Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vị tường vây barrette, trong điều kiện kế bên có tầng hầm công trình hiện hữu

Mối liên hệ giữa chuyển vi, nội lựccủa tường vây với độ cứng thanh chống, cũng như việc bố trí, lắp đặt hệ chống saocho thỏa mãn về các điều kiện về kinh tế, an toàn trong quá trình thi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HO NGỌC TUẦN

PHAN TICH ANH HUONG CUA HỆ THANH CHONG DENCHUYEN VI TUONG VAY BARRETTE, TRONG DIEU KIEN KE

BEN CO TANG HAM CONG TRINH HIEN HUU

Chuyén nganh: DIA KY THUAT XAY DUNGMã số: 60 58 02 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCMCán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN

3 Phản biện 1: TS LÊ TRỌNG NGHĨA4 Phản biện 2: TS NGUYEN NGỌC PHÚC5 Ủy viên: TS PHAM VĂN HUNGXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KY THUẬT XÂY DUNG

GS.TSKH NGUYÊN VĂN THƠ TS LÊ ANH TUAN

DAI HOC QUOC GIA TP.HCM CONG H A XÃ HỘI CHU NGHĨA VIET NAMTRUONG DAI HOC BACH KHOA Độc lập - Tự do - Hanh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ tên học viên: HO NGỌC TUẦN 5-5 cccccce¿ MSHV: 1770090 Ngày, tháng, năm sinh: 24/05/1994 5 << sssesss Nơi sinh: Nghệ An Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng ««- Mã số : 60.58.02.11 L TÊN DE TÀI:

PHAN TÍCH ANH HƯỚNG CUA HỆ THANH CHONG DEN CHUYỂN VỊTƯỜNG VAY BARRETTE, TRONG DIEU KIỆN KE BEN CO TANG HAMCONG TRINH HIEN HUU

ANALYSIS OF SHORINGS IMPACT ON DEFLECTION OF DIAPHRAGMWALL ADJACENT TO A BUILDING WITH BASEMENT

H NHIEM VU LUẬN VĂN

1 Thu thập các nghiên cứu liên quan, phân tích và hệ thống các nghiên cứu đó.2 Trình bay cơ sở lý thuyết của hệ thanh chống và ảnh hưởng của hệ thanh chống

đến chuyền vị tường vây trong điều kiện kế bên có tầng hầm công trình hiệnhữu ứng dụng phân tích một công trình thực tế ở Việt Nam

3 Nhận xét và phân tích các kết quả đạt được.A Các kết luận và kiến nghị khoa học

Ill NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019.IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VỤ :02/06/2019

V CÁN BỘ HƯỚNG DAN : PGS.TS VÕ PHÁN

Tp HCM, ngày tháng năm 2019CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS LÊ ANH TUẦN

LOI CAM ON

Trước hết, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết on sâu sắc đến PGS,TS Võ Phán, thầy đã truyền đạt kiến thức, hướng dẫn tận tâm, định hướng cho tác giảtrong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

Ngoài ra, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến tòan thể quý Thay côtrong Bộ môn Dia Co Nền Móng — Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học BáchKhoa, Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyện đạt những kiếnthức, những bai học kinh nghiệm chuyên ngành quý giá, giúp tác giả có được day đủ nềntảng kiến thức dé thực hiện dé tài nghiên cứu này

Sau cùng, tác giả xin gửi lời biệt on chân thành, sâu sac đến gia đình và bạn bè,đồng nghiệp về sự quan tâm, giúp đỡ, động viên, ủng hộ tác giả trong suốt chặn đườngthực hiện dé tài nghiên cứu này

Thành pho Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2019

Học viên

HO NGỌC TUẦN

TOM TAT LUAN VAN

Luận văn trình bay nghiên cứu anh hưởng của hệ thanh chống đến chuyền vị tườngvây khi thi công tầng hầm của một công trình giả định với địa chất thực tế Từ đó phântích chuyên vị tường vây của công trình SERENITY SKY VILLAS tại Thành Phố Hồ ChíMinh Công trình này gồm 2 tang ham với chiều sâu đào đất là 10m, được chống đỡ bang2 tầng thanh chống chính Khoảng cách lớn nhất từ tầng thanh chống đến bẻ mặt hồ đào là4.0m Toàn bộ quá trình thi công được mô phỏng bằng phương pháp phan tử hữu hạn vớiviệc sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation So sánh kết quả thu được với quan trắcthực tế để tìm ra phương pháp bố trí và gia cường hệ chống hop ly, đảm bảo chuyền vị củatường vây năm trong giới hạn cho phép Kết quả cho thấy phương án thay đổi trình tự thicông hé đào nhằm giảm khoảng cách giữa các hệ thanh chống, đồng thời kết hợp gia tăngđộ cứng hệ thanh chống có hiệu quả rất lớn trong việc hạn chế chuyền vị tường vây Bêncạnh đó, với các công trình có dạng hình học phức tạp, bài toán phân tích 3D đem lại độchính xác cao và đáng tin cậy, rất thích hợp trong việc thiết lập biện pháp thi công tầnghâm.

ABSTRACTThis thesis presents a study about the effect of strut system on the lateral movementof diaphragm wall when constructing imaginary basements with existent ground.Subsequently, analysis the lateral movement of diaphragm wall when constructingbasements of SERENITY SKY VILLAS TOWER in Ho Chi Minh City This buildingconsists of two basements with the depth of excavation of 10.0 meters It is supported bytwo strut layers with the maximum distance from one strut layer to excavation surface of4.0 meters All actual basement construction sequences of the building are simulated bythe finite element method with support of Plaxis 3D Foundation Hence, comparison ofthe obtained results with the monitored measurements in order to find the optimal methodof strut arrangement and strengthening, ensuring that the displacement of diaphragm wallis within the allowable limit The result shows that combination between alternativemethod of excavation construction sequences to restrict the distance between two strutlayers and strut strengthening has high efficiency in the limitation of lateral wallmovement Additionally, this study also shows that a 3-D analysis for the buildings withcomplex geometry will provide high accuracy and reliability It is very suitable for theestablishment of basement construction procedures.

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan: Luan van nay là dé tai nghiên cứu thực su của tác gia, được thựchiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS, TS Võ Phan

Tât cả sô liệu, kêt quả tính toán, phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực.Tôi cam đoan chịu trách nhiệm về sản phâm nghiên cứu của mình.

Thành pho Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2019

Học viên

HO NGỌC TUẦN

MỤC LỤC

ŸI000.00001 444341)13 Ô |1 Tính cấp thiết của để tài - ¿6 5e SE t3 2391112121111 211111 1111111111111 rk |2 Mục đích nghiên cứu của để tài - - + 2 5£ SE +E+E+EEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrree l3 Nội dung nghiÊn CỨU - << 000 nọ re l4 Phương pháp nghiÊn CỨU << + 900010 vn l5 Tính khoa học và thực tiễn của để tài: - se kx SE 112v gxgveeserered 25.] Tinh khoa hỌC cccc Q00 1111110000 1111110 1111 110 1 1n 00 1 crh 2

5.2 Tính thực tiỄNn - E112 1v 12 H1 HH TH TH nung 2

6 Hạn chế của dé tài cv 51919191 1 5 11919111 0 111111 110111211 ng re 2CHƯƠNG 1: TONG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ANH HUGNG CUA HE CHONG DENCHUYEN VI TUONG VAY VA CONG NGHE THI CONG TUONG VAY BARRETTE

¬ ỐốỐốỐốỐ.ốỐ.Ố.Ố.Ố 3

1.1 Tổng quan về vẫn dé nghiên CỨU - - 2-2-5552 2E+ESE+E£E£EE£EEEEEEEEeErrerkrrrrerree 31.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thé giới - + 2555552 s+x+Ezezxerrerrersred 31.1.2 Tinh hình nghiên cứu tại Việt Nam -GG Ăn 34 S1.2 Giới thiệu công nghệ thi công tường vây barrette có hệ chống II1.3 Thiết bị thi cÔng - - + z SE 3 15 1 1211151111111 1111111111 0101111111111 1x re 12

[.3.1 May đào Gv 121.3.2 Dung dich BenfOnIC - 2G G0 ng ke 121.3.3 LOng thếp c2 +2 1 2v 12111111211 1111111 1111011111111 gerrre 131.4 Trinh tự thi công tường vây DaTFr€ẨÍC - - -G Gv re 141.5 Một số công trình tiêu biểu tại Việt Nam - + 252522522 E£E£EcErrerrsred 151.6 Nhận XẾT Gv 16CHUONG 2: CO SO LY THUYET TINH TOAN ANH HUONG HE CHONG DEN

