Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tổng thể hố đào sâu

Giá trị chuyển vị ngang tường vây tất yếuhình thành thông qua việc bố trí biện pháp thi công tổng thé hố đào như là tườngchan, hệ giăng ngang, trình tự đào dat,..., do đó có ảnh hưởng qu

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA — ĐHQG — HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Bùi Trường Sơn

Cán bộ cham nhận xét 2: PGS.TS Trần Tuấn Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Dai hoc Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngày13 tháng 7 năm 2018.

Thanh phan Hội đồng đánh giá dé cương Luận văn thạc sĩ gồm:1 GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ

2 PGS.TS Tô Van Lan3 PGS.TS Bùi Trường Sơn

4 PGS.TS Trần Tuan Anh5 TS Lê Trọng NghĩaXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá dé cuong Luan van va Truong Khoa quan lychuyên ngành sau khi luận van đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GS TSKH Nguyễn Văn Thơ TS Lê Anh Tuấn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨ

Ho và tên học viên: TRAN THỊ NGOAN MSHV: 1670071

Ngày, thang, năm sinh: 03/03/1993 Noi sinh: Nam Dinh

Chuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 02 11I TÊN ĐÈ TÀI: Thiết lập tương quan giữa chuyển vị ngang tường vây và độ

cứng tong thé hồ đào sâu.H NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Chương 1: Tổng quan về hỗ đào sâu và chuyển vị ngang tường vây, các nghiêncứu trước đây về ảnh hưởng của độ cứng hệ chống tới chuyển vị ngang tường vây

Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích hỗ dao sâu băng phan tử hữu hạn sử dụngphan mém Plaxis

Chương 3: Tính toán 6n định chống trồi hố đàoChương 4: Phân tích chuyển vi ngang tường vây ở một số dự án thực tế.Chương 5: Thiết lập công thức ước tính chuyển vị ngang tường vây theo độ cứngtong thé và hệ số chống trôi hé dao

Chương 6: Kết luận và kiến nghị.HI.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/02/2018IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU : 17/06/2018

V HO VÀ TÊN CÁN BO HUONG DAN: PGS TS Nguyễn Minh Tâm

TP HCM, ngày tháng năm 2016

CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS TS Nguyễn Minh Tâm PGS TS Lê Bá Vinh

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS Lê Anh Tuan

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên, tôi xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS NguyễnMinh Tâm Thay đã cho tôi những kiến thức bố ich cả về lý thuyết lẫn thực tế trongquá trình học tập cao học, đồng thời mở ra những hướng đi trên con đường tiếp cậnphương pháp nghiên cứu khoa hoc Quá trình thực hiện đề cương và luận van, thay đãgợi mở để xây dựng ý tưởng của đề tài, trực tiếp hướng dẫn và cho tôi những đóng gópquý báu để đi đến hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đạihọc Bách Khoa Tp HCM đã tận tình giảng dạy va truyền đạt kiến thức cho tôi từ suốtquá trình học Đại học cho đến chương trình Cao học

Đồng thời, cảm ơn các đồng nghiệp và Công ty Tập đoàn Xây dựng Hòa Bình đã hỗtrợ cũng như giúp tôi có một lượng hồ sơ, thông tin dự án để thực hiện luận văn

Mặc dù đã rất cô găng trong quá trình thực hiện nhưng luận văn không thể tránhkhỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được sự góp ý của quý thay cô và bạn bè

TP HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016

Tác giả luận văn

Trần Thị Ngoan

TOM TAT LUẬN VAN

Với một bai toán thiết kế biện pháp thi công ham, đặc biệt là hầm sâu, giải pháp tốiưu phải là một thiết kế vừa có chi phí thấp, phù hợp điều kiện thi công, đảm bảo antoàn ở mức cho phép và phải bắt kịp xu thế phát triển kỹ thuật chung toàn cầu Việccân đối những yếu tố trên là một bài toán khó cho các kỹ sư Địa kỹ thuật Với yêu cầuđảm bảo an toàn của bài toán hố dao, chuyển vị ngang tường vây là một yếu tố quantrọng quyết định và cần phải được xem xét Giá trị chuyển vị ngang tường vây tất yếuhình thành thông qua việc bố trí biện pháp thi công tổng thé hố đào (như là tườngchan, hệ giăng ngang, trình tự đào dat, ), do đó có ảnh hưởng qua lại với chi phí biệnpháp Luận văn này được thực hiện với mục đích thiết lập tương quan giữa chuyển VỊngang tường vây và biện pháp thi công tổng thể nhăm giúp cho người kỹ sư có đánh

giá sơ bộ và lựa chọn phương án thi công thích hợp Cách thức thực hiện là: (1) khảo

sát tìm ra thông tin các yếu tổ liên hệ với độ cứng tong thé của hồ đào; tiếp đó (2) phântích chuyển vị ngang tường vây từ dit liệu quan trắc thực tế của bảy dự án ở TP.HCMvới điều kiện địa chất, quy mô công trình và biện pháp thi công khác nhau, tập hợpmột bộ dữ liệu đủ lớn và chính xác cho việc thiết lập tương quan Qua phân tích, kếtquả mối tương quan được xác lập là U, =104297.ƑS 3385 q9016175-92%% với Ux (mm) làchuyền vị ngang tường vây ước tính gần đúng (mm), R (kN3/m?) là độ cứng tong théquyết định bởi biện pháp thi công và FS là hệ số chống trồi hỗ đào được xác định theocông thức của Bjerrum & Eide (1956) Công thức này được dùng để dự báo trướcchuyển vị ngang tường vây hoặc hợp lý hóa biện pháp thi công hỗ đào tương ứng vớichuyển vị ngang khống chế ở mức an toàn cho phép, giúp tối ưu hóa biện pháp thi

công.

For a design of basement construction methods, especially the deep excavation, theoptimal solution has to meet all of the following requirements: the low cost, suitabilityto site conditions, the required safety factor and ability to keep up with globaltechnology trends Considering all of them is a difficult problem for GeotechnicalEngineers To ensure safety for construction, the lateral displacement of retaining wallis the important factor to be considered The lateral displacement of retaining wall iscaused by construction method designed for excavation (such as retaining wall,bracing support, the consequences for excavating, ) so there is the interaction betweenit and the cost of construction methods This thesis is carried out to establish thecorrelations between the lateral displacement of retaining wall and the system stiffnessof excavation in order to make the preliminary remarks and give the constructionmethods appropriately The approach is as follow: (1) investigate to define somefactors which contribute to the system stiffness of excavation model; then, (2) analysisthe lateral displacement of retaining wall from observed data of seven projects in HoChi Minh City that include the various of geological conditions, dimension andconstruction methods to collect the good — enough data for taking the correlation The

correlations established is U, =104297.FS°°? R°O!' °° with Ux (mm) is the lateraldisplacement of retaining wall, R (KNỔ/mỷ) is system stiffness defined by construction

methods and FS is the factor of safety against upheaval defined by the equation ofBjerrum & Eide (1956) This correlation is used for predicting maximum lateraldisplacement of retaining wall or for designing the support systems to meet allowabledisplacement to optimize the construction methods.

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và phê duyệt của PGS.TS Nguyễn Minh

Tâm.Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện và chưa từng được công bô.Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm với luận văn này.

