Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tường vây Barrette để ổn định hố đào sâu trong điều kiện đất yếu

NHIEM VU LUAN VAN: Dé tai gôm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan về giải pháp sử dụng tường vây cọc barrette dé 6n dịnh hồ đào.Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán 6n định hố

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHÔ HỖ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆTƯỜNG VAY BARRETTE DE ÔN ĐỊNH HO

ĐÀO SAU TRONG DIEU KIEN DAT YEU

CHUYEN NGANH: DIA KY THUAT XAY DUNGMA SO NGANH : 60.58.60

LUAN VAN THAC SY

TP.HO CHI MINH, THANG 6 NAM 2012

ĐẠI HOC QUOC GIA TP.HCM CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAMTRUONG DAI HOC BACH KHOA Độc Lập — Tự Do — HanhPhitc

Coc ccc ccc cccccccce

-oC)O -TP.HCM, Ngày 20 tháng 6 năm 2012NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ và tên học viên: MÃ QUANG VINH Gidi tính: NamNgày-tháng-năm sinh: 28/10/1986 Noi sinh: Đồng Tháp

Chuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dựng MSHV: 10090345

Khóa (Năm trúng tuyển): 20101 TÊN DE TÀI:

“ NGHIÊN CỨU UNG DỤNG CÔNG NGHE TƯỜNG VAY BARRETTE DE ONDỊNH HO ĐÀO SÂU TRONG DIEU KIEN DAT YEU”

2 NHIEM VU LUAN VAN:

Dé tai gôm các nội dung chính như sau:

Chương 1: Tổng quan về giải pháp sử dụng tường vây cọc barrette dé 6n dịnh hồ đào.Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán 6n định hố dao sâu trong điều kiện đất yếu sử

dụng công nghệ cọc barrette.

Chương 3: Phân tích ứng xử của tường vây barrette và các yếu tố ảnh hưởng.Chương 4: Ứng dụng tính toán công trình thực tế

Kết luận và kiến nghị.3 Ngày giao nhiệm vụ:

5 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: PGS.TS VÕ PHÁNNội dung và đề cương luận văn đã được hội đồng chuyên ngành thông qua

CÁN BO HUONG DÂN CHỦ NHIỆM BỘMÔN TRƯỞNG KHOA QL

QL CHUYEN NGANH CHUYEN NGANH

PGS.TS VO PHAN PGS.TS VO PHAN TS.NGUYEN MINH TAM

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHI MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS VO PHAN

Cán bộ chấm nhận xét l:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tạiHỘI DONG CHAM BAO VỆ LUẬN VAN THAC SY

Em xin trân trọng cảm ơn thay PGS.TS Võ Phan đã tận tình hướng dẫn và cung cấp

các tài liệu cân thiệt có liên quan đền dé tài dé em có thê hoàn thành luận văn này.

Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Địa cơ - Nền móng, trường Đại học

Bách Khoa TP.HCM, các bạn trong lớp Dia kỹ thuật K2009 đã giúp đỡ em trong suôtthời gian học tập và thực hiện luận văn tôt nghiệp.

Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn và kiến thức về lĩnh vực địa kỹ thuật còn rất

rộng lớn nên không tránh khỏi hạn chê và thiêu sót Em rât mong sự đóng góp của quýthây cô và các bạn đê luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn.

TP.HCM, tháng 6 năm 2012

Học viên

MÃ QUANG VINH

MỤC LUC

MO DAU

1 Giới thiệu2 Mục đích nghiên cứu3 Phương pháp nghiên cứu

4 Y nghĩa khoa hoc của đề tài5 Giá trị thực tiễn của dé tài

6 Phạm vi nghiên cứu

22

Chương 1: TONG QUAN VE GIẢI PHAP SỬ DUNG COC BARRETTEON DINH HO DAO

1.1 Tổng quan các van dé nghiên cứu trong nước va thé giớiliên quan đến hướng nghiên cứu của dé tài

1.1.1 Một số ứng dụng cọc barrette trên thế giới1.1.2 Một số ứng dụng cọc barrette ở Việt Nam1 2 Các phương pháp 6n định hố đào

1.2.1 Giữ 6n định bằng tường ctr thép1.2.2 Tường cừ dạng cọc nhi

1.2.3 Giữ 6n định bang coc ximang dat1.3 Tổng quan về tường vây barrette

1.3.1 Giới thiệu chung

1.3.2 Các tiết diện cọc barrette hình chữ nhật thường dùng1.3.3 Thiết bị thi công

1.3.4 Công nghệ thi công

1.3.5 Các phương pháp ôn định tường vây barrette

1016

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH HO ĐÀO SAUTRONG DAT YEU SỬ DUNG CÔNG NGHỆ COC BARRETTE

2.1 Ap luc dat tuong chan2.3.1 Ap lực chủ động2.3.2 Áp lực bị động2.2 Tính toán tường vây barrette theo phương pháp cô điển

2.2.1 Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường2.2.2 Moment lớn nhất trong tường

2.2.2.1 Tường chan một hang chống2.2.2.2 Tường chăn nhiều hàng chống2.2.3 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tường vây barrette2.2.4 Kiểm tra chuyền vị tại đỉnh của tường vây barrette2.3 Mô hình nên Winkler

