Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ thống kết cấu chống đỡ

Công nghệ thi công các loại công trình ngằm theo xu hướng hiện nay sẽ xuất hiện hảng loạt kiểu đào sâu khác nhau mà để thực hiệncược thì phải cổ các giải pháp chin giữ để bảo vệ thành vá

LOI CAM ON

Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và lam việc nghiêm túc với tat cả nỗ lực của bản thân, tac giả đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với dé tài ‘“Nghién cứu công nghệ thi công hỗ móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ kết cấu chống dé’? nham đóng góp một phần nhỏ vào công tác nghiên cứu, đề xuất công nghệ thi công hợp lý phù hợp với điều kiện thi công giao thông đô thị.

Tác giả bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Nguyễn Hữu Huế đã tận tình

chỉ bảo, giúp đỡ và động viên tinh thần trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong Trường đại học

Thủy lợi, các bạn bè, đồng nghiệp trong quá trình thu thập tải liệu, trao đôi thông tin

cũng như kinh nghiệm quý báu trong lý luận và thực tế.

Do hạn chế về điều kiện thời gian, tài liệu và trình độ nên luận văn không tránh khỏi những sai sót, khiếm khuyết Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy, cô giáo và ý kiến đóng góp của bạn bè, đồng nghiệp.

Hà Nội, tháng 6 năm 2012

Tác gia

Nguyễn Quang Huy

LỜI CAM KET

‘Ten tôi là: Nguyễn Quang Huy

Học viên lớp: 1702

“Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung.

và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bé trong bắt

kỹ công trình khoa học nào.

‘Tac giả luận văn

Nguyễn Quang Huy

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU

1 Tính cắp thiết của đề tài 1

2 Mục dich của đề tài 1

3 Déi tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÔNG NGHỊ CÔNG CONG TRÌNH

NGAM KHU VYC ĐÔ THỊ

1.1 Các đặc điểm của công trình ngằm giao thông đô thị 3

1.1.1 Tổng quan vé công trình ngằm đô thị 3

1.1.2 Các phương pháp tỉnh toán công trình ngim, 6

1.2 Các phương pháp cư bản thi công công trình ngim "21.3 Các dạng kết cầu chống đỡ 1s1.4 Kết luận chương 1 19CHUONG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHAP THI CÔNG ĐÀO LỘ THIÊN CÓ

SỬ DỤNG HỆ KET CAU CHONG BO TẠM THỜI BOI VỚI HAM GIAOTHONG DUONG BỘ TRONG NUT GIAO THONG ĐÔ THỊ

Đánh giá mặt bằng va các điều kign phục vụ thi công các công trình ngằm

nội đô thị 20

2.2 ĐỀ xuất những phương án thi công trình tự thi công công trình phù hợp

ới điều kiện thi cing của các công trình ngầm nội đô thị 21

2.2.1, Các gii pháp bảo vệ thành hồ đảo 2 3.22 Các phương thức thi công 25 2.2.3 Giải pháp khi thi công sit hoặc dưới các công trình kgm ti 28

2.3 Nghiên cứu công nghệ thi công hệ thống sin nắp phục vụ giao thông, thi

công trong điều kiện giao thông chật hẹp.

2.3.1, Khái niệm chung về hệ thống sin nắp phục vụ thi công 3023.2 Ưu điểm của hệ thống sin nắp phục vụ giao thông a1

2.3.3 Ứng dụng,

2.3.4 Cấu tạo của hệ thống sản nắp (đường tạm) phục vụ thi công

via hệ thống sản

2.3.5 Tính toán hệ thống sin nắp (đường tạm) trong điỀu kiện gia thông

2.3.6, Phương pháp thi công hệ thống sin nắp (đường tạm).

3.4 Nghiên cứu công nghệ thi công tường cọc ván thép giữ 6n định mái đào 2.4.1 Khii niệm chung về cọc vấn thép

2.4.2 Ưu và nhược điểm của cọc ván thép.

2.4.3 Các ứng dung của cọc văn thép

3.4.4, Tính toán kết cầu cạc vấn thép

2⁄5 Két luận chương 2

31 3 34 2

2

“4 45

4

6

CHUONG 3: UNG DỤNG CÔNG NGHỆ DƯỢC LỰA CHỌN DE THỊ CÔNGHAM GIAO THONG NOT KIM LIÊN - ĐẠI CÔ VIỆT

3.1 Giới thiệu về công trình hầm giao thông Kim Liên - Đại CỔ Việt

3.1.1 Giới thiệu chung.

3.3.2 Lựa chọn phương ấn thi công hỗ mồng sầu

3.3 Phân tích, tinh toán hệ kết cầu chẳng đỡ hồ móng sâu

31 Di

kiện địa chit, điều kiện thi công

kiện biên (điều kiện đầu vào).

3.32 Phân tích, nh toán hệ kết cấu chống đỡ hồ mồng sâu

3.3.3 Đánh giá biện pháp thi công hồ móng sâu, so sánh với thực tế:

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

T6

7ï

7

79 82 82 4

93

95 95 95

95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

9%

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1: Phân loại theo phương pháp thi công ngằm lainh 1.2: Phin loại theo phương pháp thi công đào và chống giữ “Hình 1.3: Thi công chẳng đỡ bằng tường barret "Hình 1.4: Thi công chống đỡ bằng tường cử thép 18Hình 1.5: Tường chin bằng cọc vấn bê tông cốt thép 18

Hình 2.1: Cie giải php bảo vệ thank hảo theo điều kiện thi công 4 Hình 2.2: Cie phương pháp thi công thành hảo nghiêng 26

Hình 2.3: Chu trình thi công bằng phương dn tường nóc 2

Hình 24: Thi công hở khi gặp nước mat 28 Hình 2.5: Phương án đồn đỡ công tinh kiến tre trên mặt đất 30

Hình 2.7: Ứng suất cục bộ 40

inh 2.8: Coe vin thép chữ U 4

Hình 2.9: Coe ván thép chữ Z 4

Hinh 2.10: Coc ván thép tiết điện phẳng 44

inh 2.11: Coe van thép tiết diện Q 44 Hình 2.12: Tường cọc vấn tự do 4 Hình 2.13: Tường cọc vin có neo 48 Hình 2.14: Khoảng áp dung của trang thái giới han cực hạn và trang thái giới han Khai thác số

inh 2.15: Ap lực đt ác dụng lên tưởng conson tự do 33Hình 2.16: Ap lực đt ác dụng lên tưởng conson cổ neo 33

Hình 2.17: Hướng tác dụng lực neo “4

inh 2.18: Biểu đồ áp lực đắt sẽ

Hình 2.20: Các loại hư hỏng do chiều sâu cọc không hợp lý 62

Hình 2.21: Phân tích cung tròn sử dung phương pháp Fellenius 6

Hình 2.22: Phân tích én định mái đốc sử dụng phương pháp mặt trượt 66

Hình 3.1: Mặt bằng dự án nút giao thông Kim Liên HìHình 32: Mặt cắt dọc tuyển đường him thuộc dự ân nút giao Kim Liên n

Hình 33: Bản vẽ phân khẩu của các đoạn kết cấu dạng U&B ”

Hình 3.4: Bản vẽ hình kh kết cấu đường him dạng tường chin U 15Hình 3.5: Bản vẽ hình khối kết cấu đường him dang cổng hộp, 15Hình 3.6: Mặt cắt địa chat dọc tuyển đường him Kim Liên - Đại Cô Việt 7

Hình 37: Gia cổ móng hỗ đào khu vực Ì si

Hình 3.8: Gia cố móng hồ dao khu vực 2 81

Hình 3.9: Tương ác đắt nền và hệ cọc trong bước | 8

Hình 3.10: Tương tác đắt nền và hệ kết edu chồng đỡ sau khi dao lớp 1 84

Hình 3.11: Tương tác đất nền và hệ kế cầu bước 3 4

Hình 3.12: Tương tác đắt nén và hệ kết cầu bước 4 85

Hình 3.13: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước S 85

Hình 3,14: Tương tác đất nén và hệ kết cầu giai đoạn dio dit lớp cỗi (lớp 4) 86

Hình 3.15: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hé móng trong giai đoạn cuối $6

Hình 3.16: Kết quả nh toàn nội lực trởng cử thấp (bước 6) 87

Hình 3.17: Kết qua tỉnh toán nội lực xa chống ngang 87Hình 3.18: Kết quả tính toán ôn định hỗ đào 88

