Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích ổn định hố móng sâu nhà cao tầng trên đất yếu tại Sóc Trăng

- Sử dụng phần mềm Plaxis và phương pháp truyền thống kiểm tra chuyền vị, biến dạng của đất nền và hệ kết cau chống đỡ hố móng sâu ở các giai đoạn đào khác nhau trong quá trình thi công,

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

LUAN VAN THAC SI

HA NOI - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Chuyên ngành: DIA KỸ THUAT XÂY DUNG

Mã số: 60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: TS ĐỖ TUẦN NGHĨA

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Lê Ngoan, học viên lớp cao học 24DKT12, chuyên ngành Dia Kỹ thuật xây

dựng Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Phân tích 6n định hồ móng sâu nhà cao tang trên đất yếu tại Sóc Trăng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tôi không sao chép

và kết quả của luận văn này chưa công bồ trong bat kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu

tham khảo đúng quy định.

Sóc Trăng, ngày 22 thang 12 năm 2017

Tác giả

Lê Ngoan

LOI CAM ON

Sau gan 02 năm tham gia học tập chuyên ngành Dia Kỹ thuật xây dựng với su chi dan nhiệt tình của Quý thầy cô giáo Tác giả đã hoàn thành khóa học với đề tài tốt nghiệp

Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy PGS.TS Hoàng Việt Hùng và TS Đỗ Tuấn Nghĩa đã dành nhiều thời gian giúp đỡ nhiệt tình, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện luận văn; giúp cho tác giả có được những kiến thức hữu ích, làm nền tảng định hướng cho công tác chuyên môn.

Tác giả cũng xin chân thành cám ơn đến Quý thầy cô Bộ môn Địa Kỹ thuật cùng Quý thầy cô Phòng đảo tạo Sau Đại học, Trường Đại học Thủy Lợi đã nhiệt tình giảng dạy

và tạo điều kiện thuận lợi dé tác giả hoàn thành khóa học này.

Lời cảm ơn chân thành xin gửi đến gia đình, bạn bẻ và các bạn học viên Lớp cao học

Dia Kỹ thuật xây dựng (24ÐK T12), đặc biệt là các bạn cùng đơn vi công tác và nhóm

bạn làm Luận văn do TS Đỗ Tuấn Nghĩa trực tiếp hướng dẫn đã động viên tỉnh thần,

giúp đỡ và hỗ trợ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Tuy đã có những cé gang song do thời gian có hạn, kiến thức bản thân còn hạn chế nên

luận văn này không thé tránh khỏi những thiếu sót và tồn tại, tác giả mong nhận được mọi ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành của quý thầy cô giáo, anh chị em và các bạn đồng nghiệp.

Trân trọng kính chảo!

li

MỤC LỤC

"9521055 ::.:‹+12.2S 1

CHƯƠNG I: TONG QUAN VE HO ĐÀO SAU TRONG XÂY DỤNG 4

1.1 Đặc điểm của công trình hố móng sâu oo eeseessessesseessessessesseessessesseeseesessessees 4

L.1.1 Gidi thi@u CHUNG 1n .aa Ả 4

1.1.2 Ung xử của đất xung quanh khi thi công hỗ móng sâu [1] . - 5 1.2 Việc thi công hố móng sâu tại Việt Nam và thé giới [2] . 2- 5 s+cs+s+s4 7 1.2.1 Các hỗ móng sâu trên trên thé giới ¿- ¿2 ++2++2+++Ex++Ex++Extzxxerxezrxrrrxee 7

1.3 Bai hoc kinh nghiệm trong thi công hỗ móng sâu [3] c.cccssesseessessesseesessesseeseesseesen 9 1.4 Nhận xét và hướng tiếp cận của đề tài -¿- ¿5c seEkềEx EEE 2 211212111111 14

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TAI TRONG TÁC ĐỘNG LÊN KET CÂU

2.3 {€0 Nnnẽ 1-1 24

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH HO ĐÀO SÂU 25

3.1 Các phương pháp xác định hệ số an toàn trong phân tích ôn định hồ đào 25 3.1.1 Phương pháp hệ số cường độ, - 2-2: 5¿©2++©++2EE+2E+£EEE+EE+2EEEEEerkesrkrrrrres 25

3.1.3 Phương pháp hệ số kích thước - 2-2 2 £+s£+E£EE+EE+EE£EE+EE£EE+EeEEerkerxerxrree 26

3.2.1 Phá hoại đây VàO ¿- ¿5+ c1 1111211211211 211 2111111111111 11111111 tre 26 3.2.2 Phá hoại đây trồi -¿- + + s ke E9 1911211211211215 1111111111111 11111111 35 3.3 Các phương pháp phân tích ổn định ¿- 2 5¿ ++2++2E++£x++ExzExerxesrxrzrxees 36 3.3.1 Phương pháp sức chịu tải - c2 Sc 331121112 3 1111111111111 ng ng rệt 36

iil

3.3.2 Phương pháp sức chịu tai IðƯỢC - - Sc +13 SE ng nrnrrkp 41 3.3.3 Phương pháp cung trƯỢT - - c2 32 121111111 1191185311111 111 11H Hy Hiện 46 3.3.4 Phương pháp phan tử hữu hạn dé phân tích tính ôn định của hố đào sâu trong đất Con HOẦOỒỖỖỒ Ô 50 3.4 Kết luận -. -2+++ tt TH HH ưu 54

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ÔN ĐỊNH HÓ MÓNG SÂU CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ

NGAN HÀNG TMCP CONG THƯƠNG CHI NHÁNH SOC TRANG 55

4.1 Mô tả đặc điểm công trình Ngân hàng Công thương Việt Nam Chi nhánh Sóc Trăng

h-ễẳễẳễẳổiiíđd4s4Ả S- 55

4.2 Đặc điểm địa chất thủy văn và các thông số thí nghiệm đất nền [21] 56 4.3 Các giai đoạn thi công tang ham công trình 2-2 +2 £+£++£++£xzxzzzzrxees 59 4.4 Các thông số đầu vào dé lập mô hình hồ dao trong Plaxis 2D [22] 60 4.5 Kết quả phân tích 2 s5E2E2EE£EESEE2E2E1271717112112717171121111 111.11 y6 65 4.6 So sánh kết quả hệ số an toàn theo các phương pháp khác nhau 71 4.6.1 Tính toán 6n định bang phần mềm Plaxis (Phương pháp c, phi, Reduction) 71 4.6.2 Phương pháp Te€zaglh1H - - c3 1213113111111 1 1111 11 1 11 11111 T1 HH ng ng 74

4.6.4 Phương pháp cung fTƯỢT - c5 3333132111911 1 111 11111111 1 1 HH ng rệt 77 4.7 KẾt luận oe eesseecsseseecssssessssecessnecessnscessnsecesnnscesnnseessuseeesnnecesnneessnmeessuneeesnneeesnneeesneess 79

.418089/.901/.09.4i5008)16:0001 80

1V

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.1 (1) Sự cố 05 tang ham Công trình Pacific và viện KHXH lân cận bị sụp đồ 13 Hình 1.2 Mặt bằng VỊ trắ Trạm ĐƠIm1 - <2 E3 2311188 E E22 EEE+Erkeeeeeerzse 14 Hình 1.3 Anh chụp công trình sau khi xảy ra Sự CỐ - 2-2 2 2ặe+ặe+zxsrxcres 14 Hình 2 1 Lý thuyết tắnh toán áp lực đất Rankine - 2 2 z+xezxerxerxerssreee 18 Hinh 2 2 Tinh toan ap luc dat chu động, bi động Rankine - - -++-<++<<++s+2 19 Hình 2 3 Tắnh toán áp lực đất chủ động Coulomb 2-2 2 2+s+x+ặs+ặx+zxzxeez 22 Hình 2 4 Tắnh toán áp lực đất bị động Coulormb - 5 + + +skE+sekseeeseeseersee 23 Hình 3 1 Phương pháp hệ chắn đất tự do 2 2 s52 +EE+EEtEEerEzrxerxerrrres 27 Hình 3 2 Phương pháp hệ chắn đất cố định Ư2 2 x+Sặ+E+2Eặ+EeặEerxerxerxerxee 27 Hình 3 3 Phân tắch đây vào bang phương pháp áp lực tông thê -: 29 Hình 3 4 Các mối quan hệ giữa hệ số an toàn chống đây vào xác định từ phương pháp

