Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích ổn định và biến dạng của tường vây khi thi công tầng hầm bằng biện pháp Top - Down trên nền địa chất có lớp cát dày tại khu vực quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh

Tường vây của công trình dày Im có chiều sâu từ 45mđến 60m, công trình gồm 6 tang hầm và được thi công băng biện pháp Top — Down.Quá trình phân tích dựa trên cơ sở lý thuyết, các công th

Chuyén nganh : KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH NGAMMã s6:60580204

LUAN VAN THAC SI

TP HO CHI MINH, thang 12 nam 2015

Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS LE TRONG NGHIA

Cán bộ chấm nhận xét 1 :PGS.TS LE BA VINH

Cán bộ cham nhận xét 2 :PGS.TS TRAN TUẦN ANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQGTp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2016

Thành phân Hội đông đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

I.GS.TSKH NGUYEN VĂN THƠ2.PGS.TS LÊ BÁ VINH

3 PGS.TS TRAN TUẦN ANH4.TS PHAN TA LE

5 TS TRUONG QUANG HUNGXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh gid LV va Truong Khoa quan lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

GS.TSKH NGUYÊN VĂN THƠ PGS.TS NGUYEN MINH TAM

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: DƯƠNG TRỌNG NGHĨA MSHV:13091299Ngày, tháng, năm sinh: 23/01/1989 Nơi sinh: Long AnChuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngam Mã số : 60580204I TEN DE TÀI:

PHAN TÍCH ÔN ĐỊNH VÀ BIEN DANG CUA TƯỜNG VAY KHI THỊ CONG |TANG HAM BANG BIEN PHAP TOP — DOWN TREN NEN DIA CHAT CÓ LỚP

CAT DAY TAI KHU VUC QUAN 1, THANH PHO HO CHI MINH

H NHIEM VU VA NOI DUNG:Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về phân tích 6n định và bién dang của tường vây khi thi công tangham bang biện pháp Top — Down trên nên địa chất có lớp cát day

Chương 2: Cơ sở lý thuyếtChương 3: Phân tích ôn định và biến dạng của tường vây ở công trình Saigon CentreKết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảoIll NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/8/2015IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 04/12/2015V CÁN BỘ HƯỚNG DÂN : TS LE TRONG NGHĨA

Tp HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS LE TRỌNG NGHĨA PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA

PGS.TS NGUYÊN MNH TÂM

Tác giả xin gửi lời biết ơn chân thành nhất tới TS LE TRONG NGHĨA đã tận tìnhhướng dẫn, trợ giúp về phương pháp luận và hỗ trợ nhiều tài liệu rất quý báu.Những đề xuất hướng nghiên cứu và giải pháp của Thay đưa ra hết sức có giá trị đốivới kết quả của luận văn này.

Đồng cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật xây dựng trường Đại học Bách KhoaThành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn trong suốt quá trìnhhọc tập và nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp ở Công ty cỗ phần Xây dựng và Kinhdoanh địa ốc Hòa Bình, KS TRAN DINH TUNG - chỉ huy phó công trình Sài GonCentre đã cung cấp hồ sơ thiết kế biện pháp thi công và nhiều số liệu quan trac rất

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

DƯƠNG TRỌNG NGHĨA

TOM TAT LUAN VAN THAC SiLuận văn này hướng tới thiết kế tường vây hỗ đào sâu đồng thời phân tích ồn địnhvà bién dạng của tường vây khi thi công tang ham băng biện pháp Top — Down trênnền địa chất có lớp cát day Trong đề tài này tác giả phân tích 6n định và biến dạngcủa tường vây tai công trình Sai Gon Centre Phase 2, 3 thuộc khu vực quan 1,Thanh phố Hồ Chí Minh Tường vây của công trình dày Im có chiều sâu từ 45mđến 60m, công trình gồm 6 tang hầm và được thi công băng biện pháp Top — Down.Quá trình phân tích dựa trên cơ sở lý thuyết, các công thức kinh nghiệm theo cácnghiên cứu đi trước và dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn với sự hỗ trợ củaphan mềm Plaxis.

Để có được nhiều sự so sánh từ kết quả tính toán với số liệu quan trắc, địa chất dùngtrong tính toán được lay từ hồ sơ khảo sát dia chất va theo số liệu kinh nghiệm củađơn vị lập biện pháp thi công Đối với modulus bién dạng E, tác giả dé nghị sử dụngchỉ số SPT dé thiết lập các thông số đầu vào trong mô hình Plaxis Từ đó các thôngsố từ mô hình này sẽ được dùng phân tích cho các bai toán khác nhau như so sánhảnh hưởng của hệ số thâm, so sánh ảnh hưởng của hệ số mũ m, so sánh ảnh hưởngcủa hệ số poisson Các kết quả phân tích sẽ được so sánh với số liệu quan trắcchuyển vị ngang của tường và mở rộng thêm sẽ so sánh với số liệu lún nền xungquanh hồ đào Từ các kết quả thu nhận được, luận văn này đưa ra khuyến cáo về môhình đất phù hop để tính toán và dự báo 6n định và biến dạng của tường vây khi thicông tang ham băng biện pháp Top — Down cho công trình nằm chung khu vực.

This thesis aims to design diaphragm wall for deep excavation and analyzestability and deformation of diaphragm walls in which construction the basementby Top - Down method on the thickness sand layer of geological In this thesis,the author analyse stability and deformation of the diaphragm wall in Saigon CentrePhase 2, 3 in the area of District 1, Ho Chi Minh City The diaphragm wall haveIm thickness, depth from 45m to 60m, the building have 6 basement orks andconstructed by Top — Down method The analysis is based on theoretical andempirical formula according to the pre-research and based on the finite elementmethod with the assistance of the software Plaxis

To get comparisons of the calculated results with observed data, geologistsused in calculations are taken from the soil investigation report and according tothe experience of the constructor For Young’s Modulus, the authors suggest usingSPT to set the input parameters in the model Plaxis Then the parameters of thismodel will be used to analyze different problems, as compared the effect of thecoefficient m, compared the effect of shear strength, compared influence of Poissonratio The analysis results will be compared with the data observed horizontaldisplacement of the wall and extended to compare with data settlement near theexcavation zone From the results received, this thesis makes recommendations onappropriate soil model to analysyst and forecast stability and deformation ofdiaphragm walls in basement constructed by Top - Down method within common

areas.

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện dưới sựhướng dẫn khoa học của TS Lê Trọng Nghĩa Các nội dung nghiên cứu vả kết quảtrong dé tài nay là trung thực Những số liệu, trích dẫn phục vu cho việc phân tích,tính toán, nhận xét, đánh giá được tham khảo từ các nguồn khác được ghi chú dẫnvà liệt kê chỉ tiết trong phan tài liệu tham khảo Nếu có bat kỳ sự gian lận nào, tôixin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng về kết quả luận văn của mình.