2.4 Lý thuyết đàn hdi2.5 Phương pháp phần tử hữu hạn2.6 Tính toán kiểm tra 6n định hỗ dao

2.6.1 Kiểm tra 6n định về thắm của hồ đào trong đất có mực nước ngầm cao2.6.1.1 Yêu cầu chung

2.6.1.2 Ảnh hưởng của nước ngầm2.6.1.3 Kiểm tra 6n định do tác động của nước ngầm2.6.2 Kiểm tra 6n định phình trồi của đáy hỗ móng trong nên sét2.7 Giải pháp xử lý đất ở đáy hỗ dao

18181919192121222525

2627272929293l

323637

Chương 3: PHAN TÍCH UNG XU CUA TƯỜNG VAY BARRETTE VÀCAC YEU TO ANH HUONG

3.1 Giới thiệu 39

3.2 Tổng hợp số liệu địa chất và vật liệu tường vây barrette 403.2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền 40

3.2.2 Đặc trưng vật liệu tường dày 600mm mác bé tông 300 40

3.2.3 Đặc trưng vật liệu thanh chống thép hình H400 403.2.4 Mô hình hồ đào và tường vây barrette 4]3.3 Anh hưởng của chiều cao tang chống đến tường vây 42

3.3.1 Khoảng cách các tầng chống 3m 423.3.2 Khoảng cách các tầng chống 4m 43.3.3 Khoảng cách các tầng chống 5m 473.4 Ảnh hưởng của bé dày đến chuyền vị ngang và nội lực tường vây 53

3.4.1 Các đặc trưng về vật liệu 533.4.2 Kết quả tính toán moment và chuyền vị trong tường vây ở giai đoạn

thi công cuối cùng 343.4.3 So sánh kết quả chuyền vị ngang và moment của tường khi thay doi

bé dày tường vây 57

3.4.4 Nhận xét 60

3.5 Ảnh hưởng của chiêu sâu tường đến chuyển vị và nội lực tường vây 613.5.1 Trường hợp chiêu sâu tường là 20m 613.5.2 Trường hợp chiêu sâu tường là 25m 633.5.3 Trường hợp tường có chiều sâu ngàm là 30m 643.5.4 So sánh kết quả chuyền vị ngang và moment của tường khi thay doi

chiều sâu tường

3.5.5 Nhận xét

Chương 4: UNG DUNG TÍNH TOÁN CONG TRÌNH THUC TE

4.1 Giới thiệu về công trình4.2 Cấu tạo địa chất

4.3 Mặt cắt địa chất4.4 Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền

4.5 Các giai đoạn thi công công trình

4.6 So sánh kết quả chuyển vị ngang giữa mô hình Mohr — Coulomb,Hardening Soil và kết quả quan trắc

4.6.1 Giai đoạn dao dat dot 14.6.2 Giai doan dao dat dot 24.6.3 Giai doan dao dat dot 34.6.4 Giai doan dao dat dot 44.6.5 So sánh chuyền vị ngang lớn nhất giữa mô hình Mohr — Coulombvà Hardening Soil so với thực tế

4.6.6 Nhận xét

KET LUẬN - KIÊN NGHỊTÀI LIỆU THAM KHẢO

6669

70707275

74

747475

77

78

79808183

TOM TATHiện nay, việc xây dựng nhà cao tang với nhiều tang ham đang phat triển trongcác đô thị Công nghệ tường vây barrette kết hợp với chống đỡ băng dam thép hình làbiện pháp thi công hồ dao sâu phô biến trong nên dat yếu.

Nghiên cứu giới thiệu tổng quan về công nghệ tường vây barrette và đưa ra lythuyết tính 6n định hỗ đào dưới tác dụng của nước ngầm Bên cạnh đó còn có lý thuyếttính toán chuyển vị ngang của tường với một hoặc nhiều hàng chống bang các phương

pháp khác nhau.

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp tối ưu trong việc tính toán chuyểnvị ngang tường vây Nghiên cứu trên địa chất một công trình cụ thé để tìm chuyền vingang và moment uốn của tường vây ứng với khoảng cách các tang chống, bề dày tườngvà chiều sâu tường khác nhau giúp ta chọn được các phương án thi công hợp lý

Ứng dung tính toán chuyển vị ngang của tường vây trên công trình thực té trongcác giai đoạn thi công đào đất với 2 mô hình khác nhau So sánh các kết quả này với kếtquả quan trắc tại công trình cho thay mô hình Hardening Soil phù hợp với thực tế hơn mô

hình Mohr - Coulomb.

Presently, building construction with many cellars is developing in cities Barrettediaphragm technology unitedly with support by steel H-beams is measure forconstruction of deep excavation in soft soils common.

Research overview barrette diaphragm technology and send out theory of deepexcavation stability calculation under the effect of groundwater Besides, there aretheoretical deformation of the wall with one or more of anchor with different methods.

Finite element method is optimal method in the calculation of diaphragm wall ofhorizontal displacements Geological research on a specific project to find the horizontaldisplacement and bending moment of diaphragm walls with anti-spaced floor, wallthickness and depth of different wall to help us choose the appropriate plan forconstruction.

The application calculates the horizontal displacement of the diaphragm on theactual work in the excavation phase of construction with two different models.Comparing these results with observational data show that the model works inaccordance with Hardening Soil model realistic Mohr - Coulomb.