Hình 3 5 Hệ số an toàn chống đây vào của hồ dao trong đất sét -Ư- + 31

Hình 3 7 Hệ số an toàn chống day vào cho hồ dao trong đất cát (tat cả các trường hợp

đều an toàn, L] =f được 80 34

Hình 3 8 Phân tắch phá hoại đây vào bằng phương pháp hiệu áp lực - 35

Hình 3 10 Mặt cắt hố đào của trường hop giả sử - 2-2 ++c+xcrkerxerxerxereee 37 Hình 3 11 Mối quan hệ giữa kắch thước mặt phá hoại và hệ số an toàn chống đây trồi

xác định bởi phương pháp sức chịu tải, phương pháp sức chịu tải ngược, va phương

pháp cung trượt (su = 25 KÌN/I2) - - c1 2112131111111 111111111 11111 1n ng re 38 Hình 3 12 Mối quan hệ giữa kắch thước mặt phá hoại và hệ số an toàn chống đây trồi xác định bởi phương pháp sức chiu tải, phương pháp sức chịu tải ngược, và phương J0i:)9091015ã14010/30/2 0020620117 Ầ ắ% 38

Hình 3 13 Phân tắch đây trồi sử dụng phương pháp Terzaghi: (a)Đ>đắ v2 và (b)

Hình 3 19 Phân tích phá hoại đây trồi theo phương pháp cung trượt: (a) mặt phá hoại

và (b) các lực tác dụng lên khôi trưỢT - 5 +5 + SE E9 Hy rệt 48 Hình 3 20 Hệ số an toàn tăng khi cung phá hoại vượt quá chiều rộng hồ dao 49 Hình 3 21 Phân tích đây trồi trong đất yếu phân tầng - ¿- ¿52 s++zxz+ce¿ 49

Hình 4 1 Phối cảnh công trình Ngân hàng Vietinbank, chi nhánh Sóc Trăng 55

Hình 4 2 Mặt bằng mô hình hồ đào sâu Vietinbank Sóc Trăng - 56 Hình 4 3 Mặt cắt địa chất công trình (hỗ khoan HK1, HK2, HK3) -. 59 Hình 4 4 Mặt cắt hố đào công trình - + 2 s+E+EE£EE£EE£EEEEEEEEEErrkrrkrrrkrrkee 60 Hình 4 5 Mô hình hồ đào công trình trong phần mềm Plaxis 2D -. - 61 Hình 4 6 Chuyén vị ngang của tường trong các giai đoạn đào -¿- s5 65 Hình 4 7 Sụt lún mặt đất sau tường theo các giai đoạn đảo -s-ccccsscsssresee 66

Hình 4 8 Hiện trạng công trình Câu Lạc Bộ Huu Tri (năm kề hé móng dang thi công)

¬ ố.ỐốỐ.Ố.ố.ố.ốỐốỐ 67

Hình 4 9 Day trồi qua các giai đoạn G0 ccccessesssessessesssessessessessssssessessesssessessessesseeeees 67 Hình 4 10 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đào Ï -. -.-~«2 68

Hình 4 11 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đào 2 -2- 2552 69

Hình 4 12 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đảo 3 -5- 5+: 69 Hình 4 13 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đảo 4 2- 5-55: 70 Hình 4 14 Kết quả hệ số an toàn ©Msf khi giảm Phi-c (Phase 4 trong Plaxis) 72 Hình 4 15 Vị trí các điểm khảo sát 06.19 73 Hình 4 16 Chuyến vị của điểm C theo Msf -¿- 2-5252 ‡E‡EEeEEEEEEEEEEkrrerrered 73 Hình 4 17 Phân tích day trồi sử dụng phương pháp Terzaghi (= 00) - 74 Hình 4 18 Phân tích đây trồi sử dụng phương pháp Bjerrum và Eide 75 Hình 4.19 Phân tích phá hoại đây trồi theo phương pháp cung trượt - 77

VI

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 3 1 Quan hệ chiều dài tường bê tông cốt thép (hoặc chiều sâu chôn tường) của trường hợp hồ đào giả SỬ VỚI Cw - -:- S2 StSE2EE2EEEEEEE21EE12121121121121111 7111111 32 Bảng 4 1 Bảng tông hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất -¿ s¿©cs+cc++cxesrxesreeee 57 Bảng 4 2 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất (tiếp theo) - 5552552 58 Bang 4 3Các thông số và mô hình đất nền nhập vào phần mềm Plaxis (dua len tren) 62

Bang 4 5 Thông số thanh chống +: 2 2 £+S£+E£+E£EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEerkrrkrrree 65 Bảng 4 6 Tính hệ số an toàn Fy theo phương pháp Terzaghi bang excel 75 Bảng 4 7 Tính hệ số an toàn Fy theo phương pháp Bjerrum va Eide bằng excel 76 Bảng 4 8 Tính hệ số an toàn F theo phương pháp cung trượt bang excel 78

Vil

kN/m?

độ

kN/m kNÑ/m?

độ độ độ

độ độ

thời gian thi công

Tỉ trọng hạt

Hệ số rỗng

Cường độ áp lực đất tĩnh tại điểm tính toán

Trọng lượng đơn vị của tầng đất thứ ¡ bên trên điểm tính toán

Độ dày tầng đất thứ ¡ bên trên điểm tính toán

Tải trong phân bồ đều trên mặt dat

Hệ số áp lực đất tĩnh của đất ở tại điểm tính toán.

Hệ số siêu cố kết của đất, lấy từ số liệu thí nghiệm

Góc ma sát trong hữu hiệu của đất

Trọng lượng đất

Lực dính kết Góc ma sát trong của đất

Độ sâu từ điểm tính toán đến mặt đất lấp

Góc ma sát trong của đất lấp sau lưng tường

Độ cao của tường chắn đất Góc kẹp giữa lưng tường với đường thắng đứng (Lưng tường

nghiêng úp xuống là đương, ngược lại là âm)

Góc nghiêng giữa mặt đất lắp với mặt phăng ngang Góc ma sát giữa lưng tường với đất lấp

Chuyên dịch thân tường

Hệ số nền theo chiều ngang của đất nền

Modul đàn hồi ngang của lớp đất Modul đàn hồi của thân tường

Viii

Trị bình quân gia chuyền của trọng lượng tự nhiên của các lớp đất ở phía ngoài hố kê từ mặt đất đến đáy tường

Trị bình quân gia quyền của trọng lượng tự nhiên của các lớp

đất ở phía trong hồ ké từ mặt đất đến đáy tường

Hệ số sức chịu tải của đất Chênh lệch cột nước giữa trong và ngoài đáy hồ

Áp lực trọng lượng bản thân của lớp đất phủ nằm từ mặt hồ

móng đến mái của tầng nước có áp

Áp lực cột nước của tầng nước có áp

Chỉ số nén Chỉ số nở Góc giản nở

1X

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa ngày càng nhanh, tại các khu vực đô thị các công trình cao tầng đang dân thay thế các công trình thấp tầng Đồng thời, việc giải

quyết các van dé về hạ tang kỹ thuật cho công trình (nơi dé xe, bố trí các bé nước ngầm,

bề tự hoại, trạm bơm ) luôn là vấn đề cần cân nhắc của các chủ đầu tư xây dựng công trình, dẫn đến việc gia tăng chiều cao của các cao ốc thông thường kéo theo sự tăng về

độ sâu của công trình.

