Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích ổn định hố móng sâu nhà cao tầng trên đất yếu ven sông khu vực Thành phố Cần Thơ

Nội dung dé tài luận văn là phân tích chuyển vị ngang của tường vây cirLarssen và cọc ông bê tông ứng suất trước bên trong ho dao cho công trình Bệnhviện phụ sản quốc tế Phương Châu - Cầ

NGUYEN ANH TUAN

PHAN TICH ON DINH HO MONG SAU NHA CAO TANG

TREN DAT YEU VEN SONG KHU VUC

THANH PHO CAN THO

Chuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dựngMã số: 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng 11 năm 2013

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

PGS.TS Trần Xuân Thọ TS Đã Thanh Hải

Cán bộ châm nhận xét 1 : GS.TS Trần Thị ThanhCán bộ cham nhận xét 2 : TS Nguyễn Mạnh TuânLuận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp.HCMngày 28 tháng 02 năm 2014

Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm:1 PGS.TS Võ Phan Chủ tịch Hội đồng2 TS Lê Bá Vinh Thư ký

3 GS.TS Trần Thị Thanh Ủy viên4 TS Nguyễn Mạnh Tuân Ủy viên5 TS Đỗ Thanh Hải Ủy viênXác 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 DONG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYÊN ANH TUẦN MSHV: 11861030Ngày, tháng, năm sinh: 17/02/1976 Nơi sinh: Sóc TrăngChuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dựng Mã sô: 60.58.60

I.TÊN ĐÈ TÀI: —_ ¬

PHAN TÍCH ÔN ĐỊNH HO MONG SAU NHÀ CAO TANG TREN DAT YEU

VEN SONG KHU VUC THANH PHO CAN THO

Il NHIEM VU VA NOI DUNG:1 Nhiệm vu: Phân tích 6n định hố móng sâu nhà cao tang trên dat yếu ven sông khuvực Thành phố Cần Thơ

2 Nội dung:Mở đầuChương 1: Tổng quan về hố đào sâu công trình nhà cao tầng trên đất yếu ven sông.Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán 6n định hồ đảo sâu

Chương 3: Phân tích chuyển vị ngang của tường vay cir Larssen và cọc bê tông bêntrong hồ dao sâu cho công trình Bệnh viện phụ sản quốc tế Phương Châu — Can Thơ

Chương 4: Phân tích ảnh hưởng của mực nước ngâm và vị trí đặt tải khối đất đếnchuyển vị ngang của tường vây cir Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào

Kết luận và kiến nghi.Ill NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 22 tháng 06 năm 2013.IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: — ngày 22 tháng 11 năm 2013

V CÁN BO HUONG DAN: PGS.TS TRAN XUAN THỌ; TS DO THANH HAI

: Tp.HCM, ngay 22 thang 11 nam 2013CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON

PGS.TS TRAN XUAN THO TS DO THANH HAI PGS.TS VO PHANNội dung va Luận văn Thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ý MOT LOI CAM ON CHAN THÀNH DEN TAT CA NHỮNG

NGUOI DA HUONG DAN, GIUP DO, DONG VIEN TRONGSUOT QUA TRINH HOC TAP, NGHIEN CUU LUAN VAN.Luận văn thạc sỹ được thực hiện trên nên tảng kiến thức đã tích lũy đượctrong gan 02 năm học tập, nghiên cứu do Quy Thay Cô trong bộ môn Dia cơnên móng Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM truyền đạt

Xin chân thành cám ơn đến Quy Thay Cô trong Bộ môn Địa cơ nền mong,đặc biệt là PGS.TS Trần Xuân Thọ và TS Đỗ Thanh Hải đã tận tình hướng

dẫn, giúp đỡ học viên thực hiện và hoàn thành luận văn thạc sỹ

Xin chúc PGS.TS Trần Xuân Thọ mau chóng khỏi bệnh, lay lai strc khoenhư xưa dé Thay có điều kiện đóng góp nhiều hơn cho khoa học kỹ thuật

Xin chân thành cám ơn đến tất cả những người thân trong Gia đình đã ủnghộ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu Cám ơn người vợ yêu quý đã cónhiều đảm đang trong việc chăm sóc gia đình, con cái Cám ơn con trai

Nguyễn Trí Thành và con gái Nguyễn Ngọc Trúc Phương đã cho tôi nụ cười,

niềm vui mỗi ngày.Qua gần 02 năm học tập, nghiên cứu cũng giúp bản thân kết giao, quen biếtđược thêm nhiều bạn bè và tạo mối quan hệ xã hội rộng hơn Cảm ơn các bạntrong lớp Dia kỹ thuật xây dựng (CT) — 2011; đặc biệt là nhóm bạn Sóc Trăngđã có nhiều giúp đỡ lẫn nhau trong quá trình học tập, nghiên cứu

Thanh phố Hồ Chi Minh, tháng 11 năm 2013

Học viên

Nguyễn Anh Tuấn

TOM TAT LUAN VANTEN ĐÈ TÀI: PHAN TÍCH ON ĐỊNH HO MONG SAU NHÀ CAO TANG

TREN DAT YEU VEN SONG KHU VUC THANH PHO CAN THO

TOM TATDia chất thủy van tại Thanh phố Cần Thơ có nên dat yếu với chiêu day lớn,hình thành do phù sa bôi lang, xung quanh có nhiều sông ngòi nên mực nước ngâmluôn thay đổi theo chế độ thủy triều và theo mùa Ngoài yếu tố ảnh hưởng do mựcnước ngâm thi vi trí đặt tải khối dat và hình dạng của hồ dao cũng có anh hưởng đến6n định của tường vây và cọc bê tông bên trong hồ đảo

Nội dung dé tài luận văn là phân tích chuyển vị ngang của tường vây cirLarssen và cọc ông bê tông ứng suất trước bên trong ho dao cho công trình Bệnhviện phụ sản quốc tế Phương Châu - Cần Thơ để giải quyết các van dé sau:

1 Phân tích và thiết lập biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây cừ Larssentheo từng giai đoạn thi công đào đất khi mô phỏng bang phần mềm Plaxis 3DFoundation, Plaxis 2D và phương pháp tính giải tích Kết quả tính toán cho thấy tylệ chênh lệch chuyển vị ngang tường giữa 3D và 2D là (-30%); giữa 3D và giải tíchlà (+50%).

2 Phân tích và thiết lập biểu dé chuyên vị ngang của cọc bê tông bên tronghố đào theo từng giai đoạn thi công đảo đất khi mô phỏng bang phan mềm Plaxis3D Foundation và Plaxis 2D Kết quả tính toán cho thây tỷ lệ chênh lệch chuyền vịngang đâu cọc bê tông giữa 3D và 2D là trên (-30%)

3 Thiết lập phương trình tương quan giữa chuyên vị ngang đâu cọc bê tôngvới khoảng cách cọc đến tường vây trong từng vùng hồ đào ở giai đoạn đào đất cóchiều sâu hỗ đảo lớn nhất.

4 Phân tích ảnh hưởng của mực nước ngâm đến chuyên vi ngang của tườngcir Larssen va cọc bê tông bên trong hỗ đào khi mô phỏng băng phần mềm Plaxis3D Foundation Thiết lập phương trình tương quan giữa chuyển vị ngang của tườngcừ Larssen với chiều cao mực nước ngâm Thiết lập phương trình tương quan giữa

chuyên vị ngang dau cọc bê tông với chiều cao mực nước ngâm.

5 Phân tích ảnh hưởng của vị trí đặt tải khối đất đến chuyển vị ngang củatường cir Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào khi mô phỏng bang phan mémPlaxis 3D Foundation Thiết lập phương trình tương quan giữa chuyền VỊ ngang củatường cừ Larssen với khoảng cách tải khối đất đến hố dao Thiết lập phương trìnhtương quan giữa chuyên vị ngang dau cọc bê tông với khoảng cách tải khối dat đếnhô đào.

Những kết quả phân tích trên được áp dụng để dự tính chuyền VỊ ngang củatường vay cur Larssen và cọc bêtông trong từng vi trí bên trong hồ đào ở vùng đấtyêu ven sông khu vực Thành phố Cần Tho do ảnh hưởng của mực nước ngâm và vịtrí đặt tải khối đất gây ra.

THE SUMMARY OF THESIS

THE SUBJECT: ANALYSING STABILITY OF DEEP EXCAVATION OFHIGH RISE BUILDING IN ADJACENT TO THE RIVER IN SOFT SOILS

IN THE CAN THO CITY

SUMMARY

The soil in Can Tho City has thick weak geology formed by sedimentation.There are many rivers arround the Can Tho City, so groundwater levels are alwayschanged by tide and by seasson In addition to groundwater levels, the positions ofembankment and the shape of excavation also effect the stability of sheetpile walland concrete piles in the deep excavation.

In this thesis, the horizontal displacements of sheetpile wall and concretepiles in the deep excavation of Phuong Chau — Can Tho International Obstetrics —Gynaecology Hospital Building have been selected to analyse the below problems:

1 Analysing and establishing the correllation of horizontal displacement ofsheetpile wall in staged constructions based on Plaxis 3D Foundation, Plaxis 2Dand analytical method It is found that the different horizontal displacement of thesheetpile wall beetween 3D and 2D is (-30%); and 3D over analytical calculation is

(+50%).

2 Analysing and establishing the correllation of horizontal displacement ofconcrete piles in the excavation in staged constructions based on Plaxis 3DFoundation and Plaxis 2D It is found that the different horizontal displacement ofthe concrete piles beetween 3D and 2D is over (-30%).

3 Establishing the correllation between horizontal displacements of concretepiles in each excavation areas and the distance from concrete piles to sheetpile wallin the stage of bottom level.

4 Parameter studies of influence of groundwater levels on the horizontaldisplacement of sheetpile wall and concrete piles in excavation based on Plaxis 3DFoundation to establish the correllation of horizontal displacements of sheetpilewall and groundwater levels, to establish the correllation of horizontaldisplacements of concrete piles and groundwater levels.

5 Parameter studies of influence of locations of embankment on thehorizontal displacement of sheetpile wall and concrete piles in excavation based onPlaxis 3D Foundation to establish the correllation of horizontal displacement ofsheetpile wall and the distances from embankment to excavation, to establish thecorrellation of horizontal displacements of concrete piles and the distances fromembankment to excavation.

These results are used to estimate the horizontal displacements of sheetpilewall and concrete piles in each excavation areas in adjacent to the river in soft soilsin the Can Tho City caused by influence of groundwater levels and locations ofembankment.

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan kết quả công trình nghiên cứu trong đề tài luận văn này làdo chính bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS TrầnXuân Thọ và TS Đỗ Thanh Hải, nội dung không có sự sao chép, trùng lấp với cáccông bồ từ trước đến nay.

Các số liệu thu thập được trích dẫn từ nguồn tài liệu tham khảo rõ rang, trungthực Kêt quả nghiên cứu của đê tài luận văn được thực hiện nghiêm túc, cân thậnvà dau tư nhiêu thời gian cho công trình nghiên cứu này.

