Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ổn định hố đào sâu sử dụng tường vây chu vi tròn

Nơi sinh: TIỀN GIANG Địa chỉ mail: phan.duongthai@gmail.comĐiện thoại: 0937 01 06 05 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

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

DƯƠNG THÁI PHAN

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU SỬ DỤNG

TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 11/2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học 1 :PGS TS TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 :TS ĐỖ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-

Tp.HCM, ngày 22 tháng 11 năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG THÁI PHAN Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20-06-1985 Nơi sinh: TIỀN GIANG Địa chỉ mail: phan.duongthai@gmail.comĐiện thoại: 0937 01 06 05

I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- NHIỆM VỤ:

- Nghiên cứu ứng xử của tường vây chu vi tròn trong ổn định hố đào sâu - Trình bày biện pháp thi công và các điểm cần lưu ý trong suốt quá trình thi

công tường vây - Mô phỏng tính toán bằng phần mềm sai phân hữu hạn PAROI2009 có xét đến

hiệu ứng vòng của tường vây chu vi tròn - So sánh ưu thế của tường vây chu vi tròn với tường vây thẳng - Đánh giá tiềm năng ứng dụng tường vây chu vi tròn trong các công trình ngầm

tại Việt Nam trong thời gian tới

2- NỘI DUNG:

- Chương 1: Tổng quan về tường vây chu vi tròn - Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định tường vây chu vi tròn - Chương 3: Biện pháp thi công tường vây chu vi tròn

- Chương 4: Phân tích ổn định tường vây chu vi tròn của công trình VNPT Hà Nội - Đánh giá hiệu quả của tường vây chu vi tròn

- Kết luận và kiến nghị - Tài liệu tham khảo

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2013 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Trần Xuân Thọ - TS Đỗ Thanh Hải

PGS TS Trần Xuân Thọ TS Đỗ Thanh Hải PGS.TS Võ Phán

LỜI CẢM ƠN

Điều đầu tiên và trước nhất, tôi muốn bày tỏ tình cảm sâu sắc, lòng biết ơn chân

thành đến cán bộ hướng dẫn PGS.TS Trần Xuân Thọ và TS Đỗ Thanh Hải Tất cả

những sự trợ giúp về phương pháp luận, những đề xuất hướng nghiên cứu cũng như các giải pháp mà các Thầy đưa ra hết sức có giá trị và quan trọng đối với sự thành công của đề tài nghiên cứu này

Tôi chân thành cảm ơn các Giảng viên bộ môn Địa Cơ Nền móng - Khoa Kỹ Thuật Xây dựng – Trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn trong suốt quá trình tôi học tập, nghiên cứu tại bộ môn

Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến công ty Bachy Soletanche Việt Nam, các đồng nghiệp tại Phòng Kỹ thuật nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu khoa học

Tiếp theo, tôi muốn bày tỏ sự biết ơn đến Hội đồng chấm phản biện luận văn, Hội đồng đánh giá luận văn đã làm việc hết lòng, xem xét đánh giá đề tài và chỉ ra các

thiếu sót trong đề tài nghiên cứu này

Cuối cùng xin cám ơn các thành viên trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện Luận văn

HỌC VIÊN

Dương Thái Phan

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của cá nhân tác giả, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và tiến hành tính toán trên công trình thực tế dưới sự hướng dẫn khoa học tận tình của PGS.TS Trần Xuân Thọ và TS Đỗ Thanh Hải

Các số liệu về địa chất, thông tin công trình, mô hình tính toán và những kết quả trong luận văn là trung thực, các số liệu thực tế được chỉ rõ nguồn trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo

Một lần nữa tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên

Dương Thái Phan

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Luận văn hướng đến nghiên cứu thiết kế, thi công và tiềm năng ứng dụng tường vây chu vi tròn ở Việt Nam Hố đào sâu sử dụng tường vây chu vi tròn tại công trình VNPT Hà Nội sẽ được sử dụng để làm ví dụ cho bài toán thiết kế

Tường vây chu vi tròn được thi công bởi nhiều tấm panel hình chữ nhật liên kết với nhau bởi các gioăng cản nước liên tục để tạo thành một hình dạng tròn hoàn chỉnh Với ưu điểm tự ổn định dưới tác dụng của áp lực đất, tường vây chu vi tròn không cần bất kì hệ thống chống đỡ nào như hệ giằng chống, neo đất, sàn tầng hầm,… trong suốt quá trình thi công đào đất tầng hầm Việc đào tầng hầm có thể hoàn thành trong thời gian ngắn theo biện pháp thi công Bottom-Up mà không gặp bất cứ trở ngại nào Do đó, tường vây chu vi tròn thường được sử dụng như là một phương án thay thế cho tường vây thẳng trong các công trình đào sâu trong đất

Phần mềm tính toán Paroi2009 được sử dụng để mô hình tường vây chu vi tròn và tường vây thẳng Kết quả so sánh cho thấy:

- Các thông số hình học yêu cầu để hố đào ổn định của tường vây chu vi tròn nhỏ hơn so với tường vây thẳng

- Nội lực, chuyển vị trong tường vây chu vi tròn nhỏ hơn so với tường vây thẳng Do đó, cốt thép cần thiết bố trí trong tường vây tròn cũng sẽ ít hơn

Tuy có nhiều ưu điểm nhưng tường vây chu vi tròn cũng có nhiều hạn chế trong ứng dụng thực tế như: đường kính không nên lớn hơn 90m, không áp dụng được tại các khu vực có địa hình thay đổi lớn, làm giảm diện tích sử dụng tầng hầm,…

Ở Việt Nam, tường vây chu vi tròn có nhiều tiềm năng ứng dụng cho các công trình ngầm ở các thành phố lớn như: hệ thống xe điện ngầm, các công trình xử lý nước thảy, các bồn chứa dầu,…

ABSTRACT

This thesis is aimed at studying in design aspect, construction procedure and potential application of circular diaphragm wall (C-Dwall) in Vietnam The C-Dwall at the project VNPT Ha Noi has been used as a calculation example

C-Dwall is constructed by a series of individual rectangular panels connected with each other by water stop joints to form a circular shape With the advantage of self-stabilization under the condition of earth pressure in depths, it does not need any lateral supports such as bracing system, anchors, basement slabs during bulk excavation phases The excavation works can be done quickly by Bottom-Up method without any obstruction Therefore, the C-Dwall is often selected as an alternative option to the conventional diaphragm wall in very deep basements

Software, named Paroi2009 has been used to simulate C-Dwall and plane diaphragm wall The result comparisons determined that:

- The required parameters (thickness, depth) of circular diaphragm wall are smaller than plane diaphragm wall

- Internal forces, horizontal displacement of C-Dwall are also smaller than that of the plane diaphragm wall Therefore, the required steel reinforcements are decreased

Athough the C-Dwall has many advantages as mentioned above, there are some limitations in application such as: the diameter smaller than 90m; not application in areas was very different in level; reduced useful basement area,…

In Vietnam, circular diaphragm wall can be applied for underground projects in big cities such as: metro systems, water treatment systems, oil storages and so on

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1 

1.  Đặt vấn đề 1 

2.  Mục tiêu nghiên cứu 1 

3.  Phương pháp nghiên cứu 1 

4.  Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 

5.  Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN 3

1.1 Giới thiệu 3

1.2 Các nghiên cứu về C-Dwall trên thế giới và Việt Nam 4

1.2.1  Các nghiên cứu về C-Dwall trên thế giới 4 

1.2.2  Các nghiên cứu về C-Dwall tại Việt Nam 4 

1.3 Các công trình điển hình sử dụng C-Dwall 4

1.4 Tiềm năng ứng dụng C-Dwall tại Việt Nam 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN 7

2.1 Ứng suất vòng trong C-Dwall 7

2.1.1 Chiều dày hữu hiệu của các tấm panel tường vây 8

2.1.2 Độ cứng vòng của C-Dwall 9

2.1.3 Độ cứng vòng của dầm vòng (ring beam) 10

2.2 Moment và lực cắt theo phương đứng 11

2.3 Moment và lực cắt theo phương ngang 12

2.4 Độ chôn sâu của tường vây 12

2.4.1 Sức kháng của đất phía bị động 12

2.4.2 Phá hoại do thủy lực – Bùng nền/ xói ngầm 13

2.4.3 Ổn định tổng thể – Thiết kế chống đẩy nổi 13

2.5 Phương pháp sai phân hữu hạn 14

2.6 Độ ổn định kết cấu của tường vây 19

2.7 Độ lún đất nền xung quanh do việc đào tầng hầm 19

2.7.1 Tường làm việc consol, chuyển vị đầu tường lớn 20

2.7.2 Tường có thanh chống, chuyển vị đỉnh tường nhỏ 21

2.8 Ổn định hố đào 21

2.9 Thiết bị đo và quan trắc phục vụ công tác đào tầng hầm 22

2.10 Hạn chế của C-Dwall 22

2.10.1 Chiều sâu đào tầng hầm 22

2.10.2 Đường kính của giếng 23

2.10.3 Sự thay đổi áp lực đất nền và phụ tải 23

CHƯƠNG 3 BIỆN PHÁP THI CÔNG TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN 24

3.1 Công tác thi công 24

3.1.2.2 Thiết bị thi công tường dẫn 25

3.1.2.3 Thi công tường dẫn 25

3.1.3 Chuẩn bị dung dịch polymer 26

3.1.3.1 Chuẩn bị dung dịch polymer 27

3.1.3.2 Sử dụng polymer khi đào 27

3.1.3.3 Các thiết bị kiểm tra 27

3.1.4 Thi công đào tường vây 28

3.1.6.3 Hệ thống cốp pha CWS và gàu ngoạm: 31

3.1.6.4 Ưu điểm khi sử dụng cốp pha CWS: 31

3.1.7 Lắp đặt lồng thép 31

3.1.8 Công tác đổ bêtông 33

3.1.8.1 Yêu cầu kỹ thuật của bêtông 33

3.1.8.2 Đổ bêtông tường vây 33

3.1.9 Thiết bị thi công tường vây 35

3.2 Công tác quản lý chất lượng trong quá trình thi công 36

3.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ và quản lý chất lượng 36

3.2.2 Quy trình phương án tự kiểm tra chất lượng vật liệu cấu kiện và sản phẩm xây dựng trước khi sử dụng 36

3.2.2.1 Kiểm tra chất lượng vật liệu xây dựng 36

3.2.2.2 Quy trình kiểm tra vật liệu đầu vào 37

3.2.3 Đánh giá chất lượng thi công và nghiệm thu 38

3.2.3.1 Quy trình kiểm tra và đánh giá chất lượng 38

3.2.3.2 Các công tác kiểm tra và nghiệm thu 38

3.3 Công tác xử lý sự cố trong thi công 41

3.3.1 Xử lý sự cố khi tắc ống đổ 41

3.3.2 Xử lý khi gặp vật cản khi đào 43

3.3.3 Xử lý khi sập thành hố đào 43

3.3.4 Xử lý khi rơi ống đổ bêtông 44

3.3.5 Xử lý khi hố đào không thẳng 44

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN CỦA CÔNG TRÌNH VNPT HÀ NỘI – ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN 45

4.1 Giới thiệu dự án 45

4.2 Giới thiệu phần mềm 48

4.3 Thông số đất nền 49

4.4 Phương án tường vây chu vi tròn 49

4.4.1 Mặt cắt tầng hầm và số liệu đầu vào 49

4.4.2 Thông số đầu vào 50

4.4.3 Đánh giá kết quả, so sánh với hiện trạng công trường 52

4.5 Phương án tường vây thẳng truyền thống 58

4.6 So sánh C-Dwall với tường vây thẳng truyền thống 67

4.7 Hạn chế của C-Dwall 71

4.8 Tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam 71

KẾT LUẬN 73

KIẾN NGHỊ 73

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 74

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các loại tường chắn đất không liên tục 3 

Hình 1.2 Mặt bằng công trình VNPT Hà Nội 5 

Hình 2.1 Dầm vòng 8 

Hình 2.2 Cách xác định chiều dày hữu hiệu tường vây 1 

Hình 2.3 Mô hình tính toán C-Dwall 11 

Hình 2.4 Tiết diện tường vây dưới tác dụng ứng suất vòng để chống đỡ moment uốn theo phương ngang 12 

Hình 2.5 Sự phát triển của phương pháp tính toán tường chắn 15 

Hình 2.6 Hệ số phản lực nền 16 

Hình 2.7 Độ cứng đất nền theo Chadeisson 18 

Hình 2.8 Chuyển vị phương ngang của hai loại tường: a) Console, b) Thanh chống 20 