Địa chất thủy văn tại khu vực Sóc Trăng có đặc điểm chung của vùng Đồng bằng sông Cửu Long, là khu vực có nền đất yếu bao hòa nước với chiều dày lớn Do đó, với khuynh hướng phát triển mạnh các công trình nhà cao tang, đặc biệt khi có tang ham thì việc nghiên cứu tính toán ôn định của hé đào sâu cần phải được quan tâm, nghiên cứu đúng mức nhằm đảm bảo cho công trình chủ thé và các công trình lân cận được én định, tránh được các sự cô đáng tiếc xảy ra trong quá trình thi công xây dựng cũng như khi đưa vào

khai thác sử dụng lâu dài.

Việc thi công kết cấu chan giữ cho hỗ móng nha cao tang rất đa dạng, phụ thuộc vào

từng điều kiện cụ thé, các thiết bị, máy móc xây dựng ngày càng hiện đại, tối tân hơn.

Chúng ta cần thay được không có loại công trình xây dựng nào mà các khâu từ khảo sát, thiết kế, thi công và quan trắc lại có yêu cầu gắn bó chặt chẽ như đối với công trình chan

giữ hô móng.

Chính vì thế việc nghiên cứu ôn định hé móng sâu nhà cao tang cũng như phân tích sự ảnh hưởng của quá trình thi công và sử dụng đến công trình lân cận thật sự rất cần thiết hiện nay Đây cũng chính là tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn và các phương pháp phân tích truyền thống vào tính ôn định trong thi công hồ đào sâu.

- Xác định được mức độ ảnh hưởng đến ồn định và biến dạng của công trình lân cận do thi công hố dao móng sâu gây ra Từ đó có những giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng

do hồ dao sâu gây ra cho các công trình lân cận.

- So sánh kết quả tính toán hệ số an toàn theo các phương pháp khác nhau Từ đó lựa

chọn phương pháp tính toán phù hợp cho những công trình tương tự.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Công trình Trụ sở Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam Chi nhánh Sóc Trăng.

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

- Tìm hiểu các lý thuyết đã có về 6n định của hồ dao sâu.

- Thu thập các thông tin về hiện trạng, tài liệu địa hình, địa chất, số liệu quan trắc của Trụ sở Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam Chi nhánh Sóc Trăng dé lay sơ liệu

cơ ban cho việc tính toán và so sánh kêt quả.

- Sử dụng phần mềm Plaxis và phương pháp truyền thống kiểm tra chuyền vị, biến dạng của đất nền và hệ kết cau chống đỡ hố móng sâu ở các giai đoạn đào khác nhau trong quá trình thi công, so sánh với kết quả quan trắc thực tế và đề xuất phương pháp tính toán ổn định hồ móng sâu hợp lý cho các nha cao tầng.

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp giải tích: Lý thuyết tính toán áp lực đất tường chắn đất; tính toán kết cầu chắn giữ hố đào theo phương pháp đàn hồi Kiểm tra ôn định chống trdi (bùng) của hồ

móng và kiêm tra chông chảy thâm vào hô móng.

- Phương pháp phan tử hữu hạn: Sử dụng phần mềm Plaxis dé phân tích chuyên vị ngang của tường vây cừ Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào ở các giai đoạn thi công đào đất, so sánh với kết quả được mô phỏng bằng phần mềm Plaxis và phương pháp tính bằng giải tích.

- Đánh giá cơ bản ảnh hưởng của chiều sâu chôn tường và bề rộng hồ dao tới ôn định

hỗ móng trong thi công hồ dao công trình Trụ sở Ngân hàng TMCP Công thương Việt

Nam Chi nhánh Sóc Trăng.

- Đề xuất phương pháp tính toán 6n định hỗ móng sâu cho các nhà cao tang trong điều kiện địa chất yếu tại Sóc Trăng.

CHUONG 1: TONG QUAN VE HO ĐÀO SÂU TRONG XÂY DỤNG

Tinh Sóc Trăng nằm trong vùng đồng bằng sông Cửu Long, phía Bắc và Tay Bắc giáp thành phố Cần Thơ, phía Đông Bắc giáp tỉnh Trà Vinh, phía Tây giáp tỉnh Bạc Liêu, phía Nam giáp biên Đông Sóc Trăng có địa hình thấp và tương đối bằng phẳng Độ cao cốt đất tuyệt đối từ 0,4 - 1,5 m, độ đốc thay đổi khoảng 45 cm/km chiều dài Nhìn chung địa hình tỉnh Sóc Trăng có dạng lòng chảo, cao ở phía sông Hậu và biển Đông thấp dan vào trong, vùng thấp nhất là phía Tây và Tây Bắc Tiểu địa hình có dang gon sóng không đều, xen kẽ là những giồng cát địa hình tương đối cao và những vùng thấp trũng nhiễm

mặn, phèn.

1.1 Đặc điểm của công trình hố móng sâu

1.1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay trong xây dựng và phát triển đô thị, đối với các đô thị lớn đặc biệt quan tâm đến sự kết hợp chặt chẽ giữa các công trình trên mặt đất và các công trình được xây dựng đưới mặt dat, luôn tìm cách khai thác triệt dé không gian ngầm với nhiều mục đích

khác nhau Do đó các công trình ngầm ngày càng được đầu tư và phát triển.

Công trình ngầm là công trình nằm trong lòng đất, theo mục đích sử dụng có thể phân

chia như sau:

- Công trình ngầm giao thông: Ham đường sắt, ham đường ô tô xuyên núi, hầm cho

người di bộ, tau điện ngâm, hâm vượt sông.

- Công trình thủy lợi ngầm: Ham công trình thủy điện, ham dẫn nước tưới tiêu, ham cấp thoát nước, ham đường thủy.

- Công trình ngầm đô thị: ham giao thông đô thị (hầm ở nút giao thông, ham cho người

đi bộ, ham tàu điện ngầm ) ham cấp thoát nước, ham cáp thông tin, năng lượng

(collector), gara ngầm, hầm nhà dân dụng, ham nhà xưởng, các công trình công cộng (cửa hàng, nhà hát, phố ngầm )

- Công trình ngầm khai khoáng: Ham chuẩn bị, ham vận tải, hầm khai thác, ham thông

gid

Công trình đặc biệt: Hằm chứa máy bay, tàu thuyền, kho tàng, nhà máy

Theo phương pháp thi công có thé chia ra làm hai loại chính: công trình ngầm thi công

theo phương pháp đào mở và công trình ngầm thi công theo phương pháp đào kín, ngoài

ra còn có loại công trình ngầm thi công theo phương pháp hạ chìm.

Khi thi công công trình ngầm một van dé phức tạp đặt ra là giải pháp thi công hố dao

sâu Khi thi công hồ đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền

xung quanh khu vực hồ dao và có thé lam thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nén đất bị dịch chuyên và có thê lún gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp thích

hợp.

Các giải pháp chống đỡ thành hồ đào sâu thường được áp dụng là: Tường cit thép, tường clr cọc xi măng đất, tường cừ barette Yêu cầu chung của tường cử là phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ôn định dưới tác dung của ap lực đất và các loại tải trọng do được

căm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống đỡ từ trong lòng hồ đào theo nhiều cấp

khác nhau.

