Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích sự làm việc của cọc chân (Leg Pile) trong tường vây cọc Barrette khi thi công tầng hầm

TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN LEG PILE TRONG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE KHI THI CÔNG TẦNG HẦM TÓM TẮT : Vấn đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu công tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



PHAN CHÁNH PHÚC

PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN (LEG PILE)

TRONG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE KHI

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS PHẠM TƯỜNG HỘI

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS LÊ BÁ KHÁNH

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG tp HCM

Ngày 27 Tháng 08 năm 2014 Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ Tịch Hội Đồng : PGS.TS Võ Phán

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm bộ môn quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -oOo -

Tp.HCM, ngày tháng năm 2014

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHAN CHÁNH PHÚC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03-10-1989 Nơi sinh: Ninh Thuận Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 12090382 Khóa (Năm trúng tuyển) : 2012

I-TÊN ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN (LEG PILE) TRONG TƯỜNG VÂY CỌC

BARRETTE KHI THI CÔNG TẦNG HẦM

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 20/01/2014

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 20/06/2014 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Tp HCM, Ngày………tháng………năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS LÊ TRỌNG NGHĨA PGS.TS VÕ PHÁN

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cám ơn quí thầy cô trong Khoa Xây Dựng, đặc biệt quý thầy cô trong Bộ môn Địa cơ - Nền móng, đã tận tình truyền dạy những kiến thức chuyên ngành trong suốt quá trình học tập, quan tâm hổ trợ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi tham gia học tập tại trường

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Lê Trọng Nghĩa đã cho tôi những gợi ý hình thành nên ý tưởng của đề tài, tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này Thầy đã dành nhiều thời gian , tận tình chỉ dạy, hổ trợ kiến thức và tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè trong lớp Địa Kỹ Thuật Xây Dựng 2012 đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập cũng như khi thực hiện luận văn

Với những kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế của bản thân, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót khi thực hiện luận văn Vì vậy, tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô phản biện và hội đồng bảo vệ luận văn giúp đỡ tìm những thiếu sót trong luận văn này Kính mong quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp đóng góp để luận văn hoàn thành tốt hơn

Trân trọng !!

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2014

Học viên

Phan Chánh Phúc

TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN (LEG PILE) TRONG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE KHI THI CÔNG TẦNG HẦM

TÓM TẮT :

Vấn đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu công trình luôn là vấn đề lớn và cần nhiều thời gian, công sức để nguyên cứu Trong đề tài này, tác giả nguyên cứu sự chuyển vị của tường vây cọc barrette có xét tới ảnh hưởng của cọc chân được thi công bằng phương pháp top-down thuộc công trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh Cụ thể là dự án Vietcombank Tower, công trình được thiết kế trên diện tích khu đất 3200m2gồm 35 tầng nổi, 4 tầng hầm, hố đào sâu 15.7 m tường vây dày 1m, sâu 39 m Các cọc chân sâu 51 ÷ 65 m

Bằng phương pháp phân tích ngược, dựa trên số liệu quan trắc và đặc trưng địa chất ở khu vực hố đào Tác giả phân tích ngược bài toán bằng chương trình phần mềm Plaxis 3d Foundation 1.6 với mô hình Hardening Soil Sao cho sự sai khác về chuyển vị của tường vây trong mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation và quan trắc thực tế là ít nhất Từ đó, các thông số của mô hình này sẽ được dùng cho các bài toán khác để phân tích sự làm việc của cọc chân (leg pile) trong tường vây cọc Barrette khi thi công tầng hầm nhà cao tầng

Kết quả của việc phân tích ngược là chuyển vị của tường vây giảm dần khi chiều sâu của các cọc chân (leg pile) tăng lên Ngoài ra khi xét đến sự thay đổi khoảng cách của các cọc chân thì chuyển vị của tường cũng có sự thay đổi, cụ thể là khoảng cách của các cọc chân tăng lên thì chuyển vị của tường vây có xu hướng tăng theo

TITLE :

ANALYSIS BEHAVIOUR OF LEG PILE IN DIAPHRAGM WALL DURING

THE CONSTRUCTION OF DEEP BASEMENT BUILDINGS

ABSTRACT :

Displacement of diaphragm wall of deep excavation is always a complicated problem , that needs much time and effort to research In this thesis , author has researched the influence of leg pile to displacement of diaphram wall, constructed by top-down method belongs to construction area in Ho Chi Minh City Namely Vietcombank Tower, located on a 3200m2 piece of land consists of 35 floors and 4 basementwith excavation depth of 15.7meter, basement construction with one meter thick and 39 meters depth of diaphragm wall which was designed together with the 51-65 meter long leg pile

Using back analysis method, based on monitoring data and geological characteristics of the pit area, author re-analyzed the maths by PLAXIS 3D Foundation version 1.6 program with Hardening Soil model To make the difference between the displacement of the diaphragm wall in simulation software Plaxis 3D Foundation and monitoring data is the least Then, the parameters of this model will be used for other problems to analyze behaviour of leg pile in diaphragm wall during the construction of basement’s buildings

Results of the back analysis is displacement of the diaphragm wall decreases gradually as the depths of leg pile increases In addition, while considering changing the distance of the leg pile, diaphragm wall displacements also changes, it means if the distance of the leg pile increases, the displacement of the diaphragm wall will tend to increase

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nguyên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

6 Nôi dung đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC CHÂN (LEG PILE) TRONG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE 1.1 Giới thiệu về cọc leg pile trong tường vây cọc barrette và việc sử dụng hiện nay 4

1.1.1 Giới thiệu về cọc leg pile trong tường vây barrette 4

1.1.2 Khái quát về tình hình thi công cọc leg pile trong tường barrette 5

1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường 11

1.2.4.2 Khoảng cách của hệ thanh chống 15

1.2.5 Điều kiện địa chất 16

1.2.6 Phương pháp thi công 17

CHƯƠNG 2 : CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG BARRETTE

2.1 Các lý thuyết tính toán tường chắn 20

2.1.1 Tính toán tường liên tục trong đất (phương pháp Sachipana) 20

2.1.2 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp đàn hồi 21

2.1.3 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp tính lực trục thanh chống, nội lực thân tường biến đổi theo quá trình đào 22