Hình 2.9 Đường cong lún nền khi sử dụng tường console 20 

Hình 2.10 Đường cong lún nền khi sử dụng tường có hệ chống 21 

Hình 3.1 Mặt cắt ngang tường dẫn bê tông cốt thép 26 

Hình 3.2 Lắp đặt cốp pha CWS 30 

Hình 3.3 Gioăng ngăn nước 30 

Hình 3.4 Lắp đặt lồng thép 32 

Hình 3.5 Kiểm tra độ sụt và độ linh động của bêtông 1 

Hình 3.6 Đổ bêtông và lấy mẫu thử cường độ 1 

Hình 3.7 Cẩu đào và gàu đào 36 

Hình 4.6 Kết quả tính toán C-Dwall - Bước 1 1 

Hình 4.7 Kết quả tính toán C-Dwall - Bước 2 1 

Hình 4.8 Kết quả tính toán C-Dwall - Biểu đồ bao 1 

Hình 4.9 Chuyển vị C-Dwall ở bước đào sâu nhất 56 

Hình 4.10 Moment trong C-dwall ở bước đào sâu nhất 56 

Hình 4.11 Lực cắt trong C-Dwall ở bước đào sâu nhất 57 

Hình 4.12 Ứng suất vòng trong C-Dwall ở bước đào sâu nhất 57 

Hình 4.13 Mặt cắt tầng hầm tường vây thẳng truyền thống 59 

Hình 4.14 Kết quả tính toán tường vây thẳng - Bước 1 1 

Hình 4.15 Kết quả tính toán tường vây thẳng - Bước 2 1 

Hình 4.16 Kết quả tính toán tường vây thẳng - Bước 3 1 

Hình 4.17 Kết quả tính toán tường vây thẳng - Bước 4 1 

Hình 4.18 Kết quả tính toán tường vây thẳng - Bước 5 1 

Hình 4.19 Kết quả tính toán tường vây thẳng – Biểu đồ bao 1 

Hình 4.20 Chuyển vị C-Dwall và Tường vây thẳng ở bước đào sâu nhất 68 

Hình 4.21 Moment trong C-Dwall và Tường vây thẳng ở bước đào sâu nhất 69 

Hình 4.22 Lực cắt trong C-Dwall và Tường vây thẳng ở bước đào sâu nhất 70 

Hình 4.23 Các ứng dụng của C-Dwall 72 

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Các thông số kiểm tra dung dịch Polymer 26 

Bảng 2 Thông số đất nền 49 

Bảng 3 Moment lớn nhất theo chiều dày tường 52 

Bảng 4 So sánh hai loại tường vây 67 

2 Mục tiêu nghiên cứu

− Phân tích ứng xử của kết cấu C-Dwall trong ổn định hố đào sâu − Xem xét các bước tính toán khi thiết kế C-Dwall

− Tìm hiểu biện pháp thi công, kiểm soát chất lượng và xử lý khi xảy ra sự cố trên công trường

− Tìm hiểu các ưu điểm , tính nổi trội cũng như các hạn chế của C-Dwall so với tường thẳng

− Tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam

3 Phương pháp nghiên cứu

− Tính toán về ứng xử của C-Dwall theo phương pháp sai phân hữu hạn − Phân tích sự hình thành và phát triển ứng suất vòng trong kết cấu tường vây

-2- − Phân tích ổn định tường vây của công trình thực tế bằng phần mềm máy tính sử

dụng phương pháp sai phân hữu hạn − Tìm hiểu công nghệ thi công C-Dwall − Tổng hợp các công trình đã ứng dụng C-Dwall trên thế giới Đánh giá khả năng

ứng dụng tại Việt Nam

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài phân tích ứng xử của C-Dwall để so sánh với tường vây thẳng truyền thống Dựa trên các tính toán lý thuyết trước đây của các nhà khoa học, mô phỏng công trình thực tế để có các so sánh tương quan và rút ra những nhận xét khoa học

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài giúp làm rõ các ưu nhược điểm của hố đào sâu sử dụng C-Dwall, mô tả quá trình thi công và cách xử lý các sự cố trên công trường, làm cơ sở cho việc ứng dụng C-Dwall trong các công trình có hố đào sâu hiện tại và trong tương lai phục vụ cho nhu cầu xây dựng công trình ngầm

5 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Do C-Dwall chưa được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam nên số liệu về các công trình thực tế còn hạn chế

- Chưa đề xuất cách tính toán khi tường vây có lỗ mở - Việc tính toán cần mở rộng, sử dụng các phương pháp phần tử hữu hạn để tính

toán so sánh với phương pháp sai phân hữu hạn

-3-

CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN

1.1 Giới thiệu

Ngày nay, rất nhiều công trình với nhiều tầng hầm được xây dựng trong khu vực đô thị Trong công tác thiết kế, việc đánh giá và kiểm soát chuyển vị của đất nền xung quanh công trình là rất quan trọng Chuyển vị lớn có thể làm hư hại các công trình lân cận cũng như các công trình hạ tầng kỹ thuật công cộng khác Nhằm hạn chế tối đa chuyển vị của đất nền xung quanh, tường chắn đất được sử dụng rộng rãi để ngăn đất trong các công trình có hố đào sâu do có nhiều ưu điểm Tường chắn đất tổng quan có hai loại chính như sau:

Tường liên tục: tường vây, tường đúc sẵn, tường cừ ván thép, tường vữa, tường cọc liên kế,…

Tường vây không liên tục: tường Berlinese, tường Parisian, tường Lutitian, tường Moscow,…

Hình 1.1 Các loại tường chắn đất không liên tục Nghiên cứu một hố đào sâu người ta cần quan tâm đến hai vấn đề chính đó là: ổn định và biến dạng Một hố đào sâu ổn định khi tường chắn đất không chuyển vị quá mức cho phép và đáy hố đào không bị đẩy trồi, bùng nền,… gây ảnh hưởng đến các công trình xung quanh Đảm bảo an toàn cho tất cả công nhân, thiết bị,… đang thi công trong hố đào sâu

-4- C-Dwall thuộc dạng tường liên tục và nó có ba ưu điểm chính so với tường vây truyền thống như sau Thứ nhất, nó không cần bất kì hệ chống đỡ nào như là giằng chống, neo đất, hay sàn tầng hầm Công tác đào tầng hầm có thể được thi công rất nhanh do mặt bằng thi tốt, không có chướng ngại cản trở Thứ hai, chiều sâu tường ngắn, không cần phải cắm sâu vào đất mà vẫn ổn định dưới tác dụng của đất nền xung quanh Thứ ba, lực vòng phát sinh trong tường đóng vai trò quan trọng trong việc giảm moment và lực cắt trong tường do đó sẽ giảm hàm lượng thép đến mức tối thiểu