TP.HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

DƯƠNG TRỌNG NGHĨA

MỞ DAU - 5< S599 E3 RHE7.9ERAE7A4 2892940289293 9390309293901 939tr 1

Đặt vấn để - G1 H112 HH TH HT TH ng ng lMục tiêu nghiên cứu của dé tài - 5c SG cSc St t2 22 1 xe lPhương pháp nghiÊn CỨU - - - -GĂ SH re lY nghĩa khoa hoc và kinh tế xã hội của dé tải -5- 555cc 55c: 2Phạm vi nghiên cứu và hạn chế của dé tài ¿sec ksxsxssEsksksksereesed 2Cau trúc luận văn - - -ksSxS 1 112121119191 1 51111113 511181 81 ng 2PHAN 80/9)8))0 102575 3Chương 1: TONG QUAN VE PHAN TÍCH ON ĐỊNH VÀ BIEN DANG CUATƯỜNG VAY KHI THI CONG TANG HAM BANG BIEN PHAP TOP —DOWN TREN NEN DIA CHAT CÓ LỚP CAT DÀ Y 5 <-5<¿ 3

1.1 Công nghệ thi công Top — [DDOWN Gv, 3

In h4 i6 31.1.2.Phương pháp công nghệ chính 1S 1 re 31.2 Ung xử của đất nền xung quanh và bên trong hồ đào, ứng suất và biến dạng củahệ kết cầu chống đỡ hố đảo ¿- 252522121 E515 12121215111 2111 11111 exck 4

1.2.1 Or Gin oe 41.2.2 Ứng suất và biến dang - ¿c5 SE SE 2E 1215212121211 1 1111k, 41.3 Các nghiên cứu có liên quan trước đây -s s9 he 41.3.1 Nghiên cứu của các tác ø1ả NUGC ngOàI Ăn set 41.3.2 Nghiên cứu của các tác giả Việt Nam 5S Ăn set 11Tổng kết chương | iccccecccccccccscscsseesescscssescscscscssescscssssssssescscsssssseessessssseseseesees 16Chương 2: CO SỞ LY THHUYẾ T 5-5- <5 se se s9 S2 se 4s sssesesesesese 17"Non 172.1.1 Phá hoại cắt (trượt ) tổng thỂ ¿- ¿5-5 2S S2 2E£E£ESEEEEErErEerrrsred 172.1.2.Hiện tượng day chân tường chăn - + 2 252 S52E+E2E£E£EzEzEzrrsred 172.1.3 Hiện tượng cát chảy cờ 19

2.2 Phan tích biến dạng của tường vây va dat nền theo phương pháp kinh nghiệm¬ 23

2.2.1 Phân tích độ lún gây ra boi việc thi cơng tường vây - 232.2.2.Phân tích độ lún gây ra trong quá trình đào đất - - 5552 242.2.2.1.Phương pháp của Peck’s - - - chen 252.2.2.2.Phương pháp của BowWÌ€S”S - chen 252.2.2.3.Phương pháp cua Clough và O’ Rourke€”S -«««««««s<sss2 262.2.2.4.Phương pháp của Ou và HsIel”S 5c S3 x2 272.2.3 Các yếu tơ khi thi cơng hố đào gây ra chuyển vi của tường vây 282.2.3.1 Chiều rộng hố đảo - + 2 2E E23 1 1511 1212171251111 cxe, 282.2.3.2 Chiều sâu hỗ đảo oo.eeceesseesseeseeeseeseeceeeseceseesueessceneccusessceneesncentenseenes 302.2.3.3 Chiều sâu căm tường -¿-¿-¿- k2 S121 1112112111111 11x cxe 302.2.3.4 DO cứng của TƯỜng ng ke 3l2.2.3.5 Độ cứng của hệ kết cau chống đỡ và vị trí điểm chống 312.2.3.6.Chuyén vị của tường phụ thuộc vao thời gian chờ 342.3 Phân tích ứng suất và biến dạng băng phương pháp phân tử hữu hạn đưới sự hỗtrợ của phần mén Plaxis - + ¿6E + SE SEEE£E9EEEEEEEE E115 3152121115151 xe 36

2.3.1 Cơ sở lý thuyết trong PlaXiS + 2555 1 E2 SE EEEEErErrrrrkd 362.3.2 Các quan hệ ứng suất và biến dạng - + + x+x+x+x+EeEsEeEererrees 362.3.3 Các phương pháp phân tích khơng thốt nước, thốt nước và phân tích kép(Khơng thốt nước kết hợp với cố kết) và ứng dụng các phương pháp này trong việcphân tích băng Plaxis - ¿E6 SE SE E9 E1 121115111511 1211111111111 36

2.3.3.1 Phan tích khơng thốt nước ( Undrained ) + 372.3.3.2 Phân tích thốt nước ( Drained) - «+ eeseeses 392.3.3.4 Phan tích kép (Couple AnaÏyS1S) c SH he 392.3.4 Mơ hình Mohr — Coulomb .- << « « s «s9 1 1 ke 402.3.4.1 Ứng xử đàn hồi tuyến tính và dan hồi dẻo lý tưởng 412.3.3.2 Mặt dẻo trong mơ hình Mohr — Coulomb «<< +<<<<s 42

2.3.4.3.Cac thông số trong mô hình Mohr — Coulomb - s55: 432.3.5 Mô hình Hardening Soil - - - << «1 11000 1n ng 472.3.5.1.Mặt dẻo mũ trong mô hình Hardening soil -««- 482.3.5.2 Quan hệ Hyperbol giữa ứng suất và biến dạng trong mô hìnhHardening SOU - - - << + 990000 họ 49

2.3.5.3.Các thông số trong mô hình Hardening soil -. 55- 50Tổng kết chương 2 - ¿E213 1115 1 521111151113 11 1111115111111 010111011110 e0 53Chương 3: PHAN TÍCH ON ĐỊNH VA BIEN DANG CUA TƯỜNG VAY O

CÔNG TRINH SAIGON CENTTREE 5 ssessseesserseseesrsserssee 54

3.1 Giới thiệu công trình Saigon Ceniff€ .- << -c S S9 ng k, 543.2 Dia chất công trình ¿-¿- 5 252621 E281 121521112521 11 711115112 Ee, 543.3 Các giai đoạn thi CÔnE - - - cv 623.4 Các kết quả quan trac ¿-¿- 6E +E+kxEkEEEE9E5E515151515 11111111111 re 643.5 Phân tích ôn định và biến dạng của tường vây hé dao công trình Saigon Centrebăng phương pháp phan tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis 70

3.5.1 Lựa chọn phương pháp tính toán mô hình phân tích - 703.5.2 Các mặt cat tính toán trong mô hình Plaxis 2D - 2 25-52 7I3.5.3 Biên bài tOáï - - c LH 713.5.4 Số liệu vật liệu tính toán - s+cxerkterkrerkrrrkrrrirrrrrirrrrrrrked 723.5.4.1 Số liệu địa chất được thống kê từ hé sơ khảo sát địa chất 723.5.4.2 Các trường hợp tính fOáï - - <5 5G 19001111 x1 ng 763.5.4.3 Các vật liệu khác - -Ă c1 SH ng re 783.5.5 Tal ẨFỌIE Gv 30

3.5.6 Các pha tính toán trong mồ hình PÏaXIS << S22 833.5.6.1 Mặt cắt 1—1, và mặt cắt 2-2 oe eceeseesseeeseeeseeeseesseesneesstesnerses 833.5.6.2 Yếu tô thời gian trong phân tích kép - - 2 2 2 s£s+szs+2 873.5.7 Kết quả tính toa e.ccccccccccscscsscscssscsssscsescscsssscsessscsssscscssscssssssssesessseesees 883.5.7.1 Phân tích so sánh các trường hợp của mô đun biến dang E 88

3.5.7.2 Phân tích so sánh mô hình HS với MC, phân tích Undrained với phantích Drained và phân tích Couple . -« «s0 kngg 102