2.1.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 23

2.2 Giới thiệu phần mềm Plaxis 24

2.3 Mô hình đất trong phần mềm Plaxis 25

2.3.1 Mô hình Mohr-Coulomb (MC) 26

2.3.2 Mô hình Hardening Soil 28

2.4 Quan hệ thoát nước và không thoát nước trong Plaxis 33

2.4.1 Quan hệ thoát nước ( drained) 33

2.4.2 Quan hệ không thoát nước ( undrained) 33

2.4.2.1 Phân tích quan hệ không thoát nước (Undrained) với các tham số hữu hiệu 33

2.4.2.2 Phân tích quan hệ không thoát nước (Undrained) với các tham số

ứng suất tổng 37

2.4.2.3 Nhân tố thời gian 38

2.5 Các thông số đầu vào của đất nền 38

2.5.1 Thông số Mođun biến dạng E 38

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE CÓ XÉT ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN (LEG PILE)

3.1 Nội dung nguyên cứu 50

3.2 Đối tượng nghiên cứu 50

3.3 Tài liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng công trình 51

3.3.1 Cấu tạo địa chất 51

3.3.2 Đặc trưng cơ lý của các lớp đất 52

3.4 Kết quả quan trắc thực tế công trình 53

3.4.1 Các giai đoạn thi công 53

3.5.4 Các đặc trưng vật liệu của tường trong đất 60

3.5.5 Mô hình bài toán 61

3.5.6 Các giai đoạn tính toán 63

3.5.7 Kết quả tính toán và so sánh với quan trắc thực tế 63

3.6 Phân tích sự ảnh hưởng của cọc leg pile đến chuyển vị của tường vây 65

3.6.1 Sự ảnh hưởng của chiều sâu ngàm cọc leg pile đến chuyển vị của tường vây 65

3.6.2 Sự ảnh hưởng khoảng cách giữa các cọc leg pile đến chuyển vị của tường vây 69

3.7 Nhận xét chương 3 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình vẽ chương 1

Hình 1.1 : Mô hình tường vây Barrette có cọc leg pile 4

Hình 1.2 : Mặt bằng dự án khu phức hợp Sathorn 5

Hình 1.3 : So sánh kết quả chuyển vị tường giữa quan trắc và tính toán 6

Hình 1.4 : Dự án ngân hàng ThaiLand (BOT) 7

Hình 1.5 : Kết quả chuyển vị ngang của tường vây 8

Hình 1.6 : Thể hiện sự thay đổi tiết diện cọc trong tường vây 9

Hình 1.7 : Chuyển vị của tường vây Dự án The Heathrow Express Rail Link 9

Hình 1.8 : Mặt bằng tường vây và hệ thanh chống Cao ốc Văn Hóa – Khách Sạn 10

Hình 1.9 : Mặt cắt tường vây và kết quả chuyển vị ngang theo quan trắc ở vị trí I4 11

Hình 1.10: Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất tường và chiều sâu hố đào 12

Hình 1.11: Quan hệ giữa chuyển vị tường và chiều sâu ngàm trong đất của tường vây 13

Hình 1.12 : Quan hệ giữa biến dạng của tường vây và thanh chống có độ cứng lớn 14

Hình 1.13 : Quan hệ biến dạng của tường chắn và hệ thanh chống có độ cứng bé 15

Hình 1.14 : Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang cho OCR=1 của đất sét 16

Hình 1.15 : Hạ mực nước ngầm làm cho đất xung quanh lún không đều 17

Hình 1.16 : Các giai đoạn thi công theo phương pháp top-down 17

Hình 1.17 : Các giai đoạn thi công theo phương pháp top-down (tiếp theo) 18

Hình vẽ chương 2 Hình 2.1 : Sơ đồ quan hệ của thanh chống với chuyển vị của thân tường trong quá trình đào đất 20

Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana 21

Hình 2.3 : Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi Nhật Bản 22

Hình 2.4 : Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng 25

Hình 2.6 : Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic trong thí nghiệm

nén 3 trục thoát nước 29

Hình 2.7 : Các đường cong dẻo ứng với các giá trị γp khác nhau 30

Hình 2.8 : Mặt dẻo của mô hình Hardening Soil trong mặt phẳng p-q 31

Hình 2.9 : Các đường đồng mức chảy dẻo của mô hình HS trong không gian ứng suất chính 32

Hình 2.10 : Xác định E50 từ kết quả thí nghiệm nén 3 trục với sơ đồ CD 39

Hình 2.11 : Xác định Eoed từ kết quả thí nghiệm nén một trục 40

Hình 2.12: Giới hạn vùng mô hình khi phân tích hố đào sâu bằng Plaxis, K.J Bakker (2005) 46

Hình 2.13 : Lỗi phần tử xấu khi chia lưới 48

Hình vẽ chương 3Hình 3.1 Hình chiếu trục đo công trình Vietcombank Tower 50

Hình 3.2 : Biểu đồ SPT (N) và độ ẩm (W), giới hạn dẻo Wp, giới hạn chảy WL 52

Hình 3.3 Các giai đoạn thi công 54

Hình 3.4 : Mặt bằng bố trí thiết bị đo chuyển vị 55

Hình 3.5 : Kết quả chuyển vị ngang chu kỳ 100 ngày 10/09/2012 56

Hình 3.6 : Mô hình Plaxis 3D Foundation 62

Hình 3.7 : Chia lưới 3D mô hình Plaxis 3D Foundation 63

Hình 3.8 : So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống IN05, IN06 (GĐ11) 64