Hình 3,19: Tương tác đắt nén và cọc cir trong bước 1 88

Hình 3.20: Tương tác đất nền và cọc cử trong giai đoạn đảo dat lớp 1 R9

Hình 3.21: Tương tác đất nén và cọc cử trong bước 3 89

Hình 3.22: Tương tác đắt nền và hệ kết edu trong bước 4 90

Hình 3.23: Tương tác đất nén và hệ kế cầu trong bước 5 90

Hình 3.24: Tương tác đất nén và hệ kết cầu trong bước 6 sĩ

Hình 3.25: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hố mỏng trong giai đoạn cuối oO

Hình 3.26: Kết qua tỉnh toán nội lực trởng cử thép (bước 6) %

Hình 327: Kết quả tính toán én định hỗ đào oy

DANH MỤC BANG BIEU

Trang Bảng 1.1: Các phương pháp thi công him theo cách bóc tách dit đã 3

Bảng 2.1: Điều kiện và kha năng áp đụng các giải pháp bảo vệ cơ bản ”

Bảng 22 Trạng hái giới hạn khai thác s0 Bảng 2.3: Giá trị hai hệ số kẺ và k 37

Bảng 3.1: Chi tiêu cơ lý các lớp đất, đường hm Kim Liên = Đại Cổ Viet 79

MỞ ĐẦU

của dé

1 Tính cấp

Với tốc độ đô thi hóa ngày nay, nhất là các đô thi lớn, ác dang công trinh

ngầm là một trong các thành phần chủ yếu của hạ tng kỹ thuật đô thị, Trong xu thé

chung của phát trién các đồ thị theo hướng hiện đại thi hệ hng công trình ngằm đồ

thi ngày cảng có vỉ tí quan trong Công nghệ thi công các loại công trình ngằm theo

xu hướng hiện nay sẽ xuất hiện hảng loạt kiểu đào sâu khác nhau mà để thực hiệncược thì phải cổ các giải pháp chin giữ để bảo vệ thành vách hố mồng và cổ côngnghệ đảo thích hợp dé vừa đảm bảo thi công an toàn mà vẫn đảm bảo được điều

kiện giao thông đi lại

(Qua trình thi công công trình ngầm trong khu vực đô thị sẽ gặp nhiều yếu tổ

gi như mặt bằng thi ng chật hẹp, phải chịu ảnh hưởng lớn của các công trình

lần cận, nước ngằm, cấu trú địa ng của hỗ móng Ngày nay phương pháp thicông đảo hồ móng sâu bằng phương pháp đảo lộ thiên có sử dụng hệ kết cấu chống

4 cũng là phương pháp hay dùng để thi công các công trinh ngim tong đô thị, Đặc điểm của phương pháp này thích hợp với không gian chat hẹp, gần hd móng thi

sông tổn tại nhiều công trình đã xây dựng ôn định và không làm xéo trộn các hoạt

đông giao thông khu vực Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên học viên lựa chọn đề

tài: Nghiên cứu công nghệ thi công hỗ máng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có

sứ dụng hệ kết cấu chẳng đỡ

2 Mục đích của Đề ti

Lựa chọn được phương án thi công công trình hợp lý để giải quyết hai hòa các vấn

để : Thi công nội công trường - giao thông đô thị cắt ngang qua công trình, an toàn

cho công tình din sinh, công trnh giao thông gin khu vực do chiễu sâu hỗ đảo vàiều kiện địa chất đô thị

3 Đối tượng va phạm vi nghiên cứu

Bi tượng nghiên cửu của luận văn là các công tình đường him giao thông trong

các nút giao thông đô thị

Phạm vi nghiên cứu là công nghệ thi công hồ móng sâu bằng phương pháp dio lộthiên sử dụng hệ kết cấu chống đỡ.

4 Cách tiếp cậ

~ Tiếp cận trự tiếp công trình thực tế, các phương pháp thi công đã có trên thé

In và phương pháp nghiên cứu:

giới dé áp dung nghiên cứu,

- KẾ thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ tiên tiên hiện có

trong nước vả trên thé giới vào phân tích, tính toán.

«= Nghiên cửu lý thuyết các phương pháp tinh toán: phương pháp phần từ hữu han,

các phương pháp tính toán khác.

~ Kết hợp công cụ tính toán và sử dụng phần mém để giải, từ đó rút ra

để suất kiến nghỉ.

CHUONG 1: TONG QUAN VE CÔNG NGE CONG CONG TRINH

NGAM KHU VỰC ĐÔ THỊ

Các đô thị lớn ở nước ta hiện nay dang trên đã phát hiển mạnh mẽ, tăng

trường kinh tế cao Điều này cũng kèm theo sự gia ting mạnh mẽ về quy mô dân số

đổ thị, din đến nhu cầu vẻ mặt bằng xây dựng các công tình dân dụng, các công

trình công cộng như: siêu thị, các bãi đỗ xe va đặc biệt là các công trình phục vụ nhu cầu đi lại của người dan, Trong khi đó quỹ đất của các thành phố là có bạn, điều

đã đặt ra như cầu xây đựng các công trình trên cao công như đặt sâu trong ling

đất, Loại hình công trình ngầm có quy mô lớn nhất trong các công trinh nói trên

phải kể đến là công trình đường him giao thông phục vụ cho việc đi lại của người

dân trong thành phd Việc xây dựng hệ thống đường him gino thông trong thànhphố là nhu cầu tắt yếu và là giải pháp hiệu quả nhất để giảm thiêu hiện tượng tắcnghẽn giao thông, ô nhiễm mỗi trường như hiện nay ở các thành phổ lớn của Việt

Nam.

Diy là cách mồ các nước phát triển trên th giới đã thục hiện và cho thấy rõ

hiệu quả rất cao Tuy nhiên ở các nước này cũng đã xảy mà các hiện tượng

ngay trong khi xây dựng hoặc sau một thời gian ton tại của các công trình ngam

nêu trên trong lòng đất đã gây ra hiện tượng bề mặt đất bị lún làm ảnh hưởng rit

lớn đến các công trình đang có trên mặt đất Đặc biệt trong qué trinh thi công các công trình ngằm với chỉ sâu đặt của nó là không sâu với các công nghệ thi công khác nhau đã gây ra lún không nhỏ trên bề mat

én các công trình xây đựng trên mặt đắt xung quanh khu vực đó

1.1 Các đặc điểm của công trình ngầm giao thông đô thị

anh hưởng nghiêm trọng,

“Công trình ngầm đô thị à một công tinh đặc bit Công tình ngim đô thị có nhiều

loại bình khác nhau với những công năng khác nhau và có ý nghĩa kinh tẾ- xã hội khác nhau Loại hình công trình da dạng và phức tạp với nhiễu công năng khác nhau Theo công năng sử dụng, có thể phân biệt các loại hình sau:

+ Các công trình giao thông ngằm đô thị như hệ thống đường ngằm bánh sắt, hệthống đường ngằm bánh hơi, đường ngằm cho người đi bộ, các nút giao thông ngằm.

khác

+ Các công trình ngằm cơ sở hạ tằng phục vụ như kho hing hoá, gara 6 tô ngằm,

các ting him dưới các nhà và công trình trê mặt khái

+ Các công trình ngằm cơ sở hạ ng kỹ thuật như các đường Ống cắp nước sạch;

đường công thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp; các đường ống cấp.

khi đất các đường cấp thông tn, cấp điện Xu hướng hiện nay cho các đô thị lớn

hiện đại là xây dựng hệ thống đường hà kỹ thuật đa năng (collector) tập trung tất

nồi trên.

công trình cơ sở hạ ting kỹ thud

+ Các công trình ngằm phục vụ cho mục đích quân sự, quốc phòng, phòng vệ din

sự,

“Công trình ngầm đô thị là một loại công trình đặc biệt:

~_ Không được chiếu sang tự nhiên;

- _ Không được lưu thông không khí tự nhiềm

= _ Chỉcó mộtlỗi thoát duy nhất lê trên mat đất;

+ Tuổi thọ công trình lớn, h cỡ trăm năm hoặc vĩnh cứu;

= Chiu các tác động trực tiếp của mỗi trường địa chất như áp lự đất, ức động của nước và các quá trình địa động lực khác;

~_ Nguy cơ tổn thất vỀ người và vật chất rất lớn khi xây ra sự cổ:

Chính vì vậy, công trình ngằm đô thị phải được quản lý chất lượng đặc biệt liên

quan đến công năng, vật liệu, kế cầu, hệ thông kỹ thuật cơ điện nhằm dim bảo an

toàn tối đa cho người lâm việc và sinh hoạt rong quá tình thi công, khai thác công

trình ngẫm với những kịch bản tai biến tự nhiên, nhân tạo khác nhau,

Xây dumg công trình ngim đô thị đã được sử dụng trén rit nhiều nước phát triển

trên thé giới nhưng lại là một thách thức lớn vẻ mặt kỹ thuật vả kinh tế của một đắtnước đang phát triển như nước ta Vin để là ở chỗ lựa chọn hướng nghiên cứu theo

thứ tự tu tiên ác loại hình công tỉnh ngầm phi hợp với nhu cầu phát triển của đô

thị theo từng giải đoạn và phù hợp với điều kiện kỹ thuật, kinh tế của dit nước

Giải pháp thi công nào cho công trinh ngầm tại Việt Nam?

