Nghiên cứu giải pháp tường vây hợp lý cho tầng hầm nhà cao tầng công trình tòa nhà căn hộ bán và cho thuê 345 đội cấn ba đình hà nội

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VĂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ CHO TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG CƠNG TRÌNH TỊA NHÀ CĂN HỘ BÁN VÀ CHO THUÊ 345 ĐỘI CẤN - BA ĐÌNH - HÀ NỘI Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 8580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Tuấn Minh HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân Tác giả Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Trần Văn Trường MỤC LỤC MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết đề tài ……… 10 Mục đích nghiên cứu luận văn 10 Đối tượng nghiên cứu 10 Phạm vi nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 11 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải 11 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 11 Cấu trúc luận văn 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC DẠNG TƯỜNG VÂY TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 13 1.1 Khái quát chung 13 1.2 Tổng Quan tường vâytrong thi công tầng hầm nhà cao tầng giới 13 1.3 Tổng quan tường vây thi công tầng hầm nhà cao tầng Việt nam 16 1.4 Phân loại dạng tường vây thi công hố móng tầng hầm nhà cao tầng 19 1.5 Tổng quan việc thiết kế dạng tường vây 22 1.5.1 Thiết kế tường vây dạng tường đất 22 1.5.1.1 Kiểm tra sức chịu tải đất chân tường 22 1.5.1.2 Tính tốn tường chắn khơng neo 23 1.5.2 Thiết kế tường vây phương pháp số gia 30 1.5.2.1 Giới thiệu phương pháp 30 1.5.2.2 Lý thuyết tính toán 31 1.5.2.3 Chứng minh lý luận phương pháp 33 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 35 2.1 Khái quát chung 35 2.2 Phân tích yếu tố địa chất ảnh hưởng đến thiết kế thi công tường vây 36 2.3 Ảnh hưởng thơng số hình học hố móng đến vây 38 2.4 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến thi công tường vây 39 2.5 Ảnh hưởng yếu tố mặt thi công công trình lân cận đến thiết kế thi cơng lựa chọn phương án tường vây 45 2.5.1 Ảnh hưởng mặt thi công 45 2.5.2 Ảnh hưởng cơng trình lân cận 45 2.5.3 Lựa chọn phương án tường vây 47 2.6 Các phương pháp giữ ổn định thành hố đào 56 2.7 Những yếu tố ảnh hưởng đến hố đào kiểm sốt phần q trình thi cơng hố móng tường vây 59 2.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến hố đào khơng kiểm sốt q trình thi cơng tường vây hố móng 60 2.9 Nhận xét chương 60 CHƯƠNG CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ KHI THI CÔNG XÂY DỰNG HỐ MÓNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 61 3.1 Khái quát chung 61 3.2 Yếu tố thiết kế kỹ thuật hợp lý 61 3.2.1 Cơ sở để đánh giá yếu tố kỹ thuật hợp lý 61 3.2.2 Ảnh hưởng việc lựa chọn sơ đồ tính tốn, tính tốn kết kết cấu hợp lý tường vây 62 3.3 Yếu tố phương án thi công hợp lý 66 3.4 Yếu tố kinh tế hợp lý 67 3.5 Kết luận chương 67 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TƯỜNG VÂY HỢP LÝ CƠNG TRÌNH CĂN HỘ BÁN VÀ CHO THUÊ 345 ĐỘI CẤN - BA ĐÌNH - HÀ NỘI 68 4.1 Khái quát chung cơng trình 345 đội cấn 68 4.2 Đánh giá yếu tố địa chất, địa chất thủy văn