Hình 3.9 : Dạng chuyển vị của tường vây (GĐ11) 65

Hình 3.10 : Dạng chuyển vị của tường vây khi không có cọc leg pile 66

Hình 3.11 : Dạng chuyển vị của tường vây chiều sâu ngàm của cọc leg pile 0.2H 66

Hình 3.12 : Dạng chuyển vị của tường vây chiều sâu ngàm của cọc leg pile 0.4H 67

Hình 3.13 : Dạng chuyển vị của tường vây chiều sâu ngàm của cọc leg pile 0.6H 67

Hình 3.14 : Dạng chuyển vị của tường vây chiều sâu ngàm của cọc leg pile 0.8H 67

Hình 3.15 : Biểu đồ so sánh chuyển vị lớn nhất của tường vây khi chiều sâu ngàm của các cọc leg pile thay đổi 0.2H , 0.4H , 0.6H , 0.8H ( H=38m) 68

leg pile thay đổi 0.2H , 0.4H , 0.6H , 0.8H 68 Hình 3.17 : Dạng chuyển vị của tường vây với khoảng cách giữa các cọc leg pile 6m 69 Hình 3.18 : Dạng chuyển vị của tường vây với khoảng cách giữa các cọc leg pile 9m 70 Hình 3.19 : Dạng chuyển vị của tường vây với khoảng cách giữa các cọc leg pile 12m 70 Hình 3.20: Dạng chuyển vị của tường vây với khoảng cách giữa các cọc leg pile 15m 70 Hình 3.21: Biểu đồ so sánh chuyển vị lớn nhất của tường vây khi khoảng cách của các cọc leg pile thay đổi 6m , 9m , 12m , 15m 71 Hình 3.22 : Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường khi khoảng cách của các cọc leg pile thay đổi 6m , 9m , 12m , 15m 71

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 : Chiều sâu của tường chôn trong đất 13

Bảng 2.1 : Các thông số cơ bản để xác định mô hình MC 28

Bảng 2.2 : Các thông số cơ bản trong mô hình HS 32

Bảng 2.3 : Mô đun biến dạng, và hệ số poisson của một số loại đất theo GS Das 43

Bảng 2.4 : Một số giá trị hệ số thấm của các loại đất theo tổng kết của Das 44

Bảng 2.5 : Bảng tham khảo giá trị sức chống cắt theo tên đất và trạng thái của đất từ thí nghiệm nén 3 trục theo các sơ đồ U-U và C-U 45

Bảng 2.6 : Tra hệ số Rinter 46

Bảng 3.1 : Bảng phân loại và đặc điểm phân bố các lớp đất trong các hố khoan HB3 51

Bảng 3.2 : Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 52

Bảng 3.3 : Giá trị Mô đun biến dạng của đất nền theo công thức của Mitchel và Gardner và Schurtmann 59

Bảng 3.4 : Các thông số đất nền cho mô hình HS 59

Bảng 3.5: Các thông số đặc trưng của vật liệu tường trong đất 60

Bảng 3.6: Các thông số đặc trưng của vật liệu dầm 60

Bảng 3.7 : Các thông số đặc trưng của vật liệu sàn 61

Bảng 3.8: Các giai đoạn tính toán 63

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

50

ref

refoed

refur

Gs Tỷ trọng hạt

pexcess KN/m2 Áp lực nước thặng dư

psteady KN/m2 Áp lực nước thủy tĩnh

qa KN/m2 Giá trị tiệm cận của sức chống cắt

Rinter Hệ số giảm cường độ sức chống cắt

γunsat KN/m3 Trọng lượng riêng không bão hòa

εx,y,z % Biến dạng tương đối pháp tuyến theo trục x,y,z thẳng góc bất

kỳεv

pc

PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài:

Hiện nay quá trình đô thị hóa đang bùng nổ ở Việt Nam, kéo theo nhu cầu về sử dụng không gian cũng tăng lên nhanh chóng trong các khu đô thị Nhà cao tầng đang được xây dựng ngày càng nhiều, một phần không thể thiếu trong công trình nhà cao tầng là tầng hầm và việc khai thác khoảng không gian ngầm là xu hướng tất yếu trong bài toán kinh tế và công năng sử dụng của các tòa nhà

Một trong những giải pháp xây dựng công trình ngầm trong vùng xây chen và trong điều kiện nền đất yếu như khu vực thành phố Hồ Chí Minh, thì giải pháp tường trong đất là khá hợp lý Sử dụng tường trong đất để bảo vệ thành vách không những đảm bảo về mặt kỹ thuật, kinh tế mà còn đảm bảo về môi trường và không gây ảnh hưởng xấu đến công trình lân cận đã xây dựng trước đó

Khi thi công tường chắn có nhiều phương án khác nhau bao gồm tường cọc ván thép hình hoặc ống thép (sheet pile wall), tường bằng cọc trộn (trộn cưỡng chế đất với xi măng,vôi ), sử dụng cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực trước, sử dụng bằng tường cọc khoan nhồi, sử dụng tường liên tục trong đất (tường vây barrette) Tuy nhiên mỗi loại tường chắn chỉ nên sử dụng trong một số điều kiện cụ thể như điều kiện về địa chất, chiều sâu hố đào, điều kiện xây dựng tại mỗi khu vực thì mới đem lại hiệu quả kinh tế cao

Trong đó, tường trong đất sử dụng tường vây cọc barrette được sử dụng khá phổ biến Tuy nhiên, để đảm bảo điều kiện chuyển vị của tường vây cọc Barrette, khi đó tường vây thường được cắm ở những tầng đất tốt, có độ sâu đáng kể, dẫn tới hiệu quả về kinh tế không cao Bài toán đặt ra là giá thành phải thấp hơn nhưng vẫn đảm bảo điều kiện về ổn định và biến dạng của tường cũng như đất nền xung quanh , đồng thời có thể rút ngắn thời gian thi công khi sử dụng tường vây cọc barrette Giải pháp mới đưa ra đó chính là sử dụng cọc chân (leg pile) tường vây barrette Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có đề tài nguyên cứu đi sâu vào giải pháp này Chính vì vậy nội dung chính của luận văn này là tập trung phân tích sự làm việc của cọc chân (leg pile) trong tường vây cọc barrette khi thi công tầng hầm, từ đó sẽ đề xuất giải pháp tính toán tường trong

đất hợp lý nhất, thỏa mãn yêu cầu về chuyển vị của tường và tiến độ thi côngđáp ứng nhu cầu xây dựng cho các công trình