TP HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018

Tác giả luận văn

Trần Thị Ngoan

MỤC LỤC

\J9827100755 1TINH CAP THIET CUA DE TAL ooeeececcccccscsesccscscscsscscssscsssscscssscsssscsescssssscsesesssssesseas |MỤC TIEU NGHIÊN CỨU CUA DE TAL - cs + E22 £EsE+ESE+ESeEeEseseseseree |Y NGHĨA KHOA HOC CUA DE TAL G6 + SE ESESESE SE EeEsEEkskreeserkes 2PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ¿+ + SE SE+E+E£EEEEE£E£ESEEEEEEEErErErErrerkred 2CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CHUYỂN VỊ NGANG TƯỜNG VAY HO ĐÀO

100 —— Ô 3

1.1 TONG QUAN VE THI CÔNG HỒ ĐÀO SÂU - 5 Sex sxsEsEzkzesecees 31.2 TONG HOP TINH HÌNH NGHIÊN CUU VAN DE CHUYEN VỊ NGANGTƯỜNG CHAN VA DO CỨNG TONG THE HO ĐÀO 55cccccccec 101.3 NHẬN XET wocecececccccccescssscscscecescevscscececsessvscscecsevevavacscecessavavacaceessavavaceceaeavaceceees 26CHUONG 2: CƠ SO LY THUYET PHAN TÍCH HO ĐÀO SAU BANGPHƯƠNG PHAP PHAN TỬ HỮU HAN SỬ DUNG PHAN MEM PLAXIS 282.1 TÁC ĐỘNG CUA SỰ THAY DOI UNG SUAT DAT NÊN KHI ĐÀO DAT 282.2 PHAN TÍCH UNG SUAT VA BIEN DANG BANG PHAN TỬ HỮU HAN —PHAN MEM PLAXIS wuececscscscssssssesscscscsesscscscscssscsescsvsssscsescscssssesessssssesesessssseseseeseess 292.3 NHAN XET ucceccecescececessssscscececsscevscscececsevavscscecscvsvavacecessevavacacecessavavacecesaeaceceees 35CHUONG 3: TÍNH TOÁN ON ĐỊNH DAY TROT HO ĐÀO 363.1 PHƯƠNG PHAP SUC CHIU TAI (TERZAGHI) 5 5 2 6s ££s£ssd 363.2 PHƯƠNG PHAP SUC CHIU TAI AM (BJERRUM VÀ EIDE 1956) 383.3 PHƯƠNG PHAP MAT TRU TRON w eesceccscsecscscssescsssscssssescecsseseesssesesssseseevseees 393.4 SO SANH BA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HE SỐ ON ĐỊNH CHONG¡1908290279 TC ảảẢằẢằẳằẲ 41CHƯƠNG 4: PHAN TICH CHUYEN VỊ NGANG HO ĐÀO Ở MỘT SO DỰ ÁN

4.1 DỰ ÁN 1: OPAL,TOWEN - G1111 ST 11212 1H12 ng ng 424.2 DỰ ÁN 2: VINHOMES GOLDEN RIVER 52525252 2<2xcesesrrsrereee 524.3 DỰ ÁN 3: CĂN HỘ & TRUNG TAM THUONG MẠI PARK AVENUE 604.4 DỰ ÁN 4: CHUNG CƯ KET HỢP THƯƠNG MẠI BEN VAN ĐÔN 644.5 DỰ ÁN 5: LAKESIDE TOWERR + C51 1 2 S123 1512111111112 11 1111k.704.6 DỰ ÁN 6: CAN HỘ CAO CAP MADISON óc 1xx x2 eEseserees 764.7 DỰ ÁN 7: CHUNG CƯ GOLDEN STAR G- s6 sEsEsEsEeEeEseserees 844.8 NHẬN XIẾT G- G11 511191911 5191915111 10101011110 11010111111 111g vi 89CHUONG 5: THIET LẬP CÔNG THỨC UOC TÍNH CHUYỂN VỊ NGANGTƯỜNG VAY LỚN NHẬT THEO ĐỘ CỨNG TONG THE VÀ HỆ SO DAY0:08:05 0077 915.1 TINH TOÁN ĐỘ CỨNG TONG THE VA HE SO DAY TROI HO DAO 915.2 THIET LAP TƯƠNG QUAN UOC TÍNH CHUYEN VỊ NGANG TƯỜNGCHAN HO DAO wieeecccscccsscsesssscscscsssscsescscsecsescscscssescscsssvsssscscsssssssscscsssssssscscsssseseseeess 1055.3 NHAN XET uccecccceccecesessesscscecessevevscececsceevacscecscsvavscacecsevavacsceceeavavacaceeeeavsceees 109KET LUẬN VÀ KIEN ïNGHỊ, 5-5-5 5° 5 5% << << s99 Exesesesesesesssee 110TÀI LIEU THAM KHÁOO o-5< 5° 5 5 5 << << se S9 S44 4 44s ssesesesese 112

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Tạo mái dốc thi công đào mở không dùng tường chắn -c-c+: 5Hình 1.2: Thi công đào mở có đùng tường CHẮN - 252555 Se‡E+EcEE‡EctsEerrrereee 5Hình 1.3: Thi công đào mở - hệ giẴng, - - 5S Set SE SE E11 tru 6Hình 1.4: Thi công ham dùng hệ neo GGt - + + + 2 SE‡EEEEEEEEEEEEkEEEEEEEEEErrrkrerree 6Hình 1.5: Thi công kiểu 6c đảo (đào mở - chồng Xi€N) ¿-¿-2©s+s+s+k+t+t+krrketsesree 7

Hình 1.6: Thi công top — down hoGc semi top — (OW «S555 S33 ++ssseeeses8

Hình 1.7: Kiéu biến dạng tường vây trong phân tích của Rowe (1952) - 1]Hình 1.8: Hệ số giảm moment tường vay theo dé nghị của Rowe (1952) và CIRIA

(1974) (Với Minax được tính từ phương pháp cân băng giới NAN ) << <«+ 1]

Hình 1.9: Tương quan giữa 6,,, LH và hệ số an toàn chống đầy trôi theo Mana va

Clough (L9OS]) 77 12

Hình 1.10: Phan trăm chuyền vị ngang tường vây/ chiéu sâu đào dat theo độ cứng hệ

thong (After Clough, et Al Ï 96 ) cọ 13

Hình 1.11: Các trường hop hệ chắn được Addenbrooke phân tích -. - 14Hình 1.12: Kết quả phân tích các trường hợp tương ứng độ cứng hệ thong theo

Clough va QRourke (hình trái) và theo Addenbrooke (hình phải) «««+ 15

Hình 1.13: Xác định chiều sâu ngàm tường vây trong đất -5- 5c ccscsseccee 16

an H )— hệ số độcứng tong thé n= EI ! yhˆ của R.Fernie & T.Sucking (năm 1996) 16Hình 1.14: Biéu đồ quan hệ chuyên vị ngang tường vay tỉ đối (6,

Hình 1.15: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo Clough &

@ Rourke (1990) — trường Nop nhÓWH Ï «<< < s0 vn 17

Hình 1.16: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo Clough &

O'Rourke (1990) — trường NOP NhOM 2Œ - - « «<< S0 vn 18

Hình 1.17: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo Clough &

@ Rourke (1990) — trường hợp nhóm 2Ì « - << «cv, 18

Hình 1.18: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo Clough &

O'Rourke (1990) — trường NOP nhÓIH Ở «<< cv, 19

Hình 1.19: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo Clough &

@ Rourke (1990) — trường hợp nhÓIH 4Ẳ << << vn 20

Hình 1.20: Biéu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tường vây (InEI) — trường

10/8/0178 77PnPnn077ẼẼ6Ẽ ồồ 20Hình 1.21: Các kí hiệu trong nghiên cứu của Moormann (2004) «+ 21

Hình 1.22: Dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo chiều sâu hồ đào của Moormann.2lHình 1.23: Biéu đô dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo độ cứng tổng thé của

(227/17/7088 .a D2^ã^£® 22

Hình 1.24: Omav/H thay đổi theo độ sâu được so sánh với kết quả của Long(2001)trong trường hợp tường được chong đỡ/ phương pháp Topddown 5-5: 23Hình 1.25: Omav/H thay đổi theo hệ số an toàn chong đầy trồi FS 5-5-: 23Hình 1.26: Omav/H theo độ cứng tong thé và đường cong hệ số an toàn chồng day trôi

(thiết lập bởi Clough & O'Rourke, I9 ()) SG vn re 24

Hình 1.27: Snax/H theo độ cứng tổng thé được thiết lập bởi Fernie & Suckling (1996)