Người thực hiện luận văn

Nguyễn Anh Tuấn

Tóm tắt luận văn

Lời cam đoan ee ete nesMục lục eee eeDanh mục hình

Danh mục bảng

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Phương pháp nghiên cứu

4 Y nghĩa khoa học va tính thực tiễn của đề tài

5 Phạm vi và giới hạn của dé tài

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE HO ĐÀO SAU CÔNG TRÌNH NHÀ CAOTANG TREN ĐẤT YEU VEN SÔNG

1.1LGiới thiệu sơ lược về Thành phố Cần Thơ

1.2 Đặc điểm hỗ móng đào sâu và phân loại kết cau chắn giữ hố đào

1.2.1 Đặc điểm hỗ móng đảo sâu

1.2.2 Phân loại kết cầu chắn giữ hồ đảo

1.2.2.1 Tường cọc bản thép (tường cừ Larssen)

1.2.2.2 Tường vây hố dao bang cọc ximăng đất trộn ở tầng sâu

1.2.2.3 Tường vây hố đào băng cọc bản bê tông cốt thép

1.2.2.4 Tường vây hố đào băng cọc khoan nhôi

1.2.2.5 Tường liên tục trong đất (Diaphragm wall)

1.2.2.6 Giêng chìm và giếng chim hơi ép

1.3 Những thành tựu đã đạt được của công trình hé đào sâu ở Việt Nam 1.4 Những sự có về hố móng sâu nhà cao tầng đã xảy ra trong những nămgần đây Nguyên nhân, bài học kinh nghiệm

1.4.1 Bài học kinh nghiệm về cọc ván thép

1.4.2 Bài học kinh nghiệm về tường liên tục trong đất

1.5 Một số nội dung, phương pháp luận về hồ đào sâu đã được nghiên cứu1.6 Nhận xét QQQQQ QQ QQ eee tenesCHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH HO ĐÀO SAU2.1 Các dạng tải trọng và phân loại

2.1.1 Phân loại tải trọng

1XXil

`) 2) `) RR —

\Ð Œœ —1 A MAB BW C2

— — —=` CC

1212141617

181818181819191921

2.3.1 Phương pháp tính riêng áp lực nước đất

2.3.2 Phương pháp áp lực nước dat tính chung

2.4 Tính kết cầu chắn giữ hỗ đào theo phương pháp đàn héi

2.5 Tính toán kiểm tra 6n định đáy hồ đào

2.5.1 Phương pháp Terzaghi — Peck

2.5.2 Phương pháp Caquot và KerIsel

2.5.3 Phương pháp tính chong trôi đáy khi đồng thời xem xét cả c, @

2.6 Kiểm tra ôn định chống chảy thẫm vào hồ đào

2.6.1 Kiểm tra ôn định chống phun trào

2.6.2 Kiểm tra ôn định chống cột nước có áp

2.7 Phương pháp phần tử hữu hạn

2.7.1 Những điểm chính của phương pháp phần tử hữu hạn

2.7.2 Mô hình đất nền trong phương pháp phân tử hữu hạn

2.7.3 Trình tự giải một bai toán bằng phần mềm Plaxis

2.8 Nhận xét Q soCHUONG 3: PHAN TÍCH CHUYEN VỊ NGANG CUA TƯỜNG VAY CULARSSEN VA CỌC BE TONG BEN TRONG HO ĐÀO SAU CHO CÔNGTRÌNH BỆNH VIEN PHU SAN QUOC TE PHƯƠNG CHAU - CAN THO3.1 Giới thiệu về công trình

3.2 Đặc điểm dia chất thủy văn và các thông số thí nghiệm dat nền

3.3 Mặt cắt địa chất Quy3.4 Trình tự thi công hố đào

3.5 Các thông số đầu vào trong mô hình Plaxis

3.5.1 Các thông số về đất

3.5.2 Thông số tường cừ Larssen

3.5.3 Thông số hệ kingpost và thanh chỗng

3.5.4 Thông số cọc bê tông cốt thép

3.5.5 Vung ảnh hưởng va phụ tải tac dụng

3.5.6 Điều kiện mực nước ngầm

3.6 Phân tích chuyển vị ngang tường cừ Larssen và cọc bê tông bên tronghồ đào theo mô hình mô phỏng bang Plaxis 3D Foundation

3.6.1 Mô phỏng các giai đoạn thi công

3.6.2 Mô hình mô phỏng trong Plaxis 3D Foundation

3.6.3 Kết quả tính toán bằng phân mêm Plaxis 3D Foundation

3.6.3.1 Giai đoạn dao 1: Dao đất đến cote -0,5m, tải thi công

3.6.3.2 Giai đoạn đào 2: Đào đất, hạ mực nước ngằm đến cote -3,0m

3.6.3.3 Giai đoạn dao 3: Dao đất, hạ mực nước ngầm đến cote -5,5m

222323232425252627303031323333343535353737

383840444545454747495050

51515152535456

3.6.3.4 Giai đoạn dao 4: Dao đất, hạ mực nước ngầm đến cote -7m

3.6.4 Kết quả phân tích chuyển vị ngang tường vây và cọc bên trong hồ dao.3.6.4.1 Kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường vây (3D)

3.6.4.2 Kết qua phân tích chuyển vị ngang của cọc bên trong hố đào (3D).3.7 Phân tích chuyển vị ngang tường vây cừ Larssen và cọc bê tông bêntrong hỗ đào theo mô hình mô phỏng bằng Plaxis 8.5 (mô hình 2D)

3.7.1 Mô phỏng các giai đoạn thi công

3.7.2 Mô hình mô phỏng trong PlaxIs §.5

3.7.3 Kết quả tính toán bằng Plaxis 8.5

3.7.3.1 Giai đoạn dao 1: Đào đất đến cote -0,5m, tải thi công

3.7.3.2 Giai đoạn đào 2: Đào đất, hạ mực nước ngầm đến cote -3,0m

3.7.3.3 Giai đoạn dao 3: Đào đất, hạ mực nước ngầm đến cote -5,5m

3.7.3.4 Giai đoạn dao 4: Dao đất, hạ mực nước ngầm đến cote -7m

3.7.4 Kết qua phân tích chuyển vị ngang tường vây va cọc bên trong hồ dao 3.7.4.1 Kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường vây (2D)

3.7.4.2 Kết quả phân tích chuyển vị ngang của cọc bên trong hồ đào (2D).3.8 Phân tích 6n định, chuyền vị công trình bang phương pháp giải tích 3.8.1 Phân tích chuyền vị ngang tường cir Larssen ở các giai đoạn đào dat 3.8.1.1 Các thông số tính toán của đất nên và tường cừ Larssen

3.8.1.2 Tính chuyền vị ngang tường ở giai đoạn đảo -3m

3.8.1.3 Tính chuyền vị ngang tường ở giai đoạn đảo -5,5m

3.8.1.4 Tính chuyền vị ngang tường ở giai đoạn đảo -7m

3.8.2 Kiểm tra ồn định đáy hố đào

3.8.2.1 Phương pháp tính chồng trồi đáy khi đồng thời xem xét cả c„ @

3.8.2.2 Kiểm tra ôn định chống phun trào

3.9 So sánh kết quả tính toán bằng Plaxis 3D Foundation với Plaxis 8.5(2D) và phương pháp giải tích

3.9.1 So sánh kết quả chuyển vị ngang tường ở các giai đoạn đào đất

3.9.2 So sánh kết quả chuyền vị ngang cọc bê tông ở giai đoạn dao đất -7m.3.10 Nhận xét

CHUONG 4: PHAN TÍCH ANH HUONG CUA MỰC NƯỚC NGAM VAVỊ TRÍ ĐẶT TAI KHOI ĐẤT DEN CHUYEN VỊ NGANG CUA TƯỜNGVAY CU LARSSEN VA CỌC BE TONG BEN TRONG HO ĐÀO

4.1 Phân tích ảnh hưởng của mực nước ngầm đến chuyển vị ngang củatường vây cừ Larssen và cọc bề tông bên trong hồ đào

4.1.1 Kết quả phân tích chuyên vị ngang của tường vây cừ Larssen ở giaiđoạn dao -7m khi mực nước ngâm thay đỔi

4.1.2 Kết quả phân tích chuyển vị ngang của cọc bê tông ở giai đoạn đảo-7m khi mực nước ngâm thay đổi

4.2 Phân tích ảnh hưởng của vị trí đặt tải khối đất đến chuyển vị ngangcủa tường vay cir Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào

4.2.1 Mô hình trong Plaxis 3D Foundaflon 4.2.2 Kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường vây cừ Larssen ở giai

3759596l

66666667676869707171727474747576tại797980

80808283

đoạn đào -7m khi thay đổi vị tri đặt tải khối dat4.2.3 Kêt quả phân tích chuyên vị ngang của cọc bê tông bên trong hô đào ởgiai đoạn đào -7m khi thay đôi vi trí đặt tải khôi dat

4.3 Nhận xét

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊI Kết luận II Kiên nghị III Hướng nghiên cứu tiếp theoTÀI LIỆU THAM KHẢO

91

9294

95959696

97

Hình 1.1Hình 1.2Hình 1.3Hình 1.4Hình 1.5Hình 1.6Hình 1.7Hình 1.8Hình 1.9

DANH MUC HINH

Các công trình ven sông Thanh phố Cần Thơ

Hình dạng tiết diện cừ Larssen

Tường vây cu Larssen

Hình dang cu Larssen

Thiết bị đóng cừ Larssen

Tường vây băng cọc ximăng đất

Thiết bị khoan CDM 2 dao

Tường cừ BTCT và Thiết bị thi công tường cừ

Tường vây hồ dao bang cọc khoan nhôi

Hình 1.10 Tường Diaphragm wall và hệ chống thành hồ đào

Hình 1.11Hình 1.12Hình 2.1Hình 2.2Hình 2.3Hình 2.4Hình 2.5Hình 2.6Hình 2.7Hình 2.8Hình 2.9Hình 2.10Hình 2.11Hình 2.12Hình 3.1Hình 3.2Hình 3.3Hình 3.4Hình 3.5Hình 3.6Hình 3.7Hình 3.8Hình 3.9Hình 3.10Hình 3.11Hình 3.12Hình 3.13Hình 3.14Hình 3.15Hình 3.16Hình 3.17Sự có 05 tầng ham Công trình PacIle

Viện KHXH lân cận bị sup đô

Lý thuyết tính toán áp lực đất Rankine

Tính toán áp lực đất chủ động bị động Rankine

Tính toán áp lực dat chủ động Coulomb

Tính toán áp lực đất bị động Coulomb

Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hỏi Nhật Bản

So đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi sau khi sửa đôi

Phương pháp Terzaghi-Peck tinh chống trồi đáy hố móng

Phương pháp Caquot và Kerisel tinh chống trồi đáy hồ móng

So đồ tính toán chống trôi đồng thời xét cả c và @

Sơ đồ kiểm tra 6n định chống phun trào

Troi đáy do nước có áp gâyra

Xác định E* „4 từ thí nghiệm nén cố kết

Phối cảnh Bệnh viện phụ sản quốc tế Phương Châu - Cần Tho

Mặt băng tường vây hố đào bang cir Larssen và vị trí hố khoan

Mặt cat địa chat công trình (hồ khoan HKI, HK2, HK3)

Mặt cắt hố đào, tường vây, giăng và cọc bên trong hồ đào

Mặt băng mô hình trong Plaxis 3D Foundation

Chia lưới 2D Ặ

Chia lưới 3D

Mô hình 3D của bài toán

Các cọc bê tông trong mô hình

Chuyên vị ngang tường vây giai đoạn đào -0,5m (3D)

Chuyên vị ngang dau cọc giai đoạn dao -0,5m (3D)

Chuyên vị đứng hồ móng giai đoạn đào -0,5m (3D)

Chuyên vị ngang tường vây giai đoạn đào -3m (3D)

Chuyển vị ngang đầu cọc giai đoạn đảo -3m (3D)

Chuyên vị đứng hồ móng giai đoạn đào -3m (3D)

Chuyên vị ngang tường vây giai đoạn đào -5,5m (3D)

Chuyên vị ngang dau cọc giai đoạn đảo -5,5m (3D)

Hinh 3.20 Chuyển vị ngang dau cọc giai đoạn dao -7m (3D) 58

Hinh 3.21 Chuyển vị đứng hố móng giai đoạn đào -7m (3D) 58

Hình 3.22 Biểu đồ chuyển vị ngang tường giai đoạn đào -0,5m (3D) 59

Hình 3.23 Biểu đồ chuyển vị ngang tường giai đoạn dao -3,0m (3D) 59

Hình 3.24 Biểu đồ chuyên vi ngang tường giai đoạn đào -5,5m (3D) 59

Hình 3.25 Biểu đồ chuyên vi ngang tường giai đoạn đào -7,0m (3D) 59

Hình 3.26 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường qua các giai đoạn dao (3D) 60