“Các công trình giao thông ngầm đồ thị phục vụ giao thông động và tinh của đô thị lànhững công trình không chỉ đồi hỏi kỹ thuật cao mi côn cần huy động một nguồn

vốn lớn, Do vậy, việc xây dựng chúng cần được hoạch định theo từng bước phù hợp

với điều kiện kinh tế kỹ thust, Vấn dé là cần thi công, khai the an ton và ở hiệu

qui Một số đường ngằm cho người đ bộ đã được xây dụng nhưng hiệu quả sử

dụng hiện tại không cao song sẽ có tác dụng lớn trong tương lai gần Nút giao thông

ngằm Kim Liên đã phát huy hiệu quả và có thể được xem như là một thí

loại hình công trình ngầm thuộc loại này

“Thi công và khai thác công trình ngằm đô thị sẽ gây các ảnh hưởng xấu

trình và môi trường xung quanh trong một phạm vi nhất định (heo điện và theo

ừ vị trí phân bổ cô ig trình ngằm Quy mô và phạm vi ảnh hưởng này chủ yếu phụ thuộc vio công nghệ thi công được chọn lựa cho xây đựng Do vậy,

công nghệ thi công là yếu tố quan trong hing đầu, quyết định sự thành công củamột dự ân xây dựng công trinh ng Vấn để là ở chỗ lựa chọn công nghệ thi công

hợp lý (khả th, chấp nhận được về kinh 1Ÿ), phù hợp với điều kiện đất nên và hiện

trang công trình, môi trường xung quanh để giảm thiểu đến mức thấp nhất ảnh

hưởng bit lợi đến các công tình và môi trường xung quanh.

Vi dụ, đối với thi công đảo mở, bề mặt dat xung quanh hồ đào sẽ bị lún kéo theo sự.

lăn không đều cho nhà và các công trình xây dựng trên mặt đất vã cả các công tỉnh

ngầm khác hiện hữu, dẫn đến hư hỏng Các sự cổ công trình xây ra khi thi công các

hỗ móng dio sâu đều xuất phát từ các sai sốt về công nghệ, biện pháp thi công, quytrình đảm bảo chất lượng

“Cũng như vậy với thi công đào kín, Khi thi công đào ngằm các tuyển ngằm, vi dụsắc tuyển tiu điện ngầm, sẽ xuất hiện các phễu lún trên mặt đt với định phẫu

tại đường thắng đứng qua tâm ham.

Vấn dé là lựa chọn công nghệ thi công dio ngằm (công nghệ khiên đào TBM khác

nhau) có lượng tổn thất đắt ít nhất, gây phạm vi và quy mo lớn ít nhất và giảm thiêu

điều kiện dẫn đến hư hỏng công trình, môi trường xung quanh dọc theo tuyển him

xây dựng

1.12 phương pháp tỉnh toán công trình nga

Xây dựng công trình ngằm ngày cảng phát triển, nên việc di sâu nghiên cứu lý

thuyết về áp lực và én định kết cầu công trình ngằm, ý thuyết thiết k kết cầu gia

số công tình ngằm được rất nhiễu nhà khoa học trên thé giới quan tâm Từ góc độ

cơ học, kết cấu công trình ngằm mắt tinh én định là do ứng suất vượt quá cường độ.ứng suất cho phép, tạo ra vũng đất gay và trượt liên tục

Hai mươi năm đầu của thé ky XX, ổn định kết cấu công trình ngằm chủ yếu dựa vào

lý thuyết áp lực cổ điễn, lý thuyết này cho rằng: lự tác dụng lên kết cấu gia có chủ

yếu là trọng lượng của đắt đá xung quanh công tình Do công trình ngằm ngày

trên không còn phủ hợp và đã

càng được thi công sâu trong lòng đắt nên lý thu)

uất hiệ lý thuyết áp lực tự do, lý thuyết nay cho rằng sự sụ lở của vùng địa chấtxung quanh là do phát sinh áp lực địa ting, Những năm cuối thé ky XX, các nhà

khoa học bắt tu áp dụng lý thuyết inh đản hồi do để nghiên cứu và kh tính toán

đđã xét đến sự tương tác giữa kết edu gia cổ và địa chất xung quanh công trinh, đồng

thời xét đến sự tương tác giữa kết sấu gia cổ và địa chất xung quanh công tinh,đẳng thời xét đến khe nút, đứt gay của tằng địa cất

Can cứ vào phân tích lý thuyết vả mô hình toán học các phương pháp phân tích tinh

toán dn định kết cầu công ành ngằm có th chia thành ác loại su:

1) Phương pháp phân tích.

Phương pháp phân tích sử dụng hàm số phúc để tim ra nghiệm din hồi ứng s

biến dang của công trình ngằm Nó có ưu điểm độ chính xác tương đối cao, tổ độ

c định, đơn

itm nghiệm đối với mặt cắt hình tròn Nhược

phân tích nhanh, các tham số di in trong nghiên cứu vi có tinh quy luật, đặc biệt chính xác trong việc

điểm là chỉ thích hợp với phân tích ứng suất biển dạng công trình sâu, còn đối vớicông trình nông thì việc xử lý số học đối với sự ảnh hưởng của các lớp đất đã và

ngoại lực bề mặt tương đối khó,

2) Phương pháp phân tích trị số

* Phương pháp phần từ hữu han: Phương pháp phần từ hữu hạn được hình thành từ

những năm 40 của t

rãi để tim nghiệm cho bai toán có tinh dan hi, nh đân- dòo, tinh dink - déo Ưu

ky XX, đến nay đã trở nên hoàn thiện và được sử dụng rộng

điểm của nó là có xét đến tinh không liên tục, không đồng nhất của kết cấu dia ting,

có thể giả các bài toán cổ biên phức tap, tính ra được trị số của ứng suất: in dạng

và phân bổ của chúng, dựa vào quy luật phân bổ để phân tích cơ chế phá hoại kết

cấu công tinh ngằm

* Phương pháp phân tích biển dạng không liên tục: là phương pháp phân tích trị số

mới được phát iển dua trên cơ sở không lign tục của môi trường dia chit ngoài vỏ công trình Đây là phương pháp được tiến hành song song với phương pháp phần từ

hữu hạn, điểm khác biệt nằm ở chỗ, phương pháp nảy có thể tính toán được lực tĩnh.

và lực động của chuyển vị lớn như xoay, đứt gây, trượt không lign ục Ngoài mì mô

hình này cũng có khả năng ứng dụng lớn trên phương điện mô phỏng thực quá trình:

biển dạng cơ học không liên tục của kết cầu địa ting

* bý thuyết “Key back" lý thuyết “Key bock do Goodman và Shi gen Hua đưa a

năm 1985 ding để phân tích ổn định công trình Điểm miu chất của lý thuyết này

cho ring kết cấu mặt cắt địa chất các ting đá cứng, nữa cổng rất phức tp vi khối đã

được hình thành từ nhiễu nguyễn nhân khác nhau Nội dung của lý thuyết “Key bock” là chuyển các đặc tính khác nhau câu các mặt cắt địa chất cũng như các đứt

‘gay (mặt kết cẩu) của khói đá thành đặc tinh chung đồng nhất, dựa trên nguyên lý

hình học tô pô, phương pháp hình chiếu lập thé và sử dụng phân tích véctơ để tạo ra

tit cả loại hình cấu to khối cỏ thể có, sau đồ dựa trên nguyên lý cơ học để tiễn

hành phân tích én định của các khối dựa trên khối chủ yếu đã chọn Tuy nhiên, do

không thể biết chỉnh xác về phân bổ hình thái mặt kết cầu của khối đá, hon nữa độbiến động của chúng tương đổi lớn, mặt kết cấu cũng không hoàn toàn là mặt

phẳng, vi thé khí tinh toán chi cin một sơ suất nhỏ có thể sẽ cho ra kết quả không.