CHUYEN VI TUONG VAY uuu .d - 17

2.1 Khái niệm cơ ban về hệ thanh chong đỡ hỗ đảo - - 2 c2: 172 2 Anh hưởng của hệ thanh chống đến chuyền vị tường chan trong quá trình thi công150i 0 19

2.2.1 Độ cứng của hệ chống wovcecccccccccscccsessssssessssssssescscscsssscsesssesssscscsesssessseeseees 192.2.2 Khoảng cách của hệ chống cecscsscscssssessssssessesesesesscsessesesessesesesessesesscsesesseeen 202.2.3 Kích tải trước cho hệ chống ¿+ 22+ E293 E2ESEE 22A2 212.3 Phân tích lực dọc trong hệ thanh chống bang phương pháp đơn giản 222.3.1 Xác định tải trọng trên hệ chống theo phương pháp áp lực đất biểu kiến 22

2.3.2 Sự gia tăng tải trọng trên hệ thanh chống trong giai đoạn tháo dỡ và thi côngsàn tầng hẰm ¿- +52 1 191E12191111211111 211111211111 1111 1101111111111 0101111 242.4 Phân tích môi quan hệ giữa biên dạng của tường chăn va độ lún bê mặt cua dat nên

2524.1 Dạng độ lún bề mặt của đất nền + + + s++E+E+EeESEEEEEEEEkEkrkrkrkrkrerree 25242 Xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nên - +: 262.5 Ứng xử không gian của quá trình thi công tầng ham - 2-5-5: 272.6 Phân tích bai toán hố dao sâu bang phương pháp phan tử hữu hạn sử dụng phan2088597707 a 28

2.6.1 Quan hệ thoát nước và không thoát nước trong PlaXIs «««- 282.6.2 Mô hình đàn hôi dẻo lý tưởng Mohr — Coulomb 25-52 25552: 312.6.3 Mô hình tăng bền đăng hướng Hardening Soil .- 25-55552555: 332.64 So sánh giữa mồ hình Mohr-Coulomb và mồ hình Hardening Soil 382.6.5 Thông số đầu vào của đất nên + +: +22 e2t+EEE2ESEEEE2EEEEEEerkrrrreee 392.6.6 Chia lưới phan tử trong PlaXis ¿- 52525622 SE‡ESEEEEerrkrkrrererreee 42CHUONG 3: PHAN TICH ANH HUONG CUA HỆ CHONG DEN CHUYỂN VỊ CUA

00/9)60 e1 — -O© 45

3.I GOT thiỆU Gv 453.2 Công trÌnh cọ Họ 453.3 Phân tích sự ảnh hưởng của hệ chỗng - + + 2252 S22E+E£E+xvErerrersred 463.3.1 Thay đối độ cứng của hệ chồng ¿-¿- + + + 2 2 +E+E+E+E£EE£E£E£EzEzrerxrereee 463.3.2 Thay đối khoảng cách của hệ chống theo phương ngang -. 513.3.3 Thay đối khoảng cách của hệ chống theo phương đứng - 553.4 KẾtluận G1121 11T 111191 1T HT TT TH ng ng rkg 59CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN VÀ PHẦN TÍCH TỪ CÔNG TRÌNH THỰCTE TẠI DU ÁN SERENITY SKY VILLAS, QUAN 3, TP HCM <¿ 60"toà na d4Ả 604.2 Tổng quan về dự án ¿- + 2 ©E++SE+E+EEEEEEEE E321 212111121111 21 1.1111 ck 604.2.1 _ Giới thiệu về công trình ¿+ +52 +2 2E£EEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrrrkrrerred 604.2.2 Địa chất khu vực dự án c- s11 S 11211 11g12 11x recrei 634.3 _ Biện pháp thi công tổng thỂ - ¿6522222 3921212121121 2111 2111.1111 654.3.1 _ Bồ trí tường vây và hệ chống ¿+ - + +52 +x+E2EE+EEEEEEEErkrkerrxrrerered 654.3.2 Trình tự thi công và mặt cắt thi công ¿+ - +52 e+x+xcezrerererrerered 6744 Tính toán biện pháp thi cÔng «Ăn ni 7044.1 Phuong pháp tính fOắï - - - << G 0n 704.4.2 Thông số đầu vàO ¿- + +6 ESt St 3E 3115112111121 1111112111111 70

4.4.3 Các giai đoạn thi công tầng hằầm ¿2-5252 2E+E£E+EvEeErrerererrerered 754.5 _ Phân tích kết quả bài toán -¿- ¿+2 + SE +E+EESE+E#EEEEEEEEEEEEEEEE E21 Eerrrree 764.5.1 Kết quả tính toán so sánh với quan trắc thực tẾ +5 + s+s+sscs¿ 764.5.2 So sánh với phương án không có tầng hầm - - 2 + 2 22s+s+escee: 874.5.3 Phương án bồ trí lại hệ thanh chống theo điều kiện chuyền vị của tường vay89KẾT LUẬN VÀ KIEN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH ẢNHHình 1 1: Vị trí Nhà để xe bưu điện [ l | -¿ ¿-++2++£++£t+rt+rsrtsrtsrtsrsrsrertiee 3Hình 1.2: Mặt cat tâng hầm và số liệu thí nghiệm nha dé xe bưu điện | I] 4Hình 1.3: Trình tự thi công nhà để xe bưu điện| Ï - c5 ce£+e£+eEseE+eE+eEssssesssssses 5Hình I.4: Kết quả so sánh giữa mô hình và thực tế nhà dé xe bưu điện [ I] 6Hình 1.5: Kết qua so sánh chuyên vi thực tế, mô hình 2 chiều va mô hình 3 chiêu củacông trình Hai-Hua, Đài Loan [2 5c + *11111111333 3333351111 11111111111155 x52 7Hình 1.6: Mặt cat địa chat công trình Ủy ban Nhân dân Quận 5 [Š] 6Hình 1.7: Công nghệ thi công tường vây barrette se IIHình 1.8: Máy dao gầu ngOạm - Set 111v 11H TT T TH ngư, 12Hình 1.9: Máy dao gầu ngOạm - St 13v 111g ngư, 12Hình 1 10: Dung dich BenfOnIfe - - - - << c9 v.v 1v 1 11 1 111 11 1 1 1g r 13Hình 1 11: Thi công long thépe.cccccccccccccscscssssesssescscsesessssesssevevevevavscscscscsesesees 14Hình 1 12: Trinh tự thi công tường vây barr€ff€ cv ve 14Hình 1 13: Công trình SAIGON CENTER cao 48 tang va 5 tang ham (2012) 15Hình 1 14: Công trình KHACH SAN HILTON SAIGON cao 38 tang và 5 tang hamla ii ii i:i:i:5ä544ỐỐ3<4 , 16Hình 2 1: Các thành phan của hệ ch6ng đỡ hồ đảo - 2s +E+E+E+Eek+ececxe: 18Hình 2 2: Hệ thanh chỗng hồ dao wo eeescscessscscssesessecscsccesesesvsvsvscscscesesvevsvacaeeeeeeeen 18Hình 2 3: Liên kết giữa hệ thanh chong và kingpost c.c.ceeesesessescesesesesessecseeeeeeee 18Hinh 2 4: Méi quan hệ gitta mode bién dang cua tường chan va hé thanh chong có độØ0i0I1,i0 n1 19Hình 2 5: Mối quan hệ gitta mode biến dạng của tường chăn và hệ thanh chong có độ90095111 66- 20Hình 2 6: Chiêu dài không cô kết trong các giai đoạn thi công hỗ đào 21Hình 2 7: Mối quan hệ giữa áp lực dat, lực thanh chống và phan lực đất nên [5] 21Hình 2 8: Biéu đồ áp lực đất biểu kiến của Peck [6] c.cccccccccscsscsscsscsscsscsecssccsccscesceseees 22Hình 2 9: Các phương pháp tính toán tải trọng trên hệ thanh chống [6] 23Hình 2 10: Tải trọng các tang thanh chống qua các giai đoạn tháo dỡ và thi công sàn ham

Hình 2 11: Các dạng độ lún bề mặt của dat nền [7] -: + +s£+e sec £seE+eseEreessrsees 26Hình 2 12: Quan hệ giữa giá tri lớn nhất của chuyển vi tường chăn và độ lún bề mặt đât"1n Ồ Ã 27Hình 2 13: Anh hưởng hiệu ứng vòm trong thi công bê tông tường vây 28Hình 2 14: Các vùng ứng xử biên dạng phang và ứng xử không gian trong hồ đào [5|28Hình 2 15: Ý tưởng cơ ban của mô hình đàn hôi - dẻo lý tưởng MC [8] 3lHình 2 16: Mặt ngưỡng dẻo MC trong không gian ứng suất chính (c=0) [8] 32Hình 2 17: Quan hệ giữa ứng suất và biên dạng theo hàm Hyperbolic trong thí nghiệmnén 3 trục thoát hƯỚC [ ] - - + << cccc c2 33032600 96090 090303 1v 3 1v kg kh vn ven 34Hình 2 18: Các đường cong dẻo ứng với các giá tri LI; khác nhau [8] 35Hình 2 19: Định nghĩa mô đun E,.q trong thí nghiệm nén cố kết [8] 36Hình 2 20: Các mặt dẻo trong mặt phăng (p-q) của mô hình HS [§] 37Hình 2 21: Đường cong biến dạng có kế đến sự kết thúc giấn nở trong thí nghiệm 3 trụcthoat NUGC [8] ee —— 38