Hình 3.27 Phân chia các cọc bê tông trong hồ đào ra thành 4 vùng 62

Hình 3.28 Chuyên VỊ ngang coc số 1 ở các giai đoạn đào đất (3D) 62

Hình 3.29 Chuyên VỊ ngang coc sỐ 5 ở các giai đoạn dao đất (3D) 62

Hình 3.30 Chuyên VỊ ngang coc số 11 ở các giai đoạn đào đất (3D) 63

Hình 3.31 Chuyển vị ngang cọc số 19 ở các giai đoạn đào đất (3D) 63

Hình 3.32 Phương trình tương quan chuyền vị ngang cọc ở 4 vùng hồ đào 65

Hình 3.33 Mô hình 2D của bài toản 66

Hình 3.34 Dao dat đến cote -0,5m có tải thi công (2D) 67

Hình 3.35 Vung biến dang déo giai đoạn dao đất -0,5m 67

Hình 3.36 Kết quả chuyển vị ngang của tường và cọc giai đoạn đào -0,5m (2D) 67Hình 3.37 Đào dat, hạ MNN cote -3m (2D) 68

Hinh 3.38 Vung bién dang dễo giai đoạn đào đất -3m 68

Hình 3.39 Kết quả chuyền vị ngang của tường và cọc giai đoạn đào -3m (2D) 68

Hình 3.40 Đào dat, hạ MNN cote -5,5m (2D) 69

Hình 3.41 Vùng biến dạng dẽo giai đoạn dao đất -5,5m 69

Hình 3.42 Kết quả chuyền vị ngang của tường và cọc giai đoạn đào -5,5m (2D) 69Hình 3.43 Đào dat, hạ MNN cote -7m (2D) 70

Hinh 3.44 Vung biến dạng dễo giai đoạn đào đất -7m 70

Hình 3.45 Kết quả chuyền vi ngang của tường và cọc giai đoạn đào -7m (2D) 70

Hình 3.46 Biểu đồ chuyển vị ngang tường theo 4 giai đoạn đào đất (2D) 71

Hinh 3.47 Chuyển vị ngang cọc sô 1 ở các giai đoạn dao đất (2D) 72

Hình 3.48 Chuyên VỊ ngang coc số 5 ở các giai đoạn đào đất (2D) 72

Hình 3.49 Chuyển VỊ ngang coc số 11 ở các giai đoạn đào dat (2D) 72

Hình 3.50 Chuyên vị ngang coc số 19 ở các giai đoạn đào dat (2D) 72

Hình 3.51 So đồ tính giai đoạn đào -3,0m theo phương pháp đàn hồi 74

Hình 3.52 So đồ tính giai đoạn đào -5,5m theo phương pháp đàn hồi 74

Hình 3.53 So đồ tính giai đoạn đào -7,0m theo phương pháp đàn hồi 74

Hình 3.54 Chuyển vị tường GD đào -0,5m theo mô hình 2D và 3D 80

Hình 3.55 Chuyển vị tường GD dao -3,0m theo mô hình 2D và 3D 80

Hình 3.56 Chuyển vị tường GD đào -5,5m theo mô hình 2D và 3D 81

Hình 3.57 Chuyển vi tường GD dao -7,0m theo mô hình 2D và 3D 81

Hinh 3.58 Chuyén vị coc 1 GD dao -7,0m theo mô hình 2D và3D 82

Hinh 3.59 Chuyén vị cọc 5 GD dao -7,0m theo mô hình 2D và3D 82

Hình 3.60 Chuyển vị cọc 11 GD đào -7,0m theo mô hình 2D và 3D 82

Hình 3.61 Chuyển vị cọc 19 GD đào -7,0m theo mô hình 2D và 3D 82

Hình 4.1 Chuyên vị tường (MNN -0,Im)

Hình 4.2 Chuyên vị tường (MNN -0,m)

Hình 4.3 Chuyên vị tường (MNN -1,Im)

Hình 4.4 Chuyên vị tường (MNN -l,5m)

Hình 4.5 Biểu đồ chuyển vị ngang tường ở các mực nước ngầm khác nhau

Hình 4.6 Phương trình tương quan chuyển vị ngang tường và chiều cao MNNHình 4.7 Chuyển vị cọc 1 (MNN -0,Im)

Hình 4.8 Chuyên vị coc 1 (MNN -0,#m)

Hình 4.9 Chuyển vị cọc 1 (MNN -1,Im)

Hình 4.10 Chuyển vị coc 1 (MNN -1,5m)

Hình 4.11 Biểu đồ chuyển vị ngang cọc 1 ở các mực nước ngầm khác nhau

Hinh4.12 Phương trình tương quan chuyền vị ngang dau cọc và chiều cao MNN.Hình 4.13 Mặt cắt ngang tường vây hồ đảo có tải khối đất

Hình 4.14 Mat băng mô hình tải khối đất cách tường 1H

Hình 4.15 Mặt băng mô hình tải khối đất cách tưrờng2H

Hình 4.16 Mặt băng mô hình tải khối đất cách tường 4H

Hình 4.17 Mặt băng mô hình tải khối đất cách tường 6H

Hình 4.18 Chia lưới phan tử 3D tải khối đất cách tường 1H

Hình 4.19 Chia lưới phan tử 3D tải khối đất cách tường 2H

Hình 4.20 Chia lưới phan tử 3D tải khối đất cách tường 4H

Hình 4.21 Chia lưới phan tử 3D tải khối đất cách tường 6H

Hình 4.22 Chuyên vị tường (tải IH)

Hình 4.23 Chuyên vị tường (tải 2H)

Hình 4.24 Chuyên vị tường (tải 4H)

Hình 4.25 Chuyên vị tường (tải 6H)

Hình 4.26 Biểu đồ chuyền vị ngang tường khi tải khối đất ở các vị trí khác nhauHình 4.27 Phương trình tương quan giữa chuyển vị ngang tường và khoảngcách từ tải khối đất đến tường vây

Hình 4.28 Chuyển vị ngang cọc 1 (tải cách IH)

Hình 4.29 Chuyển vị ngang cọc 1 (tải cách2H)

Hình 4.30 Chuyển vị ngang cọc 1 (tải cách 4H)

Hình 4.31 Chuyển vị ngang cọc 1 (tải cách 6H)

Hình 4.32 Biểu đồ chuyển vị ngang dau cọc khi tải khối đất ở các vị trí khácHÌhhhYriiiiiiiiaiắỔiiũẰẮIaiaẳaẳaẳiẳaiẳÝÝỶ.Hình 4.33 Phuong trình tương quan giữa chuyên vị ngang dau cọc và khoảngcách tải từ tải khối đất đến tường vây

8585858586868787878788888989899090909090909191919191

9192929393

93

93

DANH MUC BANG

Bang 3.1 Cac thông số và mô hình dat nền mô phỏng trong Plaxis

Bang 3.2 Thông số tường cir Larssen SP-IV (mô hình 3D)

Bang 3.3 Thong số tường cur Larssen SP-LV (mô hình 2D)

Bang 3.4 Thong số kingpost và hệ giằng cote +0m (mô hình 3D)

Bang 3.5 Thông số hệ giang cote +0m (mô hình 2D)

Bảng 3.6 Thông số hệ giăng cote -2,5m va cote -5,0m (mô hình 3D)

Bảng 3.7 Thông số hệ giăng cote -2,5m va cote -5,0m (mô hình 2D)

Bảng3.§ Thông số hệ waling

Bảng 3.9 Thông số hệ giằng chéo đâu

Bang 3.10 Thông số cọc bê tông cốt thép (mô hình 3D)

Bang 3.11 Thông số cọc bê tong cốt thép (mô hình 2D)

Bảng 3.12 Chuyên vi ngang cọc bê tông tai cote - lóm (3D) ẲíiaaBảng 3.13 Chuyên vi ngang đầu cọc ở các giai đoạn đào đất (3D)

Bảng 3.14 Kết quả chuyên vị ngang đâu cọc ở 4 vùng hồ đào (GD đào -7m) .Bảng 3.15 Chuyển vị ngang đầu cọc ở các giai đoạn đào đất (2D)

Bảng 3.16 So sánh kết quả chuyển vị ngang lớn nhất của tường cir Larssen theocác phương pháp tính ở các giai đoạn đào đất Bảng 3.17 So sánh kết quả chuyển vị ngang đầu cọc bê tông theo mô hình 3D và2D ở giai đoạn đào đất -7m

464747474848484849494963636473

81

83

1.L/Vẫn dé thực tiễn và tinh cấp thiết của đề tài luận vanĐịa chất thủy văn tại Thành phố Cần Thơ có nên đất yếu với chiêu dày lớn,hình thành do phù sa bôi lang, xung quanh có nhiều sông ngòi nên mực nước ngâmluôn thay đổi theo chế độ thủy triều và theo mùa Thành phố Can Tho được pháttriển theo hướng hình thành chuỗi đô thị đọc theo Sông Hậu với ngày càng nhiềucác công trình kiến trúc cao tầng có tầng hầm năm ở vị trí ven sông Do đó, khi tínhtoán chuyên vi ngang tường vây và cọc bê tông bên trong hồ dao của các công trìnhnhà cao tầng trên đất yêu ven sông thì cần phải xem xét đến yếu tố ảnh hưởng dothay đổi mực nước ngâm.

Đối với các khu vực có mặt băng xung quanh công trình rộng, thường đượcsử dụng dé bố trí các bãi đất đào chờ vận chuyên đi nơi khác hoặc bố trí kho bãi vậttư thi công Trong quá trình đào đất tang ham của hố móng sâu can phải xem xétđến yếu tô ảnh hưởng của vị trí đặt tải khối dat bên trên đến chuyển vị ngang củatường vây va cọc bê tông bên trong hố đào Từ đó có phương án hợp lý trong quatrình thi công đào đắp và tập kết bãi vật liệu, thiết bị ngoài công trường

Hình dạng của hố đảo cũng có ảnh hưởng sâu sắc đến chuyển vị ngang củatường vây và cọc bê tông bên trong hố đào Quá trình thi công đảo đất sẽ gây ra sựchuyển dịch hệ cọc bê tông bên trong hỗ dao, mỗi vị trí cọc bê tông trong từng vùngbên dưới đáy hố đào có sự chuyển vị là khác nhau Do đó, đối với các hố đảo cókích thước chiều dài, chiều rộng chênh lệch không nhiều thì can giải bài toán theomô hình không gian ba chiều Đối với công trình thực tế được lựa chọn trong đề tàiluận văn, phần mềm Plaxis 3D Foundation được sử dụng dé mô phỏng, tính toánchuyên vị ngang của tường vay cir Larssen va cọc ống bê tông ứng suất trước bêntrong hồ dao, so sánh với kết quả tính toán bằng phần mềm Plaxis 2D và phươngpháp giải tích.

2 Mục tiêu nghiên cứuNghiên cứu chuyên vị ngang của tường vây hồ dao băng cu Larssen và cuacọc ống bê tông ứng suất trước bên trong hồ móng đào sâu gôm các mục tiêu sau:

- Phân tích và thiết lập biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây cir Larssentheo từng giai đoạn thi công đào đất khi mô phỏng bang phần mềm Plaxis 3DFoundation, Plaxis 2D và phương pháp tính giải tích So sánh các kết qua được mô

phỏng tính toán theo các phương pháp trên.

- Phân tích và thiết lập biểu dé chuyên vi ngang của cọc bê tông bên trong hồđào theo từng giai đoạn thi công đào đất khi mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3DFoundation và Plaxis 2D So sánh các kết quả được mô phỏng tính toán theo cácphương pháp trên.

- Thiết lập phương trình tương quan giữa chuyển vị ngang dau cọc bê tôngvới khoảng cách cọc đến tường vây trong từng vùng hồ đảo ở giai đoạn dao đất cóchiêu sâu hồ dao lớn nhất

- Phân tích ảnh hưởng của mực nước ngầm đến chuyển vị ngang của tườngcir Larssen va cọc bê tông bên trong hồ đào khi mô phỏng bằng phan mềm Plaxis

chuyên vị ngang dau cọc bê tông với chiều cao mực nước ngâm.

