TOM TAT LUẬN VANTén dé tai:Phân tích ảnh hưởng của quá trình thi công tuyén Metro Bến Thanh — Ba Son đến móngcọc các công trình lân cận khu vực Tp Hồ Chí Minh Tóm tắt: Hệ thông Metro tro
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HO CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRAN THANH GIANG
Chuyén nganh: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH NGAM
Mã sô ngành : 60.58.02.04
LUẬN VÁN THẠC SĨ
TP HO CHÍ MINH, tháng 12 năm 2014
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINHCán bộ hướng dẫn khoa học: TS BO THANH HAI
Cán bộ chấm nhận xét Ì : - 2G E St Sa SE SE S3 E9ESEEEESESEEEESESEEEEeErErsrsrseree
Cán bộ chấm nhận xét 2 : - G2 E te EESESE9EEEE8ESEEEEEE5EEEE5E2EEEEsEEse e2
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Trường Đại Hoc Bach Khoa, ĐHQG TP.HCM,ngày tháng năm 2015
Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRUONG KHOA
KY THUAT XAY DUNG
PGS.TS NGUYEN MINH TAM
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
_—==============
-000 -NHIEM VU LUAN VAN THAC SI
Ho va tên học viên : TRAN THANH GIANG MSHV : 13090076Ngày sinh : 23/11/1979 Noi sinh : TP.Can Thơ
Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trinh Ngam MS: 60 58 02 041- TEN DE TÀI
“Phân tích anh hưởng của quá trình thi công tuyến Metro Bến Thanh — Ba Son đếnmóng cọc các công trình lân cận khu vực Tp Hồ Chí Minh”
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Mo dauChương 1 Tổng quan về ảnh hưởng của đường ham Metro đến các công trình lân cận.Chương 2 Co sở Lý thuyết tính toán ảnh hưởng của đường ham Metro đến các công
Tp HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHÚ NHIỆM TRƯỚNG KHOA
BỘ MON ĐÀO TẠO
TS DO THANH HAI PGS.TS LE BA VINH PGS.TS NGUYEN MINH TAM
Trang 4LOI CAM ON
Em xin chân thành cám on quý Thay Cô ở bộ môn Dia co nền móng, Khoa KỹThuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bach Khoa Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạt nhữngkiến thức quý báu cho em trong suốt quá trình học, giúp em có đầy đủ những kiến thứcđể phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thây TS Đỗ Thanh Hải đã ân cầnhướng dẫn và giúp em có những định hướng tốt cho luận văn, hỗ trợ nhiều tài liệu,kiến thức quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài Với sự chỉ bảo tận tình, thầy đãdạy dỗ và trang bị cho em những kiến thức không chỉ trong phạm vi luận văn mà cảtrong phương pháp nghiên cứu, định hướng nghiên cứu tiếp theo và phương pháp làm
VIỆC Sau này.
Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ để luận
văn được hoàn thành.
Một lần nữa xin gửi đền Quý Thay, Cô và gia đình lòng biết ơn sâu sac
TP Hồ Chí Minh ngày 04 tháng 12 năm 2015
Học viên
Trần Thanh Giang
Trang 5TOM TAT LUẬN VAN
Tén dé tai:Phân tích ảnh hưởng của quá trình thi công tuyén Metro Bến Thanh — Ba Son đến móngcọc các công trình lân cận khu vực Tp Hồ Chí Minh
Tóm tắt:
Hệ thông Metro trong giao thông đô thị là một xu hướng tất yếu của các nướcphát triển, nó giúp các thành phố hiện đại giải quyết duoc những bức xúc trong giaothông đô thị Việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của các biện pháp thi công ham Metrođối với các công trình lân cận trong khu vực thành phó là rat quan trọng dé đảm bảo antoàn cho các công trình xung quanh Trong đó, các công trình móng cọc nằm gantuyến Metro và hệ thống tường vây/tường ham Nha ga ngầm là chịu ảnh hưởng nhiềunhất Do đó, Luận văn tập trung nghiên cứu phân tích đánh giá các ảnh huởng trongquá trình thi công tuyến ham Metro Bến Thành — Ba Son phan ngầm đối với công trìnhchung cư số 5 Nguyễn Siêu và Nha ga Nhà hát thành pho
Kết quả phân tích mô phỏng tính toán cho thấy trong quá trình thi công tuyếnham thì đối với Nha ga Nha hát thành phố thì chuyền vị lớn nhất tác dụng lên san tangđáy Nhà ga là Six = 18,02 mm, chuyển vị của đất nền là Snax = 27.89 mm và đối vớiChung cư số 5 Nguyễn Siêu thì chuyến vị lớn nhất của san trệt là Spx = 22,01mm vàchuyển vị lớn nhất của hệ móng cọc là Smax = 24,97mm Các giá tri chuyển vị này nhỏhon giá trị tuyệt đối lún lớn nhất được quy định trong Tiêu chuẩn TCVN 9362-2012
(Son = 80mm).
Trang 6The analytical results show that computational simulations during the BenThanh — Ba Son tunnel construction with Station House Opera largest displacements ofthe base slab is Sax = 18,02 mm, the ground is Sma, = 27,89mm and with No 5Nguyen Sieu Apartment Building the largest displacements of the ground floor is Smax= 22,01mm and the largest displacements of pile foundation is Sy, = 24,97mm Thevalue of this displacement is smaller than the absolute value of the largest settlement isspecified in Vietnamese Standard TCVN 9362 - 2012 (Sạn = 80mm).
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Qua quá trình nghiên cứu, tôi cam đoan thực hiện những yêu cầu về nội dungđã đặt ra là trung thực và được thực hiện trên cơ sở tổng hợp lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Đỗ Thanh Hải Nội dung luận văn được
trình bay đầy đủ các nội dung yêu cau
Các số liệu, co sở tính toán đều được chú thích và trích dan đầy đủ nguồn gốc
tài liệu một cách khách quan và chính xác.
Một lần nữa tôi xin khăng định sự trung thực của đề tài và hoàn toàn chịu trách
nhiệm với những lời cam kêt ở trên.