chính xác

* Phương pháp phần te phân tan: phương pháp này được Cundall đưa ra nim 1971,.được ứng dụng nhiều trong tính toán công tinh ngầm ngày nay Nội dung cơ bản

của phương pháp này là các khối đá trong địa ting có sự tác dụng lẫn nhau, đồngthời chịu ảnh hưởng của phương trình chuyển động phản lực- gia tăng tốc độ

chuyên vị và phương trinh vật lý đặc trmg của lực- chuyên vị, thông qua sư thay

đổi để tim nghiệm hiễn thị quá trình hoạt động của khối đá Một giả thiết cơ bản

trong phương pháp là khi khối chuyển động thi động năng sẽ chuyển hoá thành

hit và tiêu hao đi, do đó khi tính toán ngay cả vin đỀ lục tũnh cũng phải chuyểnđổi dạng lực dính giảm dan để cho hệ thống đạt đến sự cân bằng, chuyển động củacác khối dn định Phương pháp này chủ yéu ding dé phân tích tức dạng trong

hỗ của khối đá nứt nẻ và neo gia cố Nguyên lý tinh toán của phương pháp phản tử

phân tán đơn giản, nhưng qué trinh thực hiện trên máy tính lại vô cùng phức tạp,

liên quan đến nhiều vẫn đẻ, đặc biệt việc xác định tham số tính toán hệ số giao động giữa các khỗi theo thôi gian cổ tỉnh ngẫu nỈ

* Phương pháp phan tử khối: phương pháp này do Ren Qing Wen đưa ra, lễchuyển vị vật rắn của các phần tử khối làm ân số, căn cứ vio quan hệ kết cdu vậtliệu đan xen với điều kiện cân bằng biển dạng dưới tác dụng của ứng suất mặt hở và.ngoại lực tác dụng lên phần tử khối Ap dung nguyên lý biển phản lập ra phương

pháp điều khiển, dùng để xác định trang thải ứng suất và chuyển vị của khối

Phương pháp này có th giải bài toán môi trường địa chit không liên te, giảm đượclượng in số, đọ chính xác cao, tốc độ trong tinh toán được nâng lên, đặc biệt thích

biến dạng của khối đá nhiều nứthợp cho việc phân tích ôn định và tinh ứng sui

BẤY.

* FLAC (Fast Lagrangian Aniysis of Continua): cundal săn cứ vào nguyên lý của

phương pháp sai phân hữu bạn để đưa ra phương pháp phân tích trị số FLAC Các

tác gi Diederich và Kaiser đưa rà mô hình để phân ích ảnh hưởng áp lực nước trong địa ting đồ với tính én định của công trình Phương pháp này có thể giải bài

toán xét đến đặc trưng biến dang lớn và không liên tục của khối đất đá một cách

hoàn thiện, tinh toán nhanh hơn Nhưng nhược điểm phương pháp này phân chia

mạng phân tử, biên tính toán rit hợp ý.

* Phương pháp phần tử biên: hay còn gọi là phương pháp phương trinh phân tíchphân biên, được học giả Bribbia người Anh sáng lập từ những năm 60 của thé kỷ

XX Ưu điểm của nó là tiên hành phân ly một số phần từ trên biên của vùng tinh

toán, như thể sẽ bớt được một chiều trong không gian đa chiều tính toán, kết quả su

tính toán có độ chính xie khá cao, tinh được ứng suit và chuyỂn vị một cách rõ

rang, việc chia lưới phân từ đơn gin, yêu cầu dung lượng bộ nhớ máy tính thấp và

công việc tính toán ít; đây là một phương pháp được ứng dụng rit nhiều trong phầnmim phân tích kết cấu công tình Những phương pháp này 6 ra khó thích hợp vớicác bai toán biến hệ số va phi tuyến tính, những bài toán có biên phức tạp, hơn nữa

ứng dụng nó côn phụ thuộc vào việc giải phương tình có nghiệm cơ bản hay không

* Phương pháp phân tích phin tử khối lồ so: năm 1987 Kawai áp đụng đơn giảnhoá khối rắn để mô phòng mô hình tị số phân tử lò xo thể rắn trong môi trườngkhông liên tục M6 hình này lấy chuyển vị thể rắn của phân tử trung tâm làm an số.chưa biết, chr tinh dn quan hệ kết cấu và biển dạng cân đối của mặt phân từ tiếp

và chuyển vị tương đối của sip để gii phương trình điều khiển xác định ứng 4

giáp Mô hình nảy còn có wu điểm khi phân tích tinh én định của nứt gãy trong địa ting, phản ánh được quy luật chuyển động và biển dang không liên tue

ấu công tình

3) Phương pháp loại suy địa chất công trình

Day là một trong những phương pháp quan trọng để đánh giá ôn định kết cầu công

tình ngằm, đặc biệt cảng phát huy tac dụng trong giá đoạn nghiên cấu khả thi với tải liệu đo đạc ít Cái mới của phương pháp này là đi từ định tính đến định lượng,

từ đơn chỉ tiêu phát triển thành đa chi tiêu, ứng dụng phương pháp đánh giá tổng

hợp của lý thuyết toán học mơ hồ, lý huyết hệ thống mẫu xám, lý thuyết mạng thần

ấu công trình ngằm ngày càng hợp lý.kinh, lý thuyết phân hình để phân loại kế

hoá, khoa học hoá

4) Phương pháp thực nghiệm mô hình:

Nghiên cứu én định kết ấu công tình ng’ im luôn di cũng với thực nghiệm mo hình,

tính tương tự giữa mô hình và công trình thực tế là ví quan trọng dé lựa chon

mô hình thực nghiệm Do côn tổn tại nhiễu thiểu sót và chưa dy đủ trong phân tính

lý luận, các nhà khoa học trên thế giới đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu thực.nghiêm mô hình và rút ra nhiều kết luận có ÿ nghĩa Phương pháp này thường đượcdàng nhiễu trong những công trình phức tạp và trong trường hợp phương pháp thựcnghiệm hiện trường không thé tiền hành được

3) Phương pháp phân tích hệ thing

Phan tích ôn định kết cáu công trình ngầm thông thường phân chia một cách chỉ tiết

các yếu tổ địa chit, kết cắt vỏ, quá trình giá cố ong khi đảo hằm hông qua phân

tích lý thuyết đựng nên mô hình toán, Hệ thống xây dựng công tình ngằm có đặc

điểm nhiều lớp, nhiều yếu tổ, kết du của nó vô cũng phúc tạp, đồng thời tổng thể

hệ thống đường him được tạo thành từ các bộ phận riéng biệt, cho nên, phân tích cơ

học đường him hoàn toàn phải có diy đủ bệ thống khoa học trong nghiên cứu đặc.trưng của "hệ thống” Vì th, phương pháp này chỉnh là mô phỏng toán học sự tác

dụng tương hỗ hệ thống địa chất xung quanh và vỏ công trình.

6) Vin đề ồn tạ và hướng giải quyết

Thông qua việc phân tích hệ thẳng của các phương pháp trn, chúng ta có th thấy

các phương pháp phân tích hiện nay còn tin tại một số nhược điểm như sau:

- Các phương pháp trên đều chưa giải quyết được trọn vạn các vấn đỀ thực tễn của

công tình, cần tiếp tụ tiến hành đi su nghiên cứu phương pháp mô phỏng chânthực, tham số inh toán, mô hình lý thuyết Kết cẩu công tình ngằm mắt én định là

một quá trình tương đối phúc tạp, thông thường có chuyển vị lớn, tính không liên

tue, không đồng đều của biển dạng là một vẫn để khoa học mang tinh phi tuyễn cao

Do đó, cần phải dựa vào cách gi quyết các bài ton phi tuyén tính đương đại để

Š đối với chuyển động cơ học của nó

tiến hành dự đoán và khống ct

- Phương pháp phân loại suy địa chất công trình được áp dụng một cách rộng rãi nhưng hiện nay trên thể giới có hing trăm tiêu chuẩn phân loại đánh giá tính én

đình cia kết cầu công trình ngằm do đó, cần phả tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện

việc đánh giá định lượng.