1.1.2 Ung xử của đất xung quanh khi thi công hỗ móng sâu [1]

Công trình hồ móng là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thê là tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhau, công trình hố móng là một khoa học đan xen

giữa các khoa học về đất đá, về kết cấu và kĩ thuật thi công; là một loại công trình mà

hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen của nhiều nhân tố phức tạp va là ngành khoa học ki thuật tổng hợp đang còn chờ phát triển về mặt lý luận.

Do hé móng là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc lớn, là trọng điểm

tranh giành của các đơn vi thi công, tại vi kĩ thuật phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng,

nhiều nhân tô biến đồi, sự có hay xảy ra, là một khâu khó về mặt kĩ thuật, có tính tranh chấp trong công trình xây dựng Đồng thời cũng là trọng điểm dé hạ thấp giá thành và

bảo đảm chất lượng công trình.

Công trình hé móng đang phát triển theo xu hướng độ sâu lớn, diện tích rộng, có công trình với chiều dài, chiều rộng đạt tới hơn trăm mét, quy mô công trình cũng ngày càng

tăng lên.

Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công trình cao tang, siêu cao tang chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lan, điều kiện dé thi công công trình hỗ móng đều rất kém Lân cận công trình thường có các công trình xây dựng vĩnh cửu, các công trình lịch sử, nghệ thuật bắt buộc phải được an toàn, không thé đào có mái dốc, yêu cầu đối với việc ồn định và khống chế chuyền dich rất là nghiêm ngặt.

Tính chất của đất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện ân dấu của địa chất và tính phức tạp, tính không đồng đều của điều kiện địa chất thuỷ văn thường làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện được cho tình hình tổng thể của các tầng đất, hơn nửa, tính chính xác cũng tương đối thấp, tăng thêm khó khăn cho thiết

kế và thi công công trình hố móng.

Đào hồ móng trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác rat dé sinh ra trượt lở khối đất, mat ôn định hé móng, thân cọc bị chuyên dich vị trí, đáy hồ trồi lên, kết cầu chắn giữ bị vòi nước nghiêm trọng hoặc bị chảy dat làm phá hoại hỗ móng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình xây dựng, các công

trình ngâm và đường ông ở xung quanh.

Công trình hố móng bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất,

chống giữ, ngăn nước, hạ mực mước, đảo đất trong đó, một khâu nào đó thất bại sẽ dẫn đến cả công trình bị phá hoại.

Việc thi công hô móng như đóng cọc, hạ nước ngâm, đào đât đêu có thê gây ra ảnh

hưởng ở các công trình lân cận hoặc tác động lẫn nhau, tăng thêm các nhân tố dé có thé

gây ra sự cô.

Công trình hé móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ là có tính tạm thời nên thường

là không muốn đầu tư nhiều chi phí Nhưng nếu dé xảy ra sự cô thì việc xử lý sẽ vô cùng khó khăn, gây ra tôn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng nghiêm trọng về mặt xã hội.

Công trình hố móng có chu kỳ thi công dài, từ khi đào đất cho đến khi hoàn thành toàn

bộ phần khuất của công trình ngầm dưới mặt đất phải trải qua nhiều lần mưa to, nhiều lần chất tải, chấn động, thi công có sai sót v.v tính ngẫu nhiên của mức độ an toàn tương đối lớn, sự cé xảy ra thường là đột biến.

1.2 Việc thi công hé móng sâu tại Việt Nam va thế giới [2]

1.2.1 Các hỗ móng sâu trên trên thế giới

Công trình có tang ham đã có từ lâu trên thế giới, nó trở thành phổ biến và gần như là

thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng Da phần các công trình đều có từ 1 đến 3 hoặc 4 tang ham, cá biệt có những công trình vì yêu cầu công năng sử dụng có đến 5+10 tang ham tập trung nhiều nhất ở Châu Âu và các nước phát triển như Mỹ, Canada, Australia,

Đài Loan

Ở Châu Âu do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và cũng do nhu cầu sử dụng nên các công trình ngầm được xây dựng rất nhiều,

hầu như nhà nhiều tầng nào cũng có tầng hầm Công nghệ này còn được sử dụng để thi

công các công trình ga ngâm dưới lòng đường, đường ngâm cao toc

Ở Châu Á nói chung công trình có tầng hằm chưa phải là nhiều, nhưng ở một số nước

và vùng lãnh thé như Hồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc thì số lượng công trình và nhà nhiều tầng có tang ham chiếm tỷ lệ khá cao.

Trong thé giới hiện đại công trình ngầm không chi dé giải quyết các van dé “nóng” trong phát triển đô thị mà còn phát triển thành những trung tâm văn hóa, thương mại, đạt tới trình độ đỉnh cao của nghệ thuật kiến trúc và chứa đựng những nét đặc trưng của các thành phố như: thành phố ngầm RESO tại trung tâm Montreal (bang Quebec — Canada) với 33km đường ham, kết nối 41 khối nhà trong diện tích 12 km? bao gồm văn phòng, ngân hàng, khách sạn, trường đại hoc, bảo tàng, trung tâm thi đấu thê thao, trung tâm

mua sam ; hệ thống tàu điện ngầm ở Moscow, London, Paris là những bảo tang sống

động về nghệ thuật trang tri, kỹ nghệ và công nghệ mang yếu tố thời dai.

Vì công trình ngầm đã được xây dựng rất lâu trên thế giới nên quy trình công nghệ, thiết

bị dùng dé xây dựng công trình ngầm cũng rất phát triển với nhiều công nghệ hiện đại,

tiên tiễn Việc lựa chọn công nghệ xây dựng tùy thuộc vào từng đặc điểm cụ thé của

công trình Một số công nghề giải pháp chống đỡ thường được sử dụng pho biển thicông hỗ dio sâu để xây đựng công tỉnh ngằm trên thể giới: tưởng cử thép, tường cirbằng cọc khoan nhdi bé tong cốt thép (BTCT), tường ct bằng cọc xi măng đất, tườngcit BTCT thi công bằng công nghệ tưởng trong đất hoặc các tim BTCT đúc sẵn

Mặc dù công trình ngầm đã được xây dựng từ lâu trên thể giới với nhiều những côngnghệ khắc nhau, tuy nha, do mức độ khó khăn, phức top, chứa nhiễu ủi ro nên việc

tải công ting him công trình tê th giới đã xảy a không ít sự cổ, ta nạm

Lưới đây là một số sựcổ đi hình khi xây dựng ting him trên thể giới

~ Sự cổ trạm xử ý nước thải ại Bangkok, Thái Lan

= Sự cổ sip hỗ đảo công tình tàu điện ngim ở Tacgu, Hàn Qué

1.2.2 Các hé móng sâu ở Việt Nam

"Ngày nay công trình có ting hm đã trở thành một phần của đời sống đô thị, khai thắc

không gian ngằm là xu hướng tt yếu trong tat tiễn đ thị hiện đại Không nằm ngoài

xu thé phát tiễn của thể giới, ti Việt Nam, các công tình có ting him cũng bắt đầuxuất hiện từ những năm dầu của thập niễn 90, đặc biệt phát iển trong hơn 10 năm trở

Chí Minh Tuy nhĩ khai thác không gian ngầm cho mục đích xây dựng, cải tạo và phát triển đô thị ở nước.

lại đây nhất là ở các đô thị lớn như Hà Nội và Thành pl „việc

ta mới chỉ ding ại ở những không gian đơn lẻ (dưới các khối nhà cao ting của các khu

độ tị), hoặ chủ yêu phục vụ như cầu giao hông như him đường bộ, him để xe ti các trăng tâm thương mại

su mới mẻ và khiêm tốn ở

Do phát triển và xây dựng công trinh ngằm vẫn côn là

nước ta, trong thực té thi công cũng không ít các sự cổ liên quan đến công nghệ thi công

tng him đã xảy ra ở nước ta Dưới đây xin néu ra một vai sự cổ điển hình đã xảy ra ởViệt Nam khi hi công ting him công tình trong một số năm tr hạ đầy:

~ Sự cổ khi thi công công trình Chi nhánh Ngân hàng nông nghiệp Hà Nội, 45 Lý Thường

Kiệt, Hà Nội

- Sự cổ khi thi công ting him của khách sạn Pacific, TP.HCM.