MỞ ĐẦU1 Giới thiệu

Khi thi công tang hầm các công trình nhà cao tầng trong vùng đất yếu thì việc ồnđịnh hồ đào sâu có liên quan đến các yếu tô kỹ thuật và môi trường Thi công hồ đào sâulàm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dang trong đất nền xung quanh khu vực hồ dao, cóthé làm thay đối mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thé lún gây hưhỏng cho công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp

Hiện nay có nhiều phương pháp để 6n định hé dao thường được áp dụng là: tường cirbarrette, tường cu thép, tường cọc đất trộn ximang Yêu cau chung của tường ctr la dambao vé cường độ cũng như sự ôn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọngdo được cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chong đỡ từ trong lòng hồ dao theonhiều cách khác nhau Các phương pháp trên đều có ưu nhược điểm riêng tùy thuộc vàocác điều kiện địa chất, địa hình, kinh tế, kỹ thuật của từng công trình mà chọn phươngpháp thích hợp Trong đó, phương pháp dùng cọc barrette để ôn định hồ đào hiện nay kháphố biến so với các phương pháp khác do có nhiều ưu điểm nên việc nghiên cứu vềphương pháp này là rất cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu- Đê tài này được nghiên cứu với các mục đích sau:

+ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về 6n định hố dao, kha năng chịu lực của cọc barrette

và tính toán cọc chịu tải ngang.

+ Phân tích các yếu t6 ảnh hưởng đến tường chắn bang cọc barrette nhăm lựa chọnchiều sâu tường, bể dày tường, các chỉ tiêu cơ ly đất nền phù hợp dé thiết kế ốn định hốđào như ồn định lật, 6n định trượt, ôn định về chồng thấm

3 Phương pháp nghiên cứu- Dựa vào số liệu địa chất của một công trình cụ thé, tính toán kiểm tra ôn định hỗđào theo cơ sở lý thuyết đã có và rút ra kết luận về từng phương pháp tính toán cụ thê

- Dùng phần mềm Plaxis ứng dụng tính toán ôn định cho công trình cụ thé, từ đó sosánh và đánh giá kết quả tính toán với kết quả quan trắc thực tế

4 Y nghĩa khoa học của đề tài- Hiện nay, có rất nhiều phương pháp được dùng để 6n định hố đào trong đó có côngnghệ cọc barrette Công nghệ này được ứng dụng khá nhiều trong nền móng cho cáccông trình dân dụng, giao thông, cảng biển, thuỷ lợi do dam bảo về điều kiện 6n định, co

giới hoá trong thi công

- Hệ thống lại các lý thuyết co bản về 6n định hồ đào sâu.- Dựa vào lý thuyết tính toán moment và chuyển vị cho tường băng nhiều phương

pháp khác nhau.

5 Giá trị thực tiễn của đề tài- Công nghệ cọc barrette là giải pháp hiệu quả cao trong 6n định hố dao công trìnhnhiều tang ham Tuy còn khá mới mẻ nhưng nó đã được ứng dụng khá nhiều trong thựctế như: hầm Kim Liên (Hà Nội), cảng Ba Ngòi (Khánh Hoà), cảng Bạc Liêu, đường caotốc TP.Hồ Chí Minh — Trung Lương Trong tình hình kinh tế dang đối mới, lĩnh vựcxây dựng phát triển không ngừng thì công trình này sẽ còn được ứng dụng nhiều hơn nữađối với các công trình xây dựng trên nên đất yếu trong tương lai

6 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ tính toán trong điều kiện tải trọng tĩnh, không tínhđến tải trọng động, không phân tích cụ thể các phương pháp thí nghiệm trong phòng cũngnhư hiện trường để có số liệu mà chỉ dựa vào các kết quả quan trắc, thí nghiệm có săn đểtính toán thiết kế

Chương 1

TONG QUAN VE GIẢI PHÁP SỬ DỤNG TƯỜNG VAY

COC BARRETTE DE ON ĐỊNH HO DAO

1.1 Tong quan các van đề nghiên cứu trong nước va thê giới liên quan đến hướng

nghiên cứu cua đề tai

Công nghệ cọc barrette được sử dụng khá rộng rãi trong xử lý nền móng các côngtrình xây dựng Mục đích của công nghệ là dé tăng cường 6n định, khống chế biến dạng,giảm tính thắm của đất yếu

1.1.1 Một số ứng dụng cọc barrette trên thé giớiO châu Au, châu Mỹ và nhiêu nước trên thê giới có nhiêu công trình nhà cao tang

đều được xây dựng có tang hâm Một sô công trình đặc biệt có thê xây dựng được nhiềutầng hâm.