- Phương pháp phân tích là một phương pháp hữu hiệu thé những xét theo tinh

trang hiện nay cho thấy mức độ nghiên cứu vẫn chưa sâu, thành quả nghiên cứu

cũng tương đổi it, Các thành qua nại lên cứu hiện nay thông thường đều gi thiết địa

chit là môi trường liên tue, đồng nhất, đẳng hướng, trang thái ứng suất công trình

ngâm sau khi thi công được tinh theo đản hồi và đản déo, căn cử vao lý thuyết

cường độ tiễn hành đánh giá tinh én định công tình ngằm Tuy rằng đã cổ một số

nhà nghiên cứu lập ra được phương pháp phân tích chuyển vị tương đối dưới các

trạng thai ứng suất khác nhau của công trình ngẫm hình tròn, nhưng thiết lập quan

hệ giữa giải bài toán chuyển vị tương đối và tính ổn định của kết cấu công trình ngầm chưa được nghiên cứu diy đủ

- Hiện nay, khi ding phương pháp tr số để nh giá dn định kết cấu công tình

ngầm chủ yếu vẫn dùng phương pháp mô phỏng trị số phần tử hữu hạn, điều này

đồi hỏi chúng ta pha diy mạnh công tác nghiên cứu các phương pháp khác để có sự

so sánh và đánh giá tốt hơn

+ Ngoài nụ rất khổ xác định tiêu chun để đảnh gid sự mắt én định, nên trong ứngdạng thực tổ ching ta phải kết hợp với hiện rạng công tình dé đưa ra các căn cứđánh giá mắt ổn định một cách hợp lý nhất

dụng tiêu chuẩn thích hợp để đánh giá độ dn định của kết cấu công trình ngằm

khác nhau nên cần lựa chọn một phương pháp tương ứng để tính toán

- Sự phát tiễn của mô hình toán và cơ học hiện dai là cơ sở tt cho chúng ta mở rộng nghiên cứu Cần phải xuất phát từ công tinh ngằm thực tế, với khái niệm hệ

thống làm chủ đạo, dựa vào sự kiểm nghiệm và phản hii của các ti liệu quan trắc

mô hình gốc, kế hợp phân tích lý thuyết với phân ích kinh nghiệm, tgp tục ấy

mạnh nghiên cứu lý thuyết cơ sở của mô hình cơ học phản ích ngược chuyển vị và

mô hình phân tích trị 0

1.2 Các phương pháp cơ bản thi công công trình ngằm.

Ham và các không gian ngằm ngày càng có vai trò quan trong trong một hệ thông,

giao thông hiện đại Hẳu hết các khu vực đồ thị trên thể giới đều phải đối mặt vớinhiều vẫn đề lớn, đặc biệt là giao thông Kết cầu hạ ting cũ nhìn chung là lỗi thời,không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng Trongbối cảnh đó thi không gian giao thông theo hướng trên cao và theo hướng di ngằm

trong lòng đất một lần nữa lại được khám phá Hơn nữa, công trinh him có những

tru thế vượt trội so với các loại hình giao thông khắc nhờ sự di lại nhanh chóng tiện lợi, và an toàn cao, nhất là trong trưởng hợp thiên tai, chiến sự Có thể nói giao

đại của thể giới ign có rất nhiều phương pháp đào him, có thể tạm chia thành 3 nhóm như sau:

~ Phương pháp đào và lấp (đào lộ thiên),

Phương pháp dio kin,

~ Phương pháp him dim (khi thi công him trong nước)

Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm nhất định và uỷ từng điều kiện

địa chất, hiện trường, khả năng công nghệ cụ thể mà có thể vận dụng hợp lý.

“Các phân loại phương pháp thi công công trình ngằm có nhiều; ngoài cách phân

chia theo nhóm như trên, người ta có thé phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.

"Để xây dựng công trình ngằm, các vấn để kỹ thuật khác nhau được phát triển: Kỹ

thuật dio phi (bóc tách) đất đá: Kỹ thuật đúc và lip đặt các loại v6 chống: Sơ đỗ

phân bậc, phân ting đảo trên gương Trên cơ sở của các kỹ thuật đó, cũng có nhiều

tác giả đưa ra các cách phân loại khác nhau Nhìn chung, có thé liệt kê một số cách

sau diy:

4, Cách phân loại theo kỹ thuật phá, bóc tách đất đá:

Bảng 1.1: Các phương pháp thi công him theo cách bóc tách dit đá

Dain cũng Davao

Độ ben Độ bên.

Độbổncao tungbinh | thấp | Đấdnh | Đẩười | Dit chay

Rhoan nô min

My dio toàn gương

(máy khoan hầm (Tunnel,

Boring Machine -TBM) Mây dio từng phân gương, may cát

ng phần (Roadhesder - RH), máy xói

Dio bing các máy đào xúc, xúc bốc

May khiến đảo (Shild Machine - SM)

Dio bằng rừa lũ ie

nước, khí nền)

b Cách phân loại theo phương pháp thi công và phân tng hay bậc:

‘he pong i torn

Phang pa ing tiến cưng ong tho egy

` ` 1 k s“.s.

a+ +4 cỄ

Hồ | cou! | mạ | mám

Hình 1.1: Phin loại theo phương pháp thi công ngim

¢ Cách phân loại theo sơ đồ đào và cách chẳng giữ

19 ph,p NgOmthíccng x0y Peng ph, pBfS vO

ung cong tr ah noc vu chàng ol»

saa ae | Pana pháp hid nme bên | in pn tực ko

TY wong Mày dio nn + cheno

“Na ping ching) sei ani

tg tend

Mình 1.2: Phân loại theo phương pháp thi công đảo va chống giữ

Để phân tích tiếp theo, có thể đưa ra cách phân loại các phương pháp đảo him kín

theo thuật ngữ thưởng được sử dụng ở Việt nam như sau:

* Phương pháp khoan nỗ truyền thống và NATM.

Phương pháp thi công công trình ngằm truyén thing hay còn gọi là phương pháp

mô được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng him và công trình ngằm do khảnăng áp dụng cho nhiều loại công trình ngầm khác nhau như him giao thông, thuỷ

điện, ting ngộ với những hình dạng và kích thước hình học phức tạp, và xây

dựng trong đất đá bất kỳ

* Phương pháp khoan đào (TBM) và phương pháp Khién dio (SM).

VỀ cơ bản phương pháp TRM và SM có rit nhiễu điểm giống nhau, sự khácnhau với các tổ hợp đảo hiên đại chỉ ở cấu tạo bộ phận công tác( dio phi đất đá-khoan dio; tư tưởng chính của TBM) và cấu tạo võ bảo vệ (vì chéng- khiên: tr

tưởng chính của phương pháp khiên).

* Phương pháp kích diy (pipe jacking).

Phương pháp kích day (hình 10) là một kĩ thuật dio ngằm được sử dung cho các

công trinh ngằm chủ yêu loại đường ống kĩ thuật, thi công bằng cách day các đoạn

ống có chiều dai nhất định với đường kính giới hạn Phương pháp này được sử dụng

chủ yếu cho các đường him có đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu không lớn lắm và

xây dựng tại những nơi mà phương pháp dio hở không thích hợp Phương pháp

kích day- về bản chất, đó là "phương pháp hạ giếng ngang” Cùng cơ sở như nhau

cũng có thé gọi nó là phương pháp “khién đào mini”

* Các phương pháp đặc biệt (Phương pháp làm lạnh, Phương pháp nỗ ‡p )

* Đánh giá khả năng áp dụng các phương pháp trên trong xây dựng các công trình

ngằm đồ thi

Một phương pháp thi công hợp lý bao hàm nhiều yếu tổ khác nhau, vẫn để cơ

bin là chọn được phương pháp đảo, sơ đồ dio và so đồ thi công

Phương pháp thi công bao gồm các công việc cơ bản là tình tự dio, chống đờ hằm

va bốc xúc vận chuyển, chúng cần được bổ trí theo một chu trình hợp lý (chu kỳ.sông tíc- chủ kỳ khoan nd.) Một phương pháp thi công hợp lý đảm bảo: dio đều

đặn và kinh tế trong toàn bộ dự án, hạn chế được hiện tượng giảm bền cho khối đá,

giảm thiểu các loại ảnh hưởng cơ học và mỗi trường cho khu dân cư Các yêu tổ

‘co bản chỉ phối việc lựa chọn phương pháp thi công gồm: phương thức đào và

chống giữ; Tiết diện, chiều đà và độ dốc him, các tính chất cơ lý của đã liên quantới công cụ dio: Điều kiện di chit, thủy văn, tiến độ

“Trong mỗi phương pháp thi công được lựa chọn cin khẳng định 13; phương thứcđảo ph đất da, phương php chống tam và giữ ổn định cho khối đó; phương pháp

thoát nước, loại trang thiết bị và tính đồng bộ và khả năng cung ứng, phương thức

Phương pháp thi công phụ thuộc theo các điều kiện địa chất, đặc điểm của him và

môi trường

1.3, Các dạng kết cầu chống đỡ,

Như đã biết điều kiện của địa chất là nhân tổ để xác định kiễu, kích thước kết cầu

gia cổ và hiệu quả kính tế kỹ thuật trong quả trình th công Nhiệm vụ cia chống đỡ

tam trong thi công đảm bảo cho him và hồ dio không bị phá hoại trước khi xây đúc công trình, bảo vệ nhân công, thiết bị khỏi sự nghuy hiểm do sụt lờ đ:

“Tùy theo diễu kiện địa chất, địa chất thủy văn, thời gian xây lip để quyết định cáchchống đỡ như thé nào cho phù hợp hoặc không phải chống đỡ Dé chọn đúng din

kết cấu của vì chống, cit chống, ki thước khoảng cách cần thiết phải có đầy đủ các

sé liệu về địa chất công tinh và các chỉ tiêu cơ lý của đắt đá, các số iệu v áp lực

dia ting, kích thước sụt ở.