— hình trái và của Ulrich (1989) — hình DI cv v.v v v vr 24

Hình 1.28: Mặt bằng tường vây và hệ chống dự án Lim Tower (TP.HCM) 25Hình 1.29: Mặt bằng vị trí gia cường cây chồng góc lỖI -5-5-ccc+sccce+esescse 25Hình 2.1: Đường ứng suất của các phần tử đất gần NO AGO -c-c<ccc+cscs: 28Hình 2.2: Hình dạng mặt dẻo tong quát của mô hình Mohr-Coulomb trong không gianứng J7.8,1/,7/REREEEEEERRRh 29Hình 2.3: Lộ trình ứng suất trong mô hình Mohr-Coulomb và đất thực - 3lHình 2.4: Thông số modun biến dạng được xác định từ thí nghiệm ba trục 31Hình 2.5: Quan hệ giữa biến dạng thé tích và bién dang dọc trục từ thí nghiệm ba trục

(HOÁ UOC Q0 HT TT cv Ec 32

Hình 2.6: Hình dạng mặt dẻo tong quát của mô hình Hardening Soil trong không gianứng J7.8,1/,7/REREEEEEERRRh 32

Hình 2.7: Mô phỏng cách xác định (a) Eso"! và m, (b) và (C) Eoea'®F -<<-<<<<- 35

Hình 3.1: Phân tích day trôi đáy hồ đào theo phương pháp sức chịu tải của Terzaghi

Hình 3.3: Phân tích đây trôi hỗ đào theo phương pháp sức chịu tải âm 38

Hình 3.4: Hệ số sức chịu tải Skempton (Skempton, 1951) -ccc+c+css+esesescee 39Hình 3.5: Vi tri tâm cung tron theo phương pháp MAt tru fFÒN ằằ S7 s3 39Hình 3.6: Phân tích đây trôi hỗ đào theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 40

Hình 3.7: Tương quan giữa hệ số an toàn chong trôi và kích thước cung trượt theo baDPUOTG PNA 5®e Ầ ăMđ sa 4

Hình 4.1: Hình phối cảnh dự Gn 1 5556 ccSe Set SE E1 111111 tr 42Hình 4.2: Mặt bằng cao độ đào đất dự GN l - - << S<SSEEESEkEkEEEEEEEeksrsrerree 43Hình 4.3: Mặt cắt hồ đào dự đm Ï csccckecthhhtrhhtrHhHHhh 43Hình 4.4: Mặt bằng lỗ mở hâm die Gn 1 - + + E+EeEeEEEEEEEEEEEEEkEkekeksrsrrereeree 44Hình 4.5: Mặt bằng bo trí hệ giang H400 tại cao độ -1 1.5m die án 1 44

Hình 4.6: Giá trị SPT theo độ sâu các hồ khoan dự Gn Ï -c sec se csesesexeesersees 45Hình 4.7: Kết quả thí nghiệm cat cánh dự Gn Ì 5-5555 k+keketeEeEererererrerered 46Hình 4.8: Kết quả quan trắc chuyền vị ngang tường vây dit GN Ï -e-5-s¿ 49Hình 4.9: Mô hình Plaxis dự Gn Ï HH nh vn 50Hình 4.10: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 1 51

Hình 4.11: Mặt bằng cao độ đào đất dụ GN 2 ¿5255 SESESk+k‡EeEeEeEeEeEerrrrerered 52Hình 4.12: Mặt cắt hỗ đào dự án 2 -.c csccctcthhtrhhtHHHHHh 52Hình 4.13: Lỗ mở tâng hâm due Gn 2 -c- - -kk+E+E‡ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrkerrrei 53Hình 4.14: Kết qua thí nghiệm cắt cánh — dự án 2 (khu đất bùn) -55-5¿ 54Hình 4.15: Kết quả quan trắc chuyền vị ngang tường vây dự dn 2 (khu dat bùn) 56

Hình 4.16: Kết quả quan trắc chuyền vị ngang tường vây dự dn 2 (khu đất cát) 57

Hình 4.17: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 2 (khu đất bùn) 58

Hình 4.18: Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 2 (khu đất cát) 59Hình 4.19: Mặt bằng cao độ đào đất dự GN 3 veccccccccccsccscscscsesscsesscscseescseeseseeseseeseseescsees 60Hình 4.20: Mặt cắt hỗ đào Aue Gn 3 cecccccccccccsccscsccsescssescssescseescseescsecseecsesscsesscseesesecseseass 60

Hình 4.21:Hình 4.22:Hình 4.23:Hình 4.24:Hình 4.25:Hình 4.26:Hình 4.27:Hình 4.26:Hình 4.29:Hình 4.30:Hình 4.31:Hình 4.32:Hình 4.33:Hình 4.34:Hình 4.35:Hình 4.36:Hình 4.37:Hình 4.36:Hình 4.39:Hình 4.40:Hình 4.41:Hình 4.42:Hình 4.43:Hình 4.44:Hình 4.45:

Lỗ mở sàn hâm thi công dự GN 3 ¿55c SeSeSeStSESEErkrkerrrrrrkrree 61Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án 3 5 63Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 3 64Mặt bằng cao độ đào AGt dự GN 4 ccccccccccccsccscscsscsesscsesscseseeseseesesseseseeseseescsees 65Mặt cắt hồ đào dự án 4 sec cccrthtrrtrrhyrhtHrtrrrrrrere 65Mặt bằng hệ giang thép hình H350 tại cao độ -1.1m dự án 4 66Mat bằng hệ giang thép hình H400 tại cao độ -4.1m va -5.7m dự án 4 66Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án 4 -c-csc- 68Chuyển vi ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 4 -¿ 69Mặt bằng cao độ đào AGt dự GND veccccccccccsccscscsscsesscsessvscseescseeseseeseseeseseesesees 70Mặt cắt hồ đào dự án 5 cccccccctcrthtrttrrrtrhtrrtrrrrrrkrrrrrrree 71Mat bằng hệ giang chong thép hình cao độ -0.7m dự án Š - 71Mặt bằng hệ giang chong thép hình cao độ -3.2m dự án Š 72Kết quả thí nghiệm cắt cánh dit GN Š ¿c2 SE+k+kEekeEeEersrsrrees 73Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường cit larsen dit án 5 74Chuyển vị ngang tường vây từ phân tích ngược dự án Š 75Mặt bằng cao độ đào AGt dự GI 6 ceccccccccccsccscscsscsesscsessvscseescseesesseseseescseescsees 77Mặt cắt hồ đào dự GN Õ sec Set cctcEthtrttrthtrhtrtrrgrree 77Mặt bang lỗ mở thi công đào đất dự GN Õ - << scecsrsrerererererered 78Mặt bằng hệ giang chong thép hình cao độ -10.6m dự án 6 78Mặt bằng hệ giang chong thép hình cao độ -16.0m dự án 6 79Kết quả thí nghiệm cắt cánh AU GN Õ ¿-¿-252Ss+s+s+E+E+kEeEeEeEsEsrsrerees 80Kết quả quan trắc chuyển vị ngang tường vây dự án Ó cscsc- 81Chuyển vi ngang tường vây từ phân tích ngược dự án 6 83Mat bang cao độ đào AGt dự GM 7 cececccsccccsccscscsscsesscsessvscseescseesesseseseesessesesees 84

Hình 4.47: Mặt bằng hệ gidng chống thép hình ở cao độ -0.8m và -3.55m dự án 7 85Hình 4.48: Kết quả thí nghiệm cat cánh dự GN 7 - «<< se se kekEcrrkrkrkrkeeresree 87Hình 4.49: Kết quả quan trắc chuyền vị ngang tường cừ larsen dự án 7 88Hình 4.50: Chuyển vi ngang tường vây từ phân tích ngược dự GN 7 89Hình 5.1: Biéu đô tương quan chuyển vị ngang tường vây và độ cứng tong thé R các