Hình 2 22: Dinh nghia tỉ lệ L/B của một phan 100s Co) re 42Hình 2 23: Lưới phan tử hữu han dùng trong phân tích hố đào sâu [8] 43Hình 2 24: Ước lượng độ lún bề mặt đất nền theo phương pháp Peck (1969) 44

Hình 3.1: Kích thước hình hoc của công trình mẫu -2 2 2 252 5s5s+s+szxcs2 45

Hình 3.3: Mặt cắt dia chất G111 111919111 5111011111 1110111 11g ng 46Hình 3.4: Mặt băng hệ chong 1, 2 công trình mẫu 52 2+2 s+x+£zcszs+2 47Hình 3.5: Mô hình hố đào sâu trong Plaxis 3D + 225522 2E £EcEcEsrersrered 46Hình 3.6: Kết quả chuyền vị khi thay đôi độ cứng hệ chống 1 — H300x300x10x15 — Phase3Ö 49Hình 3.7: Biéu đỗ chuyền vị khi thay đổi độ cứng hệ chống 1 — Phase 6 50Hình 3.8: Quan hệ giữa độ cứng hệ chống và chuyền vị tường VAY - 51Hình 3.9: Khoảng cách các hệ chống theo phương ngang 5- 525255552 52Hình 3.10: Chuyến vị khi thay đổi độ khoảng cách giữa các hệ chống a= 3.0m — Phase 6

¬" -.- 53

Hình 3.11: Biéu đỗ chuyến vị khi thay đổi độ cứng hệ chống 1 — Phase 6 34Hình 3.12: Quan hệ giữa khoảng cách hệ chống theo phương ngang và % chuyền vị tườngZ7 55Hình 3.13: Khoảng cách các hệ chống theo phương đứng - 5-5 25s s52 56Hình 3.14: Mô phỏng thay đổi khoảng cách hệ chống 1 theo phương đứng trong Plaxis

¬" -.- 56

Hình 3.15: Biểu dé chuyển vị khi thay đối cao độ hệ chồng ] — Phase 6 58Hình 3.16: Quan hệ giữa % tăng khoảng cách hai hệ chống và % chuyền vị tường vây59Hình 4.1: VỊ trí dự án SERENITY SKY VILLAS - Ăn 60Hình 4.2: Kích thước hình học của công trình - - <5 + «s3 1 9 1 ke 61Hình 4.3: Mặt băng hiện trang c.cccccccccsesssescesscsscscscscsesscscscscscssscscscscssssssescscessseeees 62Hình 4.4: Mặt bằng cao độ điển hình + + + + + E2 E311 1511 te 62Hình 4.5: Mặt cắt cao độ điển hình - - xxx S9 3111 SE 11121 1 E129 vn go 63Hình 4.6: Mặt cắt địa chất s11 111919811 5 11010111 11111111 1H11 ng 64Hình 4.7: Mặt bang các đoạn tường Vâyy - 5-5 tt St H21 2111 tre 66Hình 4.8: Mặt băng hệ chống 1 oo.cccccccccscsesscscscsssscscscssscsssescscscsssescsssvsvssssescssessseeees 66Hình 4.9: Mặt băng hệ chống 2 - S11 2 113111151111 11111111111 11010111 66Hình 4.10: Hệ trục tọa độ của phần tử dầm -. ¿-¿- +2 2 2 +E+E£E+E2E£E£ErEreersrered 71Hình 4.11: Mô hình phân tích bai toán bang chương trình Plaxis 3D Foundation 75Hình 4.12: Hệ tường vây và kết cầu chéng đỡ hồ dao trong không gian 76Hình 4.13: Vị trí 07 ống InclinommetfeT - + + 2s S£+E+E+£E+E+EeE+Evxrerrerrerree 76Hình 4.14: Chuyén vị tường vây phase 6 theo phương y 2-5-5-s+s+c+cs£szs¿ 77Hình 4.15: Chuyén vị tường vây phase 6 theo phương x 2-5- 5+ £s+s+s¿ 77Hình 4.16: Chuyển vị tường vây phase 2, 4, 6 Ống [1 ¿252 +c+c+cscxsesesceee 79Hình 4.17: Chuyển vị tường vây phase 2, 4, 6 Ống I2 ¿- ¿5252 cc+c+cecxsrcrscree 80Hình 4.18: Chuyén vị tường vay phase 2, 4, 6 Ống 16 ccccecccsecsssesesseseseeeseseseeseseeeeees 82Hình 4.19: Chuyén vị tường vay phase 2, 4, 6 Ống [7 v.cceecccsessssesesseseseesesesssesseseeeeses 84Hình 4.20: So sánh giữa chuyên vị thực thức tế và mô hình Plaxis - Phase 6 - Ông 1185Hình 4.21: So sánh giữa chuyên vị thực thức tế và mô hình Plaxis - Phase 6 - Ong 1286

Hình 4.23: Chuyến vi trong phương án không có tang hầm bên cạnh - 3 giai đoạn đào ham¬ ảAAa 87Hình 4.23: Chuyén vi trong phương án có tang hầm bên cạnh - 3 giai đoạn dao ham 87Hình 4.24: So sánh chuyền vị giữa 2 phương án — phase 6 - 2 25525255252 88Hình 4.25: Chuyén vi trong phương án thay đổi cao độ hệ chống - Phase 6 — Phuong x90Hình 4.24: Chuyén vi trong phương án thay đổi cao độ hệ chống - Phase 6 — Phuong y90Hình 4.25: So sánh chuyền vị lớn nhất 2 phương án - Phase 6 - - 25255552 92

XIDANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1 1: Tinh chất cơ lý của đất nền công trình +- - 2 252252 e+x+zezezxsrsred 8Bang 1 2: Các giai đoạn thi công hố đào w ccccccccccsesesesesssescssssesessssssssesesssssseseseenees 9Bang 1 3: Kết quả tính toán lý thuyết va đo thực tế lực dọc tác dụng lên các lớp thanhChỐngg - ¿5-5223 SE 23 1921 31111231111 2111112111111 111111 1111111111111 T111 11110111111 g.e 10Bảng 2 1: Miễn giá trị của mô dun E ứng với các loại đất khác nhau (Bowles, 1988)40Bang 2 2: Các giá trị điển hình của mô đun E [7] - + 55+ +52 5s+s+sz£s+x+secscse2 40Bảng 2 3: Các giá trị điển hình của hệ số Poisson [7] - + +s+s+s+ s+s+xecscse2 40Bang 2 4: Hệ số thắm k của một số loại đất [6] - - + 22 2s+£+£+£2££+£££+£z£zzezx2 AlBảng 2 5: Góc ma sát trong của cát theo chỉ số Nopp ssssssssessssesessssesessesssesscssseseeseseeeeees 41

Bang 2.6: Các gia tri điển hình của D7, C7 VA Cy na 41

Bang 3.1: Đặc trưng vật liệu hệ chồng TL 47

Bang 3.2: Kết quả chuyển vị khi thay đổi độ cứng hệ chống l - 46

Bang 3.3: Quan hệ giữa độ cứng hệ chống và chuyền vị tường vây - - 50

Bang 3.4: Kết quả chuyển vị khi thay doi độ khoảng cách 2 hệ chỗng - 52

Bang 3.5: Quan hệ giữa khoảng cách hệ chống và % chuyền vị tường vây 34

Bang 3.6: Chuyển vị của tường vây khi thay đối khoảng cách hệ chống theo phương đứng¬ Ố.ỐốỐốỐ.ố.ốỐốỐ 57Bang 3.7: Quan hệ giữa khoảng cách hai hệ chỗng và % chuyền vị tường vây 58

