhôngthường xuyên 6.Cáctảitrọngnộitại 7.Tảitrọngthicông 8.Hiệuứngđộngđất Tảitrọngđặcbiệt 9.Hiệuứngcủahaihoặcnhiềukhiênđào 10.Hiệuứnglàmviệcởcáckhuvựclân cận 11.Hiệuứngbiếndạngđấtnền 12.Cáchiệuứngkhác. 4 1.1.Tải trọng tác dụng 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: Tất cả các loại tải trọng có thể tác dụng lên công trình đồng thời hoặc vào các thời điểm khác nhau, do các tổ hợp tải trọng khác nhau: Để tính toán kết cấu công trình ngầm cần tìm ra tổ hợp tải trọng bất lợi nhất (khi chúng tác dụng lên kết cấu xuất hiện nội lực lớn nhất) 5 1.2.Các nguyên nhân gây lún 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: Hiện nay, mặc dù công nghệ thi công hầm bằng máy đào TBM đã được cải tiến rất nhiều nhưng cũng không thể giải quyết được triệt để vấn đề lún bề mặt đất nền. Việc lún sụt bề mặt dẫn đến thiệt hại về vật chất, tài sản và đặc biệt thương vong về người. 6 Sập hầm tuyến tàu điện ngầm số 1 ở thành phố Hàng Châu, thủ phủ tỉnh Chiết Giang (Trung Quốc) ngày 15/11/2008 1.2.Các nguyên nhân gây lún: (1.2.1). Một số nguyên nhân gây lún đất nền trong quá trình thi công đào hầm bằng khiên đào được Maidl (1996) tổng hợp như sau: Việc hạ mực nước ngầm trong đất dẫn đến sự thay đổi thể tích và cấu trúc đất. Thay đổi áp lực đất tại bề mặt khiên, do sự đào dư của máy đào. Hệ giằng chống không đảm bảo. Sự thay đổi cấu trúc của đất do sự rung của máy đào làm cho đất xung quanh bị nén lại, cùng với hệ giằng không phù hợp với độ nén chặt của đất. Vỡ các túi khí trong đất là giảm tiết diện hầm do sự gia tăng của áp lực đất lên hệ giằng chống. 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 7 1.2.Các nguyên nhân gây lún: (1.2.2). Theo Grasso 2007, các nguyên nhân gây lún được chia thành 3 nguyên nhân chủ yếu sau: Nguyên nhân ngắn hạn (lún tức thời) xuất hiện trong quá trình thi công hầm. Bao gồm: + (1) sự không cân bằng áp lực ở gương đào dẫn đến sự trồi đất vào phía trong hang đã được đào hoặc sự trồi đất về phía ngược lại, và vì vậy sẽ làm xuất hiện biến dạng lún hoặc trồi của khối đất; + (2) ma sát giữa vỏ khiên đào và đất trong quá trình di chuyển khiên đào dẫn đến sự phá huỷ đất xung quanh hang đào; +(3) sự đào đất vượt quá, mà trong thực tế không thể tránh được, đặc biệt khi đào hầm trên đoạn cong; + (4) sự tồn tại của khe hở thi công trong phần đuôi của khiên đào dẫn đến sự trồi đất vào khe hở thi công và tiếp theo là biến dạng lún của đất. 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 8 1.2.Các nguyên nhân gây lún: (1.2.2). Theo Grasso 2007, các nguyên nhân gây lún được chia thành 3 nguyên nhân chủ yếu sau: Nguyên nhân ngắn hạn (lún tức thời) xuất hiện trong quá trình thi công hầm. Bao gồm: + (5) sự điều chỉnh khiên đào “ngoi lên” mà thường xuyên phải điều chỉnh để bù lại sự “chìm xuồng” của nó trong khi chuyển dịch, điều đó có thể dẫn đến sự “đẩy ra” của đất phía trước khiên đào cùng với sự trồi của mặt đất; + (6) sự “sai lệch” của khiên đào khi đào hầm dẫn đến làm rời rạc khối đất ở gương đào và sập đổ đất vào trong hầm, vì vậy, dẫn đến biến dạng lún của khối đất; + (7) vận tốc di chuyển khiên đào gây ảnh hưởng đến biến dạng của đất (vận tốc càng lớn, biến dạng càng lớn). Điều đó liên quan đến mức độ phá huỷ đất xung quanh hang đào, ngoài ra vận tốc không đều trong thời gian khi đào hầm gây ra biến dạng lún lớn hơn; 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 9 1.2.Các nguyên nhân gây lún: (1.2.2). Theo Grasso 2007, các nguyên nhân gây lún được chia thành 3 nguyên nhân chủ yếu sau: Nguyên nhân dài hạn xảy ra do quá trình cố kết của đất bao gồm cố kết nhất thời (thường xảy ra với đất có độ dính bám, hoặc đất bị nén trong quá trình giảm áp lực nước lỗ rỗng) và cố kết thứ cấp (là một hình thức co ngót của đất). Nguyên nhân lún do sự biến dạng của vỏ chống đỡ hầm: Độ lún này ảnh hưởng lớn khi đường kính hầm lớn và chiều sâu đặt hầm cạn so với mặt đất. Tuy nhiên, vấn đề này có thể được kiểm soát trong thi công hầm bằng máy TBM trong khu vực thành phố, nhờ vào việc dự đoán trước và tính toán các tải trọng tác dụng lên vỏ hầm, từ đó thiết kế hệ thống các tấm lắp ghép hệ vỏ hầm có thể chịu được cường độ tính toán trên. 1. Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 10 [...]