3.5.7.3 So sánh kết quả tính toán ứng với các trường hợp của chỉ tiêu sứcchong cat hệ sô mũ m hệ sô thầm k và hệ sô Poisson y khác nhau 112KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGH[, 2 5-5-5 S2 S2 2 S2 << ssesessesesesese 125KKẾT luận G11 111919111 5 0101011110 1111011111 1H10 ng ng ưu 125Kiến nghị G1 S2 1 1 121511 121115151111 11 0115110111011 1101 1101211101111 1xx 127TÀI LIEU THAM KHAO 2.5-° 5 5 5° s° 52 5s SsEseseSeEEsEseseseseseEsesesesee 128

DANH SACH HINH ANH SU DUNG TRONG LUAN VANTén hinh TrangHình 1.1 Mat bang công trình Kenny Hill Malaysia - ¿2-5-5 525555552 5Hình 1.2 chuyển vị ngang của tường vây A và B khi so sánh kết quả phân tích băngphan mềm Plaxis với số liệu quan trắc ¿+-2- +2 2£E+E+E+Ez£z£E£kzxzxzrrered 6Hình 1.3 Mặt bang công trình TENC và các công trình lân cận 7Hình 1.4 Mặt cat dia chất và bồ trí các thiết bi quan trắc cho công trình TNECHình 1.5 Mặt cắt các giai đoạn thi công của công trình TNEC 10Hình 1.6 Kết quả phân tích phần tử hữu hạn biến dạng của tường vây và biến dạngcủa nên đất trong hồ đào theo các mô hình đất khác nhau ( công trình TNEC )

— AA 1£ IIHình 1.7 Sự cé tai cong trinh Pacific (a) va sup đồ toa nhà Viện Khoa học xã hộivùng Nam Bộ ((Đ) - Họ 13Hình 1.8 Sự có tại tòa nhà Sở Ngoại VỤ - -cc+ S2 S22 grưkg 13Hình 1.9 so sánh kết qua phân tích chuyển vị của tường vây bang phân tử hữu hantheo ba mô hình khác nhau ( Mohr — Coulomb, Hyperbol Duncan) 16Hình 2.1 Phá hoại cắt tổng thé trong hồ dao sâu (a) hiện tượng day chan tường (b)hiện tượng day trôi đáy hỗ đảo -¿- - - + S221 3 111 1211111511111 11111111 17Hình 2.2 Phân tích hiện tượng đây chân tường băng phương pháp cộng áp lực ( a)phân bố của áp lực đất ( b) cân bằng lực của đoạn tường căm trong đất Hình 2.3.Tương quan giữa hệ số an toàn chống lại hiện tượng day chân tường vớichiều sâu cắm tường (Su = hằng SỐ ) - 5+ 25252223 E2 E2 1212152 12112 ee, 19Hình 2.4 hệ số an toàn chống lại hiện tượng đây chân tường đối với hỗ dao trongHình 2.5 Ứng suất tổng, ứng suất hữu hiệu và thay đổi áp lực nước trong cát bởihiện tượng cát chảy - cọ 20

Hình 2.6 Dòng thấm bên dưới tường cọc bản 5-5 2 252 2+s+s+£s£cecs2 21

Ji - 22Hình 2.8 Đường bao lún bề mặt do việc thi công đào rãnh tường vây gây ra (Cloughvà O’ Rourke, 1990 ) nọ 23Hình 2.9: Đường bao lún bề mặt do việc thi công đảo rãnh tường vây gây ra( Ouvà YANG , 20) .- - Gọi n 24Hình 2.10 Vùng biến dạng của nền đất xung quanh hỗ đào theo phương pháp củaI0 0 3 25Hình 2.11 Vùng biến dạng của tường theo phương pháp của Bowles's

¬ 26Hình 2.12 Vùng biến dang của tường theo phương pháp của Clough và O’Rourke’s

¬ 27Hình 2.13 Vùng biến dạng của tường theo phương pháp của Ou và Hsieh’s

¬ 28Hinh.2.14 tương quan giữa độ uốn lớn nhất của tường, độ cứng của hệ kết cầuchống đỡ và hệ số an toàn ngăn hiện tượng bùng nên ( Clough và O°Rourke, 1990)

¬ 29Hình 2.15: Hệ số khả năng chịu lực ( Skempton, 195] ) - 2 555552 29Hình 2.16.Tương quan giữa độ uốn lớn nhất của tường và chiều sâu hỗ đào ( Ou và0;19891150.11008 5200000000 cẳỶẳỶiẳả 30Hình 2.17 quan hệ giữa độ sâu căm tường và chuyền vị ngang của tường 3lHình 2.18 quan hệ giữa hình dạng biến dạng của tường và độ cứng của hệ chong¬ 32Hình2.19 Biến dạng ngang của tường và độ lún của nền ở công trình TNEC

¬ 33Hình 2.20 Dạng lún của mặt đất xung quanh tường - 5 2555: 33Hình 2.21 Ước lượng được dang lún của nền đất sau lưng tường theo Ou và Hseih,s0 ÒÖÖỒỒÔỒỐ- 34Hình 2.22 Tương quan giữa tỷ lệ biến dạng lớn nhất của tường vây và chiều sâu hỗ201" 35

Hình 2.23.Quan hệ giữa độ biến dạng lớn nhất của tường và chiều sâu hé dao theothời gian ở công trình TNEC ( Ou 1998) G9 nH ggư 35

Hình 2.24 Điển hình quan hệ ứng suất và biến dang trong đất 36

Hình 2.25 Ứng xử dan hỏi tuyến tính và đàn hồi dẻo lý tưởng 41

Hình 2.26 Mặt dẻo và lộ trình ứng suất - + + 25525222 £E£EcEzeerrsred 42Hình 2.27: Mặt dẻo Mohr — coulomb trong không gian ứng suất chính

Hình 2.35 Xác định hệ số m cho mô hình Hardening Soil từ thí nghiệm nén ba trục¬ 53

Hình 3.1 mặt bằng công trình giai đoạn đang thi công tường vây 55

Hình 3.2 Biểu đồ thay đổi của dung trọng và độ âm theo độ sâu 56

Hinh.3.3.Biéu đồ thay đổi chỉ số dẻo và chỉ số nhão theo độ sâu 57

Hình 3.4.Biéu đồ thay đổi giới hạn dẻo và giới hạn nhão theo độ sâu 57Hình 3.5.biéu đồ SPT của từng hỗ khoan - + 25252 552E+E2££E£E+EzEzrzrered 58Hinh3.6.biéu đồ SPT của từng hố khoan - + 2 252 5+£+£+££E£E+E+Ez£zrecxd 59Hình 3.7 mặt cắt địa chất qua các hỗ khoan I — 2 — l1 . - 2 scss¿ 60

Hình 3.8 mat cắt địa chat qua các hỗ khoan 6 — 3 — 10 - 2 2 2s: 61Hình 3.9 Bước đào đất đầu tiên và thi công sàn trệt ¿ - 5+ +ccscscs¿ 62Hình 3.10 các vị trí lỗ mở được dùng để thi công đào đất - 62Hình 3.11 Bước đào đất thứ hai và thi công sàn BL - 25-52525552 63Hình 3.12 Bước đào thứ ba và thi công sàn B2 cv ke 63Hình 3.13 đồ bê tông móng thang máy va thi công tầng BS 64Hình 3.14 Thi công vách, cột, ram dốc theo phương pháp từ dưới lên 64Hình 3.15 mặt bang bó trí các thiết bị quan trắc -. - 2 2 2 s+s+s+cs£cscs2 65Hình 3.16 mặt bang bồ trí các thiết bị quan trắc lún xung quanh hồ đào

¬ 65Hình 3.17 kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây phía đường Nam KỳKhởi Nghĩa Gà 66Hình 3.18.kết quả quan trac chuyển vị ngang của tường vây phía đường Pasteur