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1-1: Đánh gid các loại tường chan (theo “Deep Excavation” — Chang Yu Ou) 9Bang 2-1: Thông số mô hình Mohr-Coulotmb - + 2-25 Ss+k+E+E+E+E+EeEeEererererererered 30Bảng 2-2: Thông số mô hình Hardening Soil + 5252 SsSs+E+k‡E+EeEsEeEererererererered 34Bảng 4-1: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 1 47Bảng 4-2: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự GN Ï cccscs: 51Bảng 4-3: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 2 (khu đất bùn) 54Bảng 4-4: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 2 (khu đất cát) 55Bảng 4-5: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự án 2 (khu đất bùn) 58Bảng 4-6: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự án 2 (khu đất cát) 59Bảng 4-7: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 3 62Bảng 4-8: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dit GN 3 -. scscscs: 64Bảng 4-9: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 4 - 67Bảng 4-10: Kết quả chuyển vi tường vây các mô hình ở dự án 4 scscsc«: 70Bảng 4-11: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án Š 73Bảng 4-12: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình due GN Š c-c-cscecscs: 76Bảng 4-13: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 6 30Bảng 4-14: Kết quả chuyển vị tường vây các mô hình ở dự GN Õ s-scscs: S3Bảng 4-15: Dac trưng cơ lý các lớp đất trong mô hình Plaxis dự án 7 86Bang 4-16: Kết quả chuyển vi tường vây các mô hình de GN 7 -c-cececscs: 89Bang 5-1: Bảng tong hop giá trị chuyển vị ngang theo thông số độ cứng tổng thé R và

hỆ SỐ AGY tYỒI CÁC AU ỐPH 1111 0 01 ri 93

MỞ ĐẦU

TÍNH CAP THIET CUA DE TÀIVới sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các giải pháp chong đỡ thi công hồ đàosâu ngày càng trở nên đa dạng và đáp ứng các điều kiện khác nhau Một giải pháp gọilà hợp lý nếu đáp ứng bốn yêu câu sau:

Thứ nhất, giải pháp cần phải phù hợp với điều kiện công trình Công trình có thểnăm trong bãi đất trống — nơi có thé có không gian thi công rộng rãi hay trong khu vựcnhà dân liền sát — mặt băng thi công bị hạn ché, Giải pháp thi công đưa ra phải làkhả thi nhất

Thứ hai, phải dam bảo yêu cau về mặt an toàn với công trình lân cận Tức biếndạng nên dat và nhà xung quanh do thi công ham phải nam trong giá trị cho phép Yếu

tố này luôn luôn được xem xét đặc biệt khi quyết định biện pháp thi công cho một dự

án vì nó tiềm an nguy cơ rủi ro lớn cho nhà thầu Trong đó giá trị chuyển vị ngang(tường vây) là một nhân tố quan trong và gần như có thể đánh giá được tác động củahồ dao sâu đến công trình lân cận thông qua nó

Thứ ba, giải pháp phải bắt kịp xu thế phát triển công nghệ mới, thể hiện sự chuyênnghiệp của nhà thầu, đồng thời giảm tối đa nguồn lao động sức người cho các công tác

nặng nhọc.

Thứ tư, giải pháp phải tối ưu về mặt chi phí và tién độ.Một bài toán hố dao sâu có thé có rất nhiễu giải pháp chan đỡ để thi công Dé đưara phương án hop lý, cần phải xem xét các yếu tổ trên, trong đó chuyền vị ngang tườngvây là nhân tổ đặc biệt quan trọng Việc tính toán từng giải pháp cho một bai toán déđưa ra các so sánh và lựa chọn sẽ làm tốn rất nhiều thời gian Yêu cầu đặt ra, cần cómột phương thức dự đoán chuyển vị ngang tường vây hỗ dao theo bộ thông số gồmcác nhân tô ảnh hưởng đến nó một cách tin cậy, để dễ dàng và nhanh chóng xem xétcho các trường hợp cụ thể

MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU CUA DE TÀI

Xem xét tác động cua tat cả các yêu tô ảnh hưởng đên chuyên vi ngang tường vayhô đào sâu.

Thiết lập phương thức dự đoán chuyển vị ngang tường vây thông qua mối tươngquan giữa nó và độ cứng tong thé của hồ dao dựa trên kết quả phân tích ngược các dự

án đã thi công.

Ý NGHĨA KHOA HOC CUA DE TÀILà tài liệu tham khảo dé dự đoán trước chuyển vị ngang tường vây hoặc sơ bộ lựachọn phương án thi công thích hợp cho một công trình hồ đào sâu cụ thể.

Là tài liệu tham khảo tính toán để đánh giá mức độ tác động do thi công hầm đến

công trình lân cận.

Là tài liệu tham khảo cho việc tính toán và mô hình hỗ đảo sâu băng phần mémPlaxis trong thiết kế

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập các tài liệu nghiên cứu trước đây liên quan dén chuyên vi ngang tườngvay và các nhân tô ảnh hưởng đên chuyên vi ngang tường vây hồ dao sâu.

Thu thập các dữ liệu thực tế về công trình ngầm, bao gồm biện pháp thi công, dữliệu quan trắc và tác động lên công trình lân cận

Tiến hành phân tích ngược các công trình thực tế để đưa ra bộ thông số địa chấthợp lý cho nên địa chất tương ứng Từ đó tính toán & phân tích tác động của các yếutố và xác định thông số (hàm số) độ cứng tong thé có tương quan với chuyền vị ngangtường vây Thiết lập công thức dự đoán chuyền vị ngang tường vây thông qua độ cứngtổng thể hồ đảo

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CHUYEN VỊ NGANG

TƯỜNG VAY HO ĐÀO SAU

1.1 TONG QUAN VE THI CONG HO DAO SAU

1.1.1 Hồ dao sâuHầu như các ở các thành phố lớn, các khu đô thị trên thế giới, do nhu cầu cần tiếtkiệm đất đai và do giá đất ngày càng cao, con người mà đặc biệt các kĩ sư xây dựng đãtìm cách cải tạo hoặc xây mới các đô thị của mình với chung ý tưởng là triệt để khaithác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mực đích khác nhau

Cho đến ngày nay, rất nhiều lĩnh vực trong đời sống đã xây dựng và đi vào hoạtđộng trong không gian ngầm: các bãi giữ xe, tuyến metro, tang ham công trình caotang, các đập thủy lợi, bé nước ngầm, hầm xử lý nước thải, hồ boi, Chiều sâu ham từvai mét đến hàng chục, hàng trăm mét Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị bangcách đi sâu vào lòng đất là một trong những biện pháp giải tỏa sự đông đúc mật độ dâncư của họ cùng với hai giải pháp khác là lên cao và lẫn biến (theo Japan ConstructionToday, 1995) Ở Tokyo đã có quy định, khi xây nhà cao tầng phải có ít nhất 5 đến 8tầng hầm Tại Matxcova năm 1983, gara gồm 7 tầng hầm có sức chứa 2000 ô tô conđược xây dựng Một số øa tàu điện ngâm được xây dựng rất sâu đưới mặt đất, như gaArsenalna ở thủ đô Kiev — Ukraina (sâu 105,5m); ga Admiralteyskaya ở thành phố

Saint Petersburg — Nga (sâu 86m); ga Park Pobedy ở thu đô Matxcova — Nga (sâu

84m); ga Pyongyang — Triều Tiên (sâu 110m).Tại Việt Nam, rất nhiều công trình ngầm đã thi công và việc xây dựng công trìnhdưới lòng đất ngày càng trở nên phổ biến Phải kế đến như dự án Harbour View Tower(TP.HCM) với 2 tang ham sâu đến 10m Dự án Sai Gòn Centre giai đoạn 2&3 có 6tầng hầm với chiều sâu đào sâu nhất 28m, là dự án có chiều sâu đào đất sâu nhất tạiViệt Nam tính đến thời điểm hiện tại Các dự án khác: Ngôi nhà Đức (TP.HCM) với 4tầng hầm; Căn hộ Madison với 3 tầng hầm và chiều sâu đào đất 20m; ViettinbankTower (Hà Nội) với 2 tầng ham, Tuyén metro số 1 Bến Thanh — Suối Tiên đang thicông gdm 3 nhà ga ngầm có 4 tầng hầm với độ sâu 30m trong lòng đất hứa hẹn cũng làmột dự án hầm sâu quan trọng ở Việt Nam