Tiêu biểu một số công trình trên thế giới:- Tòa nhà Chung-Wei-Đài loan-20 tang: ba tang ham- Tòa nhà Chung-Yan-Đài loan-19 tang: ba tang ham.- Tòa nhà Central Plaza-Hồng Kông-75 tang: ba tang ham- Tòa thư viện Anh-7 tầng: bốn tầng ham

- Tòa nhà Commerce Bank-56 tầng: ba tầng hầm.- Tòa nhà Dai Lau Điện Tín Thượng Hai-17 tang: ba tang ham.- Tòa nhà Chung-hava-Đài loan-16 tầng: ba tầng hầm

Đặc biệt ở thành phố Philadenlphia (Mỹ), số tang ham bình quân trong các tòa nhàcủa thành phố là 7

1.1.2 Một số ứng dụng cọc barrette ở Việt Nam

Công nghệ tường vây barrette đã được Công Ty Bachy Soletanche thực hiện cho

công trình nhà cao tầng SaiGon Centre (3 tang ham) tir nam 1994 dau tién 6 Viét Nam.Sau đó là nha cao tầng Harbour View (2 tầng ham ), San Woan (2 tầng ham),Vietcombank Ha Nội (2 tang ham), Số 7 Láng Ha (2 tang ham) Va hiện nay thì nhiềucông ty Việt Nam dang sử dung công nghệ tường vây barrette dé xây dựng tang ham khá

- Tháp Bitexco: hai tầng hầm.- Harbour View Tower: hai tang ham.- Sài Gòn Centre, 65 Lê Loi, quận 1, thành phố H6 Chí Minh: ba tầng ham.- Trung tâm thương mại Quốc tế: hai tang ham

Tại Nha Trang cũng có công trình Khách sạn Phương Đông: ba tầng hầm.1.2 Các phương pháp 6n định hồ đào

1.2.1 Giữ 6n định bằng tường cir thépTường cu thép cho đến nay được sử dụng rộng rãi làm tường chăn tạm trong thịcông tang ham nhà cao tang Nó có thé được ép băng phương pháp búa rung gồm một cầntrục bánh xích và co cau rung ép hoặc máy ép êm thuỷ lực dùng chính ván cir đã ép làmđối trọng Phương pháp này rất thích hợp khi thi công trong thành phó va trong đất dính.Số lượng tang thanh chống có thé là 1 hoặc nhiều tang chống tuỳ thuộc vào chiêu sâu hồđào, hình dạng hồ đào và điều kiện địa chất thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tường vây

Uu điểm- Van cir thép dễ chuyên chở, dé dàng ha và nhồ băng các thiết bị thi công sẵn có

như máy ép thuỷ lực, máy ép rung.

- Khi sử dụng máy ép thuỷ lực không gây tiếng động và rung động lớn nên ít ảnhhưởng đến các công trình lân cận

- Sau khi thi công, ván cừ rất ít khi bị hư hỏng nên có thé sử dụng nhiễu lần.- Tường ctr được hạ xuống đúng yêu cầu kỹ thuật có khả năng cách nước tot.- Dễ dàng lắp đặt các cột chống đỡ trong lòng hồ dao hoặc thi công neo trong dat

- Căn cứ vào tiên độ đào đât có thê vừa đào vừa chông và dùng hệ thông kích,tang do dé hạn chê chuyên vi ngang của tường.

- Quá trình ha cir gây những anh hưởng nhất định đến đất nên va công trình lân- Rút cir trong điều kiện nên đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng kế rangoài theo bụng ctr, vì vậy có thé gây chuyền dịch nên dat lân cận hồ dao

-Ván ctr thép là loại tường mềm, khi chịu lực của đất nền thường biến dạng võngvà là một trong những nguyên nhân co bản nhất gây nên sự cô hồ đào

1.2.2 Tường cir dang cọc nhồiTường vây dạng này có đường kính từ 0.6m -1.2m được thi công một hàng bằngthiết bị thi công cọc nhôi Lồng thép cau tạo hoặc thép hình, lắp đặt trước hoặc sau khi đồ

bêtông.

Ưu điểm- Không gây tiếng động và rung động cho các công trình lân cận

- Thi công lắp dựng và đồ bêtông cọc tại chỗ, không phải chuyên chở như ctr

thép.

Nhược điểm- Khoảng hở giữa 2 cọc phải bơm phụt vữa bêtông để chỗng nước ngầm tràn- Nếu tiết diện ngang 2 cọc gần nhau chồng chập lên nhau tạo thành tường vâycó các cọc giao nhau thì khi thi công phải sử dụng thiết bị khoan với lưỡi khoan có daocắt bêtông ở đầu lưỡi

1.2.3 Giữ 6n định bang cọc ximăng datCọc đất trộn ximăng là hỗn hợp giữa đất nguên trạng nơi gia cỗ và ximăng dượcphun xuống nên đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đấtcho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cô thì quay ngược lại và dịch chuyển lên Trongquá trình dịch chuyển lên ximăng được phun vào nền đất (băng áp lực khí nén đối vớihỗn hợp khô hoặc băng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt)

Ưu điểm

- Quá trình thi công cọc dễ dàng, nhanh chóng.- Sử dụng vật liệu chủ yêu là ximăng nên công tác chuân bị vật liệu đơn giản.Nhược điêm

- Đối với công trình có nhiều tầng hầm trong đô thị, thì đường kính cọc lớn hoặcbồ trí nhiều hàng cọc nên diện tích ham sẽ bị thu hẹp nhiều

- Giải pháp chông thâm cho tâng hâm cân được chú trọng ở nơi mực nước ngâm

cao.