... trị tính theo % bằng công thức: VL thuộc vào các tác nhân sau: Loại đất; Phương pháp đào hầm; Tốc độ đào; Kích thước hầm; Kết cấu chống đỡ tạm thời Giá trị VL được dự đoán theo các phương pháp thi công hầm dựa trên các kết quả phân tích và đo đạt lại của các tuyến hầm trong quá khứ: Thi công bằng phương pháp New Austria Tunnelling Method –NATM cho đất sét ở London có: VL = 0.5% - 1.5% Thi công bằng. .. bao gồm có 2 nguyên nhân Một là, phần lưỡi cắt đất được chế tạo lớn hơn đường kính thân máy đào để giúp máy đào không bị kẹt Hai là, phần đào dư do hệ thống buồng lái di chuyển trong các đoạn cong] 11 1 Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 1.2 .Các nguyên nhân gây lún: π ∆V = (7.052 − 6.82 ).1m = 5.44m3 4 12 1 Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 1.2 .Các nguyên nhân gây lún: (1.2.3)... tính toán độ lún: (2) Công thức của Herzog (1985): (3) Phương pháp Trạng thái ứng suất giới hạn (LTSM- Limiting Tensile Strain Method): MAIN_REPORT_April_2012.pdf 23 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Ví dụ:Áp dụng công thức Herzog tính lún cho Tuyến Metro số 1 tại mặt cắt ga nhà hát thành phố Vị trí tính lún 24 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Ví dụ:Áp dụng công thức Herzog tính lún cho Tuyến... 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: 21 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Tuy nhiên từ các số liệu khảo sát các công trình ngầm ở Anh, New & O’Reiley (1982):đã đề xuất công thức kinh nghiệm cho đất dính và đất rời như sau: Đất dính i = 0,43Zo + 1,1 Đất rời i = 0,28Z0 - 0,1 Ngoài ra, Giá trị này được Recelebi & Ocak 2010 đề xuất tính theo giá trị trung bình, như sau: Với 22 3 .Các phương pháp tính. .. sát của các tuyến hầm sau khi thi công xong cho một khu vực địa chất nhất định (không đánh giá được tác dụng do các công trình bên trên gây ra) Hướng thứ hai là tính toán dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp này yêu cầu các số liệu đầu vào chi tiết và chính xác, nhưng lại có thể đánh giá phù hợp với các loại đất khác nhau 3.1 .Phương pháp kinh nghiệm: *** *công thức tính trong TKCS các dự... ga nhà hát thành phố Mặt cắt và các thông số hầm tại vị trí nhà hát thành phố 25 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Số liệu địa chất tại mặt cắt tính toán: γ= 17 + 17.78 + 20.21 + 20.4 + 20.1 + 19.4 = 19.148 6 E= 5 + 5 + 15 + 40 + 55 + 65 10000 = 35350.63 6 26 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: lun theo Herzog.xlsx 27 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: 3.2 .Phương pháp phần tử hữu hạn: Với sự phát... trí đỉnh hầm (m) y: là khoảng cách từ trục hầm đến điểm tính lún theo phương ngang i : là khoảng cách từ trục hầm đến điểm uốn của đường biến dạng lún 19 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Với đường hầm dạng tròn có thể xác định Smax theo công thức (1) của New & O’Reiley (1991): Với i=kZo, Với k là hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào loại đất Trường hợp đất có nhiều lớp thì hệ số K được tính như... nội lực do lún 0.006 không đều Nhà nhiều tầng không khung với 0.0016 ÷ 0.024 kết cấu tường chịu lực (mm) 80 120 150 100÷150 Tuy nhiên, các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam qui định độ lún cho phép như trên chỉ áp dụng cho các công trình mới 17 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: Các phương pháp tính lún được sử dụng bao gồm 2 hướng chính Hướng thứ nhất là tính toán theo các công thức kinh...1 Tải trọng tác dụng và các nguyên nhân gây lún: 1.2 .Các nguyên nhân gây lún: (1.2.3) Theo Nguyễn Đức Toản (2006) rút ra kết luận về mức độ ảnh hưởng của các nguyên nhân trên đến tổng độ lún bề mặt dựa trên cơ sở thể tích đất bị mất (Volumn loss VL): Từ 10% đến 20% là do áp lực bề mặt Từ 40% đến 50% là do các phần rỗng dọc theo thân máy đào Từ 40% đến 50% là do... được các bài toán phức tạp Vấn đề lựa chọn mô hình tính toán, các thông số đầu vào của đất nền cũng như kết cấu hầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, việc chọn lựa các thông số trên đòi hỏi người tính toán phải có kinh nghiệm trong việc đánh giá mức độ tin cậy và lựa chọn mô hình đất hợp lý Đồng thời có thể kiểm soát được kết quả xuất ra từ các chương trình tính 28 3 .Các phương pháp tính toán độ lún: 3.2.Phương