Công trình hô đào sâu có nhiêu đặc điêm, khái quát như sau:

- La loại công việc tạm thời, có liên quan đến tính địa phương, điều kiện địachất

- Xu thé phát triển theo hướng tăng độ sâu, diện tích, cải tiến về biện pháp thicông, đòi hỏi nhà thầu có năng lực và chuyên sâu về kỹ thuật

- Tiém ấn nhiều rủi ro khi thi công.1.1.2 Các biện pháp thi công hồ đào sâu

Thiết kế biện pháp thi công hố đào bao gém các công tác: thi công tường chan dat,dao đất, bố trí hệ thanh chéng ngang và biện pháp tháo dỡ, thi công sàn hầm Cùngvới sự đa dạng các loại hình tường chăn đất, loại hệ chồng đỡ ngang và sự tiễn bộtrong nghiên cứu địa kỹ thuật, hiện nay có rất nhiều biện pháp thi công hồ đào sâu chocác dạng công trình khác nhau Sự phù hợp về biện pháp thi công với một công trìnhhồ đào sâu thông qua các yếu t6 sau:

- _ Kích thước ba chiều hồ dao

- Hién trạng xung quanh công trình: giáp công trình giao thông, công cộng,

khu vực đất trông hay cu dân sinh sống - _ Điều kiện địa chất, thủy văn

- Yéu tô địa phương: vật liệu và phương tiện cho thi công, yêu câu về môitrường, văn hóa và tín ngưỡng.

- _ Cấp độ công trình và ngân sách cho dự án.Dưới đây là một số biện pháp thi công hố dao sâu tương ứng với loại hình hệ chống

đỡ phô biên:1.1.2.1 Thi công đào mở

Gồm hai loại: thi công không dùng tường chắn và thi công có dùng tường channhưng không có giăng chống ngang

Với thi công không dùng tường chăn, hỗ đào được tạo mái dốc (taluy) thích hợpvới từng loại đất Phương pháp này thích hợp với dự án ham có chiều sâu đào đất nhỏvà phải có không gian dé đào đất taluy

Hình 1.1: Tao mái dốc thi công dao mở không dùng tường chắn

Với thi công có tường chan, tường sé làm việc dang consol va không cần tao mái

dốc cho đất Phương pháp thi công này thích hợp cho hồ đào có chiều sâu dao đất nhỏvà không có không gian trống để đào đất taluy

1.1.2.2 Phương pháp đào mở - có giằng chống ngangHệ chống ngang liên kết vào tường chan có tác dụng chống giữ áp lực ngang datsau lưng tường trong giai đoạn thi công đào đất Hệ chống ngang thường là thép hìnhđược bố trí với khoảng cách phù hợp theo hai phương (đứng và ngang) đảm bảo cảtính toán và điều kiện thi công Ngoài ra còn có các cây chống đứng (kingpost) giữ énđịnh hệ giăng chống theo phương đứng khi chiều dài nhịp hệ giăng lớn

1.1.2.3 Phương pháp tường vây kết hợp neo đấtPhương pháp này tương tự như đào mở - giăng chong ngang, tuy nhiên hệ giữ áplực đất là các đầu neo được bơm phụt vữa bám chặt trong đất sau lưng tường chăn.Nếu như hệ giăng ngang theo phương pháp ở 1.1.2.2 chịu lực nén là chủ yếu thì neođất ở phương pháp này lại chịu lực kéo dé giữ 6n định tường.

Hình 1.4: Thi công ham dùng hệ neo dat

Khả năng chịu lực cua dau neo phụ thuộc vào điêu kiện địa chat Nêu dat có cườngđộ lớn thì khả năng chịu kéo của dau neo càng tot, và ngược lại Tuy nhiên trong điềukiện nên đât có hệ sô thâm lớn, mực nước ngâm cao thì thi công neo không thuận lợi

Phương pháp này có ưu điểm làm thông thoáng hồ đào nên thuận tiện cho thi công,đặc biệt với các dự án có diện tích lớn, rút ngăn tiến độ.

Tuy nhiên, lưu ý:

- Phuong pháp này không khả thi trong điều kiện đất yếu.- Khi thi công hé đảo trên 10m dưới mực nước ngầm trong nên đất có hệ số

thấm cao, vấn đề thi công neo phải thật thận trọng.- _ Có thể xảy ra vẫn dé lún nên đất khi chất lượng neo không dam bao.1.1.2.4 Phương pháp thi công “đảo” (hoặc gọi là đào mở - chống xiên)

Phương pháp này vẫn sử dụng tường chắn đất quanh hồ đào Ban đầu, đào đất phầngiữa ho đào roi thi công kết cau cho khu vực đó Đồng thời, phần đất khu vực biên héđào được giữ lại với mái dốc hợp lý và đủ dé chống giữ lại áp lực chủ động sau lưngtường Tiếp đến, lap đặt hệ chống từ tường chan chống vào phan kết cau đã thi côngtạo hệ chống giữ áp lực đất khi đào đất toàn bộ phần biên hố đào Sau đó, biện pháp thicông như ở phương pháp đảo mở - hệ giằng ngang

Phương pháp nay thích hợp thi công những hồ đào rộng lớn, khi mà việc bố trí hệgiang ngang sẽ giảm kha năng chịu áp lực đất do chiều dài giăng quá lớn Phuongpháp này cũng tiết kiệm một lượng lớn hệ giằng chống

Tuy nhiên do sử dụng mái dat trong hỗ đào làm hệ chắn giữ áp lực sau tườngnhưng khả năng chống giữ của chúng không còn được như trạng thái nguyên thủy nênchuyển vị tường chăn cũng như biến dạng nên dat lớn Cần cân nhắc van dé này trước

khi ra quyết định, đặc biệt với địa chất đất sét mềm, yếu

1.1.2.5 Thi công từ trên xuống (Top — down hoặc semi top — down)Tất cả các phương pháp kể trên đều có một trình tự chung: thi công đào đất, lắpgiang cho đến khi đào đất xuống đáy móng thiết kế; sau đó từng sàn ham được thicông, song song theo các hệ giang được tháo tuần tự từ dưới lên trên cho đến khi thi

công xong sàn trệt Cách thi công này được gọi chung là thi công từ dưới lên (phươngpháp bottom — up).

Trái ngược phương pháp bottom — up, phương pháp top — down thi công từng sàn

ham ngay sau khi dao dat tới cao độ đáy san đó Kết cau sàn hầm sau đó được xem làhệ chống ngang, thay thế hệ chống tạm như các phương pháp kể trên Theo cách thicông này, việc thi công ham kết thúc sau khi hoàn thành đào đất, néu không kế côngtác vá lỗ mở đào đất

Hình 1.6: Thi công top — down hoặc semi top — down

Sàn ham trong phương pháp top — down có độ cứng lớn hơn nhiều so với hệ chốngthép hình ở các phương pháp bottom — up Ngoài ra, trong quá trình thi công đi xuống,hệ kết câu bên trên có thé thi công đồng thời, nhưng tải trọng truyền vào cột sẽ lớn vàphải có thiết kế móng hợp lý Trong trường hợp chỉ thi công từ trên xuống với phầnham, còn kết cau bên trên được thi công sau khi phần hầm kết thúc gọi là semi top —

Nhược điểm của phương pháp:

- Chi phí cao do phải thi công hệ cột kingpost g1ữ trọng lượng sàn bên trên.