Hình 3.20.kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây phía đường Đông NamCONG fTÌIH cọ 0 nọ nọ 69Hình 3.21.sơ đồ phân tích ôn định và biến dang của tường vây ở công trình Sài Gòn

Hình 3.22 Các mặt cắt dùng dé tính toán - + 25252 2*2E+E£ES£E£Eztseerrered 71Hình 3.23 Các khuyến cáo biên bài toán dành cho hồ đào sâu 72Hình 3.24 Mặt cat tường vây cọc nhôi khu vực hồ thang máy 78Hình 3.25.Mô hình tính toán bang phần mềm Plaxis ¿5-5 2 525252552 81Hình.3.26.Mô hình tinh toán băng phần mềm Plaxis - ¿5-5 2 525255552 82Hình 3.27 Chuyén vi ngang của tường vây công trình sau khi thi công xong tang BIứng với các trường hợp của mô đun biến dạng - - + +s+s+£+£zEzrerree 98

Hình 3.28 so sánh chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây khi thi công xong tangBI ứng với các trường hợp của mô đun biến dạng và được phân tích theo nhiều môHình 3.29 Chuyển vị ngang của tường vây công trình sau khi thi công dao đất tớiđộ sâu -15.9m ứng với các trường hợp của mô đun biến dạng - 100Hình 3.30 Chuyển vị ngang của tường vây công trình sau khi thi công dao đất tớiđộ sâu -15.9m ứng với các trường hợp của mô đun biến dạng và được phân tích8D 000100000) 00 101Hình 3.31 chuyển vị ngang của tường vay sau khi thi công xong tang B1 được phânphân tích bang các mô hình khác nhau - ¿2-5 52 252 S2£+E+££££E£E+£z£z£ezx2 103Hình 3.32 chuyển vị ngang của tường vây sau khi đào đất tới độ sâu -15,9m đượcphân phân tích bang các mô hình khác nhau ¿2-5-5 2 2 2+s+£+£z££ezs2 104Hình 3.33 chuyển vị ngang của tường vây sau khi thi công xong tầng B5 được phânphân tích bang các mô hình khác nhau - ¿2-5 52 252 S2£+E+££££E£E+£z£z£ezx2 105Hình 3.34 Chuyển vị ngang của tường vây công trình sau khi thi công dao đất tớiđộ sâu -15.9m được phân tích theo nhiều mô hình . - 5 <<+<+ss¿ 106Hình 3.35.Chuyén vị ngang của tường vây công trình sau khi thi công đào đất tới độsâu -15.9m được phân tích theo nhiều mô hình ¿25s 2 s+s+sz5s+s+2 107Hình 3.36 biểu đồ so sánh lún nên xung quanh hồ đào theo các trường hop phânHình 3.37 lún nền xung quanh hồ đào, kết quả tính toán bằng mô hình Hardeningsoil phân tích Undrained - - «+ + 1 19999301 1v 0n ke 110Hình 3.38.mặt cat lún nên xung quanh hố đào, kết qua tính toán bằng mô hìnhHardening soil phân tích Undrainedd._ << «5S S211 1 ke 110Hình 3.39.lún nền xung quanh hồ đào, kết qua tinh toán bang mô hình hình Mohr —Coulomb phân tích Undrained - «+ + +1 1399935111 33 ke 110Hình 3.40.mặt cắt lún nền xung quanh hồ dao, kết quả tính toán bang mô hình Mohr—Coulomb phân tích Undralned - - «s6 + 11193315111 eree IIIHình 3.41 biểu đồ so sánh lún xung quanh hồ đào giửa quan trắc và tính toán

Hình 3.43.chuyén vị ngang của tường sau khi thi công đào đất tới độ sâu -15,9mứng các trường hợp phân tích của sức chống cắt - - + 2 +c+c+£+£zrzrree 113Hình 3.44 Biểu đồ so sánh chuyển vị ngang của tường vây đường Nam Kỳ KHởiNghĩa, giai đoạn thi công tới độ sâu -15,9m được phân tích theo các trường hợp cuasức chống CắT ¿+ + 42121 191 1 121115151511 11 1111111111115 110111110501 01 11011110 130 114Hình 3.45 chuyển vi ngang của tường vây mặt đường Nam Ky Khởi Nghia đượctính toán với các trường hợp của hệ số mũ m trong mô hình Hardening soil Hình 3.46 Biểu đồ so sánh chuyển vị ngang của tường vây đường Nam Kỳ KHởiNghĩa, giai đoạn thi công tới độ sâu -15,9m được phân tích theo các trường hợp cuahệ SỐ ImŨ Im E696 191 1 5658911 8E 51911 1181 0101112819 11111111 1 ng ri 116Hình 3.47 chuyén vị ngang của tường vây sau khi thi công tới độ sâu -15,9m theocác trường hợp của hệ số thấm k (a) mặt đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa (b) mặtđường PaSf€UT Gv 117Hình 3.48 chuyển vị ngang của tường theo các trường hop của hệ số thâm k.

¬— 118Hình 3.49 so sánh chuyển vi ngang lớn nhất của tường vay đường Nam Ky KhởiNghia theo các trường hợp của hệ số tham k - + + 2 2 +£+£e£ecerrerecerered 119Hình 3.50 chuyền vị ngang của tường vây sau khi thi công xong tang B1 được phântích theo các trường hợp của hệ sô Poisson c- che 121Hình 3.51 chuyên vị ngang cua tường vay ) Duong Nam Ky Khởi Nghĩa đượcphân tích theo các trường hợp của hệ sô PO1SSON - 5c ẶSSSSSSSssssssssesses 122Hình 3.52 so sánh chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây đường Nam Kỳ KhởiNghia theo các trường hợp của hệ số Poisson - + 25s sc+csEsrererrerererered 123

DANH SACH BANG BIEUTén bang Trang

Bang 2.1.hé số tham của từng loại đất theo DAS eeeeeeeseeeseseees 40Bảng 2.2.hệ số Poisson tương ứng với từng loại đất - -c-ccscscs¿ 45Bảng 2.3 Xác định giá trị module biến dạng theo chỉ số SPT - 52Bang 3.1.Kết qua thống kê các đặc trưng của đất + sc+c+csrsrsrreei 74Bang 3.2.Số liệu được sử dụng dé tính toán bằng phan mềm Plaxis theo từng lớp đất

¬ 75Bang 3.3 Các trường hợp tính toán - - - <5 SH ngư 76Bảng 3.4 Thông số độ cứng và khoảng cách cây chống -55-5¿ 79Bảng 3.5.các pha tính toán bang phan mềm Plaxis 2 2-5555 25252252 32Bảng 3.6 Yếu tô thời gian trong phân tích cố kết + 2 2 +c+c+£z£zrree 87Bang 3.7 kết quả tinh toán chuyển vị ngang của tường vây tai thời điểm thi côngxong tang BI theo từng trường hợp của mô đun biến dạng E và theo từng mô hình050011755 88Bảng 3.8 kết qua tính toán chuyển vị ngang của tường vây tai thoi điểm thi côngdao đất tới độ sâu -15,9m theo từng trường hợp của mô đun biến dạng E và theoting mO hinh phan tich 0032322 92Bang 3.9 kết quả tinh toán chuyển vị ngang của tường vây tai thời điểm thi côngxong tang B5theo từng trường hợp của mô đun biến dạng E va theo từng mô hình050011755 95Bảng 3.10 lún nền lớn nhất xung quanh hỗ dao theo các trường hop phân tích

MO DAUDat van dé

Ngày nay các công trình cao tang mọc lên ngày cảng nhiều dẫn đến việc cáccông trình này đòi hỏi phải có một diện tích đủ lớn để chứa các hạng mục phụ trợđặc biệt là hệ thống đậu xe ngầm và hệ thống giao thông ngầm Việc thi công cáccông trình này đòi hỏi phải đảm bảo an toàn và biến dạng trong phạm vi cho phépcủa bản thân công trình hỗ đào và các công trình lân cận nhất là trong tình trạng cáccông trình xây chen ngày càng nhiều như hiện nay Các biện pháp thi công tầngham hiện nay như phương pháp đào hở kết hợp với chống vách bang cir thép, sửdụng tường vây cọc nhỏi tiết diện nhỏ kết hợp với chống đỡ hoặc neo, thi côngbăng phương pháp Bottom — Up, Top — Down Tuy nhiên trong khu vực có địa chấtphức tạp và có yêu cầu cao về công nghệ cũng như tiến độ thi công thi biện pháp thicông kín với công nghệ Top — Down là lựa chọn hàng đầu.