1.3 Tong quan về tường vây barrette

1.3.1 Giới thiệu chung

Tường vây barrette là tường bêtông đồ tại chỗ, thường dày 600-800mm dé changiữ ồn định hỗ móng sâu trong quá trình thi công Tường có thé được làm từ các đoạn cọcbarette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay doi từ 2.2 m đến 3.6m Các đoạn tườngbarrette được liên kết chống thấm bằng goăng cao su Trong trường hop 02 tang ham,tường barrette thường được thiết kế có chiều sâu 16-20m tuỳ thuộc vào địa chất công

trình và phương pháp thi công Khi tường barrette chịu tải trọng đứng lớn thì tường được

thiết kế dài hơn, có thé dài trên 40m (Toa nhà 59 Quang Trung) dé chịu tải trong như cọckhoan nhdi

1.3.2 Các tiết diện cọc barrette hình chữ nhật thường dùng

Kích thước cọc barrette của công ty Bachy Soletanche Việt Nam thường dùngxem ở bảng sau:

Hình 1.1 Tiết diện cọc barretteBang 1.1 Các kích thước tiết diện cọc barrette thường dùngCạnh dài a(m) 22 | 2.2 | 22 | 28 | 28 | 28 | 28 | 36 | 3.6 | 3.6

Canh ngan b(m) 0.6 | 08 | 0.6 | 08 1 1.2 1 12 | 15

Diện tíchS(m) | 1.32 | 1.76] 2.2 | 168 | 2.24] 28 | 3.36] 36 | 432] 54

1.3.3 Thiết bị thi công

Hình 1.3 Máy đào thuỷ lực đặc biệt

——_ “——— ©—“=> fz71i!£:¬X scsi seers:

hy

ee:

111đ—

mains

1- dầm cắt; 2- xilanh dẫn; 3- bơm bùn; 4- hộp đỡ; 5-rang cat đất; 6- vòi hút; 7- tam lái;

8- bộ truyền dong; 9- ông thuỷ lực; 10- ống dẫn bùn

- Bước 5: Lắp đặt lồng thép.- Bước 6: Đồ bêtông

1.3.4.1 Thi công tường dẫn

Ngoài việc dẫn sầu đào trong thi công tường chan, tuong dẫn còn tạo một hệthong định vị tốt về tim và cao trình cho tường chăn và giữ ôn định cho lớp bề mặt của hỗđào cần thi công (hai tường dẫn bê tông cốt thép) khoảng cách giữa các tường dẫn tạmthời lớn hơn bẻ rộng thiết kế tường chăn 5-10cm Xem mặt cat điển hình của tường dẫn

Trình tự thi công tường dẫn:- Xác định vị trí của tường chăn và tường dân trên mặt băng, định vị và dân rangoài trên hệ thông cọc nhựa và nẹp nhựa.

- Đào một tường hào sâu 1-1,5m tuỳ theo thiết kế, đồ một lớp bê tông lót dày

Hình 1.6 Công tác đào dat sau khi thi công tường dẫn

Cân câu dùng đê đào nên đứng cách mép ho đào tôi thiêu là 4m Moi sự dichuyên của cân câu phải hêt sức thận trọng.

Tường chan dược thi công thành từng tam panel riêng biệt, giữa chúng là khớpnoi và thường là một gioăng cao su chắn nước Có 3 loại tam panel được dùng là: panelkhởi dau, panel tiếp va panel đóng

Khi dao bang đầu đào gau ngoam, việc đào sé rat dé dàng đối với các tang sétvà cát Khi gặp sét cứng và sỏi sẽ khó khăn hơn Việc khắc phục khi gặp các chướng ngạitrong lúc đào tuy thuộc vào tính chất và mức độ của trở ngại sẽ tuy chọn các biện phápsau:

- Dung sầu khi kích cỡ các chướng ngại, dị vật nhỏ.- Dùng luân phiên đầu choòng nặng để phá và gầu để vét.- Dùng khoan dé làm rã chướng ngại trước khi dùng sầu.1.3.4.3 Thôi rửa hồ đào bằng phương pháp luân chuyển bentonite

Ngay khi dào xong, đáy hỗ đào dược làm sạch bang gau nạo vét trước khi luânchuyển dụng dich bentonite Để tránh hiện lượng cát lang dưới day hó đào, dung dịchbentonite có chứa các hạt đất và cát lơ lửng được hút ra khỏi đáy hồ đảo băng một máybơm Turbine thả chim ở đáy hỗ đào, qua đường ống chuyển về máy loc cát, dung dịchbentonite mới được bồ sung thêm đến khi thoả mãn các yêu cau kỹ thuật

1.3.4.4 Đặt khối CWS và tắm ngăn nướcKhớp nối CWS là một tam chan sườn có thé rút ra sau khi dao panel kế bên chophép thi công các khớp nối kín nước giữa các panel tường một cách dễ dàng

Tam ngăn nước

)

`

ì hy

44$3#———

Tường chắn Tắm ngăn nước

Hình 1.7 Cau tạo liên kết giữa các module tườngTrước khi luân chuyển dung dich bentonite, các khớp nỗi CWS được lắp dựngtại đầu các panel đã đào xong Các panel khởi đầu có khớp nối ở cả hai đầu và các paneltiếp chỉ có khớp nối ở một dâu Khớp nối CWS gồm các tắm rời được liên kết với nhaubăng bu lông trong quá trình hạ xuống hé đào Khớp nối được hạ xuống quá cốt đáy vàimét hoặc vào tang ít thấm Một thanh chắn nước bằng cao su được gắn vào khớp nối.Người ta có thể dùng chính xác máy đào để lắp dựng và tháo dỡ khớp nối CWS Khi đàohố đào mới bên cach khớp CWS cũng dược sử dụng để dẫn hướng cho sầu đào một cách

hữu hiệu.