2 Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu sự chuyển vị của tường vây cọc barrette có xét tới ảnh hưởng của cọc chân (leg pile) trong tường vây cọc barrette được thi công theo phương pháp top-down thuộc công trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Đề tài nghiên cứu xây dựng phương pháp tính toán về ảnh hưởng của cọc chân (leg pile) trong tường vây cọc barrette khi áp dụng phần mềm Plaxis 3D Version 1.6.Sao cho sự sai khác về chuyển vị của mô phỏng và quan trắc thực tế là ít nhất Từ đó, đề xuất chiều sâu hợp lý và khoảng cách của các cọc chân trong tường vây cọc barrette để chuyển vị của tường là bé nhất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tập trung nghiên cứu tính toán cho tầng hầm trong quá trình thi công Áp dụng cho các công trình xây dựng dân dụng nhà cao tầng khu vực thành phố Hồ Chí Minh Lấy số liệu của công trình Vietcombank Tower tọa lạc tại số 5, quảng trường Mê Linh, quận I, TP Hồ Chí Minh làm ví dụ cụ thể

Các thông số phân tích trong đề tài sẽ giới hạn với thông số mô hình Hardening Soil được cung cấp trong phần mềm Plaxis 3D Version 1.6

4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu tổng quan các phương pháp tính toán phù hợp với trình tự thi công Trong đó sử dụng phần mềm xây dựng ứng dụng trên máy tính cụ thể là sử dụng phần mềm Plaxis 3D Version 1.6 để phân tích tính toán sự ổn định của công trình Vietcombank Tower nhằm dự đoán chuyển vị của nền đất xung quanh hố đào trong các trường hợp cụ thể, từ đó tổng hợp số liệu, so sánh với kết quả quan trắc ngoài thực tế và rút ra nhận xét cần thiết

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:

Đề tài thực hiện nhằm đưa ra được cái nhìn chung về sự làm việc của cọc chân (leg pile) trong tường vây Barrette thông qua việc tính toán xác định chuyển vị tường vây Góp phần đưa ra phương án thiết kế mới về biện pháp chắn đất trong hố đào khi sử

dụng tường vây cọc barrette phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và mang lại hiệu quả về kinh tế

Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho

chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công và xây dựng công trình ngầm đô thị

6 Nôi dung đề tài:

MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CỌC CHÂN (LEG PILE) TRONG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE

Tổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị tường chắn hố đào sâu Một số công trình sử dụng cọc chân (Leg Pile) trong tường vây cọc Barrette

CHƯƠNG 2 : CỞ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU

Cơ sở lý thuyết cho việc tính toán chuyển vị của tường chắn và lựa chọn phương pháp tính hiệu quả phù hợp với bài toán tính chuyển vị

Mô hình tính toán và bộ thông số đầu vào cho chương trình Plaxis 3D Foundation CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE CÓ XÉT ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHÂN (LEG PILE)

Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án Vietcombank Tower, quận I, TP Hồ Chí Minh

Dùng kết quả chuyển vị ngang của tường chắn được mô phỏng bằng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để so sánh chuyển vị ngang của tường theo quan trắc Với kết quả này tác giả tiến hành thay đổi chiều sâu của cọc leg pile theo các bước thi công, để phân tích xu hướng chuyển vị ngang của tường chắn Ngoài ra, tác giả tiến hành thay đổi khoảng cách của các cọc chân trong tường vây, nhắm phân tích ảnh hưởng của khoảng cách các cọc chân đến chuyển vị của tường vây

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả phân tích ở chương 3 Đưa ra các kết luận về sự thay đổi chiều sâu và khoảng cách của các cọc chân nhằm làm giảm chuyển vị của tường vây cọc barrette Và có các kiến nghị cho những nghiên cứu tiếp theo

Dầm mũ

Tường Barrettee

B2

B1

B0

Barrette leg

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CỌC LEG PILE TRONG TƯỜNG BARRETTE 1.1 Giới thiệu về cọc leg pile trong tường vây barrette và việc sử dụng hiện nay: 1.1.1 Giới thiệu về cọc leg pile trong tường vây barrette :

Tường vây cọc Barrette là một dạng tường trong đất, thường sử dụng để làm tường trong các tầng hầm nhà cao tầng, Tường Barrette là một bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép được đúc tại chỗ hoặc lắp ghép trong đất

Việc thi công tường vây cọc Barrette trong đất thực chất là thi công các cọc Barrette liên tục, được nối liền nhau qua các khớp nối CWS để tạo thành một bức tường trong đất Hệ cọc Barrette có những đoạn cọc được cắm sâu vào trong tầng đất tốt để chịu trọng lượng bản thân của tường được gọi là cọc chân (leg pile)

Hình 1.1 : Mô hình tường vây Barrette có cọc leg pile

Tường vây cọc Barrette được thi công bằng lưỡi khoan loại gầu ngoạm hình chữ nhật Tường Barrette thường có tiết diện hình chữ nhật, có chiều rộng từ 0,6- 1,5m, chiều dài từ 2,5-3,0m và chiều sâu từ 12-40m, cá biệt có những tường sâu đến 100m

Tường vây cọc Barrette được sử dụng để làm tường hầm cho nhà cao tầng, các công trình ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước lớn, các gara ô tô ngầm dưới đất v.v…

1.1.2 Khái quát về tình hình thi công cọc leg pile trong tường barrette:

Tường Barrette lần đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1948 sau đó được thi công trong thực tế lần đầu ở Italia năm 1950 bởi Icos Năm 1961 hệ tường Barrete được sử dụng tại công trình Hyde Park Corner, Lon Don, sau đó công nghệ trở nên phổ biến trên toàn Châu Âu Sự phát triển của công nghệ được thúc đẩy bởi sự cạnh tranh của các công ty lớn đi đầu trong công nghệ này đó là: Icos ở Châu Âu và Mỹ, Soletanche và Bachy ở Pháp, trevasani và Rodio ở Italia Đầu những năm 70 tường được sử dụng ở Nhật từ đó nó trở thành phổ biến trên toàn thế giới

Ở Việt Nam được áp dụng lần đầu từ những năm 1995, 1996 ở Hà Nội: Công trình 15 tầng Rosegander-Aprtuent – Số 6 phố Ngọc Khánh - Hà Nội, công trình Everfortune 83 Lý Thường Kiệt - Hà Nội (5 tầng hầm) Cho đến nay việc thi công tường barrette được ứng dụng trong hầu hết các công trình xây dựng có một hoặc nhiều tầng hầm ở Việt Nam