- Phân tích ảnh hưởng của vị trí đặt tải khối đất đến chuyên vị ngang củatường cir Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào khi mô phỏng bang phan mémPlaxis 3D Foundation Thiết lập phương trình tương quan giữa chuyên VỊ ngang củatường cir Larssen với khoảng cách tải khối đất đến hố dao Thiết lập phương trìnhtương quan giữa chuyên vị ngang dau cọc bê tông với khoảng cách tải khối dat đếnhô đào.

3.L Phương pháp nghiên cứuCác phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài luận văn gôm có:- Phương pháp giải tích: ly thuyết tính toán áp lực đất tường chắn đất; tínhtoán kết cầu chống giữ hố đào theo phương pháp đàn hồi Kiểm tra ổn định chốngtrồi (bùng) của hố móng và kiểm tra chống chảy thắm vào hồ đảo.

- Phương pháp phan tử hữu hạn: sử dụng phan mềm Plaxis 3D Foundation déphân tích chuyển vị ngang của tường vay cur Larssen va cọc bê tông bên trong hồđào ở các giai đoạn thi công đào đất, so sánh với kết quả được mô phỏng bằng phânmém Plaxis 2D và phương pháp tính băng giải tích

4.L'Y nghĩa khoa học và tinh thực tiễn của đề tài- Đánh giá được mức độ ảnh hưởng của hình dạng hồ đào đến giá trị chuyểnvị ngang của tường ctr Larssen và cọc ông bê tông bên trong hồ đào Từ đó, có sựlựa chọn hợp lý giữa mô hình 3D và 2D khi mô phỏng tính toán cho các hồ đào sâu,liên hệ so sánh thêm với phương pháp tính toán băng giải tích.

- Các cọc bê tông móng tùy theo nam ở vùng nao trong mặt băng bên dướiđáy hố đảo sẽ có mức độ chuyển vị ngang khác nhau Thiết lập được phương trìnhtương quan chuyền vị ngang dau cọc bê tông trong từng vùng hồ dao sẽ giúp dự tínhđược chuyền vị ngang của cọc bê tông tại các vị trí bên trong hồ đào

- Đánh giá được tương quan về giá trị chuyển vị ngang của tường cừ Larssenvà cọc ống bê tông bên trong hé dao khi mực nước ngâm thay đổi lên xuống do chếđộ thủy triều và theo mùa

- Đánh giá được tương quan về giá trị chuyển vị ngang của tường cừ Larssenvà cọc ông bê tông bên trong hỗ đảo khi tải trọng khối dat, vật tư bên trên hố daonăm ở các vị trí khác nhau

5.¡IPhạm vi và giới han của đề tàiPhương pháp mô phỏng tính toán bằng phân mém Plaxis 3D Foundation cho

hồ đào sâu cân áp dụng cho nhiều công trình hồ đào ven sông ở Cân Thơ, kết hợp

kiểm chứng bằng gia tri quan trac thực tê để đưa ra những kết luận tổng hợp nhất

Nội dung đề tài chưa xét đến yếu tố thay đổi môdule biến dạng của đất nềndo việc đất nên bị xáo trộn trong quá trình dao đất hé móng gây nên

TREN DAT YEU VEN SONG1.1 Giới thiệu sơ lược về Thanh phố Cần Thơ

Theo dé án quy hoạch chung Thành phố Cần Thơ đến năm 2025 đã đượcThủ tướng Chính phủ phê duyệt thi trong tương lai, Thanh phố Can Tho là trungtâm công nghiệp, thương mại — dịch vụ, du lịch, giáo dục — đào tạo, khoa học côngnghệ, y tế, văn hóa của vùng Đông băng sông Cửu Long; là đô thị cửa ngõ của vùnghạ lưu sông Mekong; là đầu mối quan trọng về giao thông vận tải nội vùng và liênvận quốc tế; có vị trí chiến lược về quốc phòng, an ninh.

Theo đó, ngoài việc cai tạo, chính trang các khu ở hiện hữu thi Thanh phôCần Thơ tập trung xây dựng các khu đô thị mới với hệ thống hạ tầng đồng bộ, kiếntrúc hiện đại nhật của vùng Đông bang sông Cửu Long Đô thị Thành phố Cần Thơđược phát triển theo hướng hình thành chuỗi đô thị dọc theo Sông Hậu với các côngtrình kiến trúc cao tầng làm điểm nhân mặt tiền mới của thành phô ven Sông Hậu

Các công trình cao tầng ngày càng có xu hướng phát triển không gian ngâm

bên dưới để sử dung làm bãi đậu xe, bố trí các hệ thông kỹ thuật, hệ thống xử lynước thai Do các công trình nay nam doc theo sông Hậu nên mực nước ngâm

luôn thay đổi theo chế độ thủy triều và theo mùa.

Chính vì đặc điểm nay, nên dé tài luận văn “Phân tích ổn định hỗ móng sâunhà cao tầng trên đất yếu ven sông khu vực Thành phố Can Tho” được lựa chọn déđánh gia ứng xử của tường vây cu Larssen và cọc bê tông bên trong hồ đào do ảnhhưởng của mực nước ngâm, đồng thời phân tích ảnh hưởng của vị trí đặt tải khối đấtbên trên hố dao để có phương án đào dap hợp lý trong quá trình thi công.

1.2.1 Đặc điểm hỗ móng đào sâuCông trình hố đảo luôn luôn chịu hệ áp lực và tác động xung quanh như áplực đất do trọng lượng bản thân cộng với ảnh hưởng của các công trình lân cận; áplực nước tinh và động phụ thuộc vào dao động mực nước ngầm Công trình hố daobao g6m nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chăn dat, chống giữ, ngănnước, hạ mực nước, dao đất trong đó, một khâu nào đó that bại sẽ dẫn đến cảcông trình bị đồ vỡ.

Công trình hỗ đảo có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất củamỗi vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhan Công trình hé dao là một khoahọc đan xen giữa các khoa học về dat đá, về kết cấu và kỹ thuật thi công, là một loạicông trình mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen của nhiêu nhân tố phức tạp, làngành khoa học kỹ thuật tông hợp dang còn chờ phát triển về mặt lý luận.

Hồ đào là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc lớn, kỹ

thuật thi công phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tô biến đôi, sự cố hay

xảy ra Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công trình cao tang, siêu caotâng chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mậtđộ xây dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lan, điều kiện dé thi công côngtrình hố móng déu rat kém Lân cận công trình thường có các công trình xây dựngvĩnh cửu, các công trình lịch sử, nghệ thuật bắt buộc phải được an toàn, không thêđào có mái dốc, yêu cầu đối với công việc ổn định và không chế chuyền dịch là ratnghiêm ngặt.

Tính chất của dat đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện andau của địa chat và tính phức tap, tính không đồng đều của điều kiện địa chất thủyvăn thường làm cho số liệu khảo sát có tính phân tán lớn, khó đại diện được chotình hình tổng thể của các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác cũng tương đối thấp,tăng thêm khó khăn cho thiết kế và thi công công trình hố móng Đào hố móngtrong điều kiện đất yếu, mực nước ngâm cao và các điều kiện hiện trường phức tạprat dé sinh ra trượt lỡ khối dat, mat ôn định hỗ móng, gây ra hiện tượng bùn trồi đáyhồ móng, gây hư hỏng công trình xây dựng và các công trình lân cận

Về ranh giới phân biệt giữa hồ móng nông và hồ móng sâu không có quyđịnh rõ rệt, trong thực tế đối với các hồ móng từ 6m trở lên được xem là hồ móngsâu hoặc những hố móng có độ sâu không quá óm nhưng địa chất và môi trườngxung quanh của hố móng phức tạp thì cũng được ứng xử như là hồ móng sâu Hiệnnay, với việc xây dựng ngày cảng tăng các công trình nhà cao tang có khai tháckhông gian ngầm ở các thành phố lớn, công trình ho mong dang phat trién theo xuhướng có độ sâu lớn hon, diện tích rộng hon nên van dé đảm bảo ôn định và an toànthi công đào sâu luôn là bài toán khó, cần phải tuân thủ nghiêm ngặt trong suốt quátrình từ khâu khảo sát địa chất, thiết kế đến việc triển khai thi công hố đảo sâu kếthợp với công tác quan trắc thực tế ngoài hiện trường

1.2.2.1 Tường cọc bản thép (tường cừ Larssen)Sử dụng các loại thép hình có mặt cắt ngang dạng chữ U hoặc chữ Z, hạxuống nên đất băng phương pháp đóng, rung, có thể thu hôi lại để sử dụng sau khi

đã hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ hố móng Ưu điểm của phương pháp này là chất

lượng vật liệu của cọc bản tin cậy, đây là phương pháp cô điển nhất, thi công nhanh,khả năng ngăn nước tương đối tốt nhưng độ cứng tường không lớn nên lượng thanhchống lớn, không gian đào đất chật hẹp Nhược điểm của phương pháp này là gây ratiếng ôn thi công lớn, chân động mạnh, xáo động nên đất nhiều, khi thi cong sinh rabiến dạng lớn, các công trình xây dựng xung quanh và các đường ống ngâm dễ bịlún và chuyển vị mạnh Loại này sử dụng cho các hố đào có độ sâu từ 3m đến 10m

Thiết bị thi công cọc bản tháp: Thiết bị thi công cọc bản thép có máy đóngcọc xung kích, bao gôm bua rơi tự do, búa điêzen, bua hoi may đóng cọc chanđộng, có thé dùng dé đóng cọc va nhồ cọc.

Dé việc đóng coc bản thép được tiến hành thuận lợi, phải lựa chọn loại máythi công cho thích hợp, trong đó căn cứ chủ yếu là trọng lượng, độ dài và số lượngcủa cọc bản thép; tình trạng chat dat phải có lợi cho việc đóng và nhồ coc bản thép;lại phải thỏa mãn các yêu cầu về khống chế tiếng ôn va chan động đối với môitrường xung quanh.

400 : 400

{G ¬ eee onic nasi130

máy Trong trường hợp hiện trường chật hẹp cũng có thé lợi dụng cọc bản thép délàm coffa sườn của bản đáy hoặc đài nâng, nhưng nhất thiết phải có lót bang tam sơsợi (hoặc giây dau) để tiện cho khi nhé cọc bản thép Dam dẫn hướng và cọc dẫnhướng có thé dùng thép hình, cũng có thé dùng gỗ, cự ly mép — mép giữa các dầmdẫn hướng là bề rộng của tường cọc bản Thiết bị dẫn hướng sau khi đóng cọc xonglại thao ra dé sử dụng tiếp cho đoạn đóng cọc sau đó.

Phương pháp đóng cọc thép chủ yếu như sau:- Phương pháp đóng từng chiếc cọc một: tức là đem từng chiếc coc một đóngcho đến cốt thiết kế, phương pháp này tốc độ nhanh, độ cao giá cọc có thé thấp honmột chút, nhưng cọc dé bị nghiêng lệch, khi có yêu cầu cao về độ chính xác của cọchoặc khi cọc khá dài (lớn hơn 10m) thì không nên dùng:

- Phương pháp đóng theo kiểu bình phong: cho từ 10 đến 20 cây cọc đóngthành hàng vào trong giá đóng cọc tạo thành như cái bình phong, sau đó máy đóngcọc di chuyên đi lại, cho hai đâu đóng xuống tới độ sâu yêu cau trước, rồi đóng lầnlượt cọc bên trong xuống Phương pháp này có thể phòng ngừa cọc ban bi nghiênghoặc bị quay trong khi đóng, những kết cầu quây giữ mà có yêu cầu kín khít thì haydùng phương pháp này Nhược điểm của phương pháp này là tốc độ đóng cọc chậmhơn và giá đóng cọc phải cao hơn.

fal ¬

2=

o=

a:

œ2L › =

rât lớn Ngoài ra, khi đào hồ móng nếu chống không kip thời cọc bị xiéng lệch đi thìkhi nhồ cũng rat khó Nhỗ cọc có thé kéo đất lên làm thành lỗ hỏng và làm cho tangdat bi chan động, đặc biệt là trong tang đất mềm yếu, có thé làm lún kết cấu hoặcđường ống đã thi công ở gần hố móng, có khi làm lún mặt đất, ảnh hưởng đến antoàn của công trình xây dựng và thiết bị ở xung quanh Do đó, phải có các biện pháphữu hiệu để giải quyết Các lỗ hỏng tao ra khi nhố cọc phải dùng cát trung để lấpkín lại hoặc lap băng vữa dat nở, khi có yêu câu cao đối với biến dạng dịch chuyểncủa dat trong lúc nh6 cọc, phải dùng phương pháp nhồ đến đâu thì phải đồ vữa lapngay đến đây.