+ Sự ố khi tỉ công ting him Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam tại Đà

.3 Bài học kinh nghiệm trong thi công hố móng sâu [3]

Bên cạnh những thành tu đã đạt được, vin đ thi công hỗ móng su cũng xây ra nhiều

sự cố đáng tiếc, để lại những hậu quả nặng né trong quá trình chỉnh phục đỉnh cao công

"nghệ xây dựng của nước a trong những năm trở li đây Nguyên nhân các sự cổ rit da

dang, do sai sót trong các khâu khảo sát địa chất công trình, thiết kế thi công tường chắn

đất (sự biển dạng quá mức của đắt và kết cầu chống đỡ), vẫn để bảo vệ ding chay và

quan trắc chuyển động của dit nén xung quanh hồ đào, sự mắt cân bằng khi hạ mực

nước, vẫn để chủ quan Không tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thi công, quản lý chất

lượng công trình

Những công trình hỗ móng gặp sự cố, nguyên nhân và bài học kinh nghiệm được rút ra

thông qua các công trình sau:

* Bài học kinh nghiệm về cục vin th

(1) Nha Van phòng ở Quận Hai Bà Trưng ~ Hà Nội

“Công trình (Xây chen) có diện tích mặt bằng 7,15m x 22,90m, cao 8 ting, có 1 ting

‘him, mặt tiền ở mặt phố, xây ngay sát ngôi nhà cũ 4 t lu khung, móng băng

với cốt day móng khoảng -1,2m.

ĐỂ làm móng cọc ép và ting ham cho ngôi nhà mới, người ta đã dùng cọc vin thép U200dai 6m ép thank trồng cir xung quanh chu vi mồng và ting him

“Trong khi ép cọc chỉ cách tường nhà cũ 0,5m, đã thấy có tác động ảnh hưởng đến móng

định của công trình cà liễn ké, Sau khỉ thí công xong tường vay hồ mồng, người

ta dio hỗ, hút nước để thi công dai cọc và ting him.

“heo số iệu quan trắc lần từ ngày 22/10/2007 đến ngày 28/02/2008 thi độ lún của nhà

cũ về phía hỗ đào (để xây ting him của nhà mới) đạt tới Sem Kim cho ngôi nhà lún

nghiêng, tích hẳn khỏi nhà iễn kể có sẵn ở trên mái 1Sem, Do đó công trình mới chưa

làm xong mồng và ting him, đã phải ngimg thi sông cho đến nay để tìm giải pháp xử

li

Nguy là do thi công ép cọc vin thếp lim tung cử đã chin động

đến nên và móng cũ, mặt khác khi bơm hút nước rong hồ do đã lâm cho nên đất của

móng cũ lún thêm Độ lún của nhà không đều làm cho nó nghiêng về phía hỗ dao của.công trình đang xây dựng ting him

(2) Nhà văn phòng trên đường Hà N

Đây là ngôi nhà theo thiết kế là 15 ting, có 2 ting him, Để bảo vệ thành hổ đảo sâu

khoảng 10m, người ta Lim tường cử bằng cử lrsen sâu khoảng 16m với hệ thanh chống

bằng thép hình để ôn định thành hồ đảo

"rong quá trình thi công ép cit arsen và bơm hút nước trong hồ móng đã lâm cho nềnđắt dưới móng nông của một số nhì ở 4 ting gần đồ bị lần không đều và gây nút tường

nhà, phải ngừng thi công để xử lí

Nguyên nhân có thé là chân của tường cử chưa đặt được vào ting dat sét dẻo cứng cáchnước mà đặt vio ting cát pha chứa nước, bảo hỏa nước Trong khi đó, thi mực nước

dưới dắt ngoài hỗ móng chỉ cách mặt đất khoảng Im Nhữ vậy khi bơm hút nước trong

hồ móng đã hạ mức nước chênh lệnh gần một chục mét làm cho dp lực nước lỗ rỗngtrong dit thay đổi và làm cho nền đắt đưới móng bị lần Ở đây edn nói thêm rằng, trồng

nhau qua chân tường vay và thắm qua bản thân tường vay

Nhu vậy, tuy chưa có sự cổ lớn, nhưng cũng là bai bọc kinh nghiệm khi sử dung cirJarsen và bơm hạ mực nước dưới đất

(3) Thi công him đường bộ qua nút giao thông Ngã te Sở - Hà Nội

Ở đây c

Iarsen để bảo vệ tam thoi thành hồ đảo, Nhưng do thi công sát nhà dân nên khi rút cir

at cử lasen để thi công him, người ta phải ding tường cử bằng cir

Jarsen có nguy cơ làm cho nha dân bị nứt, do đó đành phải dé lại không rút lên nữa Như.

vậy là có thêm một bài học kinh nghiệm nữa để dự báo khi thiét kế, nên sử dung ci

Iarsen như thé nào cho hiệu quả và an toàn.

(4) Thi công ting him Cao Ốc Residence (Tp b:

10

Cong trình có 1 ting him, 1 ting trệt vẻ 11 lẫu Theo thông tin từ bài bo của tác

“Trần Văn Xuân ( ĐH Bách Khoa Tp HCM ) thi khi dio ở độ -8m dưới đáy hồ móng,

phát hiện nước ngầm phun lên rất mạnh cuốn theo cát hạt nhỏ Hậu quả là ngày

31/10/2007 hè đường Nguyễn Siêu có hồ sụt rộng 4x4mn và sâu khoảng 34m và chung

ca Casaco (Đường Thi Sách, Quận 1) bị lún nghiêm trọng

"Nguyên nhân cũng có thể là ding cir larsen lam tường vây không ngăn được nước, nên khi hút nước dé thi công ting him, thì cột nước chênh áp ngoài thành hỗ đào tạo nên áp.

Ie lớn day nước luỗn qua chân tường vay diy ri đầy móng lên Nước đưới đắt được

thoát ra như bình thông nhau, cuốn theo đất cát làm sụt lún nền các công trình xung

cquanh gần đó (trong phạm vi "phẩu” hạ thấp mực nước),

“Trước tinh trạng đó, người ta đã phải khẩn cấp lấp ngay các hồ dio sâu và hồ sụt tạo cân

bằng áp lực dé tránh tinh trạng sụt lún tiếp Đồng thời lắp đặt các trạm quan trắc dichchuyên, kin vã dng thi nước dưới đất đ ánh các rũ ro cổ thế xây m

(5) Cao de văn phòng Bến Thành TSC ~ 186 Lê Thánh Tôn, TPHCM

Cong tình này có diện tích mặt bằng 10x40m và 2 ting him Thing 11/2007, trong khỉ

dao hồ đào s tụ, thì nước ngắm ở day hồ phun lên rất mạnh, làm phỏng trồi đáy hồ làm

xé dịch tường cử bằng cử larsen khoảng Sem Bat nên bị sụt lún làm nứt đường hẻm lân

cận và nghiêng tường ngăn Do đó buộc phải ngừng thi công và dùng biện pháp khoan giếng bơm hạ nước ng:

Như vay ở đây lại xây ra trường hợp dùng tường cử bằng cọc vấn thép không hop í

Chan tường cừ đang đặt ở lớp cát pha bảo hòa nước nên khi có chênh p lực bơm hút

kéo theo nước trong hồ đảo thi nước phun mạnh từ đáy hồ cát và gây sụt lún.