cơng trình để lựa chọn giải pháp tường vây hợp lý 69 4.3 Giới thiệu bước mơ hình phần mềm GEO5 77 4.4 Tính tốn lựa chọn chiều dày tường barret hợp lí, áp dụng phần mềm GEO cho cơng trình hộ bán cho thuê 345 Đội Cấn - Hà Nội 84 4.5 Nhận xét chương 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số dự án xây dựng cơng trình ngầm giới 11 Bảng 1.2 Thống kê số cơng trình dạng tường vây thi cơng tầng hầm tòa nhà cao tầng thành phố Hà Nội 16 Bảng 1.3 Các giải pháp thi công hố đào 20 Bảng 1.4 Các thông số A, B, D phụ thuộc vào 0 23 Bảng 2.1 Chiều cao làm việc thích hợp máy đào 42 Bảng 2.2 Số liệu chọn dung tích gầu theo khối lượng đào đất 43 Bảng 2.3.Phân tích hư hỏng cơng trình mặt đất 47 Bảng 2.4 Phân tích hư hỏng cơng trình mặt đất 48 Bảng 4.1 Kết thí nghiệm mẫu đất lớp đất 71 Bảng 4.2 Mô đun tổng biến dạng lớp đất 72 Bảng 4.3 Kết thí nghiệm mẫu đất 72 Bảng 4.4 Bảng kết thí nghiệm mẫu đất 73 Bảng 4.5 Mô đun tổng biến dạng lớp đất 73 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm 12 mẫu đất cho nghiên cứu 74 Bảng 4.7 Các tiêu lý đất 78 Bảng 4.8 Chỉ tiêu lý lớp đất thứ 78 Bảng 4.9 Các thơng số đất cần khai báo chương trình sheeting check 82 Bảng 4.10 Bảng tra số liệu góc ma sát đất tường 84 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tịa tháp Burj khalifa - Các tiểu vương quốc Ả-rập 12 Hình 1.2 Tháp đôi Petronas - Kuala lumpur, Malaysia 12 Hình 1.3 Tịa nhà Taipei 101 - Đài Loan 12 Hình 1.4 Tịa nhà trung tâm thương mại giới One Worl Trade Center 12 Hình 1.4 Thi công tầng hầm sử dụng neo đất cọc khoan nhồi 14 Hình 1.6 Thi cơng hố móng tịa nhà kangnam sử dụng kỹ thuật neo đất tường barrete 14 Hình 1.7 Tường vây hàng cột theo kiểu dãy cọc 19 Hình 1.8 Tường vây hàng cọc liên tục 19 Hình 1.9 Tường vây cọc hàng tổ hợp 21 Hình 1.10 Sơ đồ kiểm tra sức chịu tải đất chân tường 21 Hình 1.11 Sơ đồ tính tốn tường tầm hầm khơng neo 22 Hình 1.12 Sơ đồ tính tốn tường có hàng neo 24 Hình 1.13 Biểu đồ rút gọn áp lực bên đất có nhiều hàng neo 26 Hình 1.14 Sơ đồ tính biểu đồ momen tường nhiều neo 26 Hình 1.15 Sơ đồ lực tác dụng vào tường cừ có tác dụng neo ứng suất trước 26 Hình 1.16 Sơ đồ mômen theo phương pháp dầm tương đương 30 Hình 1.17 Sơ đồ quan hệ chống với chuyển dịch thân tường trình đào đất 30 Hình 1.18 Sơ đồ tính toán theo phương pháp số gia 32 Hình 1.19 Sơ đồ q trình tính toán phương pháp số gia 32 Hình 1.20 Sơ đồ chứng minh lý luận tính toán theo phương pháp số gia 33 Hình 2.1 Các sơ đồ hình dạng hố móng xây dựng nhà cao tầng 40 Hình 2.2 Kiến nghị thi công đào đất hố đào 38 Hình 2.3 Cơng trường thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở 49 Hình 2.4 Cơng nghệ thi cơng topdown 51 Hình 2.5 Thi công tầng hầm phương pháp semi top – down 54 Hình 2.6 Cột chống sau đào mở tầng hầm 56 Hình 2.7 Thi cơng topdown từ mặt tầng hầm thứ 57 Hình 2.8 Tường cọc ván 58 Hình 2.9 Tường chắn cọc BTCT 58 Hình 4.1.Phối cảnh 3D cho tòa nhà 70 Hình 4.2.Trụ cắt lỗ khoan HK1 76 Hình 4.3 Trụ cắt lỗ khoan HK2 77 Hình 4.4 Trụ cắt lỗ khoan HK3 78 Hình 4.5.Hộp thoại neo đất 84 Hình 4.6.Hộp thoại khai báo chống 85 Hình 4.7 Hộp thoại khai báo gối tựa 86 Hình 4.8 Mặt