1.2.2.2 Tường vây hố dao bằng cọc ximăng đất trộn ở tầng sâuCọc trộn dưới sâu là một phương pháp mới để gia cô nền dat yếu, nó sử dụng

xI mang, vVÔI, đât để làm chất đóng rắn, nhờ vào máy trộn dưới sâu để trộn

cưỡng bức dat yếu v với chat đóng ran (dung dịch hoặc dạng bột), lợi dụng một loạt

phan ứng hóa học, vật li xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất mềm đóngran lại thành một thé cọc có tính chỉnh thé, tính ôn định và có cường độ nhất định.

Phương pháp trộn dưới sâu thích hợp với các loại đất được hình thành từ cácnguyên nhân khác nhau như đất sét déo bão hòa, bao gồm bùn nhão, đất bùn và đấtsét và đất sét bot Loại kết cấu chống giữ này không thấm nước, không phải đặtthanh chống, tạo điều kiện cho hỗ móng có thé đào rất thông thoáng, vật liệu sửdụng cũng chỉ có xi măng, do đó đạt được hiệu quả kinh tế tương đối cao

Phương pháp thi công: dùng máy khoan khoan vào đất với đường kính vàchiều sâu lỗ khoan theo thiết kế, đất trong quá trình khoan được trộn cưỡng chế vớiximăng thành các dãy cọc ximăng đất, sau khi đóng rắn lại sẽ thành tường chắndang bản liền khối, có khả năng chống thấm và 6n định cho hồ đào, thi công đượctrong điều kiện ngập sâu trong nước, hiện trường chật hẹp Loại tường vây này thíchhợp với các loại đất từ cát thô cho đến bùn yếu, sử dụng cho các hồ đảo có độ sâu từ3m đến 10m.

ven sông, chống xói ngâm rất hiệu quả, cường độ chịu lực tốt, giá thành rẻ Mặt cắttiết diện có dạng sóng, dạng phẳng, dạng mặt phang/mat lõm; chiều dai coc từ 6m

đến 21m, bé rộng các loại cọc cô định 0,996m Phương pháp thi công băng búa rung

kết hợp xói nước Sau khi hạ cừ xong, bên trên đỉnh cọc đồ dầm vòng bê tông cốtthép và đặt một dãy hệ thanh chống hoặc thanh neo

Coc ban BTCT có một số wu việt sau:- Độ cứng chống uốn lớn;

- Độ dịch chuyển nhỏ ở đầu cọc;- Không bị ăn mòn nhanh;- Có thé được dùng như một kết cau vĩnh viễn;- Do chiều rộng cọc bản BTCT đến gần 1m nên giảm thời gian ha cọc;- Dùng thiết bị thông dụng để hạ cọc (rung ép có đóng cọc khi kết hợp xóinước);

- Sử dụng vật liệu han, tram bang clorua nhựa vinyl nên cọc bản BTCT có

thể làm màng ngăn nước.Nhược điểm của cọc bản BTCT ứng suất trước:

- Nâng, vận chuyền can thận hon dé tránh hư hong; chiều dài hạn chế, khôngcó khả năng nối dai; khả năng sử dụng lại có thé rat thấp do bị hỏng lúc nhỏ;

- Độ day lớn nên chi phí đóng cọc bản BTCT gấp 1,8 đến 2,2 lần so với cọcván thép (Kinh nghiệm Nhật Bản) va không thích hợp khi làm hố móng trong xâychen do chuyên vị ngang dat nên lớn;

Tuy thế, tường cừ bê tông cốt thép ứng suất trước sử dụng hiệu quả khi xemnó là một bộ phận của công trình khi dùng trong công trình cảng, kè ven bờ sông,kênh mương thủy lợi, các đường hào sâu hoặc dap cao như một bộ phận kết câubê mặt.

j

Hình 1.8 Tường cừ BTCT và Thiết bị thi công tường cừ

tường chắn kin khít dé bao vệ thành hố đào sâu của tang ham Giải pháp tường vây

này bảo vệ các công trình lân cận rất an toàn, nhưng tốn nhiều không gian ngâm, giáthành cao Sử dụng thích hợp đối với các hé dao có độ sâu từ óm đến 13m, hiệu quađối với khu vực có nhiêu công trình xây chen

Quá trình thi công chủ yếu như sau:- Thi công làm lỗ: công nghệ làm lỗ phải căn cứ vào đặc điểm công trình,điều kiện địa chất và yêu câu thiết kế Đường kính lỗ nhất thiết phải đảm bảo đườngkính thiết kế của cọc Đầu khoan phải có thiết bị để giữ đúng đường kính cọc Nếulà dùng khoan hình côn thì góc của côn không được nhỏ hơn 120° Đường kính đầukhoan phải lựa chọn cho đúng với công nghệ thi công và đường kính cọc Trongquá trình thi công làm lỗ phải thường xuyên kiểm tra kích thước đầu khoan, khi cầnthì phải sửa lại cho đúng Thi công làm lỗ phải liên tục, không được gián đoạn, thờigian từ khi hoàn thành làm lỗ đến khi đồ bê tông không được gián cách quá 24 giờ.Dung dịch sét dé giữ thành có thé làm từ dat sét tại chỗ, hoặc từ sản phẩm bentoniteđã điều chế sẵn Sau khi làm 16 đến độ sâu thiết kế, phải kiểm tra lại độ sâu 16,đường kính lỗ, độ thắng đứng của lỗ và mật độ của dịch sét, xác nhận là phù hợpyêu cầu mới được tiếp tục thi công bước tiếp theo

- Đọn sạch lỗ: dọn sạch lỗ phải làm hai lần, lần đầu làm ngay sau khi hoànthành việc tạo lỗ, lần thứ hai làm sau khi hạ léng cốt thép và lắp xong ống đồ bêtông Các phương pháp don 16 thường dùng có: dọn lỗ tuần hoàn thuận, don lỗ tuầnhoàn thuận bom hút và don lỗ tuần hoàn nghịch day khí tùy theo phương thức tuân

hoàn khi làm lỗ Trong quá trình dọn lỗ phải đo chỉ tiêu của dịch sét, mật độ của nó

sau khi dọn lỗ xong phải nhỏ hơn 1,15 Sau khi đọn lễ phải đo cặn lăng đáy lỗ đốivới cọc chắn giữ phải nhỏ hơn 30 cm Sau khi đọn lỗ lần hai xong phải duy trì độcao cột nước và phải đồ bê tông ngay trong vòng 30 phút, Nếu để quá 30 phút thìtrước khi đồ bê tông phải đo lại cặn lắng đáy lỗ và phải đáp ứng đúng quy định

- Thi công lông cốt thép: lồng cốt thép được chế tạo thành từng đoạn, độ dàimỗi đoạn phải xác định tùy thuộc vào các nhân tố như độ cứng tổng thể của cả long,

độ dài thanh thép đưa ra hiện trường, độ cao hữu hiệu của thiết bị câu trục

- Thi công bê tông dưới nước: đỗ bê tông đưới nước là một giai đoạn côngtác then chốt trong việc đảm bảo chất lượng cọc, trước khi đô phải làm tốt mọi việcchuẩn bị, bảo đảm bê tông được đồ liên tục và nhịp nhàng mọi việc Thời gian dé đồbê tông một cọc đơn không quá 8 giờ Hệ số đây chặt đề đồ bê tông không được nhỏhơn 1, cũng không nên lớn hơn 1,3.

Khi dùng coc nhéi để làm cọc hang chan giữ hồ móng, thân cọc phải đượcxp hang thành một đường thăng, để sau khi đảo xong hồ móng thì thành hồ được

thăng phẳng, khi thi công cọc thường phải gián cách hai cây cọc, theo số hiệu của

cọc để thi công trước các cọc số 1, 4, 7, 10 sau đó là 2, 5, 8, 11.

it bi !!IIMIBeR wre meg

re

| " ` ỊÍ

Hình 1.9 Tường vây hồ đào bằng cọc khoan nhồi1.2.2.5 Tường liên tục trong dat (diaphragm wall)

Tiết diện tường có dạng hình chữ nhật, sau khi được tạo thành hào bằng gau

ngoam thi lồng thép duoc hạ xuống dé đồ bê tông: kết câu bê tông cốt thép nayđược sử dụng dé làm tường vây hô đào và kết hợp làm tường tang ham để sử dụngsau này Loại tường vây này có giá thành cao, thích hợp với điều kiện địa hình thicông khó khăn, xung quanh có nhiều công trình xây chen, sử dụng cho các hố đàocó độ sâu từ 10m trở lên.

Tường liên tục trong đất quây lại thành đường khép kín, sau khi đảo móngcho thêm hệ thống thanh chống hoặc thanh neo vào sẽ có thể chắn đất, ngăn nước,rất tiện cho việc thi công móng sâu Nếu tường liên tục trong đất lại kiêm làm kếtcau chịu lực của công trình xây dựng thi càng có hiệu quả kinh tế cao hơn

Công nghệ tường liên tục trong dat CÓ WH điểm sau:- Than tường co độ cứng lớn, tinh tong thé tốt, do do bién dang ctia két cauvà của móng đều rât it, vừa có thé dùng được trong kết cấu quây giữ siêu sâu, lại cóthể dùng trong kết cầu lập thể (không gian).

- Thích dụng trong các loại điều kiện chất đất: trong các lớp đất cát cuội hoặckhi phải vào tầng nham phong hóa thì cọc bản thép rất khó thi công, nhưng lại cóthé dùng kết cau tường liên tục trong dat thi công băng các loại máy dao móng thíchhop.

- Có thé giảm bớt ảnh hưởng môi trường trong khi thi công công trình Khithi công chan động ít, tiếng ôn thấp, ít ảnh hưởng các công trình xây dựng và đườngống ngầm ở lân cận xung quanh, dễ khống chế về biến dạng lún

- Có thé thi công theo phương pháp ngược, có lợi cho việc tăng nhanh tốc độthi công, hạ thấp giá thành công trình

Công nghệ tường liên tục trong đất có nhược điểm sau:- Việc xử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi kỹthuật phân li bùn không hoàn hảo hoặc xử ly không thỏa dang sẽ làm cho môitrường bị ô nhiễm

- Van dé sụt lỡ thành hố: khi mực nước ngầm dâng lên nhanh mà mặt dungdịch giữ thành giảm mạnh, trong tâng trên có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm yếu, nếutính chất dung dịch không thích hợp hoặc đã bị biến chất, việc quản lý thi côngkhông thỏa đáng đều có thể dẫn đến việc sụt lỡ thành móng, lún mặt đất xungquanh, nguy hại đến an toàn của công trình xây dựng và đường ống ở lân cận Đồngthời cũng có thé làm cho thé tích bê tông thân tường bị tăng vọt lên, mặt tường lòilõm, kích thước kết câu vượt quá giới hạn cho phép.