‘Tom lại, cả 5 trường hợp sự cố trên đều do việc thiết ké va th công tưởng cir bằng cirlarsen không tốt tạo ra tinh trạng chênh áp lực nước lớn giữa trong và ngoải hé đảo sâu,nước phun mạnh từ đây hổ lên kim hỏng hỗ đào, đồng thời nước cuốn theo đất cát làm

hỏng nền của các công trình lân cận và gây ra sự cổ lún sụt nghiêm trọng.

"

học kinh nghiệm về tường iên tục trong đắt

(1) Công trình cao óc Pacific, Quin 1-TP Hỗ Chi Mink

'Công trình có 5 ting him, | ting trột và 18 ting lầu Tường ting him bằng bê tông cốtthếp, dây Im, th công bing công nghệ tung trong đất, khi đào đất đ thi công ting him

thứ 5 thì phát hiện một lỗ thing lớn ở tường ting him có kích thước 0,2m x 0,7m, đồng

nước rất mạnh kéo theo nhiều cắt chiy từ ngoài vào qua lỗ thủng cia trởng ting him, Công nhãn đã ding hết cách, nhưng không thé bị được ỗ thing, Nước kéo theo

cất chảy do ảo vào ting him, công nhân phải thoát khỏi ting him để trắnh tai nạn có thể xây ra,

“Sự cổ công trình này đã làm sụp dé hoàn toàn công trình Viện Nghiên cứu Khoa học xã

hội Nam bộ ngay bên cạnh, tòa nhà Sở Ngoại vụ cũng bị lún nứt nghiêm trọng, tuy

nhiên, cao ốc YOCO 12 ting và các tuyến đường xung quanh công trình Pacific cũng

là cất pha bão hòa nước, loại cát chảy, nên phải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung

trọng ÿ = 1,15g/em3 chứ không được dùng loại thông thường cho đất loại sét có ÿ =

1.04g/ cmâ,

Mặt khác, mực nước dưới đất bên ngoài ting him rit cao (ở cốt — 1.5m), lỗ thing ởtường ting him nằm ở độ sâu 20m, tức là có cật nước với áp lực lớn chênh nhau đến18,5 mết Với một cột nước, có áp lực 18.5atm như vậy, chứa diy trong ting các bồitích hạt nhỏ và các pha bảo hòa nước, thi khí có lỗ thủng ở ting him cho nó thoát, dong

chay sẽ rit mạnh kéo theo đất cất chảy vào ting him đồng thời làm rồng xếp, làm xói

lỡ và phá hoại đắt nén của móng các công trình lân cận, khiến cho các công trình đó bi

biến dạng, bị sụ lún, thậm chí bị phá hoi.

12

roy Q)

Hình 1.1 (1) Sự cổ 05 ting him Công trình Pacific và viện KHXH kin cận bị sụp đỗ(2) Công trình trạm bơm xử lý nước thai IPS, Yannawa, Bangkok, Thái Lan

khái Sau khi nha thu thi công xong tường vây công tác đảo đất bên trong được

cùng với hệ giằng chống tam bằng thép Vào giữa tháng 8 năm 1997, khi công tác đào.đất bên trong gần đạt đến độ sâu cuối cũng (-20,7m), một cạnh tưởng vây của trạm bơm)đđãbị đỗ sắp vào bên trong lim cho phan đắt sét mềm ở khu vực xung quanh đổ vào vilắp toàn bộ hai xe xúc đắt và một cầu câu đang đúng ti một vị tr bên ngoài gin đoạntường vây đó Sự chuyển động của đắt xung quanh làm hư bại khoảng 20 căn nhà trong

một phạm vi khoảng 50m

Nguyên nhân sự cố: Quy trình thi công đảo đất bên trong trạm bơm đã không được nhà

thầu tuân thủ nghiêm túc, đào đắt bên trên không có ging chống, Nhà thầu đã khônglắp đặt một số hệ ging chống tạm mã nhà thiết kể đã đưa ra, thiểu sự kiểm tra cia một

don vị thiết kế độc lập về hệ ging chống tạm va thiểu sự giám sát của Nhà thiết kế chính

‘Treatment Plant

(em)

Hình L2 Mặt bing vị tí Trạm bơm

1.4 Nhận xét và hướng tiếp cận của đề tài

~ Trong điều kiện quỹ đắt ngày công hạn hep như hiện nay, việc thí công các hồ mồng

sâu công trình nha cao ting là một công tác hết sức phúc tap, đỏi hỏi người thiết kế vài

thì công phải nắm rõ được các lý thuyết về tính toán và kim tra 6n định để đảm bảo antoan cho hỗ dio và công trình lân cận trong điều kiện xây chen Đặc biệt trên vùng đất

yếu như khu vực Dong bằng Sông Cửu Long.

~ Với những kết quả được các nhà khoa học nghiên cứu và út ra kết luận, liên hệ thực

tiễn Công trình Ngân hàng Công thương Chỉ nhánh Sóc Trăng, trong phạm vi dé tai luận

văn, ác giả sẽ tiến hành mô phỏng lại thực ế quá tình thi công hỗ dio ting him bằng:

MW

phương pháp số thông qua phin mềm Plaxs (các giai đoạn hi công gdm thi công tường

vây tạm bằng cit Larsen, cũng hệthanh chẳng), xem xét ảnh hưởng trong quả trình đào

đến ổn định của các công trình lân cận, xem xét sự ảnh hưởng đến khả năng chịu lực(chuyén vi của tring vây hỗ đảo

~ Việc bơm hạ mực nước ngằm trong hỗ đào có ảnh hưởng lớn đến độ lún, biển dạngcủa đất nén xung quanh và ảnh hưởng đến én định của công trình lần cận

~ Có nhiều dạng kết cầu tường vây để chin giữ hỗ đào, trong phạm vi đ tải luận văn tác

giả chọn giải pháp chin giữ hỗ đảo bằng tưởng cử Larsen vì đây là loại được dàng phổ

biển, sẵn có trên thị trường, ễ liên kết

1s

'CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TAI TRỌNG TÁC ĐỘNGLEN KET CÁU CHAN GIỮ

2.1 Các dang tai trọng và phân loại

311.1 Phân loại tai trọng

“Tải trọng tác động và kết cầu thông thường có thể chia làm 3 loại:

- Tải trọng vĩnh cứu (tái trọng tĩnh): là tải trong mà trong thời gian sử dụng kết cấu

không biến đổi tị số, hoặc biển đổi của chúng so với trị số bình quân có thể bỏ qua

p lực đất không tính Ví dụ như trọng lượng bản thân kết c

~ Tải trọng kha biển (tải trọng động): là tai trọng mà trong thời gian sử dụng kết cấu có.

thể biến đổi trị số mà trị số biến đổi của chúng so với trị số bình quân không thể bỏ qua

được Vi dụ như ti trọng mặt sản, 6 tô, cần trục hoặc ti trọng xếp đồng vật liệu

- Tai rong ngẫu nhiên: là tải trọng mà rong tồi gian xây dụng và sử dụng kế

không nhất định xuất hiện, nhưng hễ có xuất hiện thì tị số ắt lớn và thời gian duy tà

tương đối ngắn Ví dụ như lực động đất, lực phát nỗ, lực va đập,

- Tải trọng thi công: 6 tô, cin câu, vật liệu xếp trên hiện trường, lực neo giữ tường cử ;

= Nếu vật chắn giữ là một bộ phận của kết cầu chủ thể thi phải kể lực động đắt;