C-Dwall đã được áp dụng trong rất nhiều loại công trình như công trình nhà cao tầng, bãi đậu xe, giếng thi công trong công trình xe điện ngầm, hồ chứa nước mưa, trạm bơm, các công trình xử lí nước thải,…

1.2 Các nghiên cứu về C-Dwall trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Các nghiên cứu về C-Dwall trên thế giới

Từ thập niên 90 của thế kỉ XX, Donald A Bruce (1991) [5], công ty Nicholson Construction của Mỹ đã nghiên cứu và ứng dụng thành công C-Dwall vào công trình trạm bơm tại Richmond Avenue ở New York, Mỹ C-Dwall với chiều dày 0.6m sâu 27m, đường kính trong 16.0m Sự thành công của công trình đã mở ra một giải pháp mới cho các hố đào sâu vào thời đó

Năm C Gilbert (2005) [2], đã đưa ra các đề nghị tính toán thiết kế C-Dwall Trong đó, ứng suất khi có các lỗ mở, các dạng mất ổn định của C-Dwall cũng được xét đến

1.2.2 Các nghiên cứu về C-Dwall tại Việt Nam

Tại Việt Nam, duy nhất công trình VNPT Hà Nội (năm 2005) sử dụng C-Dwall với đường kính tầng hầm 54m, chiều sâu đào 13m Công trình được thiết kế bởi công ty Tư Vấn Thiết Kế Xây Dựng – Bộ Xây Dựng (CDC) và được thi công bởi công ty Bachy Soletanche Việt Nam Tuy nhiên chưa có một tổng kết, hướng dẫn chi tiết cho công trình sử dụng C-Dwall

1.3 Các công trình điển hình sử dụng C-Dwall

C-Dwall đã được đề xuất và thi công trong các công trình nổi tiếng trên thế giới trong hơn 15 năm qua như là:

-5- - Công trình Harlay car park (Pháp, năm 1996), đường kính tầng hầm 33.5m,

chiều sâu đào 27m - Công trình International Financial Centre I (Hồng Kông, năm 1999), và II (năm

1995), đường kính tầng hầm 61.5m, chiều sâu đào 37m - Công trình Kowloon Station Package 7 (Mega Tower, Hồng Kông, năm 2003),

đường kính tầng hầm 76m, chiều sâu đào 25m - Công trình Wu Han YangLuo Bridge (Trung Quốc, năm 2003), C-Dwall cho

trụ neo phía Bắc với đường kính 70m, chiều sâu đào 45m - Công trình Lee Tunnel (Vương Quốc Anh, 2012), đường kính tầng hầm 20m,

chiều sâu đào 74.5m - …

Tại Việt Nam, duy nhất công trình VNPT Hà Nội (năm 2005) sử dụng C-Dwall với đường kính tầng hầm 54m, chiều sâu đào 13m

Hình 1.2 Mặt bằng công trình VNPT Hà Nội

-6-

1.4 Tiềm năng ứng dụng C-Dwall tại Việt Nam

Các dự án xây dựng hệ thống xe điện ngầm tại các thành phố lớn, đặc biệt là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đòi hỏi phải có các giếng để đẩy và tiếp nhận các máy đào (TBM) Các vị trí thoát hiểm nếu đoạn đường giữa hai trạm xe điện ngầm tương đối xa Với độ sâu của các tuyến xe điện ngầm ~30m dưới mặt đất tự nhiên thì C-Dwall là một giải pháp tối ưu cho các kết cấu này

Tốc độ đô thị hóa và phát triển dân số ngày càng nhanh, nhu cầu cho các phương tiện đi lại cũng tăng lên đòi hỏi phải có nhiều bãi đậu xe ngầm với sức chứa lớn C-Dwall cung cấp một không gian ngầm sâu với nhiều tầng có thể giải quyết tốt vấn đền này

Vấn đề ngập đường mỗi khi mưa lớn tại các thành phố lớn cần được khắc phục triệt để nhằm hạn chế ảnh hưởng của thời tiết đến cuộc sống cũng như sự phát triển đô thị Việc xây dựng các hệ thống hố chứa nước mưa trong thành phố là một yêu cầu cấp bách Kết cấu cần phải có dung tích lớn Sau đó, hệ thống xử lí sẽ làm sạch và bơm ra các kênh rạch chính giống như công trình

Ngoài ra các trong công trình dân dụng, năng lượng, xử lý chất thải,… C-Dwall cũng là một giải pháp phù hợp

-7-

CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN

C-Dwall được thi công bởi nhiều tấm panel hình chữ nhật liên kết với nhau bởi các khớp mềm hoặc các dạng gioăng cản nước liên tục để tạo thành một hình dạng tròn hoàn chỉnh Với ưu điểm tự ổn định dưới tác dụng của áp lực đất, C-Dwall không cần bất kì hệ thống chống đỡ nào như hệ giằng chống, neo đất, sàn tầng hầm,… trong suốt quá trình thi công đào đất tầng hầm Tường ứng xử như là một hình trụ đồng nhất, chống lại áp lực nước và áp lực đất thông qua sự phát triển ứng suất vòng Ngoài ra, một giá trị nhỏ moment uốn theo phương đứng và lực cắt cũng lớn dần trong tường do sự tăng ứng suất vòng theo chiều sâu Thêm một thành phần nữa là moment và lực cắt theo phương ngang hình thành do tải phân bố không đều dọc theo thành tường

2.1 Ứng suất vòng trong C-Dwall

Sức kháng vòng của một giếng tròn phụ thuộc vào hai thành phần là chiều dày hữu hiệu tường và ứng suất nén cho phép của bê tông Ứng suất vòng phụ thuộc trực tiếp vào độ cứng vòng thu được từ chiều dày hữu hiệu và đường kính của giếng Các dầm vòng (ring beam) đóng vai trò giống như hệ thanh chống, chịu áp lực ngang có giá trị tùy theo tỉ lệ độ cứng vòng của tường và dầm

-8-

Hình 2.1 Dầm vòng

2.1.1 Chiều dày hữu hiệu của các tấm panel tường vây

Trong thực tế thi công, chu vi tường vây không thể tạo thành một vòng tròn hoàn chỉnh mà là một hình đa giác do các tấm panel riêng lẻ kết hợp lại với nhau Do đó, người thiết kế cần tính toán lại chiều dày hữu hiệu của tường vây ứng xử như là một đường tròn bằng cách xem xét độ lệch theo phương đứng và độ lệch vị trí (30mm) của các tấm panel trên mặt đất Độ lệch theo phương đứng thông thường là 1/100 nhưng nếu được kiểm soát tốt hay sử dụng các thiết bị đào hiện đại có thể đạt được 1/200 Theo giả thuyết trên, chiều dày hữu hiệu của C-Dwall sẽ bị giảm theo chiều sâu tường vây Thiên về an toàn, chiều dày tường vây tại mặt cắt bất lợi nhất tại chân tường sẽ được sử dụng để kiểm tra khả năng chịu nén của bê tông khi có ứng suất vòng tác dụng Hình 2.1 bên dưới mô tả cách tính chiều dày hữu hiệu t của tường vây theo chiều dày lý thuyết T và độ lệch do thi công là d