- Nếu làm tường liên tục trong dat chỉ dùng dé làm tường chăn dat tạm thờitrong giai đoạn thi công thì giá thành khá cao, không kinh tế

Hình 1.10 Tường Diaphragm wall và hệ chong thành hỗ đào1.2.2.6 Giếng chìm và giếng chìm hơi ép

Trên mặt đất hoặc hố đào nông có nên được chuẩn bị đặc biệt ta làm tườngvây của công trình dé hở phía trên và phía dưới Phía bên trong công trình (tronglòng giếng) đặt các máy dao đất, phíabên ngoài thi có cần trục dé chuyển dat daođược ra khỏi giếng Cũng có thé dao đất bang phương pháp thủy lực Dưới tác dụngcủa lực trọng trường (trọng lượng bản thân của giếng) công trình sẽ hạ sâu vào dat.Dé giảm lực ma sát ở ngoài giêng có thể dùng phương pháp xói thủy lực, làm lớpvữa sét quanh mặt ngoài giếng và đất, sơn lên mặt ngoài lớp sơn chống ma sát

Sau khi hạ giếng đến độ sâu thiết kế sẽ thi công bịt đáy và làm các kết câu bên trong

từ dưới lên trên: cột, sàn, móng thiết bi, bunke

Phương pháp giếng chim hơi ép thường dùng trong đất yếu có mực nướcngầm cao, dòng chảy mạnh, ở những nơi ngập nước, tức là trong trường hợp việcthoát nước là khó khăn và không hợp lý về mặt kinh tế, chỉ ở độ sâu 30m đến 35mvì không thể công tác ở áp suất 3,0 — 3,5 atm

1.3 Những thành tựu đã đạt được của công trình hồ đào sâu ở Việt NamTại hai thành phố lớn là Hà Nội và Hồ Chí Minh, việc khai thác không gianngầm đô thị diễn ra rat mạnh, do những lợi ích to lớn mà nó mang lại như tăng tinhmỹ quan thầm mỹ cho đô thị, tăng hiệu quả trong việc sử dụng dat va cải thiện môitrường, phát triển về thương mại dịch vụ .Do đó, các tòa nha cao tầng có tang hamđược đầu tư xây dựng rat nhiều, có thé ké ra một số công trình tiêu biểu sau [2l

- Tổ hợp khách sạn, văn phòng, trung tâm thương mại, siêu thị và căn hộ caocấp ROYAL CITY tai 74, Nguyễn Trãi, Quận Thanh Xuân, Hà Nội có diện tích xây

dựng 130.000mˆ, quy mô 05 tang ham sâu 25m, 1450m tường vây dày Im, sâu 39m

và 2.815 cọc khoan nhéi D1000, D1200, D1500 sâu 64m Tang ham được thi công

theo phương pháp Top-down.

- Chung cư cao tầng thương mại, dịch vụ LUGIACO tại số 70, đường LữGia, phường 15, quận 11, TP Hồ Chí Minh có 02 tang ham có tường vây chống đỡhồ đào được thi công bằng công nghệ cọc ximăng dat, kết hợp với neo dự ứng lựctrong đất

- Công trình Keangnam Hanoi Landmark Tower tại lô Eó, Phạm Hung, HaNội được xây dựng trên diện tích 46.000m”, có quy mô 70 tang trên mặt dat cao336m và 02 tang ham sâu 10m Tường vây hồ đào bang tường liên tục trong dat dày80cm, sâu 27m, thiết kế 2 hang neo bang cáp dự ứng lực dài 26m đến 35m vớichiều dài bầu neo 11m, sức chịu tải mỗi neo 40 tấn

- Trung tâm thương mại, dịch vụ, khách sạn, văn phòng, căn hộ cao cấp vàbãi đậu xe ngầm VINCOM B tại 66-68-70 Lê Thánh Tôn, Quận 1, TP Hồ Chí Minh

có quy mô 06 tang ham sâu 25m và 29 tầng nổi, diện tích xây dựng trên 10.000m

Hồ đào tang ham được chống đỡ bằng tường Diaphragm wall, thi công theo côngnghệ Top-down.

1.4 Những sự cố về hồ móng sâu nha cao tang đã xảy ra trong những năm gan

đây Nguyên nhân, bài học kinh nghiệmBên cạnh những thành tựu đã đạt được, van dé thi cong hố móng sâu cũngxảy ra nhiều sự cố đáng tiếc, để lại những hậu quả nặng né trong quá trình chínhphục đỉnh cao công nghệ xây dựng của nước ta trong những năm trở lại đây.Nguyên nhân các sự cô rat đa dang, do sai sót trong các khâu khảo sát địa chat côngtrình, thiết kế thi công tường chắn đất (sự biến dạng quá mức của đất và kết câuchống đỡ), van dé bảo vệ dong chảy va quan trắc chuyển động của dat nền xungquanh hố đào, sự mất cân bằng khi hạ mực nước, vẫn đề chủ quan không tuân thủnghiêm ngặt quy trình thi công, quản lý chất lượng công trình

Những công trình hé móng gặp sự cố, nguyên nhân và bai học kinh nghiệmđược rút ra thông qua các công trình sau:

1.4.1 Bài học kinh nghiệm về cọc ván thép [3](1) Nhà văn phòng ở Quận Hai Bà Trưng —Ha Nội

Công trình có diện tích mặt băng (7,15m x 22 20m), cao 8 tâng, có 1 tầng

ham, mặt tiên ở mặt phố, xây ngay sát ngôi nhà cũ 4 tầng, có kết câu khung, móngbăng với cốt đáy móng khoảng -1,2m.

Đề làm mong coc ép và tang ham cho ngôi nha mới, dùng cọc ván thép U200dai óm ép thành tường cừ xung quanh chu vi móng và tang hâm.

Trong khi ép cọc chỉ cách tường nhà cũ 0,5m, đã thấy có tác động ảnh hưởngđến móng và độ ôn định của công trình cũ liền kể Sau khi thi công xong tường vâyhồ móng, tiễn hành đảo hó, hút nước để thi công đài cọc và tầng ham.

Theo số liệu quan trắc lún từ 22/10/2007 đến ngày 28/02/2008 thì độ lún củanhà cũ về phía hố đào (dé xây tầng ham của nhà mới) đạt tới 5cm làm cho ngôi nhalún nghiêng, tach hắn khỏi nhà liền kể có sẵn ở trên mái 15cm Do đó công trìnhmới chưa làm xong mong, tang ham, đã phải ngừng thi công dé tìm giải pháp xử lý

Nguyên nhân của sự có này là do thi công ép cọc ván thép làm tường cir đãchấn động đến nên va móng cũ, mặt khác khi bơm hút nước trong hỗ đào đã làmcho nên đất của móng cũ lún thêm Độ lún của nhà không đều làm cho nó nghiêngvề phía hồ dao của công trình đang xây dựng tầng ham

(2) Nhà văn phòng trên đường Hà Nội — Ha ĐôngĐây là ngôi nhà theo thiết kế là 15 tang, có 2 tang ham De bảo vệ thành hồđào sâu khoảng 10m, dùng tường cu băng cọc lac xen sâu khoảng 16m với hệ thanhchông băng thép hình đê ôn định thành hô đào.

Trong quá trình thi công ép cọc lắc xen và bơm hút nước trong hố móng đãlàm cho nên đất dưới móng nông của một số nhà ở 4 tang gan đó bị lún không đềuvà gây nứt tường nhà, phải ngừng thi công để xử lý

Nguyên nhân có thé là chân của tường cir chưa đặt được vào tang đất sét déocứng cách nước mà đặt vào tầng cát pha chứa nước, bảo hòa nước Trong khi đó, thìmực nước dưới dat ngoài hồ móng chỉ cách mặt đất khoảng Im Như vậy khi bơmhút nước trong hồ móng, đã hạ mức nước chênh lệnh gân một chục mét làm cho áplực nước lỗ rong trong dat thay doi va làm cho nền dat đưới móng bị lún Ở đây cannói thêm rang, tường vây băng cọc lắc xen cũ không kín nước Như vậy nước ởtrong và ngoài hố đào thông với nhau qua chân tường vây và thấm qua ban thântường vây.

Nhu vay, tuy chưa có sự cô lớn, nhưng cũng là bài học kinh nghiệm khi sửdụng coc lac xen và bơm hạ mực nước dưới dat.

(3) Thi công tâng hâm Cao ốc Residence (TP Hồ Chí Minh)Công trình có 1 tầng ham, 1 tang trệt và 11 lầu Khi dao ở độ - 8m dưới đáyhồ móng, phát hiện nước ngầm phun lên rất mạnh cuốn theo cát hạt nhỏ Hậu quả làngày 31/10/2007 hè đường Nguyễn Siêu có hồ sụt rộng 4m*4m va sâu khoảng 3m-4m và chung cư Casaco (Duong Thi Sách, Q.1) bi lún nghiêm trọng.

Nguyên nhân cũng có thể là dùng cọc lắc xen làm tường vây không ngănđược nước, nên khi hút nước để thi công tang ham, thì cột nước chênh áp ngoaithành hố đào tạo nên áp lực lớn day nước luôn qua chân tường vây day trồi đáymóng lên Nước đưới đất được thoát ra như bình thông nhau, cuốn theo đất cát làm

sụt lún nền các công trình xung quanh gan đó (trong phạm vi “phéu” hạ thấp mựcnước).

Trước tinh trạng đó, nhà thâu đã phải khẩn cấp lap ngay các hồ dao sâu vàhồ sụt tao cân bang áp lực dé tránh tinh trạng sụt lún tiếp Đồng thời lắp đặt các

trạm quan trắc dịch chuyền, lún và động thái nước dưới dat dé tránh các rủi ro có

thé xảy ra

(4) Cao ốc văn phòng Bến Thành TSC — 186 Lê Thánh Tôn, TP.HCM:Công trình này có diện tích mặt bằng (10mx40m) va 2 tang ham Thang11/2007, trong khi dao hố móng sâu, thì nước ngâm ở đáy hồ phun lên rất mạnh,làm phông tri đáy hố làm xé dịch tường cir bang coc lắc xen khoảng 8cm Dat nềnbị sụt lún làm nứt đường hẻm lân cận và nghiêng tường ngăn Do đó buộc phảingừng thi công và dùng biện pháp khoan giêng bơm hạ nước ngâm.

Như vậy ở đây lại xảy ra trường hợp dùng tường cừ bằng cọc ván thép khônghop lý Chân tường cu đang đặt ở lớp cát pha bao hòa nước nên khi có chênh áp lựcbơm hút nước trong hồ đào thì nước phun mạnh từ đáy hồ lên kéo theo đất cát vàgây sụt lún.

Tóm lại, cả 4 trường hợp sự cô trên đều do việc thiết kế và thi công tường cừbằng cọc lắc xen không tốt tạo ra tình trạng chênh áp lực nước lớn giữa trong vàngoài hố dao sâu, nước phun mạnh từ đáy hồ lên làm hỏng hồ đào, đồng thời nướccuốn theo dat cát làm hỏng nên của các công trình lân cận và gây ra sự cố lún sụtnghiêm trọng.

1.4.2 Bài học kinh nghiệm về tường liên tục trong đất [3](1) Công trình cao ốc Pacific, Quận 1-TP Hồ Chí MinhCông trình có 5 tầng ham, 1 tang trệt và 18 tầng lầu Tường tang ham bằngbêtông cốt thép, day 1m, thi công bằng công nghệ tường trong đất, khi đào dat déthi công tầng ham thứ 5 thì phát hiện một lỗ thủng lớn ở tường tầng ham có kíchthước 0.2m x 0,7m, dòng nước rất mạnh kéo theo nhiều đất cát chảy từ ngoài vàoqua 16 thủng của tường tang ham Công nhân đã dùng hết cách, nhưng không thé bịtđược lỗ thủng Nước kéo theo đất cát chảy ào ào vào tầng hầm, công nhân phảithoát khỏi tầng ham để tránh tai nạn có thé xảy ra

Sự cố công trình nay đã làm sụp đồ hoàn toàn công trình Viện Nghiên cứuKhoa học xã hội Nam bộ ngay bên cạnh, tòa nhà Sở Ngoại vụ cũng bị lún nứtnghiêm trọng, tuy nhiên, cao ốc YOCO 12 tầng và các tuyến đường xung quanhcông trình Pacific cũng có nguy cơ bi lún nứt.