tòa nhà 345 87 Hình 4.9 Mặt cắt tịa nhà 345 88 Hình 4.10.Mơ hình giai đoạn phân tích Geo theo phương án 89 Hình 4.11.Kết bước mơ hình cho tốn phần mềm Geo … 92 Hình 4.12 Biểu đồ chuyển vị, mô men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án chiều dày 600mm 92 Hình 4.13 Kết tính tốn thép cho tường barrete có chiều dày 600mm 93 Hình 4.14 Biểu đồ chuyển vị, mơ men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án chiều dày 500mm 94 Hình 4.15 Kết tính tốn thép cho tường barrete có chiều dày 500mm 95 Hình 4.16 Biểu đồ chuyển vị, mô men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án chiều dày 400mm 96 Hình 4.17.Kết tính tốn thép cho tường barrete có chiều dày 400mm 97 DANH MỤC KÝ HIỆU TẮT - Độ bền kháng nén n; - Độ bền kháng kéo k; - Module đàn hồi E; - Hệ số Poission ; - Lực dính kết C; - Góc ma sát  10 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hà Nội thành phố đông dân nước nay, tốc độ thị hóa diễn mạnh mẽ huyện ngoại thành số lượng, chất lượng quy mô Tuy nhiên, dự án chung cư, cơng trình nhà nội cấp phép xây dựng rộng rãi Thơng thường dự án tịa cao tầng nội đô thường sử dụng tầng hầm để tận dụng không gian ngầm để xe cộ, thiết bị, kho chứa làm trung tâm thương mại ngầm bên Tuy nhiên, q trình thi cơng để khai đào hố móng tầng hầm cần thiết phải gia cố, chống giữ vách hố đào để tránh ảnh hưởng công tác khai đào xây dựng hố móng tầng hầm nhà cao tầng đến cơng trình lân cận xung quanh Để tránh thất thoát khai thác thương mại, giảm thiểu việc giải tỏa, ảnh hưởng mơi trường, mang lại hiệu kinh tế xã hội, đặc biệt xây dựng tầng hầm nhà cao tầng thường gặp khơng khó khăn, rủi ro q trình tính tốn thi cơng tường vây Hiện việc tính tốn tường vây tầng hầm nhà cao tầng thường sử dụng nhóm phương pháp giải tích nhóm phương pháp số Khi tính tốn thiết kế tường vây tầng hầm nhà cao tầng thơng số chiều dầy tường vây tham số quan trọng định đến tính ổn định hố móng độ ổn định cơng trình sau Chính mà việc nghiên cứu giải pháp tường vây phù hợp việc làm có tính cấp thiết cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm nói chung dự án cơng trình tịa nhà hộ bán cho thuê 345 Độ Cấn - Ba Đình - Hà Nội nói riêng Mục đích nghiên cứu luận văn Đề xuất lựa chọn tường vây hợp lý cho tầng hầm nhà cao tầng cơng trình tòa nhà hộ bán cho thuê 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội Đối tượng nghiên cứu Tường vây tầng hầm nhà cao tầng Phạm vi nghiên cứu Tầng hầm nhà cao tầng công trình tịa nhà hộ bán cho th 345 Đội cấn - Ba Đình - Hà Nội 87 a) Giai đoạn b) Giai đoạn c) Giai đoạn d) Giai đoạn e) Giai đoạn f) Giai đoạn g) Giai đoạn Hình 4.10 Mơ hình giai đoạn phân tích GEO theo phương án Sau phân tích GEO5 ta thu kết tính tốn ổn định cho tường cừ theo giai đoạn hình 4.11 88 a) Giai đoạn b) Giai đoạn 89 c) Giai đoạn d) Giai đoạn 90 e) Giai đoạn f) Giai đoạn 91 g) Giai đoạn Hình 4.11 Kết bước mơ hình cho tốn phần mềm GEO Hình 4.12 Biểu đồ chuyển vị, mơ men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 92 Hình 4.13 Kết tính tốn tường barrete dày 600mm với kết GEO5 93 Xem xét phương án 2: tương tự bước mô hình phương án trên, phương