Bang 4.1: Thông tin chung về dự Ane.c.ccccccccsescssssessesssessesesesscseseesesessssssescsssesesesscseeeeees 60Bang 4.2: Bảng tong hợp khối lượng kháo sát địa chất -. 55255 5c+cssscse2 63Bảng 4.3: Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất ¿5 +52 Se+x+Eccectvrererrerererree 65Bảng 4.4: Thông số đầu vào của tường VAY ¿5:55 c2 Set r2trrrkerrrrrree 70Bang 4.5: Thông số đầu vào của hệ thanh chống tường vây -. - 55+: 7]Bảng 4.6: Thông số đầu vào của dam mũ tường VAY -2 ©5552 cscc+cccsceee 72Bảng 4.7: Thông số đầu vào của hệ Kingpost ¿-¿- + 22 952 S2+E+E£*‡E+Errxerrrsrree 72Bảng 4.8: Thông số đầu vào của sàn tang hầm công trình bên cạnh - - 72Bảng 4.9: Giá trị Rinter theo kiến nghị của Plaxis ¿5-5 +52 5s+c+cce+xseersceee 74Bảng 4.10: Giá trị hệ SỐ pOoiSSON 5-5 252522332 E23 3 2121211121111 21111.11 111k 74Bảng 4.11: Tính chất cơ lý chủ yếu của đất nền công trình -5s+: 74Bang 4.12: Các giai đoạn tính toán trong Plaxis ĂĂ S1, 75Bảng 4.13: Chuyển vị trong Ống Ï - ¿6-5252 SE2 E232 2121211 121cc 78Bảng 4.14: Chuyển vị trong Ống [2 - ¿5:65 SE St 3 2312212111121 11111211 79Bảng 4.15: Chuyển vị trong Ống Ï6 ¿5c 5252 SE 3 E232 1211212111111 1 xe 81Bang 4.16: Chuyển vị trong Ống [7 ¿+ +25 E223 E231 1211112111111 83Bang 4.17: Giai đoạn thi công đã thay đồi ccc cccscsesesescscsssscsescssssssssessessesees 89Bang 4.18: Kết quả thay đôi chuyển vị phương án thay thẾ - ¿2-5-5 25255252 9]

Tính cấp thiết của đề tàiTrong những năm gần đây, dân nhập cư vào các thành phố lớn làm việc và học tậpngày càng đông dẫn đến mật độ dân số tăng cao, vì thế dé đáp ứng nhu cau về nhà ởvà dé xe thì các công trình nhà cao tầng có kết hợp nhiều tang ham ngày càng phổbiến, nhất là trong các thành phố lớn như thành phố Hỗ Chí Minh, Ha Nội Các côngtrình xây dựng này có phan kết cau ngầm sâu trong dat và thường nằm cạnh nhiềucông trình hiện hữu.

Ngày nay, với sự phát triển và pho biến của công nghệ thi công tường vây barrette,nhiều công trình đã áp dụng phương pháp thi công này dé giữ 6n định trong quá trìnhthi công cũng như kết hợp làm tường chắn cho tầng hầm

Việc làm thé nào dé hạn chế chuyền vi của tường vây trong quá trình thi công tanghầm có ý nghĩa hết sức quan trọng Với điều kiện mặt băng thi công bất lợi như chậthẹp và sự hiện hữu của các công trình lân cận trong các khu dân cư như hiện nay, đểđảm bảo điều kiện về chuyển vị của tường vây cũng như biến dạng của đất nền xungquanh là vấn đề rất phức tạp và yêu cầu phải có một sự phân tích, đánh giá thật cầnthận.

Vì thế, việc bố trí, lựa chọn hệ kết cau chống đỡ hố đào rất cần thiết và có ảnhhưởng rất lớn đến nội lực và chuyển vi tường vay Mối liên hệ giữa chuyển vi, nội lựccủa tường vây với độ cứng thanh chống, cũng như việc bố trí, lắp đặt hệ chống saocho thỏa mãn về các điều kiện về kinh tế, an toàn trong quá trình thi công là mục đíchchính của đề tài này

Mục đích nghiên cứu của đề tàiLuận văn đưa ra những phân tích, đánh giá về việc sử dụng tường vây có hệ chốngdé ôn định hỗ đào sâu trong công tác thi công tầng hầm Ngoài ra, luận văn sẽ phântích và so sánh kết quả quan trắc của một công trình thực tế với tính toán lý thuyết.Bên cạnh đó, cũng đưa ra được sự thay đổi của hệ chồng dé tim ra được cách bồ trí đểđảm bảm chuyền vị tường vây nằm trong giới hạn cho phép Cuối cùng, dựa vào đó đểcó thé rút ra kết luận dé có thé ứng dụng cho các công trình có quy mô và địa chất gần

tương tự.

Nội dung nghiên cứuPhân tích ảnh hưởng của hệ thanh chong đên chuyên vi tường vây barrete khi cótầng ham của công trình kế bên

Nhận xét, đánh giá về mức độ ảnh hưởng của hệ thanh chống đến tường vây.So sánh sự khác biệt của chuyển vị tường vây giữa thực tế và mô hình Plaxis 3D.Phương pháp nghiên cứu

Dé phân tích ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vi và nội lực tường vâybarrete khi có tầng hầm của công trình kế bên tác giả tiễn hành nghiên cứu theo baphương pháp:

- _ Nghiên cứu lý thuyết.- M6 phỏng băng phần mềm Plaxis 3D Foundation 2016.- Quan trac công trình thực tế để so sánh

Tính khoa học và thực tiễn của đề tài:1.1 Tinh khoa học

Đề tài “Phân tích ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vị và nội lực tườngvây barrete, trong điêu kiện kế bên tang ham công trình hiện hữu” thiết lập mối quanhệ giữa hệ thanh chống và chuyên vị tường vây trong toàn bộ quá trình thi công tầngham Đề tài dùng số liệu thực tế kết hợp kết quả mô hình băng phương pháp phan tửhữu han dé đánh giá chuyển vị và nội lực của tường vây

Ngoài việc dam bảo điều kiện chuyển vị tường chắn, hệ thanh chống hợp ly cũngđảm bảo biến dạng bé mặt đất nên trong giới hạn cho phép, không ảnh hưởng đến cáccông trình hiện hữu lân cận Đây là vấn đề rất quan trọng trong công tác thiết kế và thicông tầng hầm nhà cao tang

1.2 Tính thực tiễn

Đề tài nay còn giúp cho người thiết kế có thêm một cơ sở lý luận chính xác hontrong việc tính toán tường vây và mô phỏng quá trình thi công tầng hầm Đặc biệt làtrong điều kiện thi công liền kề với tang ham các công trình lân cận

Hạn chế của đề tàiChưa thê đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yêu tô như: Thời gian thi công, châtlượng vật liệu, biến dạng do nhiệt độ

Chỉ có số liệu thực tế của một công trình trong khu vực địa chất này, chưa đủ để

kết luận có tính chất áp dụng rộng rãi.Dé tài chỉ nghiên cứu đền một loại tường chăn, chưa chỉ ra được môi tương quangiữa chuyên vi và nội luc trong tường chăn trong các loại tường chăn khác nhau.

CUA HE CHONG DEN CHUYEN VI TUONG VAY VA CONG

NGHE THI CONG TUONG VAY BARRETTETong quan về van dé nghiên cứu

Van đề về ảnh hưởng của hệ kêt cau chong đỡ hô đào đôi với điêu kiện chuyên vicủa tường chan tang ham đã được nhiêu nhà khoa hoc trong nước và trên thê giớinghiên cứu và công bô trên các tạp chí và hội nghị khoa học.

= Tình hình nghiên cứu trên thế giớiTheo [1], các tác giả đã trình bày về phân tích chuyển vị một công trình nhà dé xebưu điện có diện tích 6,880m2 ở trung tâm tài chính tai Boston và được bao bọc xungquanh bởi các tuyến đường chính Toàn bộ quá trình thi công được mô phỏng sử dụngphương pháp phan tử hữu han dé dự đoán chuyển vị của tường chắn và so sánh với kếtquả quan trắc thực tế

Nhà để xe có quy mô 7 tầng hầm, sử dụng loại tường vây dày 0.9m và cao độ sâunhất là -20.7m với 8 tang chống

El Steel Column

In (10 to 15m)

El Sle›/.6m -|Level -4 » |©

Bearin Gravel Weathered

Elemen El Argillite

Hình 1 2: Mặt cắt tang ham và số liệu thí nghiệm nhà dé xe bưu điện [1]

Đặc trưng đất nền sử dụng dé tính tường vây được tóm tat như sau:Lop 1, là sự trộn lân giữa cát lần sói sạn, xà ban có bê dày tu 0.6 - 4m.Lớp 2, là lớp đất trầm tích có độ dẻo thấp (PI = 20-30%) và có độ nhạy vừa phải(s =3-6) chứa nhiều lớp thấu kính, có bé dày tywf 10-15m

Lớp 3, là lớp cát chặt đến rat chặt, bề dày thay đổi từ 0.3 - 5.8m.Lớp 4, là hỗn hợp không đồng nhất của các loại đất và đá, SPT từ 50-100búa/0.3m, bé dày từ 1.5-11.6m