Nguyên nhân chủ yếu của sự cố này là chất lượng thi công tường tầng hầmkhông tốt Lỗ thủng lớn ở tường tang ham có thé là do đỗ bê tông không đúng quytrình và dùng Bentonite không đúng yêu cau gây sat lỡ dat ở hồ đào Dat cát sat 16lẫn với Bentonite chèn vào bêtông làm cho bê tông bị rời xốp tạo nên lỗ thủng Datbên ngoài tầng ham là cát pha bão hoa nước, là loại cát chảy, nên phải dùng loại

Bentonite đặc biệt có dung trong 6 = I.15g/cm” chứ không được dùng loại thông

thường cho dat loại sét có ö = 1.04g/ cm3

Mặt khác, mực nước đưới đất bên ngoài tâng ham rất cao (ở cốt — 1.5m), lỗthủng ở tường tâng hầm năm ở độ sâu 20m, tức là có cột nước với áp lực lớn chênhnhau đến 18,5 mét Với một cột nước, có áp lực 18.5atm như vậy, chứa đây trongtang cát bôi tích hạt nhỏ va cát pha bão hòa nước, thì khi có 16 thủng ở tầng hamcho nó thoát, dòng chảy sẽ rất mạnh kéo theo đất cát chảy vào tầng hầm đồng thờilàm rỗng xốp, làm xói lỡ và phá hoại đất nền của móng các công trình lân cận,khiến cho các công trình đó bị biến dạng, bị sụt lún, thậm chí bị phá hoại

H1.11 Sự cô 05 tâng ham Công trình Pacific H1.12 Viện KHXH lân cán bị sup đồ

(2) Công trình trạm bơm xử lý nước thải IPS, Yannawa, Bangkok, Thái LanCông trình trạm bom xử lý nước thải IPS tại Yannawa là một phan thiết yêucủa toàn bộ công trình xử lý nước thải giai đoạn 2 của Thủ đô Bangkok, Thái Lan.

Công trình được triển khai thực hiện từ năm 1995 với thiết kế phần ngầm sâu 20,7m

sử dụng tường vây bê tông cốt thép day 1m và sâu 25m đồ tại chỗ làm tường vĩnhcửu và chịu lực ngang trong quá trình thi công đào đất và xây dựng kết cau bêntrong Trước khi tiễn hành xây dựng, người ta đã đào bỏ 3m lớp bùn sét phía trênmặt va thay vào đó là một lớp cát lap Bên dưới lớp cát thay thé là lớp sét mềm sâuđến khoảng 16m, tiếp theo là lớp sét cứng phân bồ đến độ sâu 30m

Sau khi nhà thầu thi công xong tường vây, công tác đào đất bên trong đượctriển khai cùng với hệ giang chống tạm bang thép Vào giữa tháng 8 năm 1997, khicông tác đào đất bên trong gân đạt đến độ sâu cuối cùng (-20,7m), một cạnh tườngvây của trạm bơm đã bị đồ sập vào bên trong, làm cho phần đất sét mềm ở khu vựcxung quanh đồ vào vùi lấp toàn bộ hai xe xúc đất và một câu cầu đang đứng tại mộtvị trí bên ngoài gan đoạn tường vây đó Sự chuyển động của đất xung quanh làm hưhại khoảng 20 căn nhà trong một phạm vi khoảng 50m.

Nguyên nhân sự cố: Quy trình thi công dao dat bên trong trạm bom đã khôngđược nhà thầu tuân thủ nghiêm túc, đào đất bên trên không có giằng chống Nhathầu đã không lắp đặt một số hệ giang chống tạm mà nhà thiết kế đã đưa ra, thiếu sựkiểm tra của một đơn vị thiết kế độc lập về hệ giăng chống tạm và thiếu sự giám sátcủa nhà thiết kế chính của công trình trong quá trình thi công đào dat.

1.5 Một số nội dung, phương pháp luận về hố đào sâu đã được nghiên cứuCùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các công trình được xây dựng

với chiều cao ngày càng cao hơn, chiều sâu tầng ngâm ngày cảng lớn hơn Đó chính

là nhờ sự trợ giúp hiệu quả của phương pháp sô trong tính toán 6n định nên móngcông trình (tiêu: biểu là phân mém Plaxis trong tính toán địa kỹ thuật xây dựng) kếthợp với quan trắc thực tế hiện trường.

Các nhà khoa học trong và ngoài nước đã đóng góp nhiều nội dung, phương

pháp luận về lĩnh vực tính toán hố móng sâu nhà cao tang, cu thé như sau:

(1) Một số điểm cơ bản trong tính toán 6n định nên đất bên dưới và xungquanh công trình ngâm trong quá trình thi công, khai thác [4] do:

- Lũn xung quanh do lắp đặt tường: Fujita năm 1994 cho thấy độ lún đấtxung quanh chiếm 50% do hạ và nhé cọc bản dài 14,5m; theo Burland-Hancok,năm 1977; Lehar, năm 1993 và Wong, năm 1998, khi xây dựng tường vây bê tôngcốt thép đồ tại chỗ gây ra độ lún đất xung quanh chiếm khoảng 50% đến 60%

- Lin xung quanh do chuyển vị tường chắn: theo Clough-O’Rourke năm1990, phạm vi lún ảnh hưởng đến hai lần chiều sâu đảo, trong đó phần lún nhiềuảnh hưởng 0,75 lần chiều sâu dao Theo Ducan — Bentler năm 1998, tỷ số giữa độlún cực đại mặt đất xung quanh với chuyển vị ngang cực đại có biến động rộng hon;các nhân tố gây lún lớn không nhất thiết gây chuyển vị ngang lớn, nhưng chuyển vịngang lớn luôn gây độ lún lớn.

- Lun xung quanh do lắp đặt hệ neo: theo Kempfert năm 1999, khi khoan đểtạo hệ neo trong sét mềm đã gây độ lún xung quanh đạt 70% độ lún tổng tạiConstance — Duc.

- Lún xung quanh do bom nước ha mực nước ngâm: đất sét cỗ kết thườnglún nhiêu hơn đất sét cố kết trước khi hạ mực nước ngâm trong quá trình dao dat

(2) Bài báo “Nghiên cứu ảnh hưởng của mô hình nên đến dự báo chuyển vịcủa tuong chan 6n định hỗ đào sâu” công trình hố đào sâu Trạm bơm lưu vựcNhiêu Lộc Thị Nghè, Thành pho H6 Chi Minh [5]: chuyén vi ngang tai chân tườngchăn, lún bê mặt đất nên, độ trồi hồ móng bên trong hồ đào khi phân tích bằng môhình Hardening Soil gan giống với giá trị quan trac thực tế; riêng nội lực trong hệthanh chống trong cả hai mô hình Morh Coulomb và mô hình Hardening đều chokết quả lớn hơn số liệu quan trắc thực tế

(3) Bài báo “So sánh chuyển vị ngang cua tường trong hỗ đào sâu theo quảtrình thi công theo phương pháp Top-down va Bottom-up” [6]: thông qua phanmém Plaxis, mô hình tính toán Hardening Soil ứng dụng tính toán cho công trìnhFideco Tower, đường Hàm Nghi, Quận 1, TP Hồ Chí Minh Kết qua cho thaychuyên vi đứng và vùng ảnh hưởng có xu hướng gia tăng khi độ sâu hỗ đảo cảng

tang; quan hệ giữa chuyên vị ngang và chiều sâu đảo là tỷ lệ thuận với nhau; nếu cóđược sô liệu quan trắc chuyển vị ngang của tường thì sẽ ước lượng được chuyền vịđứng của đất nên sau lưng tường.

(4) Bài báo “Phân tích ổn định hỗ đào sâu cho công trình ven biên Thànhphô Đà Nẵng” ứng dụng tính cho công trình Dự án Khu phức hợp khách sạn BạchĐăng [7]: kết quả cho thay chuyén vi ngang theo mô hình dat rửa mặn tăng 35% sovới tính theo mô hình đất tự nhiên, chuyên vị ngang theo mô hình dat tự nhiên tăng

19% so với số liệu quan trắc.(5) Bài báo “Dự tinh chuyển vị của tường cọc bản không neo bằng phươngpháp phân tích sự làm việc giữa kết cấu và đất nên trên cơ sở mô hình Hardening

Soil” [8]: chuyển vị đầu cọc đo đạc lớn hơn gia tri chuyén vi theo ly thuyét trong

dai hạn; độ nghiêng dau cọc bình quân thực tế lớn hơn độ nghiêng được tính theo lýthuyét.

1.6 Nhan xét

- Có nhiêu dang kết câu tường vây dé chắn giữ hố đảo, trong nội dung đề tàiluận văn dùng giải pháp chăn giữ hố dao bằng tường cur Larssen vi day là loại đượcdùng pho biến, sẵn có trên thi trường, dễ liên kết và đặc biệt là có khả năng chắnnước cho các công trình hé móng ven sông.

- Về quy mô độ sâu hồ đảo đạt được những thành tựu rất đáng kể, có hỗ đàođạt đến độ sâu 25m Tuy nhiên, cũng có những sự cố nghiêm trọng xảy ra trong quátrình thi công hố dao, do nhiều nguyên nhân từ khâu thiết kế đến trình độ thi công.

- Việc bơm hạ mực nước ngâm trong hồ đào có ảnh hưởng lớn đến độ lún,biến dạng của đất nên xung quanh

- Van dé giảm môđun biến dạng và các thông số khác của đất do quá trìnhđất bị rửa mặn khi thủy triều lên xuống đã được xem xét, phân tích cho công trìnhhồ đào ở ven biển miễn trung

- Mô hình đất nền hợp lý ứng dụng trong tính toán hố đào sâu là mô hìnhHardening soil.

_—— CHƯƠNG2

CƠ SỞ LY THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH HO ĐÀO SAU

2.1 Các dạng tải trọng và phân loại

2.1.1 Phân loại tải trọngTải trọng tác động và kết cầu thông thường có thé chia làm 3 loại:- Tải trọng vĩnh cửu (tai trọng tinh): là tai trọng mà trong thời gian sử dụngkết cầu không biến đổi trị số, hoặc biến đổi của chúng so với trị số bình quân có thểbỏ qua không tính Ví dụ như trọng lượng bản thân kết câu, áp lực dat

- Tải trọng khả biến (tải trọng động): là tải trọng mà trong thời ¿ gian sử dụng

kết câu có thé biến đổi trị số mà trị số bién đổi của chúng so với tri sô bình quân

không thể bỏ qua được Vi dụ như tải trọng mặt san, 6 tô, cần trục hoặc tải trọng

xếp đồng vật liệu

2.1.2 Các dạng tải trọngTải trọng tác động lên kết cau chăn giữ chủ yếu có:- Áp lực đất;

- Áp lực nước;- Tải trọng phụ: tải thi công (6 tô, cần câu) và tải khói đất đắp xung quanh.2.2 Tính áp lực đất lên tường chắn

Khi tính toán kết cầu chắn giữ, áp lực tac động vào bé mặt của kết cầu chắngiữ với thé dat tức là áp lực đất Độ lớn và quy luật phân bố của áp lực đất có liênquan với các nhân tố hướng và độ lớn của chuyên VỊ ngang của kết cầu chăn giữ,tính chất của đất, độ cứng và độ cao của vật kết cấu chăn giữ, nhưng do việc xácđịnh chúng khá phức tạp ngay trong trường hợp đơn giản nhất nên hiện nay vẫndùng lý thuyết Coulomb với những điều chỉnh băng số liệu thực nghiệm

Áp lực đất tĩnh: như tường chăn đất cứng duy trì ở vị trí tĩnh tại bất động(không bị dịch chuyền) thì áp lực đất tác động vào tường gọi là áp lực đất tĩnh Hợplực của áp lực dat tĩnh tác động trên mỗi mét dai tường chăn dat biéu thi bằng Ep(KN/m), cường độ áp lực đất tĩnh biểu thị băng py (kPa)

Ap lực đất chủ động: nếu tường chắn dat đưới tác động của áp lực đất lắp màlưng dịch chuyển theo chiều đất lấp, khi đó áp lực đất tác động vào tường sé từ áplực đất tĩnh mà giảm dan đi, khi thé dat ở sau tường đạt đến giới hạn cân bang, đồngthời sẽ xuất hiện mặt trượt liên tục làm cho thể đất trượt xuống, khi đó áp lực đấtgiảm đến giá trị nhỏ nhất, gọi là áp lực dat chủ động, biểu thị bằng Ea (kN/m) và p,(kPa).