~ Tải trong phụ do sự biển đổi nhiệt độ và co ngét của bê tông gây ra Tây theo kết cầu

chin giữ hỗ móng khác nhau cũng như điều kiện đất nỀn mà các loại tai trong sẽ xuất

hiện ở các dụng khác nhau

16

222 Tính áp lực đất lên tường chắn [4]

Khi nh toán ếtcầu chin giữ áp lự te động vào bé mặt của kế cu chắn giữ với thé

dt te là áp lục đất Độ lớn và quy luật phân bổ của áp lực dt có liên quan với các nhân

16 hướng và độ lớn của chuyển vị ngang của kết cầu chắn giữ, tính chất của đắt, độ cứng

Và độ cao của vật kết cấu chin giữ, nhưng do việc xác định chúng khá phức tạp ngay

trong trường hop đơn giản nhất nên hiện nay vẫn ding lý thuyết Coulomb với những

diều chính bằng số iệu thực nghiệm

Áp lực đất tinh: như tường chắn đất cứng duy trì ở vị trí tỉnh tại bắt động (không bị dich

chuyền) thi áp lực tác động vào tường gọi là áp lực đất tĩnh Hợp lực của áp lực đắttinh tác động trên mỗi mét đi trồng chắn đất biểu thị bằng Ep (kN), cường độ áp lựcđất tinh biểu thị bằng po (KN/m?)

Ap lực đắt chủ động: nếu tường chấn đắt dưới tác động của áp lự đất lắp mà lưng địch

chuyén theo chiều đắt lắp, khi đó áp lực đắt tác động vào tường sẽ từ áp lực dat tĩnh ma

giăm dẫn đi, khi thé đắt ở sau tường đạt dn git hạn cân bằng, ng tời sẽ xuất hiện

mặt trượt liên te kim cho th đốt tage xuống, kh đó áp lực đt giảm đến giá tỉ nhỏnhất, gọi là áp lực đắt chủ động, biễu thị bằng EA (kNím) và pa (kPa),

Áp lực đắt bị động: nếu tường chin đất dưới tác động của ngoại lực di động theo chiềudat lắp, khi đô áp lực dit tác động vào tường sẽ từ áp lực đắt tĩnh mà tăng lên, liên tụccho đến khỉ thé đất đạt đến giới hạn cân bằng, ng thời sẽ xuất hiện mặt trượtiên te,

thể đất ở phía sau tường bị chèn diy lên Khi d6 áp lực đất tăng tới tị số lớn nhất, gọi

là áp lực đất bị động, bigu thị bằng Ep (kN/m) và pp (KPa),

(Qua trình bảy như trên có thể thấy, trong ba loại áp lực đất thi áp lực đắt bị động lớn

hơn áp lực đất tĩnh, và áp lực dat chủ động là nhỏ nhất Từ phân tích lý luận và thir

nghiệm thực tiễn cho thấy, chuyển vị cin thiết khi phía sau lưng tường chin đạt đến áp

lực đắt bị động lớn hơn rit nhiều áp lực đắt chủ động.

2.21 Tỉnh áp lực đắt tinh

Nếu tường chin duy t tnh ti bắt động ở nguyên vị tí của nó thi áp lực đắt tác động

vào tường gọi là áp lực đất nh Đắt ở phía sau tường chắn ở vào trang thi cân bằng dan hồi, áp lực đất tink có thể tinh theo công thức sau:

17

Rankine |5] đã phát triển lý thuyết tính toán ấp lực đắt Lý thuyết Rankine cho rằng có

thể ding tường chắn đắt để thay thé một bộ phận của thé đắt bán vô hạn mà không ảnh.

hưởng đến tỉnh trang ứng suất trong thé đất Do đó, cân bằng giới hạn theo lý thuyếtRankine, chi có một điều kiện biên ức à nh trạng bé mặt của thể đắt vô hạn mã không,

kể đến điều kiện biên trên mặt tiếp xúc lưng tường với thé đắt

18

Hình 2.1a cho thấy,

Z của mặt phẳng AB lấy một phân tổ nhỏ, ứng suất pháp tuyển là se, vì tiên mặt AB

Vong trên ứng suất (vòng tròn e) ở điểm nảy không tiếp xúc với đường bao cưở

tròn a) tigp xúc với đường bao cường độ, thé đất đạt đến cân bằng giới hạn ss 4 lẫn

lượt là ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất, khi đó ta có trạng thi chủ động Rankine,

trong thể đắt bai tổ mặt trượt làm thành góc kẹp 45° o/2 với mặt phẳng ngang Khi sykhông đối, s tăng lớn din, vòng tròn ứng suất (vòng tròn b) tiếp xúc với đường baocường độ, thể đắt đạt đến cân bằng giới hạn s,s in lượt à ứng suất chính nhỏ nhất và

ốc kẹp 45°- @/2 với mặt phẳng ngang (như hình 2.1¢)

2.2.2.2 Tinh áp lực đất chủ đồng Rankine

Git ghayény

a ef

HK, 204K,Hình 2.2 Tỉnh toán áp ue đất chi động i động RankineKhi lưng trồng thing đứng, mặt đất lắp là nằm ngang thi có thể áp dụng lý thuyết cônbằng giới hạn Rankine để tính toán jp lực dt chủ động và áp lự đất bi động,

19

* Tinh áp lực đất chủ động Rankine

Nếu lưng tường AB dưới tác động của áp lực đắt ma làm cho lưng tường tách khỏi đắt

lắp di động ra ngoài tới A"B”, khi đó thể đắt sau lưng tường đạt đến trạng thái cân bằng

giới hạn, tức là trạng thái chủ động Rankine Khi đó, áp lực đắt chủ động được tính theo

công thức:

245° 2 z.tan?(45° ~2)—2.¢.tan(45'

7.z-tan (452 =5) (

2.15)

Từ công thức trên có thé thấy áp lực đắt chủ động p, phân bố đường thẳng theo độ sâu

z Hợp lực Ea của áp lực đất chủ động tác động trên lưng tưởng sẽ là diện tích của hình

phân bố pa, vị tin điểm tác động ở chỗ trọng tâm của hình phân bổ

+ Đối với đắt cáp c0 thì Ø, =7,

E,=37H`K,(N/m) @16)

Ex tác động tại chỗ H,/3 cách mặt đất của tưởng chin

+ Đối với đất sét: tại vị trí có 0, nh được độ cao của vùng chịu kéo là

2e

an

1K,

Vi giữa dit lp và lưng tường không thể chịu ứng suất kéo, do dé trong phạm vi lực kéo

sẽ xuất hiện khe nức, khi tinh dp lục đắt chủ động trên lưng tường sẽ không xem xết đến

túc động của ving lực kéo, nên

RIK (Hh = YAK, Re G18)

“Góc kẹp giữa mat trượt BC xuất biện trong thể đất sau lưng tường với mat phẳng ngang

là (45°+j/2)

20

2.3 Tịnh áp lực đắt bị động Rankine

"Nếu lưng tường AB bị đây về phía dat lắp dưới tác động của ngoại lực, khi dat sau lưngtưởng đạt trạng thái ôn bằng giới hạn a sẽ cổ trạng tái bị động Rankin Khi đó ấplực đắt bị động được tính theo công thức:

cdiện tích hình phân bổ của pp

Đổi với đắt các - E,=27HK,(KN/m) G20

Đôi với đất sét: yH`K, +2cH JK, (kN Im) (2.22)

Ge kẹp giữa mt rugt BC xuất hiện ong th dit sau lưng tưởng với mặt phẳng ngang là (45°- j2)

2.2.3 Lý thuyết nh áp lực đắt Coulomb

2.2.3.1 Nguyễn lồ cơ bản

Lý thuyết tính toán áp lực đất Coulomb [6] giả định tường chắn là cứng, dat lấp phía sau