Trang 8MỤC LỤCMỞ ĐẦUCHUONG1 - TONG QUAN VE ANH HUONG CUA DUONG HAM METRODEN CAC CONG TRINH LAN CAN
1.1 Đặc điểm của công trình đường ham Metro trên thé giGit wc cseeseseecseseesesseseseeeeeen |1.1.1 Tổng quan công trình đường hầm Metro trên thế giới: - + 5 s+s+s+xsrerecxd |
1.2.2 Các nghiên cứu, báo cáo khoa học nước n6OÀI: 5555355555552 2I.2 Những nghiên cứu, báo cáo khoa học ở trong và ngoài nƯỚC: 555 << <<++s 31.2.1 Các nghiên cứu, báo cáo khoa học trong nƯỚC: 555 sseeeeeess 31.2.2 Các nghiên cứu, báo cáo khoa học nước ngOi: 555cc ++S55555eeress 6
CHUONG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ANH HUONG CUA DUONGHAM METRO DEN CAC CONG TRINH LAN CAN
2.1 Các nghiên cứu lý thuyết về cơ chế phá hoại khi thi công đường hầm: - 8
2.1.1 Nghiên cứu của Leca và Dormiex (1990) oo ccccccceesssssssssseceeeeeecceeeeeseeesssnaeeeeees 82.1.2 Nghiên cứu cua Mair va Taylor (99ổ) 01101111111 1111111180255 ke 102.1.3 Nghiên cứu của Kovari và Anagnostou (1996): ccS S1 S133 S933 x%2 112.2 Cac phương pháp nghiên cứu kinh nghiem: - - 5 <5 553 +22 ++2#E++eEES+seseesssresss 162.2.1 Phương pháp nghiên cứu kinh nghiỆm: << <5 555533 ***‡++++++++ssssssssses2 162.2.2 Phương pháp nghiên cứu ban kinh nghiệm: - 555555252 **+++++++++sssssssssss2 16
2.3 Một số nghiên cứu anh hưởng của ham đối với móng COC eceecessessessessesseseesessssseeseeeee 20CHƯƠNG 3 - CÁC THONG SỐ LỰA CHỌN CUA DUONG HAM
3.1 Mặt cắt ngang đường hẦm: - tt +St+ESE E111 1111111711111 233.2 _ Kích thước mặt cắt ngang đường hẳằm ¿2 + + + Ek£Ek+E+EEEeEEerkerkerkerkers 243.3 Độ sâu đặt hằm: -.cc-22cttthrrnnHHH ri 243.4 _ Số lượng đường ham và Ảnh hưởng của 2 đường hầm lân cận nhau: 273.4.1 Ham 2 thi công theo phương ngang so với hầm Ì: + << + +x+x+k+E+x+xeEeesese 273.4.1 Ham 2 thi công theo phương đứng so với hầm Ï: + + s + +x+x+k+E+Eexexeeseee 333.4.1 Ham 2 thi công theo phương xiên 45° so với hầm Ì: - + + s+x+x+x+E+xeEsesese 373.5 Ảnh hưởng của công trình trên mặt đất xuống công trình ngầm: - 40CHƯƠNG 4 - NGHIÊN CUU TRẠNG THAI UNG SUAT-BIEN DANG CUA
MONG CỌC XUNG QUANH DUONG HAM METRO TUYẾN BEN THÀNH —
BA SON TP HO CHI MINH4.1 Đặc điểm của công trình tuyến đường ham Metro Bến Thanh — Ba Son: 42
4.1.1 Tổng quan tuyến đường ham Metro Bến Thanh — Ba Son: - 5-5-5 255: 42
Trang 94.1.2 Biện pháp thi công tuyến hầm: - - - - EE+E+E9EEExExSScv St vvEEEEgEEEExrrreri 424.2 Đánh giá ảnh hưởng của tuyến Metro ngầm Bến Thanh — Ba Son đối với các công
trình lân CẬNI: - - GG E001 12990030111 6c 42
4.2.1 Xác định điểm đánh giá ảnh hưởng của tuyến hẳầm:: - ¿2-6 +s+EeEsEsrsrererees 424.2.2 Các thông $6 chính: «+ xxx S933 E11 9191915 11111111 1 1111111010110 11x 424.2.3 Tuyến ham va Nha ga Nhà hát thành phó (điểm xem xét $6 ]) - 5 s55: 424.2.4 Tuyến ham và Chung cư số 5 Nguyễn Siêu (điểm xem xét số 2) - 5s: 70KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ
I Hạn Ché cccsssccsessscecesossecesessecesessececsscecessscecessssecessssecessssecesscsecessesecesassecessesecesscsecesssseceses 82TL Ket Lat ecessessssssessecsssssescssssescessscssecsssssssssssesosssssssscsssssessnsessssesesssssssssssesesesseseeseseseeses 82lăn 4 82THT Hướng nghiên cứu tiếp theO 2-s- se ©2229 se s2 E2EvEvsersersersersrssree 83
Trang 10Bang 1.1Bang 3.1Bang 3.2
DANH MUC CAC BANG
Phan loai ham o Viét Nam theo tiéu chi kiéu/loai hamQuan hệ hệ sô kiên cô — bê dày vom
Bảng tông hợp kêt quả chuyên vị và nội lực hâm theo chiêu sâuchôn hâm
Bảng tổng hợp kết quả nội lực và chuyển vị của ham 1 theo
phương ngang khi thay đôi khoảng cach giữa 2 hâm
Bảng tong hợp kết quả chênh lệch nội lực và chuyển vị của ham 1
theo phương ngang khi thay đôi khoảng cach giữa 2 hâm
Kết quả nội lực và chuyên vi của ham 1 theo phương đứng khi
thay đôi khoảng cách giữa 2 hâm
Kết quả chênh lệch nội lực và chuyển VỊ của ham 1 theo phương
đứng khi thay đôi khoảng cách giữa 2 hâm
Kết quả nội lực và chuyên VỊ của ham 1 theo phương đứng khi
thay đôi khoảng cách giữa 2 hâm
Kết quả chênh lệch nội lực và chuyển VỊ của ham 1 theo phương
đứng khi thay đôi khoảng cách giữa 2 hâmBảng tông hợp chuyên bị các diém xem xét cua công trình lâncận duong ham
Một số đường ham xây dựng trên thé giới băng phương pháp
Trang 11Hình 2.1Hình 2.2Hình 2.3Hình 2.4Hình 2.5Hình 2.6Hình 2.7
Hình 2.8Hình 2.9Hình 2.10
Hình 2.11Hình 2.12
DANHMỤCCÁCHÌNH
Phá hoại theo cơ chế MIPhá hoại theo cơ chế MIIPhá hoại theo cơ chế MIIICác tham số mô hình tính toán ôn định mặt gươngCác tham số mô hình tính toán ôn định mặt gươngBiéu đồ tra trị số F0, F1, F2, F3