Ap luc dat bi động: nếu tường chăn đất dưới tác động của ngoại lực di độngtheo chiêu đất lap, khi đó áp lực đất tác động vào tường sẽ từ áp lực đất tĩnh màtăng lên, liên tục cho đến khi thé dat đạt đến giới hạn cân băng, đồng thời sẽ xuấthiện mặt trượt liên tục, thể đất ở phía sau tường bị chèn đây lên Khi đó áp lực đất

tăng tới trị số lớn nhất, gọi là áp lực đất bị động, biểu thị bang E, (KN/m) và p;(kPa).

Qua trình bay như trên có thê thay, trong ba loại áp lực dat thi áp lực dat bịđộng lớn hơn ap lực dat tĩnh, và áp lực dat chu động là nhỏ nhat Từ phân tích lyluận và thử nghiệm thực tiên cho thây, chuyên vị cân thiệt khi phía sau lưng tườngchăn đạt đên áp lực đât bị động lớn hơn rât nhiêu áp lực đât chủ động.

2.2.1 Tính áp lực đất tĩnhNếu tường chắn duy trì tĩnh tại bất động ở nguyên vị trí của nó thì áp lực đấttác động vào tường goi là áp lực dat tĩnh Dat ở phía sau tường chăn ở vào trạng thaicân băng đàn hôi, áp lực đât tĩnh có thê tính theo công thức sau:

Po = > Yi ‘A, + q)-Ky (2.1)

trong do:

Do: cường độ áp lực dat tĩnh tại điểm tinh toán (kPa):

vi, trọng lượng đơn vị của tang dat thứ i bên trên điểm tính toán (kN/m’);

hy: độ dày tang đất thứ i bên trên điểm tính toán (m);q: tải trọng phân bố đều trên mặt dat (kPa):

Ko: hệ số áp lực đất tĩnh của đất ở tại điểm tính toán.Hệ số Ko được xác định băng thí nghiệm, đối với đất cố kết bình thường cóthể lây gần đúng là:

K;=l_-sing' (2.2)ọ : góc ma sát trong hữu hiệu của đất, xác định bằng thí nghiệm đo áp lực

nước lỗ rỗng cắt không thoát nước cắt chậm hoặc cô kết ba trục

Với dat siêu cố kết, có thé lấy:

K°TM = K(OCR}” (2.3)OCR: là hệ sô siêu cô két cua dat, lây từ sô liệu thí nghiệm

2.2.2 Lý thuyết tính áp lực đất Rankine [9]2.2.2.1 Nguyên lý cơ bản

Rankine (1857) đã phát triển lý thuyết tính toán áp lực đất Lý thuyếtRankine cho rằng có thé dùng tường chắn dat dé thay thế một bộ phận của thé datbán vô hạn mà không ảnh hưởng đến tình trạng ứng suất trong thể đất Do đó, cânbang giới han theo lý thuyết Rankine, chỉ có một điều kiện biên tức là tình trạng bềmặt của thé dat vô hạn mà không ké đến điều kiện biên trên mặt tiếp xúc lưng tườngvới thê đất

oyote>Dịch chuyên

Movement <—

Active zoneVing chủ động

Ơ,=⁄2

Ơ, =k,.0, = kạ.⁄.Z (2.4)

Vong tron ứng suất (vòng tròn c) ở điểm nay không tiếp xúc với đường baocường độ chịu cắt (như hình 2.1b) Khi ø, không đổi, ơ, giám nhỏ dan, vòng tronứng suât (vòng tròn a) tiêp xúc với đường bao cường độ, thê đât đạt đên cân bănggiới hạn o,, oy lần lượt là ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất, khi đó ta có trangthái chủ động Rankine, trong thé đất hai tổ mặt trượt làm thành góc kẹp 45° + @/2với mặt phẳng ngang Khi o, không đổi, o} tăng lớn dan, vòng tròn ứng suất (vòngtròn b) tiếp xúc với đường bao cường độ, thé đất đạt đến cân bằng giới han oy, Ơi

lần lượt là ứng suất chính nhỏ nhất va lớn nhất, khi đó ta có trang thái bi độngRankine, trong thé đất hai tổ mặt trượt làm thành góc kẹp 45° - 9/2 với mặt phangngang (như hình 2.1c)

* Tính áp lực dat chủ động RankineNếu lưng tường AB dưới tác động của áp lực dat mà làm cho lưng tườngtách khỏi đất lap di động ra ngoài tới A’B’, khi đó thé đất sau lưng tường đạt đếntrạng thái cân bằng giới hạn, tức là trạng thái chủ động Rankine Khi đó, áp lực đấtchủ động được tính theo công thức:

Oo, =7.z.tan”(45“ >) —2.c.tan(45“ >)

(2.5)Ø,=7.z.K,—2.c4|K,

với Ka là hệ số áp lực đất chủ động K, = tan’ (45° >) (2.6)

trong do:y : trong lượng dat (kN/m);c, @ : lực đính kết (kPa) và góc ma sát trong của dat;z _ : độ sâu từ điểm tính toán đến mặt dat lap (m)

Từ công thức trên có thé thay áp lực dat chủ động p, phân bố đường thăngtheo độ sâu z Hợp lực Ea của áp lực đât chủ động tác động trên lưng tường sẽ làdiện tích của hình phân bô p,, vi tri của điêm tác động ở cho trọng tâm của hìnhphân bô.

+ Đối với đất cát: c=0 thì o, = 7.2.K,

|

b,=syH *K (AN / m) (2.7)

Ea tác động tại chỗ H,/3 cach mặt đất của tường chăn

+ Đôi với dat sét: tại vị trí có Ø,„ =0, tính được độ cao của vùng chịu kéo là

h, = 2.C 2

` zẺỶK, ee)

Vì giữa dat lap va lưng tường không thé chịu ứng suất kéo, do đó trong phạmvi lực kéo sẽ xuât hiện khe nứt, khi tinh áp luc dat chủ động trên lưng tường sẽkhông xem xét đên tác động của vùng lực kéo, nên:

Ø„ =7.z.tan”(45° + 2) +2.c.tan(45° me

(2.10)0, =7.2K,+20., |K,

với K, là hệ số áp lực dat bị động K, = tan’(45° + 2) (2.11)

_ Từ công thức trên có thể biết, áp lực đât bi động p, phân bó thành đườngthăng theo độ sâu z Hợp lực E, của ap lực dat bị động tác dụng trên lưng tường cóthê tìm được băng diện tích hình phân bô của p, :

2.2.3 Lý thuyết tính áp lực đất Coulomb [9]

2.2.3.1 Nguyên lý cơ bản

Lý thuyết tính toán áp lực dat Coulomb (1776) giả định tường chan làcứng, dat lap phía sau tường là dat cát dong đều, khi lưng tường dịch chuyén tachxa thé đất hoặc đây vẻ phía thé dat, thé dat phía sau tường sẽ đạt đến trạng thái cânbằng giới hạn, mặt trượt của nó thông qua hai tổ mặt phăng ở chân tường B, một làmặt AB men theo lưng tường, mặt nữa là mặt BC hình thành ở trong thể đất Giả

định nêm đất trượt ABC là thể cứng, căn cứ vào điều kiện cân bang cua ném dat

ABC, theo bai toán phẳng sẽ giải được ap lực đất tác dung lên tường chan dat

Các lực tác động vào nêm đất trượt ABC có:- Trong lượng G của nêm đất ABC Nếu trị œ đã biết thì độ lớn, phươngchiêu, và vị trí điểm tác động của G đều đã biết;

- Phản lực R của thé đất tác động lên mặt trượt BC R là hợp lực của ma sátT¡ trên mặt BC với hướng pháp Nj, góc kẹp của nó với pháp tuyến của mặt BCbằng góc ma sát trong của đất Bởi vì nêm đất trượt ABC tương ứng với thể đất

bên phải của mặt trượt BC dịch chuyền theo chiều đi xuống, nên chiều của lực ma

sát T¡ là đi lên, chiều tác dụng của R đã biết, độ lớn chưa biết

- Lực tác dụng Q của tường chan đất vào nêm đất Góc kẹp của nó với pháptuyến ở lung tường bằng góc ma sát 5 giữa lưng tường với nêm đất Tương tự, bởivì nêm đất trượt ABC tương ứng với lưng tường trượt theo chiều đi xuống, nên lựcma sát T› của lưng tường sinh ra ở mặt AB có chiều đi lên Chiều tác dụng của Q đãbiết, độ lớn chưa biết

Từ điều kiện cân băng tĩnh của nêm đất trượt ABC, sau khi biến đồi ta tínhđược áp lực đât chủ động theo lý thuyêt Coulomb như sau:

Ey = Oyu =S7 HP KUEN I) 2.19

*(g-9

cos(ð — Ø).cos(/8 — Ø)trong do:

y, > : trọng lượng và góc ma sát trong của đất lắp sau lưng tường:H : độ cao của tường chăn dat;

9: góc kẹp giữa lưng tường với đường thăng đứng Lưng tường nghiêngúp xuông là dương, ngược lại là âm;

8 : góc nghiêng giữa mặt đất lap với mặt phẳng ngang5 : góc ma sát giữa lưng tường với dat lấp

Nếu mặt dat lap năm ngang lưng tường thang đứng, mà lưng tường lại nhẫnthì ta sẽ có B = 0, 9 = 0, 5 = 0 Khi đó hệ số áp lực đất chủ động K, là:

_ cos’ Ø“ (1+sin@)’ = tan’? (45° -£ (2.16)

2.2.3.3 Tinh áp lực đất bi động Coulomb

Nếu dưới tác dụng của ngoại lực mà tường chăn bị đây về phía đất lấp, thì thể

đất phía sau tường đạt đến trạng thái cân băng giới hạn, giả định mặt trượt là thôngqua hai mặt phăng AB và BC ở chân tường Ta tinh được áp lực đất bị độngCoulomb theo công thức:

0 : góc kẹp giữa lưng tường với đường thang đứng Lưng tường nghiêngúp xuống là dương, ngược lại là âm;

8 : góc nghiêng giữa mặt đất lap với mặt phẳng ngang5 : góc ma sát giữa lưng tường với dat lấp

Nếu mặt dat lap năm ngang lưng tường thang đứng, mà lưng tường lại nhẫnthì ta sẽ có B = 0, 0 = 0, 8= 0 Khi đó hệ số áp lực đất bị động K, là:

K„ = tan’ (45° +4 (2.18)

2.3 Tính áp lực nướcTải trọng tác động lên kết câu chăn đất, ngoài áp lực đất ra còn có áp lựcnước của nước ngầm dưới mặt đất Khi tính áp lực nước, thường lấy trọng lượng

nước y„=10 kN/m” Áp lực nước có liên quan đến các nhân tố như lượng cấp bé

sung nước ngâm, sự thay đổi mùa, độ kín nước của tường chan trong thời gian thi

công đào hố, độ sâu của tường trong dat, phương pháp xử lý thoát nước

Tính áp lực nước, đất đưới mực nước ngâm thường dùng hai phương pháp là

“nước, đất tính riêng” (tức áp lực dat, áp lực nước lần lượt tính riêng rồi cộng lại) và“nước, đất tính chung” Đối với đất tính cát và đất bột, có thể tính theo nước đấttính riêng, tức lần lượt tính áp lực nước rồi áp lực đất, sau đó cộng chúng lại vớinhau Với đất có tính sét thì có thể tính áp lực nước đất chung

2.3.1 Phương pháp tính riêng áp lực nước đấtPhương pháp nước, đất tính riêng áp dụng trọng lượng đây nồi để tính áp lực

đất, dùng áp lực nước tinh dé tính áp lực nước, sau đó cộng hai loại với nhau sẽ có

trong do:y'` : trọng lượng riêng đây nôi cua dat;