Việc xác định áp lực dat là một bài toán rit khó không phải bao giờ cũng có thể tim

được lời giải đúng, Mặt khác tải trọng tác dụng lên các vì chồng, cừ chống cũngbiển đổi theo thai gian do nhiều nguyên nhân: Sự lưu biển tải trọng theo thời gian,

sự biển dang tang dẫn đến áp lực tăng, ảnh hưởng thi công như nỗ min, vận chuyển

thi công, nhiệt độ, mực nước ngằm Nhiệm vụ của các thiết bị chống phải thỏa

mãn tắt cả các yêu cầu về kỹ thuật an toàn đồng thời phải bảo đảm công nghệ thi

công toàn bộ công trình với giá thành hợp lý nhất

Độ baCúc yêu cầu về kỹ thuật Šn cao, tỉnh én định của vì chống phải tgp nhậnvới độ an toàn nhất định với các tải trọng có thể xảy ra; tính đơn giản thi công lắp

ghép dễ ding; tinh chéng cháy nỗ.

Các yêu cầu kinh tế gồm: Trọng lượng không lớn, vt liệu ph thông, có khả năng

Tuân chuyển, giá thành vừa phải

Các yêu cầu về công nghệ; Đơn giản, dé sản xuất, ấp đặt, khả năng luân chuyển tốt,

48 ding cơ giới hóa trong lip đặt và thi công các phần việc khác, không công kênh,ítchiểm không giam

a Phương pháp đào kín

* Chẳng đỡ bằng gỗ: Phương pháp chống đỡ bằng gỗ được sử dụng trong khai

khoáng Ưu điểm của phương pháp này là vật liệu dé kiếm, giá thành rẻ thích hop

tông

với loại đường him nhỏ, loại đắt cứng vừa, có thề sử dụng hoàn toàn bằng Ú

* Gia cố bằng vi chống kim loại: Được sử dung trong điều kiện dia chit phức tạp,đất mềm yêu Vom thép edu tạo như một khung thép tựa sắt vào vách đảo hai thành

và vòm; các khung được nối với nhau bởi các thanh giằng Ưu điểm của phương.pháp này là có khả năng chị tải cao, sử dụng nhiều lin, vận chuyển dễ dàng, dễ chế

to.

* Gia cổ anke (neo): Có tác dụng đưa toàn bộ khối đá xung quanh khoang đảo tham

gia chịu lực Phương pháp nảy lợi dụng khả năng tự cân bằng của khối dat đá trong.

đường him, huy động khả năng cao nhất chịu lực của khối đã

* Gia cổ bằng bề tông phun: Trong vùng khoang đảo có địa chất yéu, nút nẻ dùng

bê tông phun để tạo ra vòm chống.

Việc kết hop giữa cọc chịu lực và tường ting him dẫn đến ý trởng làm mồng tường

sẻ tông cốt thép lắp ghép và liễn khối: Sử dụng mong các đường him

trong đắc trường hợp này tường trong đắt có thể được thiết kế và tính toán như mộtloại móng sâu Ngoài ra tường trong dat hoặc vật liệu rời (earth fill dam - rock filldam), Tường chắn đất cũng rt hữu ch cho vige thi công các hỗ đào sâu và bảo đảm,

tổn định cho các công trình lân cận khi thi công chen trong thành phé.

Hình 1.3: Thi công chống đỡ bằng tường barret

* Tường cử cục vin

Ci vấn thép hay còn gọi là cọc vấn thép cử thép, cit Larsen, cọc bản, là một cầu

kiện dang tắm có các rãnh khoá (me cử) để hợp thành một tường chắn khép kin,Nhằm mục dich ngăn nước và chin đất rong hầu hết các trường hợp ứng dụng

Hình 1.4: Thi công chống đỡ bằng tường cử thép

* Tường cử cọ ván BTCT

Cit ván bê tông cốt thép hay còn gọi là cọc ván bê tông cốt thép hay tường cọc ván

là một dạng đặt bigt của tường chắn đất, thường được sử dụng để bảo vệ các côngtrình ven sông kết hợp với việc chống xói lớ bir sông

* Tường chin bởi hệ thống cọc khoan nhỏi

* Tường chin bằng cọc xi ming rong đất

Coe xi mang đất là hỗn hợp giữa đắt nguyên trạng noi gia cổ và xi mang được phunxuống nên đất bởi thiết bị khoan phun, Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đắtcho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cổ thi quay ngược lại và dịch chuyển lên

“rong quá trinh dịch chuyển lên, xi măng được phun vào nén đất (bằng áp lực khínến đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đổi với hỗn hợp dang vữa uớ)

1.4, Kết luận chương 1.

Công trình ngm nội đô thị có rit nhiều loại, các công nghệ thi công nó cũng có đa

dang và việc ính toán công trinh ngim đựa theo nhiều phương thức, phương pháp

tính toán khác nhau,

Qua chương 1 đã trình bay một cách tổng quan về công nghệ thi công công trình

ngằm khu vực đô thị

Thông qua tổng quan có thé nắm bắt được các công trình ngim đô thị về đặc điểm,

hương pháp thi công cũng như các phương pháp để tính toán các loại công trình

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THỊ CÔNG ĐÀO LỘ THIÊN CO

SỬ DỤNG HỆ KET CÁU CHONG BO TẠM THỜI BOI VỚI HAM GIAOTHONG ĐƯỜNG BỘ TRONG NUT GIAO THONG ĐÔ

2.1, Đánh giá mặt bing va các điều kign phục vụ thi công các công trình ngằm

nội đô thị.

Đối với các đô thị lớn thì nhìn chung mặt bằng thi công là chật hẹp Đổi với các

sông tình giao thông thi do ảnh hưởng của giao thông, ảnh hưởng của khu vực din

‘eur đông đúc xung quanh khu vực ảnh hưởng rất lớn đến biện pháp thi công,

“Các mặt bằng rộng việc tổ chức mặt bằng thi công đảm bảo kinh tế, chit lượng, an

toàn, tiến độ trong x: dmg thuận lợi hơn rất nhiều với mặt bằng không thuận lợi

Việc đảm bảo mặt bằng thi công lại phải đấp ứng nhu cầu giao thông đòi hỏi biện

pháp tổ chức hợp lý.

Khi thi công đảo công trình ngầm (đào ngằm cũng như đào lộ thiên) sẽ ảnh hưởngđến an toàn dn định khối đắt bên trên và vách đất 2 bên hỗ đào Nếu không có biện

pháp công trình hợp lý sẽ rét dễ dẫn đến mắt ổn định Nhà cửa dân cư bai bên công,

trình sẽ bị hư hong do ổn định trượt bị phá hoạ, giao thông hai bên đường cũng bị

các công trình nội đô thị thì có thuận lợi lớn về các vật tư thiết bị, nguồn.nhân lực là it dồi đào, các dich vụ cổ thé cung cấp cho thí công rit sẵn sing

Tuy nhiên đối với các công trình này, thời gian thực hiện thi công trong khu vực đô

thi cũng nghiêm ngặt, cin phối có biệc pháp về tin độ hợp lý để đảm bảo thí công

đăng tên độ, Các khu vực bãi thải, bãi vat liệu cũng là vẫn để lớn cần phải có một

sự

Nhu vậy có thể 1

toán cần thận

Ấy đối với các công trình ngằm nội dé thị, mặt bằng và điều kiện

đô thị có những điểm thuận lợi cũng như có những điểm bất lợi Trong quá trình

đánh giá và fp biện pháp người kỹ sư cần phải có những nhận xét chính xác đưa ra duge những biện pháp thi công công trình hợp lý