Lớp 5, là lớp đá phong hóa nghiêm trọng chứa các lớp sa thạch va đá thạch anh.Cao độ từ -16 đến -21m

Trình tự thi công bao gồm 32 bước được tóm tắt như hình dưới đây:

2nd Floor Installation} | Ñ *3rd Floor Installation

= Si xn

1 -21.3 | [Stage 32 *Permanent Dewatering

Hình 1 3: Trinh tự thi công nha dé xe buu dién [1]

Hệ thanh chống gồm các thanh giăng ngang dọc theo biên tường chăn, thanhchống dọc và thanh chong ngang Khoảng cách giữa các thanh chồng là khoảng 3m

Sau khi tiến hành quan trắc tại 10 vị trí xung quanh công trình, tác giả đã đưa rabảng so sánh sau:

Lateral Wall Deflection (mm)

Base Case Prediction—-Modified Analysis

m— -~ Mod Anal Stage 32~<—Location of Floor Slabs

Lateral Wall Deflection (mm)

Hình 1 4: Kết quả so sánh giữa mô hình và thực tế nhà dé xe bưu điện [1]

Kết luận cuôi cùng cua tác giả về sự so sánh này:- Phải có nhiêu nô lực trong việc thí nghiệm xác định và kiêm soát đặc tính cua dat

trong phòng thí nghiệm để tăng độ chính xác khi khai báo tính chất của đất trongphân tử hữu hạn

- Sw thay đổi của mực nước cũng ảnh hưởng đáng kể, với công trình này, khai báothêm áp lực nước đã làm tăng độ lún dự đoán và giảm chuyên vị của thành bên.Theo /2j, tác giả đã đưa ra kết quả so sánh giữa thực tế, mô hình 2 chiều và 3chiêu của công trình Hai-Hua tại Đài Bac, Dai Loan.

Displacement (cm)0 2 4 6 0 2 4 6 0 2 4 6 8

405 STAGE 4: STAGES: TL „ STAGE 7:

v © 0 0 FEM2D 4 46 = « FEM3D Measured

Hình 1 5: Kết quả so sánh chuyển vị thực tế, mô hình 2 chiêu và mô hình 3 chiều của công

trình Hai-Hua, Đài Loan [2]

Phương pháp phan tử hữu han trong không gian 2 chiều đã được áp dụng nhiềunăm, tuy nhiên mức độ chính xác bị ảnh hưởng bởi các góc của công trình Các tác giảsau khi phân tích đã đưa ra những kết luận sau:

- Viéc biên dang của tường vây bi ảnh hưởng nhiêu bởi các góc của nó, phân tích 3chiêu cung cap một dự đón thực tê và chính xác hơn về chuyên vi tôi đa của tườngvay.

- Puara mối liên hệ gần đúng dé ước tinh độ chênh lệch giữa phương pháp phan tửhữu hạn 2 chiều và 3 chiều Mối quan hệ này chưa được coi là hoàn toàn đúng vichưa kế đến các yếu tố như trình tự dao, độ sâu đào, độ cứng tường, hình dạngtường Tuy nhiên cũng có thé áp dụng cho một vài trường hợp thi công hồ daosâu tương tự.

Theo /3] tác giả đã kết luận răng nếu lớp đất bên dưới đáy hố đào là lớp dat cứng,chuyển vị lớn nhất của tường chăn xuất hiện ở trên cao độ đáy hồ đào, và khi đó vớihệ thanh chống đủ cứng có tác dụng rất hiệu quả đến việc giảm chuyền vị tường chan

Trái lại, nếu lớp đất bên dưới đáy hé dao là lớp đất yếu với bề dày lớn, chuyền vị lớnnhất của tường chắn xuất hiện ở dưới cao độ đáy hồ dao, và khi đó ảnh hưởng độ cứnghệ thanh chống sẽ giảm, trong trường hợp chuyên vị tường chan vượt quá giới hạn chophép cần có biện pháp khác để khắc phục như phụt vữa hay sử dụng cọc đất trộn ximang, dé gia cô lớp đất yếu bên dưới hồ đào.

" Tình hình nghiên cứu tại Việt NamTheo [4], tác giả đã trình bảy nghiên cứu việc tính toán kiểm tra hệ kết cau chốngđỡ hồ đào đối với công trình trạm bơm nước sinh hoạt thuộc hệ thống xử ly nước thảiNhiêu Lộc - Thị Nghè (TP Hồ Chí Minh) Tác giả sử dụng phần mềm Plaxis để kiểmtra ôn định, biến dạng của đất nên và hệ kết cau ở các giai đoạn khác nhau trong quátrình thi công Mô hình bai toán được sử dụng là Mohr — Coulomb (mô hình đàn hỏidẻo lý tưởng).

Công trình có bể rộng 22m, dài 57.3m và sâu 19m Tường chăn dày 1.2m, sâu40m, sử dụng 7 tầng chống để chống đỡ hồ đào

—¬¬»šŠ 5 SSSREVS AOS ~—— >———————SS SS SSS

§ JASANSAAANAN

ss

Hình 1 6: Mat cắt địa chất công trình Ủy ban Nhân dân Quận 5 [5]

Bảng 1 1: Tính chất cơ lý của đất nên công trình

ren ent Lép1 | Lớp2 | Lép3 | Lép4 | Lops | Lớp6

Loai dat Sét Cát min A sét Cat Sét Cat

Chiều dài | 72-112] 12-9.1 | 28-85 |643-—15.9 |92—152 | 13-193

trọng ướt 1.552 1.981 1.999 1.896 2.007 1.992

y(g/cm”)

SPT (N) 2 15 17 23 32 57

retkN Ia?) 1532 11490 13022 17618 24512 43662

Modul đàn hồi E được tác giả lay theo công thức tương quan thực nghiệmcủa Michel, Gardner (1975) và Schurtmanm (1970):

E °zo = 766N (KN/m’) trong đó N — chi số SPT

Các giai đoạn tính toán được thé hiện chi tiết trong bang sau:Bang 1 2: Các giai đoạn thi công hồ đào

Phase Nội dung0 Trạng thái ban đâu của đất nên

1 | Thi công hệ tường chăn BTCT2 Tải trọng phân bố tác dụng trên bê mặt3 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hô móng tới cốt -1.504 | Lap đặt tang chong 1 cốt -1.00

5 Đào dat và ha mực nước ngâm trong hô móng tới cốt -3.506 Lap đặt tang chồng 2 cốt -3.00

7 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hô móng tới cốt -6.008 | Lap đặt tang chong 3 cốt -5.50

9 Đào dat và hạ mực nước ngâm trong hô móng tới cốt -7.0010 | Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -8.00I1 | Lap đặt tang chong 4 cốt -7.50

12_ | Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -9.0013 | Dao đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -10.5014 | Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -1 1.5015_ | Lap đặt tang chong 5 cốt -11.00

16 | Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -13.5017 | Lap đặt tang chong 6 cốt -13.00

18 | Đào đất và ha mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -15.5019 | Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -17.5020 | Lap đặt tang chống 7 cốt -17.00

21 | Đào dat và hạ mực nước ngâm trong hô móng tới cốt -19.5022 | Đồ lớp BTCT đáy móng cốt -19.50

23 | Tháo dỡ tang thanh chong 6, 7

Bang 1 3: Kết quả tính toán lý thuyết và do thực tế lực dọc tác dụng lên các lớp thanh chong

Kết quả (KN/m)

Cao độ Phase 21 Phase 23

-_ so với Sai biệt Sai biệt

(+0.00) thuyêt tê - cột 3 thuyét tê - cột 6

(%) (%)

1 2 3 4 5 6 7 8l -1.000 | +134.95 +157.16

2 -3,000 | -130.17 | -160 | +22.90 | -91.50 -76 -16.943 -5.500 | -146.02 | -480 | +228.72 | -123.82 | -506 | +308.654 -7.500 | -254.91 | -266 +788 | -33945 | -512 | +50.835 -11.000 | -454.55 | -483 +6.26 | -1113.83] -982 -11.836 -13.000 | -870.26 | -778 -10.60

7 -17.000 | -659.39 | -767 | +16.32San day | -19.500 -773.36

Ghi chú: + Dau (-) đối với giá trị lực dọc: lực nén

+ Dấu (+) đối với giá trị lực dọc: lực kéo

+ Dấu (-) trong cột 5, 8: Giá trị đo thực tế nhỏ hơn giá tri lý thuyết+ Dau (+) trong cột 5, 8: Giá tri đo thực tế lớn hơn giá tri lý thuyết

Từ kết quả tính toán theo lý thuyết ở trên theo từng giai đoạn thi công hố đào vàgiá trị quan trắc được, tác giả đã rút ra một số kết luận quan trọng như sau:

Sau khi tháo dở tang thanh chống 6, 7 (phase 23), lực dọc tác dụng lên tầng thanhchống 3, 4 tăng lên rất lớn Đặc biệt là trong tang chống 3, lực dọc tăng lên gấp 4 lầnso với kết quả tính toán theo lý thuyết, làm cho tang chống 3 làm việc ở trạng thái rấtnguy hiểm Do đó cần có phương án tăng cường dự phòng hoặc chỉ tháo dở tầngchống 7 và giữ lại tầng chống 6

Luôn có phương án tăng hệ thanh chống dự phòng (chuẩn bị các vị trí lắp chốngxen kẽ) và phải tính toán mô phỏng trước.