Tuy nhiên, khối lượng vật liệu khi thi công tường barrette lớn do tường vây cần được đặt vào những tầng đất tốt, cùng với công nghệ thi công phức tạp nên cọc barrette thường có giá thành cao, để giảm khối lượng về vật liệu các cọc chân (leg pile) trong tường vây barrette đã được sử dụng, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của tường và điều kiện chuyển vị của đất quanh hố đào Có thể kể ra đây một số công trình sử dụng tường Barrette sử dụng cọc chân (leg pile) tiêu biểu như sau:

Hình 1.2 : Mặt bằng dự án khu phức hợp Sathorn

Dự án khu phức hợp Sathorn nằm ở vị trí trung tâm Bangkok [1] Hố đào sâu lớn nhất 15.5 m , tường vây barrette dày 0.8m, chiều sâu 18m Các cọc khoan nhồi (Bored pile) đường kính 1,2m và các cọc leg pile (2.7x0.8m) được thi công trong hệ tường vây và cắm vào lớp đất cát lẫn sỏi sạn sâu 60m nhằm mục đích chống đỡ tải trọng của cột và trọng lượng bản thân của hệ tường vây

Hệ thanh chống gồm các thanh giằng ngang theo đường biên tường chắn, các thanh dọc và các thanh chống ngang, khoảng cách giữa các thanh chống là 6.4 – 6.8m Để quan trắc chuyển vị của tường, dùng 4 ống inclinometer đã được lắp vào trong tường với chiều sâu 20m đến 25m

Hình 1.3 : So sánh kết quả chuyển vị tường giữa quan trắc và tính toán

Khi tiến hành đào đất ở giai đoạn 1 với chiều sâu đào là 3,2 m Chuyển vị ngang quan sát được là 40mm Sau đó tiến hành thi công hệ dầm mũ nhằm khóa đỉnh tường mà không có sự chống đỡ của hệ thanh chống Kết quả là sau ba tháng không chống đỡ

chuyển vị đã tăng lên 55mm-70mm Sau khi lắp đặt hệ thống chống và kích tải, chuyển vị tường chắn tăng lên từ 2mm-4mm ở các giai đoạn đào đất còn lại

Hình 1.3 so sánh kết quả tính toán và quan trắc trên độ cứng của đất Eu/Su = 500 và 2000 đối với đất sét mềm và sét cứng ở Bangkok Kết quả của hình 1.3 đã bỏ qua chuyển vị ở giai đoạn đầu tiên

Theo như nguyên cứu của Teparakasa W (Chulalongkhon University Bangkok, Thailand) và các đồng nghiệp với đề tài “ Prediction and performances of short embedded cast in-situ diaphragm wall for deep excavation in Bangkok subsoil ” được thực hiện trên Dự án khu phức hợp Sathorn đã kết luận rằng chiều sâu đào đất và đặc tính của đất ảnh hưởng lớn đến biến dạng của tường chắn [2] Đồng thời việc kích tải trước cho hệ thanh chống là rất hiệu quả đối việc làm giảm chuyển vị ngang của tường chắn

Hình 1.4 : Dự án ngân hàng ThaiLand (BOT)

Dự án ngân hàng ThaiLand (BOT) là công trình được xây dựng ở Bangkok dọc theo sông Chao Phraya,dự án xây dựng gần hai cung điện : Bangkhunphrom Palace và

Tewavej Palace, với 4 tầng hầm bao gồm F1 (-1.2m), P1 (-4.7m), P2 (-7.7m) , P3 (10.7m), P4 (13.7m) [3] (hình 1.4)

Dự án gồm 4 tầng hầm với tổng chiều sâu của hố đào sâu 15.2 m Tường vây dày 1m, sâu 20m và cọc leg pile sâu 50m để chống đỡ tải trọng bản thân của tường vây Công tác thi công được tiến hành bằng phương pháp top-down Bắt đầu từ sàn F1 sau đó di chuyển xuống P2 và thi công sàn P4, tiếp đến là sàn P1, P3 Kết quả chuyển vị ngang của tường vây theo các giai đoạn và chuyển vị lớn nhất được phân tích bởi FEM được trình bày ở hình 1.5

Hình 1.5 : Kết quả chuyển vị ngang của tường vây

(a) Mặt cắt tường vây (b) Chuyển vị lớn nhất của tường vây theo kết quả quan trắc và tính toán

Trong một số điều kiện thi công không thể sử dụng hệ cọc barrette làm tường vây Người thiết kế đã dùng tường vây là hệ cọc được thi công liên tục Để giảm giá thành hệ cọc đã được thay đổi tiết diện Dự án The Heathrow Express Rail Link kết nối trực tiếp giữa sân bay Heathrow và trung tâm London [4] Hố đào là hình tròn có đường kính 60m và sâu 30m Giải pháp được đưa ra là dùng thi công hệ cọc xung quanh hố đào Gồm có 182 cọc secant pile, các cọc khoan nhồi này có đường kính 1.2m với chiều sâu là 40m, sau đó giảm tiết diện cọc với đường kính 0,9m dài 20m

Hình 1.6 : Thể hiện sự thay đổi tiết diện cọc trong tường vây

Hình 1.7 : Chuyển vị của tường vây Dự án The Heathrow Express Rail Link

Cao ốc Văn Hóa – Khách Sạn Pasteur được xây dựng tại địa chỉ 59-61 Pasteur, phường Bến Nghé, quận I, TP Hồ Chí Minh gồm 3 tầng hầm mỗi tầng hầm có chiều

cao 3m, các tầng hầm được bố trí làm chỗ giữ và đậu xe cho cả công trình Ngoài ra còn có hệ thống máy móc kỹ thuật phục vụ cho toà nhà: thang máy, bể nước ngầm…

Hình 1.8 : Mặt bằng tường vây và hệ thanh chống Cao ốc Văn Hóa – Khách Sạn

Cao ốc Văn Hóa – Khách Sạn Pasteur có tổng chiều sâu hố đào là 10.3m, tường vây dày 0,6m, chiều sâu tường vây 22m , Các cọc chân sâu 32 ÷ 40 m Các tầng hầm được thi công bằng phương pháp Bottom-up, được lắp đặt bằng hệ thống thép hình để chống đỡ vách tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công các tầng hầm Gồm các giai đoạn sau :