1.3.4.5 Lắp đặt lồng thépLong thép chịu lực được chế tạo trước trên công trường Sau khi lắp đặt khớpCWS và luân chuyển bentonite xong, lồng thép được hạ xuống hố dao băng cau bánhxích Lồng được cài các cữ bảo vệ băng bêtông hoặc bằng thép để đảm bảo duy trì chiềudai, lớp bảo vệ cột thép tối thiểu

Các lồng thép thường được gia công thành từng đoạn dài 12m, các lồng đượcliên kết với nhau bang bu lông chữ U phan uốn chồng được thực hiện khi hạ xuống hốđào Khi tat cả các đoạn lồng thép đã được hạ xuống đúng chiều sâu thiết kế, long thépđược treo vào tường dẫn bằng các thành treo.

1.3.4.6 Đồ bêtôngBêtông dé đồ tường barrette thường dùng bê tông thương phẩm Cường độ đạttối thiểu là 250 (daN/cm’), độ sụt cho phép là 18 + 1,5 (cm) Đỗ bêtông có thé sử dụngmáy bơm hoặc đồ trực tiếp vào phéu nhưng phải đồ bê tông liên tục từ khi bat đầu đếnkhi kết thúc.

Bêtông được đồ vào hỗ đào qua ống tremic có đường kính khoảng 250mm vàđược nối từng đoạn 3m, 2m, Im, 0.5m với nhau Khi vữa bêtông trong hồ đào dâng lên,ống đồ bêtông cũng được nâng lên bằng cách cắt ông (cat bỏ từng đoạn ống) nhưng phảibao đảm tối thiểu 2m ống ngập trong vữa bêtông tránh tạp chat và bentonite lẫn vào trong

bêtông.

Thông thường mẻ bêtông đầu tiên trút xuống sẽ bị đây lên trên cùng nên đốivới mẻ bêtông đầu tiên cần dùng phụ gia hoá dẻo để đảm bảo bêtông không bị ninh kếttrước khi kết thúc quá trình đồ bêtông

Trong quá trình đồ bêtông, theo dõi và ghi chép day đủ từng mẻ bêtông, độ sụt,lay mau thử, thời gian, cao trình ống đồ, cao trình bêtông, v.v dé báo cáo và lập hé sơ

Tường barrette được giữ 6n định trong quá trình thi công bang các giải pháp sau:- Giữ 6n định bằng hệ dàn thép hình

Số lượng tầng thanh chống có thể là 1 tầng chống, 2 tầng chống hoặc nhiềuhơn tuy theo chiều sâu hồ dao, dang hình học của hó đào và điều kiện địa chat, thuỷ văntrong phạm vi chiêu sâu tường vay

Ưu điểm: trọng lượng nhỏ, lắp dựng và tháo dỡ thuận tiện, có thể sử dụngnhiều lần Căn cứ vào tiễn độ đào đất có thể vừa dao, vừa chồng, có thé làm cho tăng chặtnếu có hệ thong kich, tang do rat có lợi cho việc han chế chuyển dịch ngang của tường

Nhược điểm: độ cứng tông thé nhỏ, mắt nối ghép nhiều Nếu cau tao mắt nồikhông hợp lý và thi công không thoả đáng và không phù hợp với yêu câu của thiết kế, dễgây ra chuyển dịch ngang và mat 6n định của hỗ dao do mắt nối bị biến dạng

- Giữ On định bằng phương pháp neo trong datThanh neo trong đất đã được ứng dụng tương đối phố biến và đều là thanh

neo dự ứng lực Tại Hà Nội, công trình toà tháp Vietcombank và khách sạn Sun Way đã

được thi công theo công nghệ này Neo trong đất có nhiều loại, tuy nhiên dùng pho biếntrong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là neo phụt

Ưu điểm: thi công hỗ đào gọn gàng, có thé áp dung cho thi công những hỗđào rất sâu

Nhược điểm: số lượng đơn vị thi công xây lắp trong nước có thiết bi này cònít Nếu nên đất yếu sâu thì cũng khó áp dụng

- Giữ 6n định bằng phương pháp thi công top — downPhương pháp thi công này thường được dùng phổ biến hiện nay Dé chống đỡsàn tầng ham trong quá trình thi công, người ta thường sử dụng cột chống tạm bang théphình (1 đúc, 1 tổ hợp hoặc tô hợp 4L ) Trình tự phương pháp thi công này có thé thay đốicho phù hợp với đặc điểm công trình, trình độ thi công, máy móc hiện đại

Ưu điểm: chong được vách đất với độ 6n định và an toàn cao nhất, kinh tế,tiền độ thi công nhanh

Nhược điểm: kết cau cột tầng ham phức tạp, liên kết giữa dầm sàn - cộttường khó thi công , công tác thi công đất trong không gian tang ham có chiều cao nhỏkhó thực hiện cơ giới, nếu lỗ mở nhỏ thì phải quan tâm đến hệ thống chiếu sáng và thông

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH HO ĐÀO SAUTRONG DAT YEU SỬ DỤNG TƯỜNG VAY BARRETTE2.1 Ap lwe dat twong chan

Tường vay barrette là hệ tường nhằm Ôn định áp lực đất tác dụng lên tường bao gồm:

áp lực chủ động và áp lực bị động.