Giới thiệu công nghệ thi công tường vây barrette có hệ chongTừ phương pháp thi công cọc khoan nhôi (cọc tròn) và cọc Barretle (cọc chữ nhật)đối với nhà cao tầng, việc kết hợp giữa cọc chịu lực và tường tang ham dẫn đến ýtưởng làm móng tường trong đất, trường hợp này tường trong đất có thể được thiết kếvà tính toán như một loại móng sâu Tường chăn đất cũng rất hữu ích cho việc thicông các hố dao sâu và bảo đảm 6n định cho các công trình lân cận khi thi công chentrong thành phó.

Tường vây barrette là tường bêtông đồ tại chỗ, thường dày 300-800mm để giữ ônđịnh hỗ móng đào sâu trong quá trình thi công tầng hầm Tường có thể được làm từcác đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.2 m đến 4.0m Cácđoạn tường barrette được liên kết chống thấm bang gioăng cao su, thép va làm việcđồng thời thông qua dâm đỉnh tường và dam bo đặt áp sát tường phía bên trong tanghâm.

Guide-wall

1 - Guide-wall construction

vì @ Water-stop joint 2 - Excavation in progress

Bentonite slurry PJ 3 - Installing stop ends

4 - Panel concreting

Hình 1 7: Công nghệ thi công tường vây barrette

Trong trường hợp nhiều tầng hầm, tường barrette thường được thiết kế có chiềusâu 16-20m tuỳ thuộc vào địa chất công trình và phương pháp thi công Khi tườngbarrette chịu tải trọng đứng lớn thì tường được thiết kế dài hon, có thé dài trên 40m déchịu tải trong như cọc khoan nhồi

Số lượng tầng thanh chống có thé là 1 tang chống, 2 tầng chống hoặc nhiều hontuỳ theo chiều sâu, dạng hình học của hỗ đào và điều kiện địa chất, thuỷ văn trongphạm vi chiêu sâu tường vay

Thiết bị thi công

=» Máy dao

May dao gau ngoam la thiét bi dung dé đào đất loại sét và loại cát, có 3 loại là sầungoạm | dây, gầu ngoạm 2 dây và gầu ngoạm thủy lực Gầu ngoạm có bề rộng từ 0.3— 1.5m và chiều dai từ 2.2 — 4.0m, chiều sâu dao tùy thuộc vào tường loại máy đào cóthể lên đến 80m

CM

16+28 TonCMP CMSP

Hình 1 8: May đào gầu ngoam

Máy dao gau phá thường gắn với những bánh xe răng cưa cỡ lớn có gắn lưỡi kimcương dé phá qua các tầng đất cứng

= Dung dich BentoniteDung dich Bentonite hay còn gọi là dung dịch giữ thành vách hồ dao là loại dungdịch làm nhiệm vụ thay thế chỗ cho đất được lay ra khỏi hỗ đào, chúng phải có khả

nang tao màng keo (ti lệ keo > 95%) phủ lên bề mặt thành đất hé đào nhằm tăng tính6n định của thành vách hồ dao.

Với ty trọng nhỉnh hơn nước tí chút (1,05 + 1,15 t/m?), dung dịch giữ thành hé đàotạo được sự cân bằng áp lực với nước ngâm trong đất Nhưng do tỷ trọng dung dịchthấp hơn bê tông rất nhiều (trọng lượng riêng của vữa bê tông nặng là khoảng 2,2 +2,5 t/m?) nên khi đồ bê tông thì bê tông có thé đây nổi dung dịch giữ thành lên trên.Dong thời, nhờ màng keo trên kết hợp với độ nhớt cao (thời gian chảy qua phéu 500đến 700 cc dé đo độ nhớt là từ 18 + 45 sec (giây), tùy mức độ nhớt của dung dich),dung dịch này gây cản trở dòng chảy của nước ngâm trong đất

Trong thi công, thường dùng dung dịch bentonit, là dung dịch của một loại bộtkhoáng sét pha với dung môi là nước, để làm dung dịch giữ thành vì dung dịchbentonite có day đủ tính chất yêu cau trên, đảm bảo ngăn chặn được nước từ các khenước ngầm và giữ được 6n định cho thành hồ khoan Dung dịch này thường được thulại sau khi làm sạch hố khoan, hố đào va được sử dụng cho các lần khoan tiếp theo

Hiện nay người ta cũng đưa vào su dụng một loại dung dich polymer lam dungdịch giữ thành Cũng có nhiều công trình sử dụng dung dịch giữ thành là hỗn hợp phatheo một tỷ lệ nhất định của bentonite và polymer, như công trình cầu Cần Thơ (phầncọc nhi)

= Lông thépHình dạng của lông thép tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của tường vây,thường được chế tạo sẵn ở nhà máy và tổ hợp ở công trường

Trinh tự thi công tường vây barrette

ToT

TXTITITs

Hình 1 12: Trinh tự thi công tường vây barrette

Bước 1, xây dựng tường dẫn hướng bằng bê tông cốt thép và thực hiện chức năng sau:- On định phân trên của tường vây

- Pam bảo hình dang và độ thang đứng của chúng trong quá trình dao- Duy trì mức độ dung dich Bentonite can thiết dé 6n định hồ đảo.Bước 2, chuẩn bị dung dịch hỗ trợ giữ thành hồ đào

Tường vây được giữ ôn định bang áp lực thủy tĩnh gây ra bởi dung dịch hỗ trợ, cụthể ở đây là dung dịch Bentonite hoặc có kết hợp với Polymer.

Bước 3, đào đất và giữ vách hỗ băng dung dịch BentoniteChiêu dài thiết kế của một đoạn tường vây thường từ 3 — 6m, trong một số trườnghợp có thể lên đến 10 m Trong quá trình đào phải liên tục bơm dung dịch Bentonitedé giữ thành ống cũng như dùng phương pháp luân chuyển Bentonite dé thôi rửa bùnđất còn lại trong hỗ đảo

Bước 4, lắp đặt lồng thépNgoài lồng thép chính thì đôi khi cần sự hộ trợ của nhưng lồng thép gia cố Cầnđảm bảo về hàm lượng cốt thép để đảm bảo bê tông có thể xuyên qua các lớp cốt thép.Long cét thép phải được định vi chính xác bang các loại cần câu chuyền dụng

Bước 5, tiến hành đồ bê tông tường vâySau khi lắp đặt lồng thép, tiến hành đồ bê tông cho 1 đoạn hố đào tường vây Bêtông phải được đồ liên tục không được ngắt quãng trong khi đó dung dịch Bentoniteđược luân chuyển ra ngoài dé tái sử dụng

Một số công trình tiêu biểu tại Việt Nam

iII'Ñ\((II((101

il ‡

“(II +44

Hình 1 13: Công trình SAIGON CENTER cao 48 tầng và 5 tang ham (2012)

Địa chỉ: 65 Lê Lợi, Quan 1, Tp.Hồ Chí Minh, Việt NamKhối lượng tường vây: 17.000m2 tường vây dày 1.0m, sâu từ 45-67m

Hình 1 14: Công trình KHACH SAN HILTON SAIGON cao 38 tầng và 5 tang ham (2017)

Dia chỉ: 11 Công Trường Mê Linh, Quận 1, Thanh Phé Hồ Chí MinhKhối lượng tường vây: 185.75m tường vây dày 1m, sâu 38.5-42.5m

Đặc điểm chung của cả 2 công trình này là được xây dựng ở trung tâm quận I,xung quanh bao bọc bởi những công trình có niên đại khá lớn kết hợp với độ sâu 5tầng ham gan 20m và địa chất khu vực này có một lớp cát hạt mịn đến thô dày Dé giữ6n định và đảm bảo an toàn trong khi thi công tầng ham thì việc sử dụng công nghệthi công tường vây barrette cho công trình nay là hợp lý và có cơ sở.