Dầm vòng

-9- t = T-2d

Với: t là chiều dày hữu hiệu của C-Dwall

T là chiều dày lý thuyết của C-Dwall d là độ lệch theo phương ngang do thi công

2.1.2 Độ cứng vòng của C-Dwall

Độ cứng vòng, hiệu ứng vòng xuyến chống lại chuyển vị hướng tâm là hệ số ảnh hưởng đến sự phân bố áp lực đất/ nước gây ra momen/ lực cắt và lực nén vòng xuyến Độ cứng vòng càng lớn thì lực nén vòng xuyến càng lớn nhưng moment / lực cắt lên tường sẽ giảm và ngược lại Độ cứng vòng tỷ lệ thuận với chiều dày hữu hiệu và module đàn hồi của bê tông, tỷ lệ nghịch với bán kính của hình trụ

Xét một tường tròn (với chiều cao 1.0m, có chiều dày t) chịu một áp lực phân bố đều p xung quanh Nội lực trong tường chính là lực vòng được tính từ công thức:

N = pRext Trong đó, Rext = bán kính ngoài của tường Ứng suất vòng trong tường:

tpRt

Next

==σ Biến dạng:

EtpRE

ext

==σε

Hình 2.2 Cách xác định chiều dày hữu hiệu tường vây

-10- Với, E = Modulus đàn hồi bê tông của tường Độ co ngắn chu vi tường:

EtpR

Rl π ε 2π

π2 Tỉ số giữa áp lực và độ co ngắn bán kính của tường

extaveaveRR

EtR

p

Δ= Trong trường hợp chiều dày là nhỏ so với bán kính của tường t<<Rext, Rave~Rext , độ cứng vòng được xác định theo công thức:

2

)2(Rt

Etkcyl

+= Trong đó, kcyl=độ cứng vòng; E=Modulus bê tông tường; t=chiều dày; R=Rint=bán kính trong của tường

Về mặt thi công, số lượng mối nối giữa các panel cũng là một hệ số ảnh hưởng đến độ cứng vòng bởi vì các mối nối có thể xích lại gần nhau dưới tác dụng của lực nén vòng Theo kinh nghiệm, người ta lấy giá trị 2mm cho mỗi mối nối dưới lực nén vòng là 300kN/m2

2.1.3 Độ cứng vòng của dầm vòng (ring beam)

Cũng giống như hệ thanh giằng truyền thống, dầm vòng có cùng tác dụng nhưng khác hoàn toàn cách truyền lực Tải trọng được kháng lại bằng lực nén vòng và độ cứng phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu Một dầm vòng với bán kính trong Rb, chiều dày tb<<Rb, và chiều cao dầm là hb có độ cứng vòng theo công thức sau:

2

bbb

RhEtk

+=

-11-

2.2 Moment và lực cắt theo phương đứng

Như đã đề cập ở phần trước, C-Dwall chống đỡ áp lực đất bằng ứng suất vòng Về lý thuyết, không có moment uốn/ lực cắt theo phương đứng nếu biến dạng của tường theo chiều sâu là như nhau Trong thực tế, áp lực đất tăng theo chiều sâu, và biến dạng cũng tăng theo chiều sâu Moment uốn/ lực cắt theo phương đứng được tính toán từ công thức cơ bản diễn tả mối quan hệ của biến dạng như sau:

pkydzdyEI 44 + =−Trong đó,

E: Module đàn hồi của bê tông I: moment quán tính của tiết diện hình chữ nhật trên một đơn vị chiều dài k: độ cứng của đất nền

p: áp lực tác dụng vào tường vây y: biến dạng của tường vây z: độ sâu tính toán

Để diễn tả ảnh hưởng của độ cứng vòng tròn, C-Dwall có thể được mô hình như tường vây thường được chống đỡ bởi vô số các lớp chống có độ cứng tương đương độ cứng vòng tròn Do đó, về tương quan, moment/ lực cắt theo phương đứng phát sinh trong C-Dwall sẽ nhỏ hơn nên sẽ tiết kiệm thép hơn tường vây thường

Hình 2.3 Mô hình tính toán C-Dwall

-12-

2.3 Moment và lực cắt theo phương ngang

Về cơ bản, C-Dwall và dầm vòng chịu lực nén vòng bởi các ứng suất tác dụng phân bố đều tại các độ sâu Tuy nhiên, moment/ lực cắt theo phương ngang phát sinh do lực phân bố không đều xung quanh chu vi tường vây do sự chênh lệch áp lực nước, áp lực công trình xung quanh, tải thi công,…

Do tường vây được ghép bởi các tấm panel, không có thép tại các mối nối, moment trong tường vây tại các vị trí này được chống đỡ bởi ứng suất nén vòng và cường độ chịu nén của bê tông

Tiết diện chịu ứng suất vòng Chịu moment phương ngang Hình 2.4 Tiết diện tường vây dưới tác dụng ứng suất vòng để chống đỡ moment uốn

theo phương ngang Khả năng chịu lực của C-Dwall được kiểm tra với hai điều kiện bên như sau:

- Tổng ứng suất vòng σh và ứng suất nén do moment phương ngang σc phải nhỏ hơn khả năng chịu nén của bê tông

- Giá trị của ứng suất vòng σh phải lớn hơn độ lớn của ứng suất kéo gây ra bởi moment theo phương ngang σt

2.4 Độ chôn sâu của tường vây

2.4.1 Sức kháng của đất phía bị động

Chân của tường vây thông thường phải cắm sâu để cung cấp đủ áp lực bị động giữ tường vây ổn định Thông thường, hệ số an toàn SF=1.3, đây là tỉ số sức kháng của áp lực đất bị động trên sức kháng áp lực đất bị động được huy động

-13- Đối với C-Dwall, phần tường vây ngàm sẽ sinh ra ứng suất vòng do đó giữ ổn định tường vây Điều này giúp C-Dwall tiết kiệm được chiều sâu so với tường vây thường nếu chỉ xét đến ổn định về kết cấu