Hiện nay tại khu vực Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh đã ghi nhận có khôngít công trình được thi công bang biện pháp Top — Down gặp sự cố như công trìnhMC Tower, công trình Pacific Tower Điều này chứng tỏ người thiết kế biện phápthi công cần phải am hiểu rõ ràng về phân tích chuyển vị ngang của tường chăn hồđào sâu, ảnh hưởng của việc thi công hồ đào đến các công trình lân cận, đặc biệt làphải lựa chọn mô hình đất va các thông số đầu vào phù hợp dé tính toán Dựa trêncác ly do đó, dé tài này tập trung vào phân tích 6n định và biến dạng của tường vâykhi thi công tang ham băng biện pháp Top — Down trên nền địa chất có lớp cát dàytại khu vực Quận 1, Thành phố H6 Chi Minh.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu chính của dé tài là phân tích 6n định và chuyền vị ngang của tườngvây hồ dao sâu qua các giai đoạn thi công đào đất, phân tích ảnh hưởng của thi cônghó đào sâu dẫn tới lún xung quanh công trình, phân tích ảnh hưởng của các yếu tốkhác đến chuyển vị ngang của tường và biến dạng của đất nền Từ đó đề tai đưa ranhận xét, khuyến cáo về mô hình đất và thông số đầu vào phù hợp trong tính toán.Phương pháp nghiên cứu

s* Tong hợp các nghiên cứu trước days* Su dụng sô liệu từ ho sơ khảo sát dia chat va sô liệu kinh nghiệm đê thiệt lập

thông sô dau vào trong mô hình Plaxis 2D

s* So sánh kêt qua tính toán giữa các mô hình va so sánh với sô liệu quan trac thực

tế

“+ Đưa ra kết luận và khuyến cáo về mô hình dat tốt nhất trong tính toán.Ý nghĩa khoa học và kinh tế xã hội của đề tài

Về mặt khoa hoc, dé tài này có ý nghĩa phân tích chuyển vị ngang của tườngvây tang ham được thi công bang biện pháp Top — Down thông qua việc mô phỏngbăng Plaxis 2D bằng cách sử dụng các số liệu từ hồ sơ khảo sát địa chất và so sánhvới kết quả quan trắc.

Về mặt kinh tế xã hội, dé tài này đưa ra khuyến cáo mô hình tính toán phùhợp khi lập biện pháp thi công tang hầm băng biện pháp Top — Down nham hanchế sự cô cho công trình và các công trình lân cận.

Phạm vi nghiên cứu và hạn chê của đề tài

Đề tài chỉ tập trung phân tích 6n định và biến dạng của tường vây khi thicông tang ham băng biện pháp Top — Down trên nên địa chất có lớp cát day tại khuvực Quận 1, Thành phố Hỗ Chí Minh.

Riêng đối với mô đun biến dạng của các lớp đất, đề tài chỉ tập trung nghiêncứu về việc lấy kết quả của thí nghiệm hiện trường ( cụ thể là thí nghiệm SPT ) đểthiết lập thông số đầu vào khi mô phỏng bằng phần mềm Plaxis.

Đối với mô hình dat dùng dé mô phỏng bằng phần mềm Plaxis, đề tài nay chỉtập trung vào hai mô hình Hardening soil và Mohr — Coulomb

Đối với các kiểu phân tích, dé tai nay tập trung vào phân tích thoát nước(Drained), phân tích không thoát nước (Undrained) với các thông số có hiệu vàphân tích kép ( couple )

Câu trúc luận vănChương 1: Tổng quan về phân tích 6n định và biến dạng của tường vây khi thi côngtầng ham băng biện pháp Top — Down trên nên địa chất có lớp cát day.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết dé phân tích ôn định và biến dạng của tường vây khi thicông tang hầm băng biện pháp Top — Down trên nên địa chất có lớp cát day.

Giới thiệu cơ sở lý thuyết phân tích 6n định và biến dạng của tường vây bangphương pháp kinh nghiệm

Giới thiệu cơ sở lý thuyết phân tích 6n định và biến dạng của tường vây bangphương pháp phân tử hữu hạn.

Chương 3: Phân tích ôn định và biến dạng của tường vây ở công trình Sài GònCentre So sánh kết quả phân tích với số liệu quan trac, dự báo ôn định và biến dạngcủa tường vây qua từng bước thi công đồng thời khuyến cáo thông số đầu vào vàmô hình đất thích hợp khi tính toán cho công trình tương tự.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

VE PHAN TÍCH ON ĐỊNH VA BIEN DANG CUA TƯỜNG VAYKHI THI CONG TANG HAM BANG BIEN PHAP TOP —- DOWN

TREN NEN DIA CHAT CO LOP CAT DAY

1.1 Công nghệ thi công Top — Down"!

1.1.1 Khái niệm

Công nghệ thi công Top-down (từ trên xuống), tiếng Anh là Top-downconstruction method, là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theophương pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dướilên Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thé đồng thời vừa thi công cáctang ngam (bên dưới cốt + 0,00 (cốt + 0,00 tức là cao độ mặt nền hoàn thiện củatang trệt công trình nhà)) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn cáctang nhà, thuộc phan thân, bên trên cốt không (trên mặt đất).

1.1.2.Phương pháp công nghệ chính

Trong công nghệ Top-down, các tang ham được thi công băng cách thi côngphan tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau nay phan trên đỉnh củatường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tang hầm) và hệ cọc khoan nhồi(nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt băng nhà Tường vây thi công theocông nghệ cọc nhdi bê tông tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tang trét.

Riêng các coc khoan nhéi bê tông nam dưới móng cột ở phía trong mặt bangnhà thì không thi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bêtông đầu cọc nhỏi, phải bỏ đi sau này Phần trên chịu lực tốt, ngay bên dưới móngcủa các cọc nhôi này được đặt sẵn các cốt thép bang thép hình, cho dai lên trên tớicốt không Các cốt thép hình này, là trụ đỡ các tầng nhà hình thành trong khi thicông Top-down, nên nó phải được tính toán để chịu được tất cả các tang nha, mađược hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm Tiếp theo đảo rãnh trên mặtđất (làm khuôn dầm), dùng ngay mặt đất dé làm khuôn hoặc một phần của khuônđúc dầm và san bê tông cốt thép tại cốt không Khi đồ bê tông san tầng trệt phảichừa lại phan sàn khu thang bộ lên xuống tang ham, (cùng kết hợp với 6 thang máy)dé lay lối dao đất va đưa đất lên khi thi công tầng ham Sàn này phải được liên kếtchắc với các cốt thép hình làm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên, và liên kết chắc với hệ tườngvây Sau khi bê tông dầm, sàn tầng trệt đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc, người tatiễn hành cho máy đào chui qua các lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống dao đất tangham ngay bên dưới san tầng trệt Sau đó lại tiến hành đỗ bê tông sản tang ham nảy,

ngay trên mặt đất vừa đào, tương tự như thi công san tầng trệt, rồi tiến hành lắpghép cốt thép cột tầng hầm, lắp khuôn cột tầng hầm và đồ bê tông chúng.