Nhận xétQua các nghiên cứu trên thé giới cũng như ở Việt Nam, các tác giả đều nhân mạnhtầm ảnh hưởng quan trọng của hệ chống đỡ hồ đảo trong quá trình thi công tầng hầm.Với hệ thanh chống có độ cứng đủ lớn và các biện pháp kích tải thích hợp, chuyền vịcủa tường chan sẽ giảm đáng ké trong quá trình thi công dao đất

Tuy nhiên, những nghiên cứu trên không đi sâu vào việc đưa ra các phương án bốtrí, kiểm tra tiết diện thanh chống trong từng giai đoạn khác nhau của quá trình thicông Van dé về ứng xử của tường chan theo kết cau hệ thanh chống cũng chưa đượcxét đến

Do đó, luận văn này sẽ phân tích chi tiết về mối quan hệ ứng xử giữa kết cấu hệthanh chồng và chuyền vị của tường chăn, đồng thời trình bày phương án bố trí, kiếmtra hệ kết câu chống đỡ trong các giai đoạn thi công tang ham Từ đó đưa ra các biệnpháp thích hợp để gia cường hệ chống, đảm bảo cho chuyển vị của tường chắn tronggiới hạn cho phép.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ANH HUONG

HỆ CHONG DEN CHUYEN VỊ TƯỜNG VAYTrong chương nay, tác giả chủ yếu trình bay co sở lý thuyết về hệ thanh chống,cũng như ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vi của tường chan Phan phântích lựa chọn thông số đầu vào hợp lý cho mô hình tính toán sẽ được trình bày trongtính toán một công trình cụ thể

2.1 Khai niệm cơ bản về hệ thanh chống đỡ hồ đàoTrong quá trình thi công đào đất tang ham, tường chan không chịu được áp lựcngang của đất nên, do đó hệ thanh chống đỡ hố đào thường được yêu cau sử dụng.Việc lựa chọn hệ thanh chống không chỉ phụ thuộc vao độ lớn của áp lực ngang, màcòn phụ thuộc vào thời gian lắp đặt và những trở ngại mà hệ chống đem lại trong quátrình thi công tang ham

Căn cứ theo vật liệu làm thanh chồng, có thé chia ra làm 3 loại:

- Thanh chống bang gỗ (Wood Struts): Chi phí rẻ nhưng cường độ chịu nén thấp,dễ nút, rất nhạy cảm với sự ăn mòn, độ cứng dọc trục bé Bên cạnh đó, việc nốighép các thanh gỗ với nhau rất khó khăn, đồng thời không thể tái sử dụng chocông trình khác Chính vì những lý do đó nên hệ thanh chống bằng gỗ ít được sửdụng trong thi công hồ đảo

- Thanh chống bằng bê tông (RC struts): Độ cứng dọc trục lớn nên có thé sửdụng với các hỗ đào có hình dạng khác nhau mà không gây ra sự chùng ứng suất.Tuy nhiên, hệ thanh chống băng bê tông có trọng lượng lớn, không dễ dàng choviệc tháo dỡ, việc kích tải trước cho hệ cũng rất khó khăn và phải cần nhiều thờigian dé hệ đạt đến cường độ cho phép Do đó, hệ thanh chống bang bê tông cũngkhông phải là sự lựa chọn tối ưu trong thi công hồ đào

- Thanh chống bằng thép (Steel Struts): Hệ thanh chống bang thép có nhiều ưuđiểm như: dễ lắp đặt và tháo dỡ, thời gian thi công ngăn, chi phí thấp, dễ kích tảitrước Do đó, hệ thanh chống bang thép được dùng rộng rãi trong thi công hỗ đàosâu.

Căn cứ theo chức năng của hệ chống, có thể chia ra làm nhiều loại như bờ đất bảo

vệ (earth berm), hệ thanh chồng ngang (horizontal struts), thanh chồng xiên (rakers),neo (anchors), sàn thi công top — down,

Soldier pilep Lagging

Le Horizontal strut of the

Horizontal strut of the lower level :

the higher level

U-clip

Hình 2 3: Liên kết giữa hệ thanh chong và kingpost

Luận van nay sẽ tập trung nghiên cứu về ứng xử của hệ thanh chống bang thép đếnchuyển vị của tường chan trong các giai đoạn khác nhau của thi công tầng ham.

Ảnh hưởng của hệ thanh chống đến chuyển vị tường chắn trong quá trình thi

công tang ham" Độ cứng của hệ chonga Trường hợp hệ thanh chong có độ cứng lớn

H “Z NN 4% NN 47 NN

Struts |

ị Excavation surfaceị 77 Retaining

wall

:

:H

: C

(a) (b) (c)

Hình 2 4: Mỗi quan hệ giữa mode biến dạng của tường chắn và hệ thanh chống có độ cứng

lớn [5](a) Giai đoạn đào đất đầu tiên(b) Giai đoạn đào đất thứ 2(c) Giai đoạn đào đất thứ 3Theo như hình 2.4, khi bắt đầu đào đất giai đoạn thứ nhất, chuyển vị của tườngchăn sẽ xảy ra và có dạng như một consol (hình a) Sau khi lắp đặt tầng thanh chồngthứ nhất và tiễn hành đào đất giai đoạn 2, nếu thanh chống có độ cứng đủ lớn, tườngchan sẽ xoay xung quanh điểm tiếp xúc giữa thanh chống và tường, khi đó biến dạngcủa tường chắn có dạng như hình b Chuyển vị lớn nhất của tường chắn xảy ra gần bèmặt hỗ đào Hoàn tat lắp đặt tầng thanh chống thứ hai và tiễn hành đào đất giai đoạn3, giả định rang độ cứng tầng thanh chống 2 cũng đủ lớn, khi đó tường chan sẽ tiếptục xoay xung quanh điểm tiếp xúc với tầng thanh chống 2 và biến dạng của tườngchắn sẽ có dạng như hình c Chuyến vị lớn nhất của tường chắn cũng xảy ra gần bềmặt hồ đảo

Trong trường hợp bên dưới hồ đảo là lớp đất yếu, lực chống để ngăn cản chuyển vicủa tường chan vào bên trong hỗ đào nhỏ, khi đó chuyển vị lớn nhất của tường chan

ee eae ene Sek HS SSS RRR RR RR ee

(a) (b) (c)

Hình 2 5: Mỗi quan hệ giữa mode biến dang của tường chắn và hệ thanh chống có độ cứng

bé [5](a) Giai đoạn đào đất đầu tiên(b) Giai đoạn đào đất thứ 2(c) Giai đoạn đào đất thứ 3Khi hệ thanh chống có độ cứng bé, tại vị trí tiếp xúc giữa tầng thanh chống thứnhất với giai đoạn đào thứ 2 và tầng thanh chống thứ hai với giai đoạn đảo thứ 3,chuyển vị của tường chắn lớn Dạng biến dạng sau cùng của tường chan sẽ có dạng

gan VỚI consol va chuyén vị lớn nhất sẽ xuất hiện tại đỉnh của tường chăn

= Khoảng cách của hệ chốngKhoảng cách của hệ thanh chống có thé được chia thành khoảng cách theo phươngngang và khoảng cách theo phương dọc Sự thu hẹp khoảng cách theo phương nganglàm gia tăng độ cứng của hệ chong trén don vi bé rong hồ dao, khi đó biến dạng củatường chan tương ứng với trường hợp thanh chống có độ cứng lớn đã được trình bay ởtrên.

Sự rút ngắn khoảng cách của hệ thanh chống theo phương đứng có thể tác độnghữu hiệu trong việc giảm biến dạng của tường chắn bởi vì độ cứng của hệ thanh chốngđược gia tăng Mặt khác, vì biến dạng của tường chăn là kết quả tích lũy xuyên quacác giai đoạn đào đất khác nhau, khi khoảng cách theo phương đứng của hệ thanhchống được rút ngăn, chiều dài không có kết trong mỗi giai đoạn dao đất giảm, kếtquả là bién dạng của tường chan cũng sẽ suy giảm Chiều dài không cố kết (unsupportlength) là khoảng cách giữa cao độ tầng thanh chống thấp nhất và bề mặt hồ đảo

Unsupport length |

Hình 2 6: Chiêu dài không cô kết trong các giai đoạn thi công hồ đào

= Kích tai trước cho hệ chốngKhi sử dụng phương pháp đào hở có hệ chống (braced excavation method), hệthanh chống thường được kích tải trước Giả định răng hệ thanh chống được lắp đặt ởcao độ nông, áp lực ngang của đất nền còn bé, do đó việc kích tải trước cho hệ có thểđây tường chan ra ngoài Nếu hệ thanh chống được lắp đặt ở cao độ sâu hon, áp lựcngang của đất nên gia tăng theo độ sâu, khi đó việc kích tải trước cho hệ sẽ không théday tường chan ra ngoài một cách dé dàng