2.4.2 Phá hoại do thủy lực – Bùng nền/ xói ngầm

Tuy C-Dwall yêu cầu chiều sâu ngắn trong ổn định kết cấu nhưng không thể giảm yêu cầu chiều sâu để chống lại mất ổn định do thủy lực Áp lực nước ngầm dưới đáy hố đào có thể làm bùng nền trong đất sét hay xói ngầm trong đất cát Để giải quyết vấn đề này có thể kết hợp phụt vữa tạo một lớp có sức kháng cắt tốt và hệ số thấm thấp bên dưới đáy hố đào

Trong trường hợp việc gia cố đáy hố đào không hiệu quả về mặt kinh tế, biện pháp kéo sâu đáy tường vây đến độ sâu cần thiết và chỉ đổ bê tông mà không cần đặt thép.Phương án này thường được lựa chọn vì không cần phải thực hiện bất kì công tác nào để gia cường khi thi công đào tầng hầm, dễ dàng kiểm soát chất lượng, tiến độ

2.4.3 Ổn định tổng thể – Thiết kế chống đẩy nổi

Ổn định tổng thể của tầng hầm cần được kiểm tra trong quá trình thi công tầng hầm cũng như trong suốt quá trình sử dụng Do C-Dwall đòi hỏi chiều sâu của tường ngắn nên có khả năng sức chịu tải kéo của tường không chống lại được áp lực đẩy nổi nếu chênh cao giữa mực nước ngầm bên ngoài và đáy tầng hầm là tương đối lớn Tuy hiện tượng này rất ít xảy ra do tải trọng trong các công trình có tầng hầm sâu thường lớn hơn nhiều so với áp lực đẩy nổi Tuy nhiên, công tác thiết kế cần xem xét đầy đủ các yêu cầu này

Theo Malcolm Puler, hệ số an toàn SF=1.4 là tỉ số giữa tổng tĩnh tải công trình truyền xuống và áp lực đẩy nổi dưới đáy tầng hầm cần được đảm bảo Khả năng chịu đẩy nổi của tường chỉ tính phần ma sát mặt trong và mặt ngoài tường phía dưới cao trình đáy tầng hầm

-14-

2.5 Phương pháp sai phân hữu hạn

Sử dụng phần mềm PAROI2009 phát triển bởi tập đoàn Soletanche Bachy để tính toán C-Dwall Sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn để mô tả làm việc của tường vây khi chịu ảnh hưởng của đất nền xung quanh

Chương trình mặc định đất ứng xử theo mô hình đàn dẻo và tuân theo điều kiện phá hoại Mohr-Coulomb, tường vây xem như dầm đàn hồi Các thông số của tường cần đưa vào là độ cứng tường vây EI, độ cứng vòng kcyl, chiều sâu tường, thông số áp lực nước ngầm và các thông số đất nền

Lý thuyết đàn hồi – dẻo trong phần mềm Paroi 2009

Có 5 phương pháp tính toán tường chắn như sau: 1 Phương pháp cổ điển

2 Phương pháp hệ số phản lực 3 Phương pháp phần tử hữu hạn 4 Phương pháp thực nghiệm 5 Trạng thái giới hạn cực hạn Phương pháp sử dụng rộng rãi hiện nay để tính toán tường vây và tường cọc ở Pháp hay các nước khác trên thế giới (trong đó có Việt Nam) là phương pháp “hệ số phản lực nền” hay “đàn hồi – dẻo” (đối lập với tính toán theo phương pháp phá hủy truyền thống không còn thích hợp nữa), trong đó giai đoạn đàn hồi của ứng xử đất được sơ đồ hóa theo quan hệ sau, P.Schmitt [3]:

-15-

Hình 2.5 Sự phát triển của phương pháp tính toán tường chắn Tính toán theo hệ số phản lực nền cho phép đánh giá nội lực và biến dạng chính xác hơn so với tính toán theo trạng thái phá hủy, mặc dù nó có kể đến ứng xử đàn hồi, tương thích với quy luật đơn giản thể hiện trong hình 4.2 Hệ số phản lực nền là tỉ số của sự thay đổi ứng suất ngang và chuyển vị tương ứng, P Schimitt [2]:

ypk=Δ /Δ

-16-

Hình 2.6 Hệ số phản lực nền Đất được mô hình theo định luật ba đường thẳng tuyến tính phụ thuộc vào áp lực hữu hiệu σ’v của đất:

Áp lực trạng thái nghỉ : p0 = K0.σ’v

Áp lực chủ động : pa = Ka σ’v – Aa.c Áp lực bị động : pp = Kp σ’v + Ap.c

Mặc dù tầm quan trọng của k đã được chỉ ra từ năm 1955 bở Terzaghi [16], nó phụ

thuộc vào dung trọng của cát hay như độ chặt của sét, nhưng giá trị đề nghị là tương đối nhỏ áp dụng đầu tiên cho tường mềm và không sử dụng cho tường cứng Chính vì vậy chính Terzaghi gợi ý khả năng của module còn cao hơn

Ménard (1965) đã đề nghị phương trình dựa trên kết quả ngoại suy hiện trường của thí nghiệm xuyên (pénétrométrique), và thí nghiệm nén ngang (pressuremeter), giá

trị của k hơi tỉ lệ nghịch với lý thuyết của Terzaghi,

Trong đó: EM là module nén ngang của đất

là hệ số từ biến phụ thuộc tính chất của đất là chiều dài phụ thuộc vào chiều dài ngàm của công trình và loại ngàm của công trình

Ngoài ra, Marche (1974) cũng đã đề nghị phương trình của như sau: Trong đó là sức chống mũi xuyên tĩnh

-17- Một đề nghị khác bởi Chadeisson (trích dẫn bởi Monet, 1994)2 phù hợp để thiết lập giá trị hệ số phản lực nền dựa trên sức chống cắt của đất, đặc trung bởi lực dính và góc ma sát Ngược với phương pháp của Terzaghi, nó kể đến sự ẩn chứa của biến dạng nhỏ tham gia bởi công trình, và nó dựa vào kinh nghiệm thực tiễn của các công ty chuyên ngành trong quá trình thiết kế và thi công tường chắn

Phạm vi áp dụng của những giá trị này, thích hợp cho tường có bề dày thông thường thực hiện trong đất chặt đến trung bình chặt, hầu như không áp dụng rộng ra cho đất yếu, cũng như tường rất cứng so với đất Phạm vi của độ cứng phản lực nền sử dụng thường xuyên trong chương trình Paroi 2009, phát triển bởi tập đoàn Soletanche Bachy (France), được thể hiện như ở Hình 2.7