Các yếu tố hình học sử dụng cho tính toán hệ số 6n định ở thời
diém phá hoạiĐường cong của vùng lún (đường cong Gaussian)
Vùng lún dọc theo chiều dài hầm dựa theo mô hình Gaussian
So sánh giữa mô tả lún bê mặt của Gaussian và của Sagaseta ởcùng độ lún Sax
Hình ảnh minh họa ảnh hưởng ham đối với móng cọcNghiên cứu khu vực ảnh hưởng của hâm tại Nhật Bản của Fujita
năm 1989
Nghiên cứu tác động của hầm đối với móng cọc tại tuyến MRT
Singapore cua Coutts & Wang và cua Tham & Deustcher năm2000
Nghiên cứu tac động của tuyến hầm Jubilee mở rộng ở Anh của
Powderham et al năm 1999
Thiết kế ham dưới ảnh hưởng của móng cọc của Nakajima et al
năm 1992
Nghiên cứu vùng ảnh hưởng xung quanh hầm có khả năng
chuyên vi cọc lớn của Jacobsz năm 2002
Nghiên cứu cơ chế truyén tải trọng của ham đối với cọc của Lee
& Chiang năm 2004Biêu đô quan hệ độ sâu chôn hâm H — lực dọc NmaxBiêu đô quan hệ giữa độ sâu chôn hâm H và Moment MmaxBiêu đô quan hệ giữa độ sâu chôn hâm H và chuyên vi
1011111416
171819
2020
Trang 12Hình 3.4Hình 3.5Hình 3.6Hình 3.7Hình 3.8Hình 3.9Hình 3.10
Trang 13Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27Hình 3.28Hình 4.1Hình 4.2Hình 4.3Hình 4.4Hình 4.5
Hình 4.6Hình 4.7Hình 4.8Hình 4.9Hình 4.10Hình 4.11Hình 4.12Hình 4.13Hình 4.14Hình 4.15Hình 4.16Hình 4.17Hình 4.18Hình 4.19
Mô hình khu vực nha ga
Mô hình giếng thi côngVận chuyên đầu khoan xuống giếng thi côngLắp ráp các bộ phân tại hồ đào
Mặt bang thi công tong théThong tuyén ham
Các điểm xem xét của tuyến ngầm Bến Thành — Ba SonMặt cắt điển hình tổ hợp vỏ ham
39
39
39
40414243444445
4646495051515353545455565758
Trang 14Hình 4.20Hình 4.21Hình 4.22Hình 4.23Hình 4.24Hình 4.25Hình 4.26
Hình 4.27Hình 4.28Hình 4.29Hình 4.30Hình 4.31Hình 4.32Hình4.33
Hình 4.34Hình 4.35Hình 4.36Hình 4.37Hình 4.38Hình 4.39Hình 4.40
Hình 4.41Hình 4.42Hình 4.43
Mặt cat một đơn nguyên vỏ hamHình ảnh của tổ hợp vỏ hầmMặt bang Nhà ga Nhà hát thành phốMặt băng tiếp giáp giữa đường ham và Nha ga Nhà hát thành phốMặt cat điển hình Nhà ga Nhà hát thành phố
Mô hình 3D giữa tuyến hầm và Nhà ga Nhà hát thành phốMặt đứng điểm tiếp giáp giữa tuyến ham và Nhà ga Nhà hát
thành phôCác giai đoạn tính toán
Mặt cat mô phỏng tang ham Nhà ga Nhà hát thành phoChuyển vị của dat nên khi đào ham dưới
Chuyển vị của đất nền khi đào hầm trênNội lực tác dụng lên vỏ hầm khi dao ham dướiNội lực tác dụng lên vỏ hầm khi đào hầm trên
Nội lực nội lực tác dụng lên vỏ hâm dưới trước và sau khi đàohâm trên
Nội lực tác dụng lên sàn đáy Nhà ga
Mặt băng vị trí công trình Chung cư số 5 Nguyễn SiêuBinh đồ tuyến Metro đi qua chung cư Nguyễn SiêuHồ lún sụt ở vĩa hè đường Nguyễn Siêu
Chung cư số 5 Nguyễn Siêu bị lún nứt năm 2007Chung cư số 5 Nguyễn Siêu tại thời điểm hiện tại
Công trình cao ôc Sai Gon Residences được tận dung làm bãi gif
xe
Mô hình 3D giữa tuyến hầm va Chung cư Nguyễn SiêuMặt đứng giữa tuyến ham và Chung cư Nguyễn SiêuCác giai đoạn tính toán khu vực giữa tuyến ham và Chung cư
Nguyên Siêu
58595960606161
63636464656667
68696970707172
727374
Trang 15Hình 4.44
Hình 4.45
Hình 4.46Hình 4.47Hình 4.48Hình 4.49
Chuyên vị của hệ khung tiếp giáp với đường hâm khi thi công
Chuyển vị của các điểm A,B,C trong quá trình thi công hầm trên
75
76
79818282
Trang 16MỞ ĐẦU
1 Van đề thực tiễn và tính cấp thiết của dé tài:Thanh phố Hồ Chí Minh (hiện nay vẫn được gọi pho biến với tên cũ là Sài Gòn) làthành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục quantrọng của Việt Nam Trên cơ sở diện tích tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh là đô thị lớnthứ nhì Việt Nam (sau khi thủ đô Hà Nội được mở rộng) Hiện nay, thành phố Hồ Chí
Minh va thủ đô Hà Nội là đô thị loại đặc biệt cua Việt Nam
Thành phố Hỗ Chí Minh có mạng lưới các tuyến giao thông đường bộ khá pháttriển; tuy nhiên hệ thông cơ sở hạ tang giao thông không đáp ứng kịp thời với mức tăngtrưởng của nhu câu giao thông của thành phố Xây dựng hệ thống tàu điện Metro, xe điệntrên mặt đất và monorail (hệ thống MRT) là một giải pháp hữu hiệu dé khắc phục van đềnày Ngày 22/1/2007 Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số 101/QĐ-TTg về Quyhoạch phát triển mạng lưới giao thông thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 và tamnhìn sau năm 2020 (gọi tắt là Quy hoạch 101) và ngày 14/12/2009 UBND Tp Hồ ChínhMinh đã có Quyết định số 5745/QĐ-UBND phê duyệt điều chỉnh quy hoạch cục bộ hệthống đường sat đô thị Hệ thống đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh bao gồm 07tuyến tàu điện ngầm (Metro), 03 tuyến xe điện mặt đất hoặc Monorail với tổng chiều dai
khoảng 160km.