án tác giả chọn chiều sâu tường barrete h = 13m cắm sâu vào lớp đất thứ 3, chiều rộng tường B = 0,5m, chống đợt chống thép hình H350 Sau sử dụng GEO5 phân tích, thu biểu đồ chuyển vị, mô men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án hình 4.14 kết kiểm tra thép theo TCVN theo hình 4.15 Hình 4.14 Biểu đồ chuyển vị, mơ men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án 94 Hình 4.15 Kết tính tốn cho tường barrete dày 500mm với kết GEO5 95 Đối với phương án 3: Đối phương án ta chọn chiều sâu tường barrete h = 13m cắm sâu vào lớp đất thứ 3, chiều rộng tường B = 0,4m, chống đợt chống thép hình H350 Cũng tương tự phương án 2, việc sử dụng phần mềm GEO5 thược biểu đồ mô men, lực cắt kết việc kiểm tra cốt thép kết cấu tường vây dự án hình 4.16 4.17 Hình 4.16 Biểu đồ chuyển vị, mô men lực cắt tường vây sau phân tích GEO5 cho dự án theo phương án 96 Hình 4.17 Kết tính toán cho tường barrete dày 400mm với kết GEO5 97 4.5 Nhận xét chương Qua kết phân tích nhận thấy rằng, thay đổi chiều dày tường chắn mà hệ chống giữ nguyên, áp lực đất tác dụng lên tường chắn không đổi ta nhận thấy chuyển vị thân tường thay đổi lớn (tại vị trí hố đào khoảng cách tầng chống), chuyển vị chân tường lớn, cần ý đến chiều dài tường Khi thay đổi chiều dày tường trọng lượng tường tăng lên, mômen tác dụng tăng lên tường tăng theo, lúc cần xem xét đến chiều dày tường cho hàm lượng cốt thép tường không vượt quy định chiều dày tường phải đảm bảo yêu cầu chống thấm, yêu cầu thuận tiện thi công Trong trường hợp chiều sâu hố đào không thay đổi, độ cứng tường không đổi, thay đổi tăng khoảng cách chiều cao tầng chống ta thấy biến đổi chuyển vị đỉnh tường tăng đỉnh tường dạng conson, cịn thân tường chuyển vị rõ rệt chứng tỏ áp lực đất tác dụng lên tường ảnh hưởng lớn khoảng cách thân tường lớn, chuyển vị chân tường không thay đổi chiều cao tầng chống, chân tường bị dịch chuyển nhiều chứng tỏ chân tường dịch chuyển nhiều áp lực đẩy ngang đất lớn Nên tính toán ý đến chiều sâu tường để hạn chế chuyển vị không vượt giới hạn cho phép Khi tăng khoảng cách tầng chống momen thân tường tăng lên rõ rệt trị số lớn khoảng cách cao cần xác định khoảng cách tính tốn phù hợp để tính tốn lượng thép không vượt hàm lượng cho phép, khoảng cách tầng chống đảm bảo thi công thuận lợi, không hẹp rộng Dựa vào kết mô men, lực dọc, lực cắt chuyển vị kiểm tra thép theo tiêu chuẩn (5574 - 2012) cho phương án phân tích chọn tường barrete có chiều dày 600mm chiều sâu 13m phương án hợp lí mặt kỹ thuật cho cơng trình tịa nhà hộ bán cho thuê 345 Đội Cấn - Hà Nội 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Công trình tầng hầm nhà cao tầng thiết kế xây dựng nhiều thành phố lớn ngồi nước Cùng theo nghiên cứu phát triển áp dụng phương pháp chống giữ thành hố đào phương pháp tính tốn ổn định thành hố đào Tại cơng trình cần phân tích điều kiện cụ thể cơng trình để có thiết kế số lượng tầng hầm, giải pháp chống giữ tính ổn định cho thành hố đào - Tóm lại việc lựa chọn tường vây thi cơng xây dựng tầng hầm nhà cao tầng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố kỹ thuật yếu tố kinh tế, yếu tố khách