Cuối cùng, Schmitt (1984, 1995) đã đề xuất từ hàng chục phân tích của công trình tường dựa vào sự quan trắc, có kể đến sự không tuyến tính của ứng xử đất bằng phương trình:

Trong phương pháp sai phân hữu hạn, chương trình chia tường vây ra nhiều đoạn nhỏ Chuyển vị, lực cắt và moment được tính toán thông qua việc giải phương trình tổng quát:

pky

dzdyEI 44 +=−Chương trình cũng sẽ xuất ra giá trị ứng suất vòng tường vây, hệ số an toàn của tường Do hạn chế của mô hình 2D, chương trình không thể tính được moment/ lực cắt theo phương ngang Cách tính toán thông thường là chọn ra các mặt cắt điển hình xung quanh chu vi tường, sử dụng các kết quả thu được ở trên, sau đó dùng chương trình kết cấu khác như ETABS, SAFE, ROBOT,… để tính toán moment/ lực cắt theo phương ngang

-18-

Hình 2.7 Độ cứng đất nền theo Chadeisson

-19-

2.6 Độ ổn định kết cấu của tường vây

Ứng suất nén vòng trong C-Dwall quá lớn sẽ gây ra mất ổn định trong tường, đây là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế để xác định các thông số của tương như là đường kính, chiều dày, kích thước dầm vòng Kiểm tra mất ổn định của tường là một vấn đề rất phức tạp, cần phải xét trên mô hình không gian 3 chiều Trong luận văn này, tác giả muốn giới thiệu một công thức đơn giản để kiểm tra mất ổn định của tường do Giáo sư Courbon (1965) đề xuất:

3

tEKR

t

c = Trong đó, pc=lực gây mất ổn định; E=Modulus bê tông tường vây, I=moment quán tính của vòng; t=chiều dày của tường; R=Rint=bán kính trong; Kh= độ cứng đất nền

2.7 Độ lún đất nền xung quanh do việc đào tầng hầm

Độ lún đất nền xung quanh công trình phụ thuộc vào hai yếu tố chính: chuyển vị của tường và việc hạ nước ngầm trong suốt quá trình thi công tầng hầm Việc hạ nước ngầm trong hố đào sẽ làm thay đổi mực nước ngầm xung quanh công trình dẫn đến lún công trình Do đó, cần phải xem xét, lựa chọn chiều sâu tường vây phù hợp Đô lún đất nền xung quanh do chuyển vị của tường được tính như sau:

Ước tính phạm vi lún: gọi Vw là tổng chuyển vị ngang tường vây, Vs là tổng chuyển vị đứng xung quanh công trình

Ta có mối liên hệ giữa Vw và Vs từ các nghiên cứu thực nghiệm trước đây: Vs=Rv x Vw (Rv=0.65 là hệ số kinh nghiệm)

Giả thiết đường cong phương trình lún có dạng:

222max

)

x

eSxs

−

=

Với: Smax: độ lún đất nền xung quanh lớn nhất

x: vùng lún theo phương ngang i: điểm uốn vùng lún

Xét hai trường hợp tường như sau: tường console và tường có thanh chống

-20-

Hình 2.8 Chuyển vị phương ngang của hai loại tường: a) Console, b) Thanh chống

2.7.1 Tường làm việc consol, chuyển vị đầu tường lớn

Độ lún cực đại dọc theo tường vây, điểm uốn của vùng lún “i” ứng với độ lún 0.606 Smax Tỉ lệ i/H nằm trong khoảng 0.6-0.8, với H là chiều sâu hố đào Độ lún cực đại sẽ là:

2/

VS = s

Vùng lún theo phương ngang: xmax =i 2π ≈2.5i

Đó là đường cong “p” như hình bên dưới:

Hình 2.9 Đường cong lún nền khi sử dụng tường console

-21-

2.7.2 Tường có thanh chống, chuyển vị đỉnh tường nhỏ

Gọi ymax là chuyển vị ngang lớn nhất của tường, độ lún lớn nhất theo công thức kinh nghiệm:

maxmax

S = s Với Rs=1/1.4=0.714~ 0.7 là hệ số kinh nghiệm theo Clough & Schmidt Đường cong lún được chắn bởi tường tại điểm uốn, bằng phương pháp tích phân ta có:

max11

109.2 iSVs =

Xác định được i1, ta xác định được vùng lún Đường lún đất nền là đường cong “p1” như bên dưới:

Hình 2.10 Đường cong lún nền khi sử dụng tường có hệ chống Vùng lún theo phương ngang có thể tính theo biểu thức:

ii

x1max =(1+2π)≈3.5

2.8 Ổn định hố đào

Trong quá trình tính toán thiết kế và thi công Ổn định hố đào cần được xem xét đặc biệt Tùy thuộc vào thông số địa chất, cao trình mực nước ngầm, chiều rộng hố đào,… mà người thiết kế cho phép thi công với chiều dài panel phù hợp để đảm bảo hố đào vẫn ổ định trong suốt quá trình thi công Nếu mực nước ngầm quá cao, việc nâng

-22- cao tường dẫn hay thi công các biện pháp gia cố đất nền xung quanh hố đào là cần thiết Ngoài ra, có thể dùng các giếng tạm hạ mực nước ngầm tạm thời trong công trường để đảm bảo an toàn cho hố đào

2.9 Thiết bị đo và quan trắc phục vụ công tác đào tầng hầm

Trong suốt quá trình thi công, công tác quan trắc cần được quan tâm hàng đầu Các thông số thu được là cơ sở so sánh, đối chiếu với tính toán ban đầu Bất kì sự khác biệt lớn nào cũng cần được xem xét để điều chỉnh biện pháp thi công nhằm đảm bảo an toàn trong suốt quá trình thi công cũng như sự làm việc lâu dài của công trình Các công tác quan trắc cần thiết cho một công trình có hố đào sâu sử dụng tường vây:

- Inclinometer: dùng để đo chuyển vị theo hai phương của tường vây Trong quá trình thi công, một ống chờ sẽ được đặt trước trong lồng thép Thiết bị đo inclinometer sẽ được lắp đặt trước khi đào tầng hầm Số lượng ống inclinometer trong tường ít nhất 1 vị trí cho một phía công trường

- Strain gauges: dùng đo ứng suất trong bê tông C-Dwall, giá trị ứng suất vòng sẽ được tính toán thông qua kết quả đo này

- Ground water monitoring: dùng để quan trắc mực nước ngầm cả trong và ngoài tường