Xây dựng các tuyến metro - xe điện ngầm với tốc độ cao và năng lực lớn, có thé
dam nhan chuyén cho mot khối lượng lớn hành khách với tốc độ nhanh trong giờ cao
điểm của đô thị, không gây ô nhiễm khí thải nhằm đáp ứng yêu câu phát triển dài hạncủa thành phố về vận chuyển hành khách công cộng là một định hướng đúng dan chogiao thông đô thị ở các thành phố lớn Sử dụng hệ thống Metro trong giao thông đô thị làmột xu hướng tất yếu của các nước phát triển, trên thế giới đã có 100 thành phố sử dụnghệ thống Metro Tuy nhiên, việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của các biện pháp thi côngham Metro đối với các công trình lân cận trong khu vực thành phố là rất quan trong dé
đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh Chính vì lý do đó, việc phân tích ảnh
hưởng của quá trình thi công tuyến Metro Bến Thành — Ba Son đến móng cọc các côngtrình lân cận khu vực Tp Hồ Chi Minh là cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn
Trang 172 Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu ôn định, chuyển vi cua móng cọc các công trình hiện hữu do quá trìnhthi công tuyến Metro băng phương pháp bằng việc ứng dụng mô hình PLAXIS để tinh
3 Phương pháp nghiền cứu
Nghiên cứu cở sở lý thuyết tính toán ôn định, chuyển vị của móng cọc các côngtrình hiện hữu Sử dụng phần mềm Plaxis dé mô phỏng tính toán theo mô hình MohrCoulomb va Hardening Soil tính toán 6n dinh, chuyén vi cua móng cọc các công trình
hiện hữu.
4 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu này sẽ rất hữu ích cho các kỹ sư thiết kế đưa ra giải pháp thiết kế hệthống Metro ngầm phù hợp với điều kiện các công trình hiện hữu của từng thành phó và
đưa ra các cảnh báo cho các công trình hiện hữu xung quanh tuyên Metro.
5 Phạm vi và giới hạn của đề tài
Không đi sâu vào thiết kế tuyến ham Metro, chỉ phân tích 6n định, chuyển vị củamóng cọc các công trình hiện hữu khi thi công tuyến ham Metro bằng phương pháp thi
công TBM.
Trang 18GIỚI THIỆU CHUNG
I NHIEM VỤ VÀ NOI DUNG LUẬN VĂN:1 NHIỆM VỤ:
Thành phố Hồ Chi Minh (hiện nay van được gọi pho biến với tên cũ là SàiGòn) là thành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâm kinh tế, văn
hóa, giáo dục quan trọng của Việt Nam Trên cơ sở diện tích tự nhiên, thì thành
phố H6 Chí Minh là đô thị lớn thứ nhì Việt Nam (sau khi thủ đô Hà Nội được mở
rộng) và cùng với thủ đô Hà Nội hiện nay đang là đô thị loại đặc biệt của Việt Nam
Thành phố Hồ Chí Minh có mạng lưới các tuyến giao thông đường bộ kháphát triển; tuy nhiên hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông không đáp ứng kịp thời vớimức tăng trưởng của nhu cầu giao thông của thành phố Xây dựng hệ thống tàuđiện Metro, xe điện trên mặt đất và monorail (hệ thống MRT) là một giải pháp hữuhiệu dé khắc phục vẫn dé này Ngày 22/1/2007 Thủ tướng Chính phủ đã có Quyếtđịnh số 101/QĐ-TTg về Quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông thành phó HồChí Minh đến năm 2020 và tầm nhìn sau năm 2020 (gọi tắt là Quy hoạch 101) vàngày 14/12/2009 UBND Tp Hồ Chính Minh đã có Quyết định số 5745/QĐ-UBNDphê duyệt điều chỉnh quy hoạch cục bộ hệ thống đường sắt đô thị Hệ thống đườngsắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh bao gồm 07 tuyến tau điện ngầm (Metro), 03tuyến xe điện mặt đất (Tramway) và Monorail với tổng chiều dài khoảng 160km
Xây dựng các tuyến metro - xe điện ngầm với tốc độ cao và năng lực lớn, cóthể đảm nhận chuyên chở một khối lượng lớn hành khách với tốc độ nhanh tronggiờ cao điểm của đô thị, không gây ô nhiễm khí thải nhằm đáp ứng yêu cầu pháttriển dài hạn của thành phố về vận chuyển hành khách công cộng là một địnhhướng đúng đăn cho giao thông đô thị ở các thành phố lớn Sử dụng hệ thốngMetro trong giao thông đô thị là một xu hướng tất yếu của các nước phát triển, trênthế giới đã có 100 thành phố sử dụng hệ thống Metro Tuy nhiên, việc đánh giá mứcđộ ảnh hưởng của các biện pháp thi công ham Metro đối với các công trình lân cậntrong khu vực thành phố là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho các công trìnhxung quanh đặc biệt khi công ham Metro bằng biện pháp thi công TBM Chính vìlý do đó, việc phân tích ảnh hưởng của quá trình thi công tuyến Metro ngầm BếnThanh — Ba Son đến móng cọc các công trình lân cận khu vực Tp Hồ Chí Minh làcấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao
Trang 19Do đó, “Phân tích ảnh hưởng của quá trình thi công tuyến Metro BếnThành — Ba Son đến móng cọc các công trình lân cận khu vực Tp Hỗ Chí Minh”cũng chính là nội dung chính của luận văn tốt nghiệp thạc sỹ này.
H NỘI DUNG LUẬN VĂN:Chương Ï: Tổng quan về ảnh hưởng của đường ham metro đến các
các công trình lân cận xung quanh đường ham Metro tuyến
Bén Thanh — Ba Son Tp H6 Chi Minh
Chương5: Kết luận và Kiến nghị
Trang 20-]1-CHƯƠNG 1
TONG QUAN VE ANH HUONG CUA DUONG HAM METRO DEN
CAC CONG TRINH LAN CAN
1.1 Tổng quan công trình đường ham Metro:1.1.1 Tổng quan công trình đường ham Metro trên thé giới:
Tàu điện ngầm (underground), còn được gọi là metropolitan hay ngăn honlà metro, là hệ thống vận tải lớn trong đô thị chạy trên đường ray và thường có mộtphân lớn chiều dài tuyến đi ngầm dưới lòng đất Khác với Tramway, là hệ thống tàuđiện tốc độ thấp chạy hoàn toàn trên đường
Tàu điện ngầm là hệ thống giao thông chở khách với tốc độ cao trên đường ray,nhiều lượt, nhiều chuyến trong ngày, lượng khách lớn, thuận tiện và thoải mái Da sốcác thành phố lớn trên thế giới đều có tàu điện ngầm Thông thường các chuyến đi vàvề đều mang tính nhất định Giống như xe bus nhưng tàu điện ngâm lại hữu ích trongviệc đi lại hơn và đảm bảo được chất lượng an toản trong cuộc sống nhiều hơn
Nước Anh là nước đâu tiên trên thế giới xây dựng tàu điện ngầm, đoạn tàu điệnngầm đầu tiên chỉ dài 6 km Tốc độ chạy tàu điện ngầm nhanh nhất ở Mỹ, đạt 72 km/h.Lượng vận chuyển hành khách lớn nhất ở Matxcova (Nga), mỗi năm 2,5 lượt tỉ người.Đường tàu điện ngầm thuận tiện nhất ở Paris (Pháp)
Đường tàu điện ngầm thường được hiểu là đi ngầm dưới mặt đất, nhưng hiệnnay hơn 60 đường tàu điện ngầm trên thế giới, chỉ có 10 đường là hoản toàn trong mặtdat, còn lại là kết hợp giữa trên và dưới mặt đất, ở nơi sâm uất thì phải làm dưới mặtdat, còn lại dùng cầu vượt hoặc đi trên mặt dat dé giảm bớt khó khăn và giá thành thi
công.