ít cát động đều, khi lưng tưởng dich chuyên tách xa thé đất hoặc đầy về phía

tường là

thể đất, thể đắt phía sau tường sẽ đạt đến trang thái cân bằng giới hạn, mặt trượt của nó

thông qua hai tổ mặt phẳng ở chân tường B, một là mặt AB men theo hưng tường, mặtnữa là mặt BC hình thành ở trong thể đắc Giá định nêm đắt trượt ABC là thể cứng, căn

cứ vào điều kiện cân bằng của nêm dit ABC, theo bai toán phẳng sẽ giải được áp lực.đất tác dụng lên tường chấn đất

a

Hình 2 3 Tỉnh oán áp lực đắt chủ động Coulomb

2.2.3.2 Tinh áp lực đất chỉ động Coulomb

"Nếu tường chắn dudi tác dung của áp lực đất lắp dich chuyển ra ngoài tách rời khỏi đất

lip, thé đất sau tường đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn (trang thái chủ động), trong

thể dat sinh ra hai mặt trượt AB và BC thông qua chân tường B Nếu mặt trượt BC tạo.thành góc kẹp a với mặt phẳng ngang, xét một đơn vị độ dài tường chin, coi nêm đất

trượt ABC được tách độc lập và xét đến điều kiện cân bằng tĩnh của nó.

Các lực tác động vào nêm đắt trượt ABC có:

tie động của G đều đã bit;

- Phân lực R của thể đắt ức động lên mặt trượt BC R là hợp lực của ma sit TỶ trên mặt

BC với hướng pháp NI, góc kẹp của nó với pháp tuyển của mặt BC bằng góc ma sáttrong của dit Bởi vì nêm đắt trượt ABC tương ứng với th đất bên phải của mặt trượt

BC dịch chuyển theo chiều đi xuống, nên chiều của lực ma sát TI là đi lên, chiều tác

dụng của R đã bí độ lớn chưa biết

~ Lực ác dung Q của trồng chin dit vào nêm đất, Góc kẹp của nó với pháp myễn ở

lưng tường bằng góc ma sat 6 giữa lưng tường với nêm đất Tương tự, bởi vì nêm đất

trượt ABC tương ứng với lưng tường trượt theo chiều đi xuống, nên lực ma sát T2 củalong ting nh ra ở mặt AB có chiều đi lên Chiu tác dụng của Q đã biết, độ lớn chưa

“Từ điều kiện cân bằng inh của nêm đất trượt ABC, sau khỉ biến đồi ta tính được áp lực

dat chủ động theo lý thuyết Coulomb như sau:

H°K (kN Im) (2.22)

cos”(6=Ø)

cos? con(d-+0)| 1+ [SIE DSING=D) |cos(ở —Ø).cos( =8).

Nếu mặt dit lắp nim ngang, lưng tường thẳng đứng, ma lưng tưởng lại nhẫn thi ta sẽ có

phẳng AB và BC ở chân tường Ta tính được áp lực đắt bị động Coulomb theo công,

"Nếu mat đất lắp nằm ngang, lưng tường thẳng đứng, ma lưng tường lại nhẫn thì la sẽ có

nội lực của tường vây và thanh chẳng Tuy nhiên, rong quả trình tỉnh toán đưa ra nhiều

giả thiết để đơn giản việc tính toán nên kết quả chưa thật sự phủ hop với thực tẾ

= Mô hình đất được mô phỏng tính toán gồm nhiều loại như mô hình Morh-Coulomb, Hardening Soil, Soft Soil (Cam-Clay) Tùy theo từng dang công trình xây dựng mà

ta lựa chọn mô bình tinh toán cho phủ hợp.

~ Nội dung luận văn là phân tích én định, chuyển vị của hé đảo sâu với kich thước hố.đảo có chiều dai và chiều rộng chênh lệnh không nhiều Do đó, tc giá chọn phần mềm

Plaxis 2D để tính toán.

Kết qui tin bằng Plaxis 2D để so sinh với kết quả tỉnh bằng các phương pháp truyềnthống Kiểm tra én định móng công tình lần cận trong quá tình thi công hồ đảo

'CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH HO DAO SÂU

3.1 Các phương pháp xác định hệ số an toàn trong phân tích én định hố đào

31.1 Phương pháp hệ số cường độ

Phương pháp này xét tới sự bất ồn định trong cường độ của đất và do đó cường độ của

đất được giảm bởi hệ số an toàn Nếu kí hiệu hệ số an toàn cho phương pháp này là FS.,

các thông số trong phân tích ứng suất hữu hiệu sẽ như sau:

Guta)

° (8.1)

@2)

Sau khi tién hành phần tích cần bằng lực hoặc cân bằng momen sử đụng các thông:

số sau triệt giảm c „ $ „ hoặc s„„ như trên, ta có thê thiết kế chiều sâu chôn tường.Phương pháp này đặt hệ số an toàn ở nơi mà sự bắt ôn định lớn nhất có thể xây ra(đó là cường độ của đất) và do vậy là một phương pháp tương đối hợp li Vì cácthông số sau triệt giảm sẽ làm giảm Ky và tăng K, nên sự phân bố của áp lực đấtlên tường chắn sẽ bị thay đổi Do vậy, phương pháp này chỉ khả th trong phân.tích ôn định và không thé áp dụng được cho phân tích ứng suất biến dạng

3.1.2 Phương pháp hệ số tải trong

Hệ số an toàn trong phương pháp hệ số tải trọng, kí hiệu FS), được định nghĩa như

FS, = 3)

25

"rong đó, R là lực chống chịu và D là lực tác động, R và D cũng có th là momen chống

chịu và momen tác động, hoặc khả năng chống chịu và ngoại lực, FS tính tới sự bắt ôm

định tổng thể trong cường độ của đất, phương pháp phân tích, và ngoại lực Các hệ số

an toàn tình bày trong chương này phin lớn được xắc định từ phương pháp hệ số ti

trọng,

4.1.3 Phương pháp hệ số ích thước

Giả sử rằng tường chắn ở trạng thái tới hạn và cường độ của đất được huy động.hoàn toàn Khi phân tích cân bằng lực (cần bằng lực ngang, cân bằng momen hoặc.các loại cân bằng lực khác), chiều sâu chôn tường ở trạng thái tới hạn có thể được

xác định Chiề sau chôn tường thiết ké là:

H,„=ES,H, G4)

“Trong dé:

Fj là hệ số an toàn trong phương pháp hệ số kích thước,

Hy là chiều sâu chân tường tính toán từ trạng thái tới hạn

Hg số an toàn thường được định nghĩa là én lực tác động hoặc

hệ số giảm cường độ của dit Công thức 3.4 phụ thuộc quá nhiễu vào kinh nghiệm vàkhông thể biểu đạt hết ý nghĩa của hệ số an toàn Do đó, việc sử dụng công thức này dễmang tối kết quả không hop lỉ và không được khuyến khích sử dụng Nếu sử dung công:

thức này, việc kiểm tra chéo bằng phương pháp khác là cần thiết

3.2 Các hình thức và cơ chế phá hoại của hổ đào

3.2.1 Phá hoại day vào

Có hai phương pháp phân tích phá hoại diy vào: phương pháp hệ chin đất tự do vàphương pháp hệ chin đắt cổ định Như minh họa trong hình 3.3a, phương pháp hệ chinđất tự do giải sử rằng phần ngàm của tường chin bị dịch chuyển một khoảng đáng kế

dưới ác động của áp lực dit Do đồ, áp lực đất trên tường ở trang thai ới hạn có thể

được giả sử như trong hình 3.3b.