Cứ làm như cách thi công tang hầm dau tiên này, với các tang ham bên dưới.Riêng tang hầm cuối cùng thay vì đồ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấumóng và đài móng

Đồng thời với việc thi công mỗi tang ham thì trên mặt đất người ta vẫn cóthể thi công một hay vài tầng nhà thuộc phân thân như bình thường Sau khi thicông xong hết các kết cầu của tang hầm người ta mới thi công hệ thống thang bộ vathang máy lên xuống tầng hầm.

1.2 Ứng xử của đất nền xung quanh và bên trong hồ đào, ứng suất và biếndang của hệ kết cau chong đỡ hồ đào 2!

1.2.1 Ôn định

On định hồ đào là yêu cau cốt lõi của thi công dao sâu Phá hoại sụp đồ hỗđảo thường là thảm họa của thi công đào sâu, nó gây nguy hiểm tới an toàn củacông nhân, thiết bi và các công trình lân cận Ảnh hưởng của nó thường rất lớn, khiđộ lún của vùng nền xung quanh hồ đào tăng lên làm các công trình nam trong vùngảnh hưởng của nó có thé bị hư hại nghiêm trọng.

Phân tích 6n định hỗ đào phải bao gồm phân tích phá hoại trượt tổng thé,phân tích hiện tượng cát chảy va phân tích hiện tượng day trồi đáy hố dao Do đókhi thiết kế hỗ đào sâu đòi hỏi người thiết kế phải chọn lựa tường vây đủ dày, đủ độcứng và chiều sâu.

1.2.2 Ứng suất và biến dạng

Ứng suất và biến dạng xấu do thi công đào sâu có thé bắt nguồn từ mat cânbăng lực hoặc từ ảnh hưởng của thi công, cốt lõi của van dé này xuất xứ từ khoảngtrồng của đất trong việc thi công hồ đào sâu Mat cân bang lực cảng lớn, chuyến vicủa dat trong phạm vi anh hưởng của hỗ dao càng lớn, các lỗi khi thi công cũng làmột lý do gây nguy hiểm cho độ võng tăng thêm của tường, độ lún lớn hon của nềnvà chuyền vị đây trồi đáy hỗ đào.

1.3 Các nghiên cứu có liên quan trước day1.3.1 Nghiên cứu của các tác giả nước ngoài% S.S Liew va S.J Gan Phân tích ngược và đặc tính cua thi công tang hamhỗ đào sâu IIlm bằng biện pháp Semi Top — Down trên nên cát bồi lấp ở Kenny

Hill, Malaysial??1!Z2!

Các tác giả đã nghiên cứu công trình thi công 3 tầng hầm với độ sâu 11m sửdụng biện pháp Semi Top — Down Tường vây cua công trình dày 600mm sau từ14m tới 16m, biện pháp thi công Semi Top — Down này sử dụng san tang B1 nhưmột kết cầu chống đỡ tạm thời cho tường vây suốt trong quá trình thi công Tại santang B1 dày 325mm được thiết kế lỗ mở dé thi công đào đất tới cáo độ cuối cùng,đây cũng là kết cau chống đỡ lực ngang của tường vây và chính nó cũng đượcchống đỡ tạm bang hệ tru đỡ API ( trụ đỡ API được thi công đồng thời với cọc nhồi).

Từ các số liệu quan trắc này các tác giả đã phân tích ngược độ uốn của tườngvay, độ lún của đất nền bang cách thay đối độ cứng của đất qua từng giai đoạn đàođất bang phần mềm Plaxis với mô hình Hardening soil.

7 7 Ex©s8+ to RLS 27m2] 35 — » — mm

[ FAOSMiM to RL 2m | 4- J » 7 aẼ E Excowete kì RES 490 rs J ra

40 —¬40— 40 ¬ 4

4 aSaa 4

Figure 5 Lateral Wall Displacement For Wall A Figure 6 Lateral Wall Displacement For Wall B

Hình 1.2 chuyển vi ngang của tường vây A va B khi so sánh kết quả phântích bằng phân mêm Plaxis với số liệu quan trắc.

Từ kết quả phân tích ngược và so sánh với số liệu quan trắc như hình 1.2 cáctác giải đã đề xuất khi tính toán hỗ đào sâu băng phương pháp phân tử hữu han vớisự hỗ trợ của phần mém Plaxis nên sử dụng mô hình Hardening soil, Các tác giảcũng dé xuất sử dung giá trị chỉ số SPT dé thiết lập thông số dộ cứng của đất trongmô hình Hardening soil Ngoài ra khi các tác giả khai báo độ cứng của đất là 3000N( SPT ) tại bước dao đầu tiên và 1850 N (SPT ) tại bước dao cuối cùng va so sánh

thấy kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường vây cũng gan bang với số liệu

quan trắc.

* Chang Yu Ou và các đồng sự nghiên cứu đặc tinh của tường vây trong sửdụng biện pháp thi công Top — Down công trình Taipei Enterprise NationalCenter!?!!, Gordon Tung — Chin Kung Phân tích phan tử hữu hạn biến dang củatrường vây và biến dạng của nên đất trong hồ đào sâu có chong do".

Công trình Taipei National Enterprise Center ( TNEC ) gồm 18 tang và 5tang ham, diện tích xây dựng khoảng 3500 m7, TNEC có mặt bang dạng hình thangvới cạnh dai 60 — 105 m, cạnh ngắn 43m, gồm 6 tòa nha A, B, C, D, E, F kế cậncông trình như hình 1.3

Quá trình thi công được tóm tắt như sau : Việc thi công tường vây của TNECbat đầu vào ngày 13 tháng 8 năm 1991 và hoàn thanh vào ngày 10 thang 11 năm

1991 Các thiết bị chính như thiết bị đo áp lực đất, đo áp lực nước, thiết bị đo ứngsuất trong cốt thép và thiết bị quan trắc nghiêng được lắp đặt chung ngay khi tườngvây bắt đầu thi công, quá trình thi công tường vây diễn ra trong 89 ngày Khi thicông tường vây hoàn thành, cọc nhỏi cho móng và Kingpost được thi công, côngtác này hoàn thành vao ngày 155, ngay sau đó thiết bị đo áp lực nước và thiết bị đođây trồi đáy hố đào được lắp đặt vào trong hố đảo khi các thiết bị quan trắc đã lắpđặt xong, việc đào đất bắt đầu vào ngày 156.

10

1520

354540

Medium loose $ ilty sand; N=22~24

Stiff silty clay; |N=9~[lCompact

to densesilty sandN>l4~3?