Một số hệ thống tàu điện ngầm tiêu biểu trên thế giới:e© Ở London: được xây dựng và khai triển từ năm 1863 Đến nay, hệ thống tauđiện ngầm ở London đã có 415 km và 378 nhà ga, dat nang lực vận chuyển 2,3 triệukhach/km/nam, vận tốc trung bình đạt 33 km/h
e Ở Thành phố New York: được khai triển từ năm 1894 Đến nay Tàu điệnngầm Thành phố New York đã có 471 km và 468 nhà ga, đạt năng lực vận chuyển 3triệu khách/km/năm, vận tốc trung bình đạt 29 km/h
Trang 21_2-e O Paris: khai triển từ năm 1900 Đến nay M_2-etro Paris đã có 214 km và 384nhà ga, đạt năng lực vận chuyển 4 triệu hành khách mỗi ngày, với vận tốc trung bìnhlà 22 km/h Đặc biệt là đường xe số 14 khai trương năm 1998 hoạt động với các xe
hoàn toàn tự động (không người lái).
e O Moskva: khai triển từ năm 1935 Đến nay metro Moskva đã có 265 kmvà 164 nhà ga, dat năng lực vận chuyển 12,1 triệu hành khach/km/nam, vận tốc trung
1.1.2 Tổng quan công trình đường ham Metro trong nước:
Tại Việt nam, trước Cách mạng Tháng Tám 1945, năm 1930 có xây dựng hamgiao thông thủy Ru Coc (ở xã Nam Son huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ An), ham ngầmxuyên qua núi giúp cho thuyền bè đi lại từ phía thượng lưu sang hạ lưu sông Lam đểtránh đi qua đập nước Đô Lương Ngành đường sắt có một số ham ngầm ở miềnTrung, điển hình là ham Phước Tượng trên đèo Hải Vân thuộc Thừa Thiên Huế
Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ ham được xây dựng nhiều songchủ yếu là ham ngắn, nhằm phục vụ quốc phòng làm kho tàng, công sự Sau ngàythống nhất đất nước 1975, dau tiên xây dựng ham Dốc Xây trên QLIA ở phía Namtinh Ninh Binh dài khoảng 100m Tháng 5/2002 Việt Nam đã khánh thành hamAroang I trên đường Hồ Chí Minh dai 453m và tiếp tục xây dung ham Aroang II Hamđường bộ đèo Hải Vân khâu độ 12,85m cao 11m dai hơn 6,7km khánh thành vào
ngày 02/06/2005 là một trong những dự án giao thông quan trọng áp dụng khoa
học công nghệ tiên tiễn của nước ta trong công cuộc xây dựng đất nước Khi hầm xâydựng xong đã rút ngăn thời gian qua đèo từ 1 giờ xuống còn 15 phút
Ham Thủ Thiêm nối quận 1 và quận 2 của Tp.HCM dang được xây dựng cócác thông số sau : Chiều dai của ham là 1.490m, gồm phan dim dai 370m, phanham đào lấp 680m và đường dan hai đầu ham 540m Tiết diện hữu dụng của ham đủđể bồ trí sáu làn xe và hai đường thoát hiểm hai bên rộng 2x2m cùng các thiết bị thôngtin liên lạc, thông gió, chiếu sáng, thoát nước đảm bảo an toàn cho các phương
Trang 22_3-tiện xe co giới, kế cả xe gắn máy lưu thông theo tốc độ thiết kế
Cho đến nay, Việt Nam có khoảng 52 hầm giao thông được xây dựng trongthé kỷ 20 va đâu thé kỷ 21 theo các tiêu chuẩn thiết kế và thi công của Pháp,Nga, Trung Quốc, Áo ứng với mỗi thời kỳ khác nhau:
Bang 1.1 Phản loại ham ở Việt Nam theo tiếu chí kiéu/loai ham
Phân loại theo chiều dài Phân loại theo số lượng
Loại ham Chiều dài (m) | Tilệ % Số lượng Tỷ lệ %
Ham đường bộ 7625.00 38.97 5 9.62Ham đường sắt 11507.28 58.81 41 78.85Ham người di 434.00 2.22 6 11.54Tổng cộng 19566.28 100.00 52 100.00
1.2 Những nghiên cứu, báo cáo khoa học ở trong và ngoài nước:1.2.I Các nghiên cứu, bdo cáo khoa học trong nước:
a) Bài báo cáo “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầmMetro đến biến dạng mặt đất khu vực Tp Hỗ Chí Minh” của PGS.TS Võ Phan vàNguyễn Quang Khải [1]: giới thiệu phương pháp tính toán bién dạng lún mặt dat củatác giả Schmidt-Peck 1969, xác định bề rộng vùng biến dạng lún va tương quan giữachiều sâu đặt hầm và biến dang lún bề mặt khi thi công đường hầm Metro
- Giá trị lún bề mặt dat lớn nhất khi thi công đường ham bằng máy khoan đào tổhợp TBM ứng với vùng dia chất yếu khu vực Tp Hồ Chí Minh là 125.817mm ứng vớichiều sâu đặt hầm là 10m, đồng thời giá trị này giảm dan theo chiêu sâu đặt ham Vớiđường ham có đường kính 7,8m trong điều kiện địa chất Tp Hồ Chí Minh thi ở chiềusâu 40m giá trị lún bề mặt đất lớn nhất là 17.831mm có thé coi như ảnh hưởng khôngđáng ké đến các công trình trên bề mặt
- Bề rộng đường cong lún theo phương ngang ham dat giá trị lớn nhất bằng33,1m khi ham đặt sâu 10m Bè rộng đường cong lún giảm theo chiều sâu đặt hamnhưng vùng ảnh hưởng lún do thi công ham gây ra đối với nên đất lại tăng khi chiềusâu đặt ham tăng Đông thời bề rộng đường cong lún theo phương dọc ham luôn luôn
Trang 23- Việc xây dựng công trình ngầm có ảnh hưởng đến các công trình xây dựnghiện hữu trên mặt đất là điều khó tránh khỏi và mức độ ảnh hưởng lớn nhất khi thicông đường ham này ngay dưới chân công trình đang hiện hữu trên bề mặt Với đườngham chôn sâu H=15m ở khu vực địa chat Tp Hồ Chí Minh, kiến nghị các công trình cómóng nông năm trong phạm vi 15m ké từ tim hầm cân đánh giá và có biện pháp xử lý,bảo vệ thích hợp các móng nông, nên các công trình trước khi xây dựng hầm Khicông trình nằm ngoài phạm vi trên thi ảnh hưởng là không đáng ké vì chuyển vị doxây dựng đường ham gây ra là <lem.