- _ Khoảng thời gian thi công sàn hầm kéo dai sẽ gây bién dạng lớn hố dao do

ảnh hưởng của từ biến, đặc biệt trong đất yếu

- Chat lượng thi công có thé bị ảnh hưởng do thi công san hầm trên nên dat.Tuy nhiên, các nhược điểm này đang dan được khắc phục bằng việc cải tiễn kỹthuật thi công cùng với tối ưu tính toán thiết kế

1.1.3 Các loại tường chắn đấtCác loại tường chăn dùng hiện nay:

- Tuong barret (diaphragm wall)

- Coc khoan nhéi (concrete pile)

- Coc vữa có thép hình (PIP)

- Coc xi măng trộn dat (MIP)- Coc xi măng đất có cốt thép hình

- Coc đóng, ép- Cw larsen (Steel sheet pile)- Hé thép hình ván ép (Soldier pile)

Do khác nhau về độ cứng chống uốn, về điều kiện thi công nên các loại tường chantrên thích hợp với từng loại công trình nhất định, đánh giá sơ bộ như bảng sau:

Bảng 1-1: Đánh giá các loại tường chan (theo “Deep Excavation” — Chang Yu Ou)

Wall type Soil type Sealing and stiffness Construction conditions Excavation depth Construction period Budget

Soft clay Sand Gravel soil Sealing Stiffness Noise and Treatment of Surface Underground

vibration dump mud — settlement obstruction

Soldier pile x oO lẰ@) x x x2 C) x le x CSteel sheet © © x Gœ x xi © x C x

1.1.4 Các loại hệ chốngNhư đã đề cập ở mục 1.1.2, thông thường có các loại hệ chồng áp lực đất phương

ngang như sau:

- _ Hệ chống thép hình: áp dụng cho thi công bottom — up.- Neo đất: áp dụng cho thi công bottom — up

- San bê tông cốt thép: áp dụng cho thi công top — down hoặc semi top —

1.2.1 Nghiên cứu cua Rowe (Anchor sheet — pile walls, 1952)

Năm 1952, nghiên cứu của Rowe đã chi ra anh hưởng của độ cứng kết cau chan đấtđến biến dạng

Ông chứng minh rằng, với hai mô hình có cùng thông số hình học và cùng biếndạng tường chắn (như Hình 1.7), tức:

tindz model dz prototype

^ re A ` z ` ^ A H* Son 2 ` ‘7 A Nhu vậy, với hồ đào có cùng thông sô p=—— thì sẽ có cùng giá trị chuyên vi

ngang tường vây.

4

1.8, với thông số độ cứng tổng thể p= " (m#/kN/m?).

Theo Hình 1.8, với hố đào sử dụng tường vây có thông số ø càng lớn, tức tườngvây càng mềm thì giá tri moment uốn của tường thực tế càng nhỏ Hoặc so sánh hai hồđào sử dụng cùng loại tường vây nhưng khác chiều dài, hố đào nào có chiều dài tườngvây lớn hơn thì tường vây sẽ có giá tri moment uốn nhỏ hon

1.2.2 Nghiên cứu của Mana va Clough (Prediction of movements for bracedcuts in clay, 1981)

Năm 1981, Mana va Clough thực hiện nghiên cứu anh hưởng của các yếu tố: độcứng tường vây, độ cứng hệ chống, khoảng cách hệ chống, các thông số hình học hồđào như bề rộng hố dao, độ sâu của lớp đất cứng bên dưới, ảnh hưởng của lực kíchtrước hệ giang và thông số module đàn hồi dat

Tu nghiên cứu đó, các tác giả kết luận:

- _ Việc gia tăng độ cứng chống uốn của tường vây hoặc giảm khoảng cách cáchệ chống sẽ làm giảm biến dạng, điều này thấy rõ khi hệ số an toàn thấp.- Gia tăng độ cứng thanh chống cũng làm giảm chuyến vi, mặc dù nó giảm

hau như không đáng kế khi độ cứng đã tăng rất cao.- Chuyén vị hé dao gia tăng khi bề rộng hồ đào và độ sâu từ đáy đào đến mặt

lớp đất cứng tăng lên.- _ Sử dụng tải kích trước cho hệ giăng giúp giảm chuyển vị tường vây, mặc dù

nó cũng không giảm đáng kể khi tải kích đạt mức quá cao.- Chuyén vị còn chịu ảnh hưởng của module đàn hồi của đất, module đàn hồi

đất càng lớn thì chuyển vị càng nhỏ.Hình 1.9 thé hiện đường cong quan hệ giữa chuyên vị ngang tỉ đối (6,,,, /H) vàhệ số an toàn chống bùng nên trong nghiên cứu của Mana & Clough cho một trườnghợp hồ đào cụ thê

30 T T L Í ] |

F Fised Ene

l \ _Fiel6 dete ree End fc 6

© ann timit§ =45

FACTOR OF SAFETY AGAINST BASAL HEAVE

Hình 1.9: Tương quan giữa 6,,, LH và hệ số an toàn chồng day trôimax

1.2.3 Nghiên cứu của Clough và O’Rourke (Construction induced movementsof in situ walls, 1990)

Năm 1990, Clough va O’Rourke đã dé nghị một thủ tục “bán kinh nghiệm” để ướctính chuyển vị của hồ đảo trong đất sét, trong đó chuyển vị ngang tường vây lớn nhấtOhm được đánh gia theo hệ số an toàn chong day trồi (FOS) và độ cứng tong thé của hệchống, được xác định như sau:

Độ cứng tổng thể : 7 = El/y,,h’Trong đó EI là độ cứng chống uốn tính trên 1m tới của tường vay, yw là dung trọngcủa nước và h là khoảng cách trung bình giữa các lớp hệ chồng ngang

Hệ số an toàn FOS xác định theo Terzaghi (1943), nó được su dụng trong phươngpháp này như là một tham số Độ cứng tong thé của hệ chống y được xác định như mộthàm theo các biến: độ cứng chống uốn của tường vây, khoảng cách hệ chống theophương đứng trung bình và trọng lượng riêng của nước — thông số chuẩn

Hình 1.10 thé hiện tương quan giữa ồnm với độ cứng tong thé theo các giá trị FOSthay đôi khác nhau Họ các đường cong trong hình dựa trên điều kiện trung bình, trìnhđộ tay nghề nhân công tốt và giả định chuyển vị giai đoạn consol của tường vây chỉđóng một phân nhỏ trong tong biến dạng

(Mox.Loterol Wall Move.)/(Excavation Depth) %

Hình 1.10: Phan trăm chuyén vị ngang tường vây/ chiêu sâu đào dat

theo độ cứng hệ thong (After Clough, et al 1989)

1.2.4 Nghiên cứu của Addenbrooke (A flexibility number for the displacementcontrolled design of multi propped retaining walls, 1994)

Bang cách tương tu Rowe (1952), Addenbroke chứng minh rang với tường vay hồđào có cùng thông số A=h°/ EI (h là khoảng cách trung bình giữa hai hệ chốngngang) thì sẽ có cùng giá trị chuyền vị ngang

Description Prop E In(El logp (El+wh*) logA Ref

(Potts & Day,1990) spacing (GN/m?) no1m Concrete 8m 28 14.70 -1.18 60/27 -187 1Diaphragm §.33m 28 14/70 -118 305.88 -275 2_

và Addenbrooke (log(h* / EI)) Theo đó trường hợp 1, 4, 7, 8, 9 có gần bang độ cứnghệ thống tinh theo Addenbrooke nhưng khác nhau rõ rệt khi tính theo Clough vàOˆ?Rourke (khác nhau lên tới 5 lần).

Kết qua phân tích chuyển vị và độ cứng hệ thống theo hai phương pháp thé hiện

như hình dưới.