2.1.1 Áp lực chủ độngÁp lực chủ động là giá trị nhỏ nhất của áp lực ngang của khối đất tác dụng lêntường Nó thể hiện phá hoại mà sức kháng cắt của đất huy động dưới toàn bộ trọng lượng

bản thân tường:

Oq = Kyo; — 2c,/Ky (2.1)

Trong đó:

6, : áp lực dat chủ độngof : ap lực đất hữu hiệu

c : lực dính của đấtK, : hệ số áp lực chủ động (Tra bảng phụ lục 1)

Kq = tgˆ(45°— 0/2)

@ : góc ma sát trong của đấtTổng áp lực chủ động:

Py = søanH (2.2)

2.1.2 Áp lực bị độngÁp lực bị động là giá trị lớn nhất của áp lực ngang của khối đất mà nó có thể huyđộng do chuyển động tương đối của kết câu day vào khối đất Nó thé hiện phá hoại màsức kháng cắt của đất huy động để kháng lại lực đây ngang:

Oy = Kyo, + 2c.Ep (2.3)

Trong đó:

Gp: ap lực dat bi dongơ; : áp lực đất hữu hiệu

c : lực ính của đấtp: hệ SỐ áp lực bi động (Tra bảng phụ lục 1)

K, = tg*(45° + ø/2)

@ : góc ma sát trong của đấtTổng áp lực bị động:

Hình 2.1 Sơ đồ kiếm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tườngTường barrette khi dùng làm tường vây tầng hầm cho nhà cao tang, thì có thểkhông chịu tải trọng thang đứng N° do công trình bên trên gây nên.

Trong trường hợp tong quát, thì phải đảm bao cho sức chịu của đất nền dưới chân

tường lớn hơn tải trọng của công trình cộng với tải trọng bản thân của bức tường gây nêntại chân tường, tức là:

(2.5)Trong đó:

P“: ÁP lực tiêu chuẩn dưới chân tường (kN/m')

NF: Tải trọng công trình trên mỗi mét dài (KN/m).G": Trọng lượng bản thân của mỗi mét dài tường (kN/m)

R“: Sức chịu của đất nền dưới chân tường (KN/m?)

2.2.2 Moment lớn nhất trong tường2.2.2.1 Tường chắn một hàng chống

sâu khoảng 8 đên 10m).

Điều kiện 6n định của tường như sau:

Qs |= (hy + hạ) — a] < mQ; [hy +Sh; — a| (2.7)

Trong đó:

Q:: Ap lực chủ động cua đất.Q,: Ap lực bi động cua dat.m: Hệ số điều kiện làm việc (m=0,7~1).Phản lực của thanh chống là:

N=Q;-Q (2.8)

Điêm tác dụng của moment uôn lớn nhât vào trong tường vây là diém cách mặt

Mmax = NỮa — a) — ve 73 (2.10)

2.2.2.2 Twong chan nhiéu hang chongAp luc đất lên tường ctr được xác định theo phương pháp K.Terzaghi Biểu đồrút gọn áp lực bên trong tường vây tác dụng lên tường có nhiều gối (do các thanh chốngkhi thi công) đối với sét yếu và vừa được thé hiện như hình 2.4

Trị sô áp lực ngang cực dai cua dat tac dụng lên tường chan đôi với dat sét yêuvà vừa:

P„ax=yH - 4c (2.11)Trong đó:

y: Dung trong tự nhiên của đất (KN/m`).c: Lực dính không thoát nước (kN/ m?).P.: Ap lực chủ động cua đất lên tường (KN/m?)

P, =yZtg?C—>) (2.12)

Với:

Z: là khoảng cách từ tiết diện của tường đang xét đến đỉnh tường (m).o: Góc ma sát trong của đất

Pmax

Hình 2.3 Áp lực phân bố lên tường vây trong sét yếu

và vừa theo Peck (1969)Dùng Prax để xác định nội lực trong tường vay.Moment uốn trong tường và các phản lực ở gối (hoặc thanh chống) được xácđịnh như trong dầm một nhịp có chiêu dài bằng khoảng cách giữa các thanh chống Phầntrên cùng của tường được tính như một dầm console có chiều dài băng khoảng cách từđỉnh tường đến hàng gối tựa (hoặc thanh chồng) thứ nhất Géi tựa dưới cùng được đặt tạiđáy hố móng

Đề đơn giản trong tính toán, người ta xem tường như cứng tuyệt đối, tức làkhông xét ảnh hưởng của độ võng đến sự phân bố của phản lực đất phát sinh khi kích cácthanh chống còn đất sau tường coi là nền đàn hồi Winkler với hệ số thay đổi tuyến tínhtheo chiều sâu

Hình 2.4 So đồ lực tác dụng vào tường khi kích các thanh chongMoment M„„ và lực cat Q,, trong tường vây được xác định theo công thức kinh

nghiệm của V.M.Zubkoy:

TN an0 nếu Z <a,=Í) ne an

710 nếu Z < dụ

Qs = 3 -.iSn ; Mẹ = Dhar Sn Qn (2.15)

2.2.3 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tường vây barretteMoment tĩnh của tiết diện ngang tường vây barrette tính trên 1m dài tường:

L2

S= = (2.16)Trong đó:

L: chiều sâu tường vây từ đỉnh đến chân tường (m).S: moment tinh tiết diện ngang tường vây (m).Ứng suất chịu uốn của tường:

Mmax

g= De (2.17)Trong đó:

Mzx„: Moment lớn nhất trong tường vây (kNm).o: Ứng suất chịu uốn trong tường vây (KN/m”).Điều kiện kiểm tra:

o < [ol (2.18)

2.2.4 Kiểm tra chuyền vị tại đính cia tường vây barrette

Xem phân trên cùng của tường vây được tính như một dầm console có chiềudài băng khoảng cách từ đỉnh tường đến hàng gối tựa (hoặc thanh chống) thứ nhất

Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh tường là:

Điều kiện kiểm tra chuyền vi:

y < |ÿ| (2.20)[y]: chuyén vi cho phép (m)

2.3 M6 hinh nén Winkler

Mô hình nền Winkler ( hay là phương pháp phản luc nền) được dùng dé duđoán moment và chuyền vị ngang Mô hình nay quan niệm tường và dat liên kết với nhaubăng các lò xo tuyến tính riêng lẻ có độ cứng Ey, xác định bởi:

Bang cách giả sử E, là hang số đối với đất sét, các lời giải giải tích duoc đưa

ra bởi Matlock va Reese (1960), Poulos va David (1980), Gills và Demars (1970).

Chuyển vị ngang cọc giả định bằng với chuyên vị ngang của datva được biểu

diễn bởi phương trình:

2.5 Phương pháp phân tử hữu hạn

Việc phân tích tường vây barrette bằng phương pháp phân tử hữu hạn tương tựtrường hợp dam trên nền đàn hồi xoay một góc 90° và bỏ đi những 16 xo năm trên đường

nạo vét Dựa vào phương pháp này, Bowles thành lập những ma trận quan hệ xác định

chuyển vị tại các nút, từ đó xác định nội lực tại hai đầu hoặc bên trong phân tử.Việc

thành lập được minh hoa trong hình 2.6.

— X2— X:— X4— X:— Xs— Xs— Xs— X:— X10— Xs

— Xr2— Xn— X14— X13— Xie— Xs— Xis— X:r

Hình 2.7 Độ cứng cua lò xo phụ thuộc vào

chiêu dài của hai phân tứ lân cận

Quan hệ giữa ngoại lực P và nội lực F:

PE=A.F (2.24)

Phương trình quan hệ giữa biến dạng e và chuyển vị X:

e=A'.X (2.25)Phương trình quan hệ giữa nội lực phan tử va biến dang phan tử:

F=Se (2.26)=> F=S.A'X

=> P=A.S.A'X

Trong các phương trình trên chỉ có vector cột của các chuyền vi X là chưa biết.Chỉ cần nghịch đảo ma trận A.S.AT, ta có thé xác định vector cột của chuyển vị X nhưsau:

X =(AS.A')'P (2.27)Khi biết được chuyển vị X tại các điểm nút, ta tính được nội lực F trong từngphan tử:

F=S.A'X (2.28)2.6 Tính toán kiểm tra 6n định hồ dao

2.6.1 Kiểm tra ôn định về thấm của hồ đào trong đất có mực nước ngầm cao2.6.1.1 Yêu cầu chung

Khi đào đất với lượng đất lay đi khá lớn đã làm biến đổi trường ứng suất, trườngbiến dạng của đất quanh hồ đào có thé dẫn đến mất 6n định nên đất nói chung và mat 6nđịnh cả nên và kết cau chăn giữ hồ dao Do đó, trong thiết kế chăn giữ hé dao bằng tườngcọc barrette đều cần kiểm tra ôn định hé dao, khi cần phải thêm các biện pháp gia cườngđể nền dat quanh hó đào được ồn định hơn

Các dạng mat ôn định do biến dạng và chuyển vi của tường và đất quanh hó đàocó thé xem hình bên dưới

+ Độ cứng của tường, EI.

+ Khoảng cách giữa các thanh chỗng.+ Tác động của áp lực nước dưới đất

+ Sự thành thạo thi công.

Khi hỗ đào có thành nghiêng (không cần kết câu chống giữ thành) thì kiểm tra6n định theo phương pháp trượt cung tròn Phân tích ốn định tổng thé của hỗ đào (gồmnên và kết cau chống giữ) cũng theo phương pháp mặt trượt cung tròn nhưng phải xét tớiđộ sâu 2-3 lần độ sâu hồ đào

Khi xét đến 6n định chống trượt tổng thé thì do mặt tường thắng đứng khônggiống với mặt trượt cung tròn nên tâm mặt trượt thường ở bên trên tường chăn gần vớimép bên trong của hồ

Dé xét tới độ sâu căm vào dat của tường phải xét dén yêu câu ôn định và chong

thâm của nên dat dưới đáy hô đào Ở đây chỉ xét yêu tô nước ngâm đôi với ôn định của

hô đào.