Thực sự, sẽ không có van dé gì khi việc kích tải trước gây ra sự di chuyến củatường chắn vì khi xét tổng thể toàn bộ quá trình đảo đất và lắp đặt hệ thanh chống,việc kích tải trước luôn luôn hữu ích đối với việc giảm chuyền vị của tường chắn cũngnhư độ lún bề mặt

or"

Struts <

= i 1< < Active earth pressure

Soil reaction force < atWWI \Ht \

Hình 2 7: Mỗi quan hệ giữa áp lực dat, lực thanh chong và phản lực đất nên [5]

Như đã biết, một khi tiễn hành dao đất dé thi công tang ham, tường chan sẽ khôngthé tránh khỏi chuyển vị hướng vào bên trong hồ đảo, và hiện tượng này sẽ làm cho áp

lực đất sau lưng tường chan dan đạt đến giá trị áp lực chủ động Hình 2.7 cho thayphương pháp sử dụng hệ thanh chống và phản lực đất bên trong hố dao để ching lạiáp lực ngang của đất sau lưng tường chắn Theo nguyên tắc cân bằng tải trọng, khi hệthanh chồng chịu được nhiều áp lực ngang của đất do được kích tải trước, thì đất bêndưới bề mặt hồ đảo sẽ chịu tải it hon, từ đó dẫn đến giảm chuyên vị của tường chan.Phân tích lực dọc trong hệ thanh chống bằng phương pháp đơn giản

= Xác định tải trọng trên hệ chống theo phương pháp áp lực đất biểu kiếnDé thiết kế hệ chống, việc làm dau tiên là phải phân tích tải trọng trên hệ trong quátrình thi công đào đất Tải trọng trên hệ thanh chồng có thé được tính toán theophương pháp phan tử hữu han; dầm trên nền đàn hồi hay phương pháp áp lực đất biểukiến Trong trường hợp đơn giản có thé sử dụng phương pháp áp lực đất biểu kiến déphân tích tải trọng trên hệ.

Peck (1969) giả định tai trọng trên từng cao độ của các tầng thanh chong được gayra bởi áp lực đất trong phạm vi một nửa nhịp theo phương đứng giữa tang thanh chốngbên trên và tầng thanh chống hiện tại và một nửa nhịp theo phương đứng giữa tầngthanh chồng hiện tại và tầng thanh chồng bên dưới Sau đó ông tính toán kiểm tra lạiáp lực đất theo tải trọng thanh chồng đạt được Hình bao áp lực đất thu được theo cáchnay được chia thành 3 biểu dé áp lực đất, gọi là áp lực đất biểu kiến

K,= Tho —cãi YHe

(a) (bì (c)

Hình 2 8: Biểu đồ áp lực đất biểu kiến của Peck [6]

(a) Cát (sand)(b) Sét yếu va trung bình yếu (soft and medium soft clay) (yH./s, >4)(c) Sét cứng (Stiff Clay) (yH ⁄s„ <4)

Trong doy - dung trọng riêng của đất

H, - chiều sâu dao đấtK, - hệ số áp lực đất chủ động K, = tan (459 - @/2)s, - sức kháng cắt không thoát nước của đất trong phạm vi H,m - hệ số thực nghiệm

Assumed Strut load per Apparent earth Earth pressure

loading area unit width pressure distribution

ớ a,/2 tì Xok sửa Ó, a,+a,/2

a,/2 Q ‘bh p>2 — BY / 2 Dy ib ,= = é

Ó› a3/2 42 +93) © 3 1 2(@) + a4)

Q [as] (a+a¿)/2 - Qy/b py=—— p: 43/2 : 1/2(ay+aa) ;

ay / 2 dạ / 2b = Horizontal distance between struts

(a)Earth pressure

distribution Strut load P

(c)

Hình 2 9: Các phương pháp tính toán tải trọng trên hệ thanh chống [6]

(a) Phương pháp một nua (Half method)(b) Phương pháp ap lực bên dưới (Underneath pressure method)(c) Phương pháp gối tựa don (Simply supported method)

Phuong pháp ap lực bên dưới (underneath pressure method)Phương pháp áp lực bên đưới giả định tải trong trên từng cao độ của các tangthanh chống là tổng hợp áp lực đất bên dưới tầng thanh chống đó Trong phương phápnày, tải trọng trên tầng thanh chống khi mới lắp đặt nhỏ, sau đó sẽ tăng dan qua cácgiai đoạn thi công đào đất (hình 2.9b).

Phương pháp sồi tua don (simply supported method)Phương pháp gối twa don giả định vị trí tựa của thanh chống với tường chan làkhớp Quá trình tính toán băng phương pháp nảy như trong hình 2.9c

Từ những phân tích trên có thể thấy răng áp lực đất biểu kiến là áp lực đất đượcsuy từ tải trọng trên thanh chong hon la ap luc that cua dat nén Do do, áp luc dat biéukiến chi dùng dé tinh toán tải trọng trên hệ thanh chong, không ding dé tinh toán ứngsuất hay momen uốn của trờng chan

Theo như nhiều tài liệu và những kinh nghiệm thực tế, phương pháp áp lực đấtbiéu kiến phù hợp với chiêu sâu đào không lớn hon 10m Riêng đỗi với các hỗ đào cóđộ sâu trên 20m, việc ứng dụng của phương pháp này còn cần có nhiều khảo sát vàkiểm tra hơn

= Sự gia tăng tai trong (rên hệ thanh chống trong giai đoạn tháo dỡ và thicông sàn tầng hầm

Tại giai đoạn tháo dỡ hệ chống và thi công sàn tầng hầm, tầng thanh chống bêntrên của tầng thanh chống bị tháo dỡ và sàn tang hầm bên dưới có thé được xem như 2điểm tựa Nhịp giữa tầng thanh chống bên trên và sàn ham được xem xét là dầm tựađơn Lực dọc trong tầng thanh chống bị tháo dỡ có thể xem như một lực tập trung gâyra trên dầm tựa don, có chiều cùng chiều với áp lực ngang của đất nên Lực tập trungnày là tổng của lực trong tầng thanh chống tại giai đoạn đào đất cuối cùng và sự giatăng tải trọng của tầng thanh chống do sự tháo dỡ của tầng thanh chống khác ở giaiđoạn trước.

Do đó khi thiết kế hệ thanh chống, cần chú ý đến sự gia tăng tải trọng trong tầngthanh chống do việc tháo dỡ tầng thanh chống khác Việc tháo dỡ này làm cho tầngthanh chống bên trên làm việc ở trạng thái nguy hiểm, vì vậy cần có biện pháp kiểmtra hoặc gia cường hợp lý, đảm bảo không làm gia tăng chuyển vị của tường chắn.Phân tích môi quan hệ giữa biên dạng của tường chăn và độ lún bê mặt của đât

nên=" Dạng độ lún be mặt cua dat nênHình dạng độ lún bề mặt của đất nền gây bởi quá trình đào đất có thể được chiathành hai loại: dạng vòm (spandrel type) và dạng lõm (concave type) Các yếu tố

chính quyết định hai dạng độ lún bề mặt này là độ lớn chuyển vị và hình dạng biến

dạng của tường chan.Nếu giai đoạn đào dau tiên làm phát sinh chuyền vị tường chan lớn hơn các giaiđoạn đào sau đó, hay quá trình đào ở các giai đoạn sau tiếp tục làm cho chuyển VỊtường chắn có dạng consol thì độ lún bề mặt dạng vòm nhiều khả năng xảy ra và giátrị lớn nhất của độ lún sẽ được tìm thấy tại vị trí gần với tường chăn Trong trườnghợp chuyển vị của tường chan lớn nhất xuất hiện tại xung quanh bé mặt của hỗ đào,

Hình 2 11: Các dạng độ lún bê mặt của đất nên [7]

= Xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nênVì các nhân tô ảnh hưởng đên biên dạng tường chăn cũng ảnh hưởng dén độ lún bêmặt dat nên, nên có sự tôn tại môi quan hệ xác định giữa giá tri lớn nhat của chuyền vitường chăn và giá tri lớn nhât cua độ lún bê mat dat nên.

Hình 2.12 cho thay mối quan hệ giữa biến dạng tường chăn và độ lún bề mặt đất

nên đạt được từ quá trình thi công hố dao ở Teipei, Chicago, San Francisco va Oslo(Mana và Clough, 1981; Ou et al., 1993) Qua hình vẽ, có thé nhan thay Ovm ~ (0.5 —0.75)8nm đối với hau hết các trường hop, trong đó giá trị cận dưới cho dat cát, cận trêncho đất sét Đối với các loại đất rất yếu, Sym ~ Sim (Sym — giá trị độ lún bề mặt đất nên,Shm — giá trị chuyền vị ngang của tường chan)