3.3 ĐỀ xuất những phương án thi công, trình ty thi công công trình ph

ới điều kiện thi công của các công trình ngầm nội đô thị

Ngày nay, trong thành phổ, nhiều loại công trình ngằm được phát triển và xây đụng

nhằm đáp ứng nhiều yêu cầu và mục tiêu sử dụng khác nhau Nói chung với các hệ

thing công trình ngằm sẽ mang lại ch các thành phổ những hình ảnh và hiệu quảtốt v8 cảnh quan, môi trường, đồng thời tăng quỹ đất cho các công trình liền trúctrên mặt dat, phát huy được tiém năng déi dao của khoảng không gian ngắm, góp.phần mang lại những hiệu qui kinh tẾ trước mắt và lâu dài ĐỂ xây dựng hợp lý các

công trình ngằm thành phổ (cũng như các công trình ngầm khác), cho đến nay có

khá nhiều phương pháp, phương thức, giải pháp được phát triển và áp dung Thông

thường các phương pháp được phan thành hai nhóm lò:

* Các phương pháp thi công ngim (đã được trinh bày ở Chương Iva không nghiên cứu sâu hơn)

* Các phương pháp thi công lộ thiên

Cũng với các phương pháp hạ din hay hạ đoạn (caisson) và phương php hạ chim hay him dim, phương pháp thi công hở thuộc vào nhóm các phương pháp thi công

lộ thiên Có thể nói ring, trong những điều kiện thông thưởng phương pháp hở.đượ coi là phương pháp kinh tẾ nhất trong xây dựng các công tỉnh ngằm cỡ lớn

Chẳng hạn hình đáng các công trình có thể kiến trúc phù hợp với c c yêu cầu của kỹ

thuật giao thong, trong đồ các giải pháp tố vu về liên kết các hệ thông giao thôngvới đoạn đường chuyển giao ngắn, cũng như liên kết tốt giữa các điểm đi và đến.Chênh lệch về độ cao có thể bổ trí ở mức nhỏ Phương pháp thi công hở còn cho

phép xây dựng các mặt bằng đi bộ rộng liên kết với các công trình thương mại, nhà

hàng, công trình văn hóa và liên kết hợp lý với phương tiện giao thông trên mặt đất

“Tuy nhiên để áp dụng phương pháp thi công hở cần chú ý các điều kiện sau

+ Để thi công cần thiết phải có mặt bằng tự do trên mặt đất vừa đủ, như tại các

quảng trường, nút giao thông của các đường lớn, ching hạn một sin ga tu điện

ngắm có chiễu dãi khoảng 120m, tàu tốc hành khoảng 210m;

lớn dến + Đo thời gian thi công lâu và dig tích sử dụng lớn, nên gây ảnh hưởng

giao thông đi lại trên mặt đất Do vậy nhất thiết phải chú ý đến các giải pháp giảm.ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đắt

+ Phương pháp xây dựng này cần loại trừ các mỗi nguy hiểm đối với các công trình

kiến trúc lân cận chẳng hạn do gây lần sụt dich chuyển đắc Vì vây khi độ su thi

sông lớn, chẳng hạn 25m, khoảng cách dén các công trình kién trúc không xa thi

nhất thiết phải áp dụng các biện pháp đặc biệt (tường cọc nhôi, tường hảo nhỏi tường trong dit)

-+ Với phương pháp thi công hở thi ác te động xấu đến môi trường sống, như tếng

Gn, bui bin, ảnh hưởng đến việc đi hạ, là khó tránh khỏi Do vậy cần phải cổ các

giải pháp bợp lý nhằm giảm thiểu các tác động này;

du kiện của công tinh kiến túc, nén + Trong nhiễu trường hợp phải tinh đến các

đất và nước ngằm khi phải áp dung lau dài vi trên diện rộng giải pháp hạ mực nước gi:

+ Phải tinh đến các khả năng di đi, treo tam các hệ thing cắp thoát nước, năng

lượng dé đảm bảo hoạt động bình thưởng, lâu dài

+ Nhằm phát huy lợ ích kinh tế, khổ

công hở, hing loạt các giải pháp đã được phát tiễn và áp dụng có hiệu quả trên thể

phục những hạn chế của phương pháp thi

giới Trong luận văn này sẽ hệ thống hóa các phương pháp thi công cũng như mot

giải pháp kỹ thuật đã và dang được sử dụng hiện nay.

32.1 Cée giải pháp bảo vệ thành hồ do

“Thí công hở tiễn hành đào ào từ trên mặt đt, xây dưng công tình và cuối cũng

lại phủ đất hay vật liệu lên trên kết cấu công trinh ngằm (cutand-eover) Thông

thường với phương pháp này kết cấu công trình ngẫm có thể được xây dựng tờ đầy,

ào (phương thức tường nền) boặc trước tiên thi công tường và nóc của kết cấu

công trình ngằm (phương thức tường nóc) va sau đó các công tác khác được tiến

"hành va hoàn thiện.

Tùy thuộc vào điều kiện mặt bằng thi công, hào dé xây dựng kết cấu của công trình.

ngầm có thể có thể được thi công với thành hảo nghiêng hoặc thing đứng Noi

chung trong thành phố phương ân thành bảo đúng thường là giải pháp tit yêu Việc

bảo vệ ổn định thành hảo là rat quan trọng, liên quan đến ổn định của các côngtrình trên mặt dit cũng như đảm bảo các điều kiện thi công tiếp theo Cũng ty

thuộc vào điều kiện đất nên, vào các công trình kiến trúc trên mặt đắt cần được bảo.

về mã các kết cấu bảo vệ thành hào cũng đã được áp dung rit đa dạng Kết ấu bảo

vệ thành hảo có thé được thu hồi sau khi thí công kết cấu công trinh ngằm nhưng:cũng có thé được giữ lại làm một bộ phận quan trọng của kết cầu công trình ngằm

ya vào dang thành hào, yêu cầu bio vệ có thé phân các kết cấu bảo vệ thành hào

(hình 2.1) Điều kiện và khả năng áp dụng của từng giải pháp cơ bản, kết hợp với

các biện pháp neo chốt, gia cường, tăng cứng được tổng hợp và đánh giá (bảng

2.1) Nồi chung khi cần thiết phải bảo vệ các công trình kiến trú thì ác giải pháp

tường trong đất như bằng cọc khoan nhồi, hoặc hảo nhỏi là những giải pháp đấttiền, song hữu hiệu Tưởng bằng cọc cir được quen biẾt ở nước ta khá lu và

thường được thu hồi sau khi thi công Tuy nhiên nhiều nước đã sử dụng thép đặc

bigt lim văn cử và sau kh thi công để lại tường cử thành bộ phận bảo vệ cho kết

sắu công trình ngằm Lựa chọn và tính toán thiết kế các kết cấu bảo vệ thành hào

thiết phải chủ ý đến điều kiện mặt bằng, điều kiện đất nền và đặc bit là các

công trình kiên trúc cần bảo vệ.

Hình 2.1: Các giải pháp bảo vệ thành bảo theo điều kiện thi côngBang 2.1: Điều kiện, khả năng áp dụng của các giải pháp bảo vệ cơ bản

Phương ÏTmanh [Be [Tường |Tường |Tường |Tường — cọc

thức hào - |hông |.ege vin fetrthép |bào - |khoannhồi

- nghiêng | phun nhồi sất giao cải

Ôn định lâu | tạm tam tạm tạm lâu đài | lâu dài | lâu

dài dời |uời |hõi |uời aii

Mite độ kin [không [Không dt |hm lút

Gia cường [không [không |được |được |được | được | được

tăngcứng |được | được

Khả năng [không [được |được |được |được |được | được

neo chốt — | được

2.2.2, Các phương thức thi công

Nồi chang có nhiều phương án hay phương thức thi công đã được phát triển, liên

‘quan đến điều kiện địa chit, các công trình trên mặt đất và độ sdu thi công Chú ý

đến điều kiện địa chất thủy văn thực tẾ có thé gặp ba trường hợp sau:

+ Hào thì công khi không có nước ngằm hoặc có thé hạ mực nước ngằm

~ Hào thi công khi có nước ngầm nhưng không thé ha mực nước ngầm hoặc phảibảo về nguồn nước ngằm,

~ Thí công hào trong điều kiện có nước mặt (kênh dẫn nước, sông ngôi)

“rong trường hợp thứ nhất, thi công trong điều kiện không chịu ảnh hưởng của

nước ngằm có thé xem xét bốn phương ấn sau:

1) Hảo được thi công voi thành hào nghiêng (Hình 22), được bảo về bằng lướithép và bê tông phun hoặc thép hình cũng như tim bê tông cốt thép kết hợp neohoặc kết hợp các loại kết ấu đó Độ nghiêng hay độ của thành hào phụ thuộc,

vào loại at nền là đất rời hoặc.én Góc nghiêng thường nhỏ hơn 43° khi khố

dính kết yếu, Trong trường hợp đất dính cứng hoặc nửa cúng có thé dé góc dốc đến.