05 05

Uwall/4 (⁄4)Uwall/d (1⁄4)

Hình 1.12: Kết quả phân tích các trường hợp tương ứng độ cứng hệ thong theo

Clough va QRourke (hình trái) và theo Addenbrooke (hình phải)

Với kết quả chuyển vị ngang tường vây các trường hop 1, 4, 7, 8, 9 gần tươngđương nhau và đồ thị tương quan ít bị phân tán hơn thì thông số độ cứng hệ thốnglog(„`/ EI) dùng để dự đoán chuyền vị ngang tường vây là phù hợp

1.2.5 Nghién cứu của R.Fernie & T.Sucking (Simplified approach forestimating lateral movement of embedded walls in UK ground, 1996)

Các tác giả tong hop dữ liệu chuyển vị ngang tường vây của hon 60 dự án trên thégidi va tại nhiều khu vực ở nước Anh, được thi công với hé đào dạng consol, dạng mộthệ giăng chống hay nhiều hệ giăng chống Từ phân tích dữ liệu, các tác giả đưa raphương pháp đơn giản dé ước tính chuyển vị ngang tường vây tại Anh — nơi ma haunhư có thông số địa chất khá tốt, hệ số an toàn chống đây trồi lớn (FS>3)

Dữ liệu các hỗ đào thuộc nước Anh được tác giả thé hiện lên biểu đồ tương quanchuyển vị ngang tường vây tỉ đối (ở„, ///) và hệ số độ cứng tổng thé 7= EI / yh"(được nghiên cứu bởi Clough & O’Rourke, 1990) như Hình 1.14 Trong đó, thông sốh (khoảng cách giữa các hệ chống) được các tác giả xác định lại như sau:

- — Với hô dao consol: h=chiêu sâu hô đào + chiêu sâu tường vây ngam trong

đất

- Voi hô đào có 1 tang chong: h=max(chiéu sâu hô đào dưới tang chong +chiêu sâu tường vây ngàm trong dat; chiêu sâu hô dao trên tang chông).

- Với hỗ đảo có nhiều tang chống: khoảng cách trung bình giữa các tangchống hoặc khoảng cách lớn nhất giữa hai tầng chống (nếu chúng chênhlệch đáng kê).

Chiều sâu tường vây ngàm trong đất được xác định như Hình 1.13 bên dưới

Đât tôt aN | “® Hồ dao 1 tang chống

Dat trung binh ` Re “© Hồ đào consolĐâtmẫm | ——|_— IS ——s

0 20 40 60 80 100 120 140

Chiêu sâu ngàm / chiêu sâu hồ đào (%)Hình 1.13: Xác định chiếu sâu ngàm tường vây trong đấtTheo biểu đồ Hình 1.14, ngoại trừ điểm số 1 (hố đào sử dung neo đất), các điểmtương ứng địa chất đất tốt đều cho giá trị chuyển vị ngang tường vây từ 0.15%H đến0.3%H và hệ số an toàn chống day trồi FS>3

measured results for 2 & 3 much

lower than would be envisaged

| from this graph ` N

tong thể xác định theo Clough & O’Rourke (1990), Addenbrooke (1994) và một số

nghiên cứu trước.

Năm nhóm được ông chia như sau (với các thông số được nhắc đến: H là chiêu sâuhồ đào, h là bê dày lớp đất yếu trên mặt, FOS là hệ số an toàn chong day trôi):

- _ Nhóm 1 (h<0.6H, FOS lớn): giá trị chuyển vị ngang lớn nhất trung bình Samcho 3 loại hố đào thi công bang hệ chống thép hình, neo và thi công top —

down tương ứng là 0.17%H, 0.19%H và 0.16%H.

Biểu đồ tương quan Shn/H với độ cứng tổng thể xác định theo Clough &

O’Rourke (1990) (Hình 1.15) và theo Addenbrooke (1994) cho cùng một xuhướng.

Theo Hình 1.15, dữ liệu phân bố rải rác và hầu như không có sự phân biệtvề biện pháp thi công băng hệ chống thép hình, neo hay thi công top —down Đồng thời, so sánh với đường quan hệ theo Clough & O’Rourke(1990) khi FOS>3, nhận thấy dữ liệu của tác giả Long có xu hướng nhỏ hơn.Nguyên nhân được tác giả giải thích, có thể do địa chất các dữ liệu dự ánông đang phân tích tốt hơn so với dit liệu theo Clough & O’Rourke (1990)

01 +— Â +

0

0.1 1 10 100 1000 10000 100000

System Stiffness (EI/y,s*)

Hình 1.15: Biểu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo

Clough & O’Rourke (1990) — trường hợp nhóm 1

- Nhom 2a (h>0.6H, FOS lớn, đáy hỗ đào nam trong đất tốt): dữ liệu cho thấyShm~0.21%H Các dit liệu được vẽ trên Hình 1.16 Với trường hợp này, kếtquả cho gần giống dự đoán theo biểu đỗ của Clough & O’Rourke (1990)

0.80.6

04

4 Propped walls |m Anchored walls

System Stiffness (El/y,s")

Hình 1.16: Biểu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo

Clough & O’Rourke (1990) — trưởng hợp nhóm 2a

Nhóm 2b (h>0.6H, FOS lớn, đáy hé dao năm trong đất yếu): dữ liệu chuyểnvị trường hop này có xu hướng lớn hơn dự đoán theo biểu đồ của Clough &O’Rourke (1990), như thé hiện trên Hình 1.17

5

ry

45 |

= a Propped wallsbọt + - ® Anchored walls |

System Stiffness (El/y,s*)

Hình 1.17: Biểu đô chuyển vị ngang lớn nhất va độ cứng tổng thé tinh theo

Clough & @Rourke (1990) — trường hợp nhóm 2b

Nhóm 3 (h>0.6H, FOS thấp): chuyển vị ngang tường vây đạt giá trị lớn, cóthể lên đến 0.32%H.

Tập hợp dữ liệu được thể hiện trên biéu đồ Hình 1.18 Trong đó các đườngcong tương ứng FOS từ 0.9 — 2 được lấy từ nghiên cứu của Clough &

O’Rourke (1990) (FOS tính theo Terzaghi) Dễ dàng nhận thấy, dir liệu cua

tác gia Long bị phân tan va không tuân theo quy luật đường cong cuaClough & O’Rourke Tuy nhiên lưu ý, cách xác định FOS trong dữ liệu cuaLong khác so với Clough & O’Rourke.

35 I

a 0.87

FOS =09 | g121 === Pe

0.810/083 164

WwW

FOS =1.1 FOS =1.0

N on

s Bjerrum & Eide

FOS = 14 (1956) FOS Value

Clough et al System Stiffness (El/Gam,,xs*)

Hình 1.18: Biểu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo

Clough & O’Rourke (1990) — trường hợp nhóm 3

Nhóm 4 (tường vây consol): trường hop này cho kết quả chuyển vị ngangtường vây lớn nhất, trung bình lên đến 0.36%H

Tác giả biểu diễn dữ liệu chuyển vị ngang tường vây các dự án trên biểu đỗtheo độ cứng tổng thé của Clough & O’Rourke (1990) như Hình 1.19 và

theo độ cứng tường vây InEI như Hình 1.20.

Theo hai biểu đồ này, khi độ cứng tong thé #7 /7„s“ lớn hơn giá trị 1 (tươngđương cir larsen) hoặc độ cứng tường vây InEI lớn hơn giá trị 11, chuyển vitường vây giai đoạn dao consol hầu như không phụ thuộc vào độ cứng tongthé Khi đó giải pháp dùng hệ tường vây cứng không dem lại hiệu quả kinh

tê.

°

= 2 | @ All cantilever cases |

i&

E 1.5

«

1E= L >

System Stiffness = (EL+y,s”)

Hình 1.19: Biểu đô chuyển vị ngang lớn nhất và độ cứng tổng thé tinh theo

Clough & O’Rourke (1990) — trường hợp nhóm 4

-à= bad e *

to deep excavations in soft soil based on a new worldwide database, 2004)Năm 2004, Moormann đã thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm rộng rãi cho 530

trường hợp lịch sử của tường vây và chuyển vi đất nền do đào đất trong đất mềm

(Cu<75 kPa).