Giai đoạn 1 : Thi công hệ tường vây xung quanh hố đào Giai đoạn 2 : Hạ mực nước ngầm và tiến hành đào đất xuống cao độ 2.2m Giai đoạn 3 : Lắp đặt hệ thanh chống bằng thép hình ở cao độ 1.5m

Giai đoạn 4 : Hạ mực nước ngầm và tiến hành đào đất xuống cao độ 5.2m Giai đoạn 5 : Lắp đặt hệ thanh chống bằng thép hình ở cao độ 4.5m

Giai đoạn 6 : Hạ mực nước ngầm và tiến hành đào đất xuống cao độ 8.2m Giai đoạn 7 : Lắp đặt hệ thanh chống bằng thép hình ở cao độ 6.5m

Giai đoạn 8 : Hạ mực nước ngầm và tiến hành đào đất xuống cao độ 10.3 m Để quan trắc chuyển vị của tường, dùng 4 ống inclinometer đã được lắp vào trong tường Chuyển vị lớn nhất ở vị trí I4 tại chu kỳ 27 tương ứng với giai đoạn 6 [5]

Hình 1.9 : Mặt cắt tường vây và kết quả chuyển vị ngang theo quan trắc ở vị trí I4

Dự án Vietcombank Tower tọa lạc tại số 5, quảng trường Mê Linh, quận I, TP Hồ Chí Minh gồm 4 tầng hầm, hố đào sâu 15.7 m tường vây dày 1m , sâu 39 m Các cọc chân sâu 51 ÷ 65 m Dự án được thi công bằng phương pháp Top-down

1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường : [6] 1.2.1 Kích thước hố đào:

Trong nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số an toàn đến chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu Clough và O’Rourke (1990) đưa ra kết luận rằng trong một hố đào sâu điển hình thì chuyển vị ngang của tường tỷ lệ thuận với chiều rộng của hố đào sâu Điều này được giải thích là khi chiều rộng của hố đào càng lớn thì sự mất cân bằng lực càng chênh lệch do đó chuyển vị ngang của tường càng lớn Hơn nữa, trong đất sét

-0.00 m

-10.30 m

-32.00 m-22.00 m

yếu khi chiều rộng của hố đào càng lớn thì hệ số an toàn chống trồi đáy càng giảm vì vậy chuyển vị ngang càng lớn

Trong mối liên hệ giữa chiều sâu hố đào với chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu đã được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hố đào sâu trong khu vực Đài Bắc Theo kết quả của nghiên cứu này , mối quan hệ giữa chuyển vị cho phép và chiều sâu hố đào được đánh giá qua biểu thức :

1.2.2 Chiều dài ngàm trong đất của tường:

Mối liên hệ giữa chiều sâu ngàm trong đất tường vây Hp đến chuyển vị ngang của tường vây Đã được Chang Yu Ou tiến hành phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong một hố đào sâu 20m bằng phương pháp phần tử hữu hạn Khi sức kháng thông thường của đất nền là su/σv

’

= 0,36, chiều sâu ngàm chân tường Hp=20m và 15m thì chuyển vị ngang của tường tương tự nhau Khi giảm chiều sâu Hp=10m thì chuyển vị ngang của tường có thay đổi một ít nhưng tường vẫn đảm bảo ổn định Khi Hp= 4m thì tường bị hiện tượng đá chân (phá hoại) lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên

nhanh chóng Trong trường hợp su/σv

’

=0,28 với trường hợp chiều sâu ngàm tường Hp= 15m thì chuyển vị ngang của tường có lớn hơn nhưng không đáng kể so với trường hợp Hp=20m và tường bị phá hoại khi Hp=10m lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên nhanh chóng Do đó, khi tường đã ở trạng thái ổn định thì chiều sâu ngàm của chân tường ảnh hưởng không đáng kể đến chuyển vị ngang của tường

Hình 1.11 : Quan hệ giữa chuyển vị tường và chiều sâu ngàm trong đất của tường vây

(Ou et al 1993) Chiều sâu của tường càng lớn thì áp lực đất tác dụng lên tường càng tăng nên để đảm bảo về khả năng chịu lực và biến dạng, thông thường chọn theo bảng 1.1

Bảng 1.1 Chiều sâu của tường chôn trong đất

Công trình Chiều sâu tường

chôn trong đất Chiều dày tường Công trình có 1 tầng hầm 3-5m 200-300 mm Công trình có 2 tầng hầm 8-14m 400-600 mm Công trình có 3 tầng hầm 18-30m 600-800 mm Công trình có≥ 4tầng hầm 25-40m 800-1200 mm

1.2.3 Độ cứng tường vây :

Một yếu tố khác liên quan đến chuyển vị của tường đó là độ cứng của tường Trong quá trình thiết kế tường vây, nếu ta tiến hành tăng độ cứng tường vây thì chuyển vị của tường sẽ giảm theo Tuy nhiên, độ giảm của chuyển vị không có mối quan hệ tuyến tính với tăng độ cứng của tường Vì vậy yếu tố tăng độ cứng của tường không

đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế

1.2.4 Hệ thanh chống: 1.2.4.1 Độ cứng của hệ thanh chống :

Chuyển vị lớn nhất của tường chắn xảy ra gần bề mặt hố đào Hoàn tất lắp đặt tầng thanh chống thứ 2 và tiến hành giai đoạn đào đất thứ 3, nếu hệ thanh chống có độ cứng cũng đủ lớn, khi đó tường chắn sẽ tiếp tục xoay xung quanh điểm tiếp xúc giữa tầng chống thứ 2 và tường Biến dạng của tường chắn có dạng như hình c Chuyển vị lớn nhất cũng xảy ra gần bề mặt hố đào

Hình 1.12 : Quan hệ giữa biến dạng của tường vây và thanh chống có độ cứng lớn

(a), (b) , (c) Các giai đoạn 1,2,3 của hố đào

Trong trường hợp bên dưới hố đào là lớp đất yếu, lực chống để ngăn cản chuyển vị của tường chắn vào bên trong hố đào nhỏ, khi đó chuyển vị lớn nhất của tường chắn thường xảy ra ở bên dưới bề mặt hố đào Ngược lại khi bên dưới là lớp đất tốt, chuyển vị lớn nhất của tường chắn thường xuất hiện trên bề mặt của hố đào

b Trường hợp hệ thanh chống có độ cứng bé:

Khi hệ thanh chống có độ cứng bé, tại vị trí tiếp xúc giữa tầng thanh chống thứ nhất với giai đoạn đào thứ 2 và tầng thanh chống thứ hai với giai đoạn đào thứ 3, chuyển vị của tường chắn lớn Dạng biến dạng sau cùng của tường chắn sẽ có dạng gần với consol và chuyển vị lớn nhất sẽ xuất hiện tại đỉnh của tường chắn.(hình 1.13)

Hình 1.13 : Mối quan hệ biến dạng của tường chắn và hệ thanh chống có độ cứng bé

(a) Giai đoạn đào đất đầu tiên (b) Giai đoạn đào đất thứ 2

(c) Giai đoạn đào đất thứ 3

1.2.4.2 Khoảng cách của hệ thanh chống :

Khoảng cách của hệ thanh chống có thể được chia thành khoảng cách theo phương ngang và khoảng cách theo phương dọc Sự thu hẹp khoảng cách theo phương ngang làm gia tăng độ cứng của hệ chống trên đơn vị bề rộng hố đào, khi đó biến dạng của tường chắn tương ứng với trường hợp thanh chống có độ cứng lớn đã được trình bày ở trên

Sự rút ngắn khoảng cách của hệ thanh chống theo phương đứng có thể tác động

hữu hiệu trong việc giảm biến dạng của tường chắn bởi vì độ cứng của hệ thanh chống được gia tăng Mặt khác, vì biến dạng của tường chắn là kết quả tích lũy qua các giai đoạn đào đất khác nhau, khi khoảng cách theo phương đứng của hệ thanh chống được rút ngắn, đồng thời khoảng cách giữa thanh chống và mặt đáy hố đào sẽ giảm , kết quả là biến dạng của tường chắn cũng sẽ suy giảm

Hình 1.14 xét đến ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống theo phương đứng giữa khoảng cách hệ thanh chống h =10m và các thanh chống được chống liên tục Kết quả là khoảng cách thanh chống ảnh hưởng đáng kể đến chuyển vị ngang của tường

Hình 1.14 : Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang cho

OCR=1 của đất sét

1.2.5 Điều kiện địa chất:

Ảnh hưởng của loại đất đến chuyển vị của tường thấy rõ và lớn khi tính chất của đất thay đổi Cụ thể sự chuyển vị của tường nhỏ hơn khi tường nằm trong vùng đất cứng so với tường nằm trong vùng đất yếu

Ngoài ra, những ảnh hưởng của nước ngầm đến độ lún xảy ra ở các giai đoạn thi công là rất đa dạng và khác nhau Sự thay đổi mực nước ngầm đã làm giảm áp lực nước, tạo ra sự gia tăng về ứng suất hữu hiệu đã dẫn đến hiện tượng trồi đất bên trong hố đào và làm gia tăng độ lún cho các vùng đất lân cận

Hình 1.15 minh họa cho công tác bơm hút hạ mực nước ngầm Mực nước ngầm thay đổi theo từng giai đoạn thi công đào đất Vì vậy quá trình lún ở các điểm khác nhau trong đất sẽ có hình dáng như việc dỡ tải các lớp đất ở phía trên hố đào gây ra

Hình 1.15 : Hạ mực nước ngầm làm cho đất xung quanh lún không đều 1.2.6 Phương pháp thi công :

Lựa chọn phương pháp thi công cho tầng hầm như phương pháp Top-down, Sêmi Top-down, Bottom-up , việc đào quá sâu để thi công hệ thống thanh chống đỡ, và thời gian cho từng giai đoạn thi công, tay nghề của đội công nhân thi công công trình Tất cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng đến độ chuyển vị của đất xung quanh trong hố đào Hình 1.16 các giai đoạn thi công của phương pháp thi công top-down với nhà nhiều tầng có 2 tầng hầm, các sàn tầng hầm thường được sử dụng để hạn chế độ lún và để chống đỡ các tường biên hoặc tường cọc

Hình 1.16 : Các giai đoạn thi công theo phương pháp top-down

Một trong những yếu tố làm giảm chuyển vị là tăng độ cứng của tường vây, bằng cách tăng chiều dài cọc khi đó tường vây được cắm ở những tầng đất tốt, có độ sâu đáng kể gây hao tốn vật liệu nên không mang lại hiệu quả về kinh tế

Hiện nay, đã có nhiều công trình sử dụng cọc leg pile trong tường barrette Theo như thiết kế thì các cọc leg pile chủ yếu là gánh đỡ tải trọng của cột truyền xuống hay chịu trọng lượng bản thân của tường vây Tuy nhiên, vẫn chưa có đề tài nào nghiên cứu về sự ảnh hưởng của cọc leg pile đến chuyển vị của tường vây

Luận văn sẽ phân tích chi tiết về ảnh hưởng của các cọc chân trong tường vây barrette đến chuyển vị của tường Đồng thời đề xuất chiều sâu và khoảng cách của các cọc chân trong tường vây để đảm bảo điều kiện chuyển vị

3

CHƯƠNG 2 : CỞ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA

TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU

Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính tường tầng hầm được xây dựng dựa trên các mô hình tính toán gần đúng nhất với sơ đồ làm việc thật của tường tầng hầm Việc xây dựng các mô hình tính toán cho các phương pháp khác nhau là khác nhau, dựa theo các giả thiết đưa ra khi xây dựng Sau đây sẽ giới thiệu sơ lược một vài lý thuyết tính tường tầng hầm điển hình

2.1.Các lý thuyết tính toán tường chắn: [7] 2.1.1 Tính toán tường liên tục trong đất (phương pháp Sachipana - Nhật)

Phương pháp này khi tính toán xem lực trục thanh chống, mômen thân tường bất biến, lấy một số kết quả đo thực tế các hiện tượng làm căn cứ:

Sau khi đặt tầng chống dưới, lực trục của tầng chống trên hầu như không đổi hoặc nếu có thì không đáng kể

Chuyển dịch của thân tường từ điểm chống dưới trở lên, phần lớn đã xảy ra trước khi lắp đặt tầng chống dưới (xem hình 2.1)

Hình 2.1 : Sơ đồ quan hệ của thanh chống với chuyển vị của thân

tường trong quá trình đào đất (a), (b), (c) là trình tự đào

(1), (2), (3) là chuyển dịch của tường sau lần đào thứ 1, thứ 2 và thứ 3

Mômen uốn của thân tường từ điểm chống dưới trở lên, phần lớn trị số của nó là phần còn dư lại từ trước khi lắp đặt tầng chống dưới

+ xni

wx+v

a

(0k-xm)

h0k+xm)q

o

Căn cứ vào các hiện tượng thực đo này Sachipana đưa ra phương pháp tính lực trục thanh chống và mômen thân tường không biến đổi theo quá trình đào đất, những giả định cơ bản của nó là: (xem hình 2.2)

Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana

Trong đất có tính dính, thân tường xem là đàn hồi vô hạn Áp lực đất thân tường từ mặt đào trở lên phân bố theo hình tam giác, từ mặt đào trở xuống phân bố theo hình chữ nhật (đã triệt tiêu áp lực đất tĩnh ở phía đào đất)

Áp lực nước bên dưới mặt đào xem là giảm đi tới không, lực chống của đất bên bị động xem là đạt tới áp lực đất bị động

Sau khi lắp đặt tầng chống dưới thì xem trị số lực trục của tầng chống trên duy trì không đổi, còn thân tường từ tầng chống dưới trở lên vẫn duy trì ở vị trí cũ

Điểm mômen uốn thân tường bên dưới mặt đào M=0 xem là một khớp và bỏ qua lực cắt trên thân tường từ khớp ấy trở xuống

Căn cứ vào điều kiện cân bằng tĩnh Ma = 0 và Y = 0 tìm ra lực chống Nkvà chiều sâu Xm

2.1.2 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp đàn hồi:

Phương pháp đàn hồi trong “Quy phạm thiết kế móng công trình xây dựng Nhật Bản” có cơ sở tính toán như hình 2.3 Với các giả định cơ bản như sau:

Hình 2.3: Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi Nhật Bản

* Thân tường xem là đàn hồi dài vô hạn, giải bằng phương trình vi phân * Áp lực đất bên chủ động là đã biết (áp lực đất thân tường từ mặt đào trở lên phân bố hình tam giác), nhưng phía dưới mặt cắm vào đất (mặt đáy hố đào) chỉ có lực chống của đất bên bị động, trị số phản lực đất tỉ lệ thuận với dịch chuyển của thân tường

* Phản lực chống hướng ngang của đất lấy bằng áp lực đất bị động, trong đó (

x

  ) là trị số áp lực đất bị động sau khi trừ đi áp lực đất tĩnh (x)

* Sau khi đặt thanh chống (dầm, sàn nhà) thì xem điểm chống của thanh chống là bất động

* Sau khi đặt thanh chống dưới, thừa nhận là lực trục trong thanh chống trên duy trì không đổi, thân tường ở phần trên cũng duy trì chuyển dịch như cũ

* Điểm momen uốn thân tường bên dưới mặt đào M=0 xem là một khớp và bỏ qua lực cắt trên thân tường từ khớp ấy trở xuống

2.1.3 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp tính lực trục thanh chống, nội lực thân tường biến đổi theo quá trình đào:

Phương pháp này có kể đến sự không ngừng biến đổi của lực trục các tầng thanh chống và nội lực thân tường theo tiến triển của việc đào đất và việc chống giữ

Những giả thiết cơ bản của phương pháp này là: * Kể đến sự chuyển dịch của thanh chống, thanh chống thay thế bằng loxo * Áp lực bên đất chủ động có thể dựa vào số liệu thực đo, đồng thời giả thiết là hàm số bậc 2 của toạ độ

* Phần tường trong đất đã đạt đến vùng dẻo của áp lực đất bị động Rankine và vùng đàn hồi của phản lực đất tỉ lệ thuận với chuyển dịch của thân tường

* Thân tường là một dầm dài hữu hạn, thanh chống ở thân tường có thể là tự do, là nối khớp hoặc là cố định

2.1.4 Phương pháp phần tử hữu hạn:

Phương pháp phần tử hữu hạn là một thuật toán để giải những phương trình vi phân đạo hàm riêng bằng cách rời rạc hoá phương trình theo các phương không gian nghiên cứu Việc rời rạc hoá được tiến hành bằng cách phủ lên miền xét các miền nhỏ hơn đơn giản có hình dạng tùy ý (phần tử hữu hạn) nhằm chuyển các phương trình của bài toán thành các ma trận liên hệ giữa các số liệu vào tại các điểm định sẵn trong phần tử (các điểm nút), với số liệu ra tại chính các điểm này Thiết lập những phương trình ma trận tổng thể (các phương trình ma trận đối với khắp miền nghiên cứu) bằng cách cộng từ nút này tới nút khác các phương trình ma trận đối với các miền con nhỏ hơn

Phương pháp phần tử hữu hạn ban đầu được nghiên cứu áp dụng cho các phần tử đơn giản như phần tử thanh, sau này được phát triển cho nhiều loại phần tử phức tạp hơn như phần tử tấm, phần tử vỏ, phần tử khối Hơn thế nữa, phương pháp phần tử hữu hạn không chỉ dừng lại để giải các bài toán vật rắn biến dạng mà còn giải các bài toán về động lực học, bài toán truyền nhiệt, thuỷ động lực học, ổn định Đặc biệt, phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để tính cho các bài toán liên quan đến địa cơ học như ổn định mái dốc, phân bố ứng suất trong đất, ứng suất dưới đáy móng, áp lực đất lên tường chắn, áp lức đất lên tuy nen

Nhận xét :

Phương pháp tính toán tường trong đất gồm có phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn Tuy nhiên, đất là loại vật liệu phức tạp, để dự báo được chuyển vị của tường chắn đòi hỏi cần phải mô phỏng được chính xác ứng xử của đất và mô