quan yếu tố chủ quan xây dựng chúng Ngoài cần ý đến động đất, dòng thấm, dòng chảy, trượt lở, trình tượng địa chất cơng trình gắn với xây dựng cơng trình lân cận - Trên sở lựa chọn giải pháp tường vây hợp lý xây dựng hố móng tầng hầm nhà cao tầng tác giả lựa chọn sơ đồ tính tốn, kể đến ảnh hưởng sơ đồ tính tốn, yếu tố thi cơng, kinh tế để đưa giải pháp áp dụng tính tốn cho cơng trình cụ thể lựa chọn sơ đồ, phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm GEO5 để tính tốn lựa chọn chiều dầy tường vây hợp lí cho cơng trình tầng hầm nhà cao tầng cơng trình Tịa nhà hộ bán cho th 345 Đội Cấn - Ba Đình - Hà Nội” 99 Kiến nghị - Việc tính tốn phân tích lựa chọn tham số tường vây barrete cần thiết tính tốn phân tích ổn định tầng hầm nhà cao tầng nói chung đặc biệt cơng trình tịa nhà hộ bán cho th 345 Đội Cấn - Hà Nội - Trong luận văn chưa tính tốn tường cắm đá Chiều sâu hố đào luận văn áp dụng cho cơng trình có từ 2-3 tầng hầm, cịn cơng trình có số tầng hầm lớn cần nghiên cứu thêm nghiên cứu - Trong luận văn đề cập đến tăng cường độ cứng tường cừ cách tăng chiều dày tường, chưa đề cập đến tăng độ cứng tường cách gia cường thép hình thân tường 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Tuấn Anh (2017), Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thi công tầng hầm nhà cao tầng phù hợp với điều kiện thành phố vũng tàu, trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội Đỗ văn Đệ (2015), Tính tốn cơng trình tương tác với đất phần mềm GEO NXB Xây Dựng Nguyễn Bá Kế (2012), Thiết kế thi cơng hố móng sâu NXB Xây dựng Nguyễn Bá Kế (biện soạn), Hướng dẫn thiết kế thi công kết cấu chống giữ hố đào, nguyên tắc chung Nguyễn Bá Kế (2006), Xây dựng cơng trình ngầm thị phương pháp đào mở, NXB Xây dựng Đặng Văn Khôi (2003), Luận văn thạc sỹ Một số vấn đề phương pháp tính tốn tường cừ Trần Tuấn Minh (2014), Cơ học tính tốn kết cấu chống giữ cơng trình ngầm, tập 1+2 NXB Xây Dựng Nguyễn Hồng Minh (2004), Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu biện pháp neo giữ thành hố đào Nguyễn Xuân Mãn (2006), Xây dựng cơng trình ngầm điều kiện đặc biệt, Bài giảng cao học, Đại học Mỏ địa chất 10 Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái (2003), Móng cọc - Phân tích thiết kế NXB Khoa học kỹ thuật 11 Nguyễn Quang Phích (1999) Bài giảng xây dựng cơng trình ngầm dân dụng cơng nghiệp, Đại học Mỏ địa chất 12 Nguyễn Quang Phích (2000), Bài giảng Cơ học cơng trình ngầm, Đại học Mỏ địa chất 13 Nguyễn Quang Phích, Dương Khánh Tồn (2008), Rủi ro biện pháp phịng tránh xây dựng cơng trình ngầm thành phố, Hội thảo Những học kinh nghiệm quốc tế Việt Nam cơng trình ngầm thị, TP HCM 22.10.2008, Tr 209-219 14 Nguyễn văn Quảng (2016), Nền móng tầng hầm nhà cao tầng NXB Xây dựng 101 15 Lê Ngọc Sơn (2015), Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý tầng hầm nhà cao tầng khu vực đông dân cư thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh, trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội 16 Đoàn Thế Tường (2012), Các dạng thị Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh đánh giá chung phục vụ xây dựng cơng trình ngầm