- Quan trắc công trình lân cận: các chuyển vị ngang và đứng, độ nghiện của các công trình lân cận cần được theo dõi liên tục nhằm hạn chế rủi ro, kịp thời khắc phục sự cố khi có nguy hiểm

2.10 Hạn chế của C-Dwall

C-Dwall có nhiều ưu điểm như đã đề cập trước đây nhưng cũng có các khuyết điểm và hạn chế sau:

2.10.1 Chiều sâu đào tầng hầm

Ứng suất vòng trong tường vây phụ thuộc vào cường độ chịu nén của bê tông Ở Việt Nam, bê tông sử dụng cho phần móng chỉ có thể đạt được cường độ 45Mpa mẫu lập phương Bê tông có cường độ chịu nén cao hơn không thể sử dụng được do việc thi

-23- công đổ bê tông bằng phương pháp Tremie Độ sụt của bê tông thông thường từ 160mm – 220mm

Với các thiết bị đào hiện đại, người ta có thể thi công tường vây dày 1.8m và sâu hơn 90m Tuy nhiên, tường vây dày và quá sâu đòi hỏi rất lớn công tác cung cấp và đảm bảo chất lượng bê tông

Hố đào bên trong tường vây, ví dụ cho tường vây với đường kính lớn hơn 50m, cao trình đào có thể đạt đến 40m hay sâu hơn tùy theo điều kiện địa chất và công trình lân cận

Hạn chế của cường độ bê tông làm ảnh hưởng đến chiều sâu đào tầng hầm

2.10.2 Đường kính của giếng

Đường kính của C-Dwall phụ thuộc vào ổ định kết cấu tường vây Đường kính càng lớn, ứng suất vòng càng lớn Độ cứng vòng tròn của tường vây tỷ lệ ngịch với đường kính của tường vây Độ cứng sẽ giảm khi đường kính tăng

Giới hạn của đường kính vào khoảng 90m Với tường vây có đường kính lớn hơn, thiên về an toàn, nên tính toán như tường vây thông thường

2.10.3 Sự thay đổi áp lực đất nền và phụ tải

Ổn định của C-Dwall và dầm vòng liên quan đến sự phân bố đều ứng suất Các điều kiện này không được áp dụng ở những nơi có điều kiện đất nền thay đổi, như là mái dốc, nơi có các phụ tải khác biệt quá lớn, hay là nơi có dòng chảy nước ngầm lớn từ phía này sang phía bên kia của tường vây Với các điều kiện đó, moment/ lực cắt theo phương ngang sẽ phát sinh quanh chu vi và đặc biệt ngay vị trí các khớp nối Hệ số an toàn của ổn định kết cấu sẽ bị giảm theo Do đó, C-Dwall không là phương án tốt cho những nơi có các điều kiện bất lợi như vậy

-24-

CHƯƠNG 3 BIỆN PHÁP THI CÔNG TƯỜNG VÂY CHU VI TRÒN

C-Dwall được thi công với cùng một kỹ thuật sử dụng để thi công tường phẳng Các tấm tường được thi công tại chỗ trong dung dịch khoan để giữ ổn định thành hố đào Đất bao xung quanh được xem như là ván khuôn để thi công các tấm bê tông Trong khi đào, hố đào được giữ ổn định bằng dung dịch bentonite hay polymer Khi đào đến độ sâu thiết kế, hố đào được thổi rửa và làm sạch Sau đó, lồng thép sẽ được hạ vào Bê tông sẽ được đổ vào theo phương pháp dùng ống Tremie – bê tông sẽ được đổ từ dưới lên trên và đẩy dung dịch khoan tra khỏi hố đào

3.1 Công tác thi công

3.1.1 Công tác trắc đạc

3.1.1.1 Mốc trắc đạc công trình

Mốc trắc đạc công trình bao gồm: - Hệ thống mốc trắc đạc

- Mặt bằng lưới trục công trình - Hệ thống mốc thứ cấp phục vụ trong quá trình thi công

Tổ trắc đạc với các thành viên có kinh nghiệm trong chuyên ngành trắc đạc giám sát liên tục sự chuyển vị của các mốc này trong quá trình thi công Tổ trắc đạc cũng có nhiệm vụ định vị vị trí tường vây

-25- trong lòng tường dẫn lớn hơn chiều rộng của tường vây là 5cm 5cm lớn hơn này cho phép gàu đào dễ dàng đào mà không gặp trở ngại Tường dẫn sẽ được cố định bằng các thanh thép neo vào tường vây hiện hữu

- Cho phép tạo hệ thống kiểm tra độ tin cậy của tường vây

3.1.2.2 Thiết bị thi công tường dẫn

- Máy đào - Bộ cốp pha và hệ thanh giằng

3.1.2.3 Thi công tường dẫn

Trình tự thi công: - Định vị vị trí và cao độ đáy tường dẫn bằng máy toàn đạc - Đào bằng máy đào

- Lắp đặt cốt thép theo bản vẽ thiết kế - Lắp đặt cốp pha

- Đội trắc đạc kiểm tra tọa độ của cốp pha - Đổ bêtông

- Tháo cốp pha tường dẫn sau khi đổ bê tông - Lắp đặt thanh chống gỗ (ở đỉnh và điểm giữa tường dẫn) giữ khoảng cách giữa

hai mặt tường dẫn để tránh chuyển vị - Rãnh đào giữa hai mặt tường dẫn sẽ được lấp lại bằng đất sau khi tháo cốp pha

để tránh hư hỏng tường dẫn

-26-

Hình 3.1 Mặt cắt ngang tường dẫn bê tông cốt thép

3.1.3 Chuẩn bị dung dịch polymer

Polymer dùng cho công tác khoan (đào) là sản phẩm hữu cơ được sử dụng ở dạng bột hoặc dung dịch Khi được khuếch tán trong dòng nước, chuỗi đại phân tử của polymer sẽ được hydrat hóa để tạo độ nhớt cần thiết Các thông số của polymer như sau:

Bảng 1 Các thông số kiểm tra dung dịch Polymer CÁC THÔNG

SỐ KIỂM TRA

DỤNG CỤ KIỂM TRA

DUNG DỊCH MỚI TRỘN

DUNG DỊCH TRONG HỐ

KHI ĐÀO

TRƯỚC KHI ĐỔ BÊTÔNG Tỷ trọng

(g / ml) Cân tỷ trọng 1.00 to 1.05 1.00 to 1.15 1.00 to 1.10 Độ nhớt

(giây)

Côn đo độ nhớt 1000 / 1500 50 to 85s 50 to 85s 50 to 85s Hàm lượng cát

Một lần trước khi đổ bêtông