b) Bài báo cáo “Một số kết quả nghiên cứu về ôn định công trình ngầm” củaNCS Nguyễn Anh Tuan [2]:
- Nghiên cứu dựa vào các phương pháp thực nghiệm dựa trên một số dữ liệuhiện trường dé tính toán chuyển vị bề mặt và ứng suất vỏ ham: giả định những điềukiện biến dạng phăng và thường không tính toán được các đặt tính 3 chiều của quátrình xây dựng hầm
- Mô hình số: cho phép thực hiện các phân tích thực tế dé đưa vào tính toán sựtương tác của hâm-vỏ ham, trình tự thi công và ảnh hưởng bề mặt ham
- Phân tích việc đo đạc các dự án và thử nghiệm hiện trường: những thông tin
hữu ich; kết quả rất khó để giải thích; các thiết bị đo đạc rat dat và những liên quanđến an toàn dé ngăn chặn lối vào ham gan bị phá hủy: những thí nghiệm có quy môlớn rất tốn kém, thực hiện khó khăn và rất khó để lặp lại
c) Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tính toán và biện pháp thi công ham giao thôngđô thị phù hợp với điều kiện khu vực Tp.HCM” của Phạm Mạnh Tiến [3]: luận vănphân tích tính toán các thông số lựa chọn của đường ham:
- Chiều sâu chôn ham hợp lý trong khoảng 9-12m so với mặt dat Tại khoảng
chiêu sâu này, chuyên vi của đường hâm tương đôi nhỏ (khoảng 4cm) va nội lực trong
Trang 24- Với đường hầm chôn sâu H=10m ở khu vực dia chất TpHCM, kiến nghị cáccông trình có móng nông nằm trong phạm vi 15m kế từ tim ham cần có đánh giá và cóbiện pháp xử lý thích hợp trước khi xây dựng ham.
d) Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu ảnh hưởng lún bê mặt do thi công đường hamMetro đặt nông trong đất bằng máy đào Tổ hợp TBM” Bùi Văn Dưỡng [4]: nghiêncứu có các kết quả sau:
- Bề rộng vùng lún có giá trị tính toán lớn hơn nhiều so với khoảng 5-6D, tuynhiên ở ngoài khoảng 6D này thì giá trị lún bề mặt thường tương đối nhỏ
- Lún bề mặt đất ở giai đoạn đầu khoan đi qua (trước khi lắp đặt vỏ đúc sẵn)cho giá trị lớn hơn nhiều so với giai đoạn đã lắp vỏ và phun vữa sau vỏ
- Giá trị lún bề mặt đất khi thi công hầm trong đất băng máy khoan đảo tổ hợpTBM giảm dan theo chiều sâu đặt ham Với đường ham có đường kính 6m trong điềukiện địa chất như trong bài toán khảo sát trên đây thì ở chiều sâu 80m có thể coi là hầunhư không ảnh hưởng đến lún bề mặt đắt
- Giá trị chuyển vị theo phương ngang tại vị trí bề mặt đất giảm nhanh hơn theochiều sâu đặt hầm so với lún thang đứng và có thé coi là không đáng kể khi đặt ở chiều
sâu đặt 25m.e) Bài báo khoa học “3D Modelling for Mechanized Tunnelling in Soft Ground— Influence of the Constitutive Model” của tac giả Đỗ Ngọc Anh cùng với các tác giảDaniel Dias, Pierpaolo Oreste và Irini Djeran-Maigre [5]: các tac gia đã mô phỏng mô
hình 3 chiều đường ham đặt trên nền dat yếu được tinh toán theo mô hình Cap-Yieldvà tính toán theo mô hình Cap-Yield có câu trúc cao hơn và giải quyết đất sâu hơn so
với mô hình Mohr Coulomb.
Trang 25-Õ-1.2.2 Các nghiên cứu, báo cáo khoa học nước ngoài:
Trên thé giới đã có rất nhiều nghiên cứu, báo cáo khoa học được thực hiện déđánh giá ảnh hưởng của quá trình thi công hệ thông Metro đối với các công trình lân
Trên nền của hệ thông Metro Changsha tuyến số 1 bang phương pháp thi côngkhiên đào là hệ thống cau vượt, các mô hình toán học được thiết lập bằng cách sử dụngphần mềm Midas GTS để mô phỏng tính toán và phân tích sự dịch chuyển địa tầnggây ra bởi quá trình thi công đường ham bang phương pháp khiên dao và biến dạng vàphân bố ứng suất của móng cọc Kết quả cho thay răng khi thi công đường ham bangphương pháp khiên đào thì sẽ xảy ra hiện tượng sụt lún và nghiêng trong đất và sẽ gâyra những thay đôi phức tạp của lực dọc và mô men uốn của cọc Khi sự biến dạng củacọc là lớn, thì rất cần thiết phải sử dụng các biện pháp gia cường như phun vữa hoặcđồ bê tông gia cường nên móng để kiểm soát khả năng chịu lực của móng coc va độ
xuất xây dựng một hệ tường cọc dé đảm bảo hệ thống móng cọc cua Nhà thờ Sagrada
Famila không bị ảnh hưởng trong quá trình thi công đường ham và ké cả trường hopđường ham bị sự có
c) “The effects of tunneling on an adjacent single pile” cua C.J Lee, S.H Jun,N.J Yoo va G.W Kim năm 2007 [8]: các tac gia nghiên cứu phân tích anh hưởng của
hệ thống Metro đến hệ thông móng coc đặt trên nền đất phong hóa và da theo biểu đồ
Trang 26_7-phan bố Gaussian Doc theo đường ham, độ lún cọc sẽ tang va phân phối ứng suất cắtđọc theo cọc thay đôi
d) “Effects of Tunnelling on a Single Pile: Three-Dimensional Design Tool”
của J.Q.Surjadinata, T.S Hull va J.P Carter [9], các tác giả cung cấp một công cụ thiếtkế thuận tiện và hiệu quả về mặt chi phí, dưới dạng các biểu dé thiết kế, sẽ cho phépđánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế của các mô hình 3-D của đường hầm trên một cọc đơn
e) “The Effects of Tunnel Construction on nearby Pile Foundation” của Pang
Chin Hong [10]: nghiên cứu ảnh hưởng của qua trình thi công tuyến MRT NorthEasst Line C704 đến các móng cọc các công trình lân cận
Trang 27_8-CHUONG 2.CƠ SỞ LY THUYET TINH TOÁN ANH HUONG CUA DUONG HAM
METRO DEN CAC CONG TRINH LAN CAN
2.1 Các nghiên cứu lý thuyết về cơ chế phá hoại khi thi công đường ham:
2.1.1 Nghiên cứu của Leca và Dormiex (1990)
Ba cơ chế phá hoại đã được đặt tên là MI, MII, MIII với giả thuyết là chiều dai
khoảng không chống đỡ băng 0 MI và MII là các cơ chế phá hoại sập lở của một hoặc hai
khối đất hình nón phía trước gương, MIII kiểm soát cơ chế phá hoại do đây trồi đất khi Oylớn hơn áp lực đất phía trước gương Cơ chế này được phân tích theo năm thành phầnkhông thứ nguyên: C/D, ø/Gc, ør/øc, yD/ø,, và hệ số áp lực ngang bị động K, (hoặc áp
lực ngang chu động K,).