Ông kết luận rang chuyển vị ngang tường lớn nhất dim nam giữa 0.5%H và 1%H,trung bình 0.87%H (Hình 1.21 và Hình 1.22) Vi trí chuyển vị ngang lớn nhất ở 0.5Hđến 1H bên dưới mặt đất Độ lún nền đất lớn nhất sau tường vây dym nam ở mức0.1%H đến 10%H, trung bình 1.1%H Độ lún lớn nhất này xảy ra ở vị trí cách tườngvây nhỏ hơn 0.5%H, nhưng trong trường hợp đất sét mềm thì khoảng cách này có thélên tới 2H Tỷ số Sym/ ồnm nằm từ 0.5 đến 1 Điều kiện đất nền và chiều sâu đào H lànhững thông số ảnh hưởng đến biến dạng do dao đất Chuyển vị tường vây và nên đấtdường như không phụ thuộc vào độ cứng của hệ chống Hình 1.23 thé hiện độ chuyểndịch ngang theo độ cứng của hệ kết cấu Kết quả được so sánh với dự đoán theoClough (1990) Quan sát thay có mức độ phan tan lớn Hệ số an toàn tính toán FS=1có thé tương ứng với tỉ số dhm/H<0.1%, trong khi theo Clough là 1% cho hệ chống cóđộ cứng lớn nhất.

al ground surface

N [-} number of support layers

Hình 1.21: Các kí hiệu trong nghiên cứu của Moormann (2004)

max horiz wall displacement u('#* [om]20 + Ha —— type/shape kind of wall

of symbo! soldier pile wal

ifaling of the symbols: kind of support

10 + 1 ted back wails

® braced wailsti ton/dewn melthod

circular cofferdam

5 cantilever walls

4 —

} for each case history the type of symbol and

j the filling of this symbol are combined to

0 visualize the kind of wall and support system0 10 used for this case history20 20

excavaton depth H [mm]

Hình 1.22: Dữ liệu chuyền vị ngang lớn nhất theo chiều sâu hỗ đào của Moormann

20 |

FOS;s„e bY{ Clough

system stiffness K,=E!/ (yh') [-]

Hình 1.23: Biểu đô dữ liệu chuyển vị ngang lớn nhất theo độ cứng tổng thé của Moormann1.2.8 Nghiên cứu của Nguyễn Kiệt Hưng và N Phienwej (Practice and

Experience in Deep Excavations in Soft Soil of Ho Chi Minh City, Vietnam,2015)

Trong nghiên cứu nay, tác giả đã đánh giá cho 18 trường hợp hồ đào sâu với chiềudày đất yếu khoảng 4-16m tại thành phố Hồ Chí Minh (TP HCM) với các loại hình hệchống khác nhau Hau hết các trường hợp hỗ dao sử dụng tường vây (tường barret)được chéng đỡ bởi hệ giăng thép hình với chuyển vị ngang lớn nhất dao động 0.15%-1% chiều sâu hồ đào Trong khi đó, với hồ dao sử dụng cừ Larsen hoặc tường cọc nhithì chuyên vị ngang có xu hướng lớn hơn trong khoảng 1%-2.4% chiều sâu hồ đào

Tác giả tiến hành phân tích dựa trên dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang tường vâyđược đo dé dang băng ống Inclinometer trong suốt giai đoạn thi công Trong khi đó,lún nền xung quanh khu vực đào hồ pít khó được thực hiện do có công trình lân cận.Hình bên dưới thể hiện mối quan hệ giữa chuyền vị ngang lớn nhất dmax và chiều sâuhố đào H ứng với các loại hệ chăn đất cho 17 trường hợp hé đào tại TP HCM và sosánh với kết quả nghiên cứu từ Long (2001) Theo đó, kết quả tương ứng rời rạc,

không có sự gia tang Omax theo H, tức là Omax không chỉ phụ thuộc vào H mà còn phụ

thuộc vào nhiều nhân tố khác như là loại đất, loại tường vây, độ cứng hệ chồng đỡ vàphương pháp đào đất Kết qua được thé hiện như Hình 1.24

E ot x - 8%

© se : ee reas beea 15S4~ mt ite ¢.

ễ À ÿ ~< Br Sy5 SC Xi 4Ð Cr F Y - +:

Max Lateral Wall Movement/Excavation Depth, 6 /H (%) VR

~ Lone(2001]

Hình 1.24: Snad/H thay đổi theo độ sâu được so sánh với kết quả của Long(2001)

trong trường hợp tường được chong đỡ/ phương pháp TopdownCác tác giả cũng thiết lập biểu đồ quan hệ giữa 5max/H và hệ số an toàn chống đâytrồi FS (xác định theo Terzaghi, 1943) như Hình 1.25 và biểu diễn trên đô thị thiết lậpbởi Clough & O’Rourke (1990) như Hình 1.26 Ông thấy rằng: tỉ số Ona/H không phụthuộc vào hệ số an toàn chống day trôi FS trong trường hợp tường vây hồ dao sử dụngtường barret Đồng thời các trường hợp ghi nhận hỗ dao mat 6n định (trường hợp E, G,I, J, P, Q) đều năm trong vùng giới hạn có FS<1 Hau hết trong đó sử dung cừ larsenhoặc cọc khoan nhdi tiết diện nhỏ (trường hợp E, I, J, G) và chỉ duy nhất trường hợp Psử dụng tường barret có ghi nhận bị phá hoại ôn định

3

BAg8' oc

uP

voVR~vw

ww

1% SPW, Clough ef si, 1979

Depth, = /H()° ve

Maz Lateral Wall Mov erment/Excav ation 15 2 15

Hình 1.25: Snav/H thay đổi theo hệ số an toàn chồng day trôi FS

System Stiffness, El/y

Hình 1.26: Omad/H theo độ cứng tong thé va đường cong hệ số an toàn chong day trôi

(thiết lập bởi Clough & O’Rourke, 1990)Tương quan giữa Smax/H và độ cứng tong thé cũng được biéu diễn trên biểu đô thiết

lập bởi nghiên cứu cua Fernie & Suckling (1996) và cua Ulrich (1989) như Hình 1.27.

Tuy nhiên, kết quả biéu đô bị phân tán, không thé hiện được mối quan hệ giữa độ cứngtong thé hồ đào và chuyển vị ngang tường vay

ti — wen Stiffness of Lateral Bracing Systems, El/L” [kN/m]

' me Tl |) ng | Trẻ mi —" 1Ô 199 1000 10000

4 OA

a5oc

_ ®Ð

ot

oFne

“H”

— +!

+)*K

1x.

aMan

areas O84} } on

100 1000 x+q

System Stiffness, El/y„ vn

Hình 1.27: ð»uvH theo độ cứng tổng thé được thiết lập bởi Fernie & Suckling (1996)

— hình trái và cua Ulrich (1989) — hình phải

1.2.9 Nghiên cứu của Lê Trọng Nghĩa & Huynh Thé Vĩ: (Anh hưởng của hệthanh chống đến chuyển vị tường vây trong thi công hồ đào sâu, 2013)

Các tác giả tập trung phân tích dự án cụ thể: Cao ốc văn phòng “Lim Tower” tạithành phố Hồ Chí Minh, công trình với 2 tang hầm có chiều sâu đào đất -13.35m đại

vây barret D800, sử dụng 3 tầng thanh chống chính và tầng chống thứ 4 cục bộ khuvực hồ pít thang máy có chiều sâu đào đất lớn hơn như Hình 1.28.

Hình 1.28: Mặt bằng tường vây và hệ chống dự án Lim Tower (TP.HCM)Kết quả quan trắc thực tế, điểm quan trắc IN02 có giá trị chuyển vị ngang tườngvây lớn nhất 56.69mm, vượt mức giá tri giới hạn H/200 (với H=10.15m tại vi trí đo)

Bằng mồ hình Plaxis 3D Foundation và dt liệu quan trắc thực tế (các ống đo INO1,IN02, IN03 như hình trên), tác giả tiền hành phân tích ngược dé đưa ra bộ thông số môhình Plaxis hợp lý và đánh giá ảnh hưởng của hệ thanh chống đến kết quả chuyên vịngang tường vây Đồng thời, tác giả cũng đưa ra một số phương án hệ giằng đề xuất đểgiảm chuyên vị tường vây, đảm bảo giá trị cho phép Cụ thể:

- Phuong án 1: tăng cường thêm cây chống vị trí góc lỗi (Hình 1.29) và điều

chỉnh cao độ hệ giằng, cao độ các đợt đào đất Với phương án này, giá tri

chuyển vị tường vây giảm đáng kể, tuy nhiên lực dọc trong các thanh giangtăng lên nhiều