60" và trong trường hợp gặp đá rin có thé đễ góc dốc đến 80"

2) Thành hào thẳng đứng và được chống giữ bằng tường cọc ván, chiều rộng dayhào, chiều rộng công trinh ngim bằng chiều rộng ngoài của kết cấu công trìnhngằm Trong trường hợp nảy cẳn chú ý đến trình tự thi công do yêu cẩu phải làm

3) Thành hào cũng được chồng giữ bằng tường cọc vin, nhưng chiều rộng đáy hào

ng chiều ring công trình ngắm Đương nhiên trong trường hợp này khối lượng

đất dio và lắp phủ sau này sẽ tăng đáng kẻ, Tuy nhiên lớp phủ kín nước được phủ

từ phía ngoài một cách dé dàng

“Có hai phương thức thi công theo cách này cũng có thé chú ý đến, liên quan với

giải pháp cắm cọc và gia cổ khoảng cách giữa các cọc là

„ không sử dụng kết cấu tăng

+ Cgc được cắm vào 18 khoan Neo tường cl

cứng

+ Khoảng cách giữa các cọc cắm vào lỗ khoan được phi bằng bê tông, sau này

bê tông phun

4) Tường bảo vệ thành hảo là tường từ cọc khoan nhdi hay hảo nhỗi Bê tông tườngđược đỗ đến mức đình tưởng của kết ấu công trinh ngằm Tiếp dé đắt được dio

đến mức đình tường, một lớp bê tông giữ sạch được đổ lên nên, cọc được cắm đến

dưới định tưởng và sau đó đỗ hoặc lắp ghép bê tông nóc him Các công việc tiếp

sau được th công dưới sự bảo vệ của tường và nóc him (Hình 2.3 Phương án này

thưởng được gọi là phương án tường nóc.

4 Dựng cốp ps, dit 6 Đào xúc bing thổi hút 6 Hoàn diện công mình

cết bếp, đổ bê tông, tong điều kiện khí nến,

AAAHình 23: Chu trình thi công bằng phương én tường nóc

kiện có nước ny

“Trong di + nhưng không thể hạ mực nước m

nước ngằm cần được bảo vệ, có thé xem

x hoặc nguồn

bn phường én sau:

1) Ha mực nước ngầm chỉ trong khu vực hảo thi công, sau đó bom nước và thi công

để bảo.

thình bảo và đồng tồi làm kin nước, Dương nhiền tường cọc cử có thé thu hỗi

u công trình ngằm, trong trường hợp này có thé sử dụng tưởng cọc

hoặc để lại, ty thuộc vào phương án lựa chọn

n được th trình ngằm Ở đây có

2 Tường và ng kin nước, sa đó bơm nước và thi công kế cầu công

sir đụng trồng bằng cọc cừ hoặc cọc Khoan nh, ảo nhồi

tủy theo độ cứng cần thế, iên quan với vi c chống lần sụt, bảo vệ công tinh kiến

còn tường bằng cọc khoan nhdi và hào nhồi sẽ trở thành một bộ phận của kết

3) Tường và nóc được thi công trước, kín nước, sau đó thi công, p tue dio trong chế độ sử dụng khí nền đây nước Phương án này khá phúc tạp, song được chú ý, nếu như cin lắp phủ nhanh trên mặt đắt để hạn ché ách tách giao thông,

4) Sử dụng phương pháp hạ din (cison)

“Trường hợp gặp nước mặt phải chủ ý đến khả năng phải áp dụng phương pháp hạ

chim, Tuy nhiên trong điều kiện cho phép có thé xem xét phương ấn dip dé qua,

sử dụng cọc eit, tạo kênh dẫn nước tạm và sau đồ có thể lựa chọn phương án thi

sông thích hợp, ty theo điều kiện địa chất và các yêu cầu cần phải được bảo vỆ

Hình 2.4: Thi công hở khi gặp nước mat

2.2.3, Giải pháp khi th cí

“Trong thực tế, do đặc điểm của tuyển công trình ngằm có thé gặp hai trường hợp

+ Công trình ngằm nằm sắt công tình kiến trúc trên mặt dit, không cho phép.

thi công tường bảo vệ thành hào, khi đỏ cần thiết phải tiền hành thi công kết

sấu đón đỡ Kết cầu này cũng đồng thời là tường của thành hào;

+ Một phần hay toàn bộ công tình ngằm nằm dưới công trình kiến trúc trên

mặt, Trong trường hợp này phần của công trinh kiến trúc cần được đón đỡbằng kết cầu dang khung, Như vậy kết cầu đón đỡ có thé trực tiếp là tưởng,

nóc của công tỉnh ngằm hoặc kết cấu công nh ngằm được thi công dưới sự

bảo vệ của kí này,

“Có nhiều dạng đón đỡ đã được áp dung Trong khuôn khổ luận văn đây chỉ cổ thể

liệt kê sơ bộ, không thể trình bày chỉ tiết

« ˆ Đón đờ bằng tưởng bê tông hoặc bê tông cốt thép-phương pháp kinh điễn, + Đón đỡ bằng phương pháp gia cổ đất,

«_ Đón đỡ bằng cọc nhỏ, cắm chéo nhau dưới móng tường,

+ én đỡ bing tường hào nhi (cọc bare) cho trường hợp hào thi công sâu,+ Đón đỡ bằng tường cọc khoan nh, khoan nghiêng về phía công trinh kiến

túc,

+ én đỡ bằng phương php khoan phụt, với hồ chất hoặc áp lực cao,

2.3 Nghiên cứu công nghệ thi công hệ thống khung chịu hực phục vụ giao

‘thong, thi công trong điều kiện giao thông chật hẹp.

2.1, Hệ thống khung chịu lực phục vụ thi công

Đối với các dự án him tại các nút giao thông đồ thị thì việc áp dụng phương pháp, thí công đào lộ thiên sẽ gây ảnh hưởng lớn đến giao thông đi lại trên mặt đắt Trong.

la rất lớn việc khi tai các nút giao thông lượng xe cộ lưu thông sác đường tạm,

đường tránh đảm bảo thực hiện giải phóng giao thông là vô cùng quan trọng.

"Ngoài m do điều kiện địa chất của công trình, hỗ đào su trong điều kiện giao thông

đổ thị chật hep bất buộc phải sử dụng gn pháp thi công lộ thiên sử dụng tường

chấn thẳng đứng bio vệ hé đảo và việc giữ 6n định thành hồ không thể lựa chọn giữ

4n định bằng tường công sơn tự do hay neo giữ mà phải sử dụng các xà chống

ngang Chính đó ảnh hưởng đến vận chuyển thi công trong công trường

Phương én vita đảm bảo giao thông di lại an toin vita giảm giá thảnh thi công

đường tránh thì phương án sử dụng đường giao thông tạm bằng hệ thống chịu lựctrong thi công đảo him lộ thiên là phương án kinh tế và tối ưu nhất Đường giao

thông tạm sẽ được xây đụng trên cao củng với cốt của mặt đường tự nhiên hỗ đào

phải sử dụng hệ thống khung đỡ chịu lực £ thống đường tam bằng khung đờ chiu lực được tạo bối khung, cột, dim, lớp mặt đường đảm bảo khả năng chịu các

tải trọng động, tải trọng bản thân và các tải trọng khác hình thành một đường giao.

thông tạm trên không băng qua mặt bằng công trường dm bảo nhiệm vụ cũa nó.2.3.2, Ưu điểm của hệ thông khung chịu lực phục vụ giao thông

- Gon nhẹ cơ động

~ Khả năng chịu lực tốt

ấp ghé

2.3.3, Ứng dung của đường giao thông tam bằng hệ thống khung chịu lực.

Đối với biện pháp thi công đào hở các công trình tại nút giao thông đô thị việc dam

, dễ thỉ công.

bảo hoàn trả giao thông phải tỉnh toán trên căn cử kinh tẺ, chất lượng và an toàn

giữa phương án đường tránh và phương án đường tạm trực tiếp cắt qua công trình.

Với hệ thống sin nắp phục vụ giao thông thì ưu điểm của nô là không phải im

đường tránh ma trự tgp cho xe cộ đi rên định của công trường,

“Trong qui trình th công không gian của hỗ đào không cho phép xe cơ giới làm việc

thì giải pháp đường tam thi công la giải php tối vu

Xe cơ giới, máy xây dựng sẽ hoạt động trên đường tạm này để thực hiện việc thi

công công trình.

2.3.4, Clu tạo của hệ thơng khung sin chiu lực (đường tam) phụe vy thi cơ

Hệ thống khung sản được cấu tạo bởi hệ thống cột, dim chính, dim phụ, lớp mặt

Lip giảng thứ: l TP auà

Ý" can nen ating Cuneo