Có thé viết theo công thức sau:- D6i với phá hoại theo kiểu MI và MII: N,Q, + N,Q, < Qr- Đối với phá hoại theo kiểu MIII: N,Q, + N,Q, > Qr
Trong do:
e© _ ơ làứng suất nén không nguyên dang
os =? c'cos(ø')
I—sin(ø')e Thành phân N, và N, là hệ số tải trọng phụ thuộc vào góc a:
| RõN, = —1g(a)
cos(2ø')— cos(2z)R„ R;| R
Trang 28e Hệ số áp lực dat chủ động và bi động theo Rankine:
K.= 1- sm(ø )
I+sin(ø')
K = 1+ sm( )
7 I-sin(œ)Phương pháp này đã được đánh gia là phương pháp tính toán tương đối đúng vì nó thườngcho kết quả vùng phá hoại rộng hơn thực tế
Trang 29Hình 2.3: Phá hoại theo cơ chế MIII
2.1.2 Nghiên cứu của Mair và Taylor (1993)
So sánh với các giải pháp của các công thức gần đúng (công thức kinh nghiệm) vềôn định và biến dạng bên dưới của đất nên
Hình cầu:
Hình trụ tron:
Trong đó:
e d: chuyén vi huong tam tai vi tri cach tim ham khoang bang I
e S„: sức kháng cắt không thoát nước của dat nên.e N*=S,/S,,-Hé số Ổn định
e Sy: Ung suất tang phủ tại vị trí tim đường ham trước khi dao ham.Mair và Taylor (1993) cũng đã phát triển phân tích của minh đối với việc lắp đặt vỏham hình trụ tròn có khả năng đủ chống lại được giải phóng hoàn toàn ứng suất tang phủ:
Các phương pháp phân tích theo trường phái này có thé chia làm các nhóm chính:phương pháp cân băng giới hạn, phương pháp trường ứng suất
© Sy (Dy wean
D “201 ye
với n là phan áp lực tầng phủ ma vỏ ham có thé mang được
Trang 30-11-2.1.3 Nghiên cứu của Kovari và Anagnostou (1996):
Nghiên cứu ôn định gương đào theo cân băng giới hạn.
Mô hình này được Horn xây dựng năm 1961 dựa trên giả thuyết của cơ học pháhuỷ, được sử dụng đối với cả khiên đào cân băng áp lực vữa (slurry) và cân băng áp lực đất(EPB) Sau đó được phát triển thêm bởi Kovari và Anagnostou (1996) Áp lực chéng đỡ bề
mặt S được xác định như là một phương trình cua mặt trượt o:
Trang 31-12-e S là áp lực chống đỡ gương ham:e H là chiều cao từ đỉnh hầm đến mặt đất;e h0 là chiều cao cột nước tính từ đáy hamĐối với khiên dao cân băng áp lực dung dich vữa sét:
- Điều kiện phá hoại Mohr-Coulomb điều kiện thoát nước được giả định ở đây.Trong trường hợp này bắt buộc phải giải quyết các vân đề liên quan đến mối quan hệ giữacác yêu tô: cường độ kháng cắt, độ thấm dat nên, yếu tố độ rỗng, áp lực dung dich vữa, yếutô hình học của hầm và hệ số an toàn
- Theo cơ học phá hủy, tại mỗi điểm của mặt trượt, gia tri của sức khang cat duoc cho
bởi công thức:
r= +ơSt
PF PF
VỚI 6, ~, F lần lượt là ứng suất, góc nội ma sát và hệ s6 an toàn
Khi đó ứng suất thăng đứng có hiệu tại mặt phân giới giữa hình trụ và phân hình nêm(áp lực tại vị trí đỉnh vòm hầm) được tính như sau:
_ ⁄ li o Feo (Hy lr) | Yr —C€ li eI” _ e189 (1)
Ate Dp AMZ
0.5Ditgol+/feø
ỚyTrong đó: r=
Dé vữa sét có thé chống lại được khả năng dòng chảy của nước vào phía trong mặtgương thì áp lực của vữa sét p, phải lớn hơn áp lực nước lỗ rỗng py trong dat
Hiệu ứng chống đỡ của vữa sét phụ thuộc vào chiều dày thấm của thể huyền phù vàotrong đất e Các chất huyền phù này trở nên có tác dụng chống thâm khi chiều day này đạt
dén giá tri ©max
e 1= <]
Trang 32-13-e vilà tốc độ đào ham;e k là tính thấm của đất tương ứng với nước;e Ap=pb— pw là áp lực nước dư, đặc trưng chủ yếu của khiên đào áp lực vữa sét;nó có thé được thay đổi bang cách điều chỉnh áp lực khí trong khiên đào áp lực chat lỏng:
e Fs0 là gradient áp suat dư, hệ sô có được dựa vào thực nghiệm, 10 | VỚI tf
là cường độ chảy cua vữa sét và d10 là kích thước hạt có hiệu của đất;Lực chống đỡ mặt gương S có thể nhận được từ công thức đơn giản
Trang 33-14-ngoài;e N’ là phản lực sinh ra tại mặt nghiêng,
e Ap lực ngang do ứng suất tac dụng lên 2 mặt trượt ADE và BCF;e T là lực cắt sinh ra do ma sát giữa khối nêm đang xét trong mặt trượt
Tai trạng thái giới han, áp lực cân băng cần xác định o' phụ thuộc vào các thành phân
theo quan hệ sau:
đ`= f(D, My lụ, €,Ø.y ,74)
Mặt khác, ta có mối quan hệ tuyến tính giữa áp lực cân băng o', lực dính c và độ
chênh cao giữa các cột nước Ah, theo công thức bản kính nghiệm sau:
o'= hy D- Fic + FyyAh—- Fes
P | 0.06 ~ : ;
Í | + z * > +
§ 002 = — {2 n,-oyWn, < HeD ||
s.— = | — ——— 0.00 |—_ = | are =15 26 25 s2 + 1s 20 2s 30 35
Góc ma sat trong 2/7 Góc ma sat trong ¢/f)
Hình 2.6: Biểu đồ tra trị số Fo, Fì, Fo, F›
Đối với dat khô, Chambon và Corté đã đưa ra mô hình li tâm Theo đó áp lực có hiệu
tác dụng lên mặt gương được xác định theo công thức:
Ø`= hạy„D- Fe
Dé đảm bảo có một yêu cầu thống nhất dùng cho các loại đất khác nhau người ta
thường dùng:
Trang 35-16-2.2 Cac phương pháp nghiên cứu kinh nghiệm:
2.2.1 Phương pháp nghiên cứu kinh nghiệm:
Macklin và Field (1999) dựa vào số liệu thực tế với đường ham đường kính 2,8mtrong dat sét Luân Đôn cho biết quan hệ thay đổi giữa áp lực dat thứ cấp và biến dang lúnbề mặt và tốc độ đào hầm Ở trường hợp này thì có đến 70% biến dang lún bề mặt tại mặtcat vuông góc xảy ra khi đuôi khiên đào đã vượt qua, trong suốt quá trình lắp đặt vỏ và
bơm vita.
Vị, được xác định bang phan trăm của diện tích tông cộng mặt cắt ngang ham:
V,.100%7l) /4Trong đó:
e VL %: phan trăm thể tích mat mát tong thé so với diện tích gương dao
e D: đường kính gương dao2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ban kinh nghiệm:
Phương pháp sử dụng hệ số 6n định:Macklin (1999), Mair (1981) và O’Rielly (1988) kết hợp lịch sử và kết quả môhình thí nghiệm ly tâm đã đề nghị một phương pháp dự đoán mat mat thé tích trong đất sétlẫn thực vật Lý thuyết nay sử dụng khái niệm hệ số 6n định
Mat đất
XXXXX
Chiều caoKết cấu vỏ ci
Trang 36e GZ: áp lực tâng phủ tại vi trí trục ham
e oT: phản lực của kết câu chống đỡ (nếu có)e Su: sức kháng cắt không thoát nước của đất
Phương pháp của Schmidt-Peck (1969):
Phương pháp này dựa trên việc giải thuyết dạng đường cong của vùng lún theo
phương trình (đường cong Gaussian):
e 1: khoảng cách từ trục hâm đên diém uôn cong của đường biên dang lún.
Si
Hình 2.8: Đường cong cua vùng lún (đường cong Gaussian)
Trang 37- |8
-Phương pháp cua Attewell va Woodman (1982):
Attewell va Woodman (1982) đã sử dung nguyên tắc phân bồ lún Gaussian dé xác định lúnbề mặt theo chiều dọc trục ham có dang:
w= Wax f (—x/i,)
Cumulative Gaussian curve
L4 W M max f( x ly)
Hình 2.9: Vùng lún dọc theo chiêu dài ham dựa theo mô hình Gaussian
Phương pháp của Chow (1994):
Phương pháp này khảo sát lún thăng đứng tại điểm nam ở khoảng cách vi trí tải trongtập trung trong một bán không gian đàn hồi (tải trọng tập trung này được mô hình là mộtđường tải trọng chạy doc theo trục tim do quá trình đào khối dat bên trong ham) Chuyển vilún mặt đất sau đó được tính toán theo công thức:
_— ¥.D°Z?_ 8G(x? +2?)
Trong do:
+ : trong lượng thé tích đất nềnD: đường kính ham
Z: chiêu sâu đặt hâm
G : Modul chịu cắt của đất nềne x: khoảng cách theo phương ngang từ trục hamCông thức này chỉ mới tính đến chuyển vị do việc dỡ tải (đào đất) mà chưa xét đếnchuyền vị trong quá trình giảm thé tích, do đó các dự đoán chưa chính xác
Chow cũng đã đưa ra một công thức khác dua theo phương pháp của Sagaseta
(1987), phân tích dựa trên lý thuyết của cơ học chat lỏng dé tính toán cho đất không nén ép.Chow đã sử dụng kết quả đó và đưa ra công thức tính chuyền vị lún bề mặt:
Trang 38E 19
®
Qœ
Distance from tunnel centreline (m)
Hình 2.10: So sảnh giữa mô ta lún bê mặt cua Gaussian và của Sagaseta ở cùng độ
Phương pháp của Mair và Taylor (1993):
Mair va Taylor đã nghiên cứu dé so sánh với các giải pháp của các công thức ganđúng (công thức kinh nghiệm) về biến dạng ben dưới của đất nên Cụ thê hai ông đã đưa racông thức cho dang lỗ rỗng hình trụ cau và hình trụ tron:
Có thé thay chuyển vị dọc trục của đất nền thay đổi phụ thuộc vào tỷ số (D/r)’ (đối
với lỗ khoét dạng hình cau), trong khi chuyển vị hướng tâm lại phụ thuộc vào tỷ số (D/r)(đối với lỗ khoét dang hình tru tròn)
Trang 39- 20
-2.3 Một số nghiên cứu ảnh hưởng của hầm đối với móng cọc:
Super-structure
Hình 2.11: Hình ảnh minh họa ảnh hưởng ham doi với móng coc: a) ham di đưới móng
cọc; b) ham di kê mong coc
Zone 3 : Auxiliary measures shall be employed.
Displacements of existing structures shall beProposed :
By tunnel predicted and checked for safety.
Observation of displacements to existing structures:
1.58 > zone 1: If necessary.min 5 m Zone 2: To be coducted.
an 3 Zone 3: Shall be conducted.
1
De, : 3/4 of length of penetration for bearing piles and
4B caissons.
No penetration considered for friction piles.
Hình 2.12: Nghiên cứu khu vực ảnh hưởng của ham tại Nhật Ban cua Fujita năm 1989
Trang 402]
-= i J— ——— —— Veldcle Viaduct
Strain Gauge Popitior: in Piles - Plan View | + —” lnelIhosicter "I Fc2 TI il Il It I
int Pile oss Tt Piezometer Tìm = k "Ne 4
Hình 2.13: Nghiên cứu tác động của ham đối với móng cọc tại tuyến MRT Singapore
cua Coutts & Wang và cua Tham & Deustcher nam 2000
Fielden BT Telephone House Reflectors
House Building20m =
| Fe | is ye a j
a MW “a # sik Ÿð g
a w Re Ba 3} bởi # iaa ki bi Ea
Hình 2.14: Nghiên cứu tác động của tuyén ham Jubilee mở rộng ở Anh của
Hình 2.15: Thiết kế ham dưới anh hưởng cua móng cọc của Nakajima et al năm 1992