Dense

gravel

ome InclinomctcrN> 100,

x Extensometerủ Heavc gauge

—»—e— Earth/water pressure cell

Hình 1.4 Mặt cắt địa chất và bố trí các thiết bị quan trắc cho công trình TNECVào ngày thứ 156 công việc đào đất được bắt đầu, bước đào đầu tiên tới độsâu -2.8m, quá trình đào diễn ra trong 6 ngày, đến lúc hoàn thành bước dao 1 làngày thứ 162 Sau đó tiếp tục bước đào thứ 2 và lắp đặt lớp cây chống thứ 1 ( H 300x 300 x10 x15 chiều dai 6 — IIm nhip trung bình khoảng 8m, dự ứng lực 784,8

kN) cho bước dao tới độ sâu -4,9m

Khi tới độ sâu — 4,9m, một lớp xi măng nguyên chất được phun lên mặt hồdao Cốp pha được lắp dựng dé thi công tầng BI tại cao độ -3,5m, khi tang BI đãhoàn thành và đạt cường độ, việc thi công bắt dau tiễn hành song song, thi công cáccầu bên trên và thi công các tầng hầm.

Tang 1 và các kết cau bên trên sẽ được thi công cùng lúc bắt đầu bước daothứ 3 ( tới cao độ -8,6m ) Sau đó các bước đào đất và thi công sẽ được lặp lại chođến khi hoàn thành tầng B4f ( bước thi công thứ 10 ).

Sau bước thi công thứ 10, biến dang của tường vây đã lên tới 8,0cm, để giảmbiến dạng của tường vây, phương pháp đào theo vùng đã được chấp thuận, vùnggiữa được dao trước ( vùng PQRS trong hình 1.3 ) Vùng giữa được dao tới độ sâu -17,3m, lớp cây chống thứ 2 được lắp đặt ở cao độ -16,5m Vùng phía đông và phíatây được dao sau và lắp thanh chống vào vùng trung tâm Vi lý do đó, bước 11 và12 được chia thành 11A 11B và 12A 12B Lớp thanh chống thứ 2 là H 400 x 400x13 x 21 có nhịp khoảng 2,5 tới 6 m trung bình khoảng 3,4 m, mỗi thanh chống có

ứng lực trước 1177 k Tới bước dao thứ 7 ( bước thi công thứ 13) cham tới đáy cuahố đào với cao độ -19,7m bước cuối cùng là thi công móng bè, việc thi công móngbè được chia thành hai bước, bước đầu tiên là thi công móng bè, sau đó là thi côngsàn tầng BSF ( bước thi công thứ 15, khi bê tông sàn tang B5F cứng, lớp cây chốngthứ 2 được tháo đỡ ( bước thi công thứ 16 ) và toàn bộ việc thi công hồ đào đượchoàn thành

Suốt trong quá trình thi công tường vây, công trình lân cận (tòa nhà A) bị

nghiêng nhẹ Dé giải quyết van dé nay, sau khi thi công tường vây và trước khi daođất ( giữa ngày 102 và ngày 124 ), một vài biện pháp cải tạo đất nền đã được đặt ranhư Jet grouting giữa tòa nhà A và hố đào tuy nhiên kết quả quan trac cho thay nókhông hiệu quả mà gược lại nó còn làm cho tòa nha A bị nghiêng lớn hơn Việc cảithiện nền chỉ có tác dụng tạm thời Hơn nữa, xét về địa chất trong hồ đào hầu hết làđất loại sét, nên chỉ có thể bơm hạ mực nước tại hỗ đào và bù lại tại điểm khác.

Các tác giả cũng đã phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn biến dạngcủa tường vây và biến dạng của nền đất trong hố đào bằng các mô hình Morh —Coulomb, Hyperbolic và Cam — Clay cải tiến và so sánh kết quả phân tích của cácmô hình với kết quả quan trắc như hình 1.6.

Wall deflection (cm) Distance from the wall (m)12 00 10 20 30 40 500

107 `> 20- 7

= 30

-so © oObservation

Hyperbolie model (Liao.1996)

40 ¬ eecee N{ohr-Coulomb Model

a as a Modified Cam-Clay model

1.3.2 Nghiên cứu của các tác gia Việt Nam

s* PGS.TS Châu Ngọc Ấn — Một số điểm cần lưu ý khi thiết kế 6n định và thicông phan tang hầm L5! , Tác giả của bai báo nhận định răng bài toán 6n định gồmba van dé: Ôn định tường chăn — hệ chống đỡ ( hệ thanh chống hoặc neo ), lún xungquanh hỗ dao và ôn định đáy hố đào Phương pháp tính hoặc theo co học đất phổ

thông hoặc theo cơ học đất tới hạn với các chương trình tính tự động Nội dung tínhtoán 6n định của tường — hệ chống gồm đảm bảo cân bang mô men, cân bằng lựcngang cân bang lực đứng của cả hệ thống và không có hiện tượng vượt ứng suấtcục bộ Ôn định được tính với đặc trưng chống cắt — biến dạng của đất nền ở haigiai đoạn : tức thời ứng với các thông số cụ # 0, @u = 0, En và lâu dài ứng với cácthông sb c? = 0,0, 9’ # 0,E’.

sò PGS.TS.Nguyễn Bá Kế - Bài học từ sự cỗ sáp đồ Viện Khoa học xã hội khuvực Thành phố Hồ Chi Minh" ( do sự cô lỗ hồng tường váy tại tòa nha Pacific -công trình nam chung khu vực có địa chất là lớp cát day và có biện pháp thi côngtương tu ) Công trình cao ốc Pacific nam tại số 43 — 45 — 47 đường Nguyễn ThiMinh Khai, phường Bến Nghé, Quận 1, Thanh phố Hồ Chí Minh; phía Bắc tiếp giáptòa nhà YOCO cao 12 tầng của báo Tuổi trẻ, phía Đông Bắc tiếp giáp đườngNguyễn Thị Minh Khai, phía Đông Nam tiếp giáp tòa nhà 2 tầng của Viện Khoahọc Xã hội vùng Nam bộ, phía Tây giáp Sở Ngoại vụ

Tòa cao ốc Pacific được cấp phép xây dựng tháng 2/2005, diện tích mat băng 1.750m2, cao 78,45m, gồm ba tang ham va 1 tầng kỹ thuật (chiều sâu 11,8m); 1 trệt và 20tang lầu; tổng diện tích sàn xây dựng là trên 22.000 m2 Tuy nhiên trong quá trìnhthi công, chủ đầu tư cao ốc Pacifie đã điều chỉnh thiết kế (tuy chưa được Sở Xâydựng thành phố cho phép) lên thành sáu tầng hầm (chiều sâu 21,1m), một tầng trệt,21 lau, tong diện tích sàn xây dựng lên tới hơn 41.000m7 với hệ khung gồm 16 cộtcó tiết diện 1400x1400 mm và sàn ngang.

Công trình sử dụng móng bè BTCT đặt trên 65 cọc barrette kích thước 2,8x1,2msâu 67m Theo thiết kế, hệ tường vây gồm 50 tam panel kích thước từ 2,8 đến 5,7m,day 1m sâu 45m nhưng khi thi công Công ty Pacific đã thay đôi thành 24 panel kíchthước 2,8 đến 7,7m, dày 1m sâu 45m Gioăng cách nước giữa các tấm panel khôngđược chỉ định chiều dai trong thiết kế nên đơn vị thi công chỉ đặt đến đáy tang ham,tức khoảng 22m

Thi công các tầng ngầm theo phương pháp “bán ngược” (semi top-down) sửdụng hệ chống đỡ ngang là hệ dầm sàn bê tông cốt thép dày 230mm và 250mm tựalên cột biên tạo ra hệ chống ngang phía trong tường vây.

+Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi công sản tầng hầm, đến tháng 10/2007thi công được bốn tầng hâm và bắt đầu thi công tầng hầm thứ 5 Trước khi xảy ra sựcô đã thi công xong các panel tường vây, cọc barrette và thi công đồ bê tông đếnsan tang trệt tại các trục 1-3 và 6-8 Phan khoảng hở từ trục 3 đến trục 6 sử dụng cácthanh thép 1400 dé làm hệ thanh chống đỡ tường vay.

+Ngày 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi dang dao đất dé chuẩn bị đồ bê tôngmóng thì ở vị trí tiếp giáp tường vây tại cao trình - 21m so với cốt nên tầng trệt củacông trình Pacific, tường vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35 cm, dài 168 cm Do áplực mạnh của nước ngầm tại vị trí 16 thủng nên gây tràn nước và lôi đất phía ngoàitường vao trong tầng ngầm (hình 1.7) do đó khoảng 19 giờ thì day nhà trụ sở ViệnKhoa học Xã hội vùng Nam Bộ gồm | trệt 2 lầu bất ngờ đồ sập, bị vùi sâu dưới

Hình 1.7 Sự cố tại công trình Pacific (a) và sụp đồ tòa nhà Viện Khoa họcxã hội vùng Nam Bộ (b)

+ Lúc 17 giờ ngày 23 tháng 1 năm 2008, hơn 2 tháng sau sự cố sập ViệnKhoa học Xã hội vùng Nam Bộ, trong khu vực để xe của Sở Ngoại vụ tại số 6Alexandre de Rode, quan 1, dau lung với cao ốc Pacific, sụt lún một lỗ rộng 10m7,sâu 3m làm 4 xe găn máy rơi xuống hồ (hình 1.8a) và nứt tường ở khu vệ sinh (hình1.8b)

Hình 1.8 Sự cố tại tòa nhà Sở Ngoại vụ(a) Sup lún ở nhà để xe

(b) Niet trởng nhà vệ sinh

Tác giả cũng đã phân tích Ôn định và biến dang của tường vây băng phương phápphan tử hữu han dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis 2D Kết quả kiểm tra chothấy:

+ Mômen trong tường lớn nhất có giá trị 241 tấn m/m nhỏ hơn giá trị 318.67tan m/m dùng dé tính toán thép cho tường vây trong thuyết minh tính toán kết caudo Công ty tư vẫn Xây dựng dân dụng Việt Nam (VNCC) lập tháng 6 năm 2006 Sơbộ tường vây đủ khả năng chịu lực trong quá trình thi công

+ Tổng chuyền vị của tường U=0.6m (tức độ lớn của vecto chuyền vi) trongkhi chưa xây dựng các tang phía trên nên độ lún lúc này rất nhỏ, do đó chuyến vinay là do đất dưới đáy tang hầm bị trdi lên do băng chống thấm giữa các tắm tườngchỉ căm đến đáy tầng hầm (-21m), điều này sẽ làm cho nước ở lớp cát phun trào vàohố móng và đất quanh hố móng bị lún sụt xuống, có thể day cũng là một trongnhững nguyên nhân làm nên Viện Khoa học Xã hội và nên Sở Ngoại vụ bị sập đỗ.

+ Chuyển vị ngang của tường 0,20 m là quá lớn Theo kinh nghiệm nướcngoài (Hanj,1997) khi kết cau tường chăn chuyển vị ngang quá 30mm hoặc 0,2%H(H là độ sâu hố móng) thì công trình ở cách hố móng 5m sẽ bị hư hỏng nghiêmtrọng hoặc rất nghiêm trọng và theo kết quả quan trắc các hỗ móng sâu ở Bangkok,chuyển vị ngang lớn nhất của tường đến 100mm khi hỗ móng sâu trên 20m(Phienwej,N.2003)

* TS Nguyễn Minh Tâm, Ths Nguyễn Bửu Anh Thư — Nghiên cứu phươngpháp tính áp lực đất phù hop cho tường vây hỗ đào sâu, công trình VietcombankTower, số 5, Quảng trường Mê Linh, Phường Bên Nghé, Quận 1, Thành phố HoChí Minh "8! (công trình nam chung khu vực có địa chất là lớp cát dày tại Quận 1Thành phố Hỗ Chi Minh và có cùng biện pháp thi công Top —Down ) Các tac giảđã nghiên cứu tổng quan các phương pháp giải tích và phần tử hữu hạn ( với sự hỗtrợ của phần mềm Plaxis ) xác định áp lực đất lên tường chắn cũng như mô hìnhphù hợp trong Plaxis để sử dụng mô phỏng các lớp đất Kết quả cho thấy mô phỏnglớp đất băng các mô hình Hardening soil và Mohr — Coulomb cho kết quả hình dạngcủa biéu đồ chuyển vị so với chiều sâu khá phù hợp với kết quả quan trắc thực tế.Tuy nhiên về độ lớn của chuyền vị ngang thì vẫn còn chênh lệch Kết quả tính toánchuyền vị ngang theo mô hình Hardening soil lớn hơn 1,1 — 2 lần; còn tính toán sovới mô hình Mohr — Coulomb gấp hơn 2 — 6 lần so với kết quả quan trắc.

Các tác giả cũng đã kết luận răng phương pháp tính toán áp lực đất của Stanislav cóxét đến ảnh hưởng của hoạt tải ở mặt đáy hố đào do quá trình thi công gây ra cho

kết quả chính xác hơn các phương pháp giải tích khác khi so sánh với kết quả tínhtoán bằng phần mềm Plaxis.

* PGS TS Võ Phan, Ths Hoàng Thế Thao - Phuong pháp xác định môduyn biến dạng theo phương ngang ngoài hiện trường dựa váo kết quả thí nghiệmxuyên tiêu chuẩn (SPT) PÌ, Các tac giả đã phân tích kết quả khảo sát địa chất củahơn 200 hồ khoan của 3 công trình ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh gồm : CauPhú Mỹ Hưng quận 7, Pare View và Pare Villa Quận 9, Sai Gòn Centre quận 1 Kếtquả phân tích của các tác giả cho thấy

+ Module biến dạng theo phương ngang E> và kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩnSPT (N ) ty lệ thuận với nhau và có quan hệ tuyến tính chặt nhất

+ Tương quan giữa Ep va SPT (N) trong đất loại sét và sét pha là Ep =5 4726N+10,739 (bar)

+ Tương quan giữa Ep va SPT (N) trong đất loại cát pha là Ep = 13,963N + 22,001( bar)

“ Tác giả Trần Quang Hộ - Giải pháp nền móng cho nha cao tầng!!0l, Tác giađã so sánh kết quả phân tích chuyển vi của tường vây bang phân tử hữu hạn theo bamô hình khác nhau ( Mohr — Coulomb, Hyperbol Duncan, Modified — Camclay Kếtquả dự báo chuyền vị ngang theo mô hình MC như hình 1.9 có giá trị chuyển vị vàhình dạng đường cong tương thích với kết quả đo Hình 1.9 cũng cho thấy việc dựbáo kết quả chuyền vị ở giai đoạn sau củng là chính xác hơn ở các giai đoạn dau.Giải thích nguyên nhân nay các tác giả cho rang do mô hình MC được xây dựngtrên cơ sở phá hoại trượt nên nó tính toán tốt chuyển vị ở giai đoạn cuối Ở những

giai đoạn thi công ban dau, trang thai cua dat con xa trạng thái chủ động ma mô

hình MC dựa trên cơ sở đàn hồi tuyến tinh cho nên không mô phỏng được tính phituyến trong thực tế của đất

20 —— Tinh toán (M-C) 20 —— Tinh toán (DH)

Hình 1.9 so sánh kết qua phân tích chuyển vi của tường vây bằng phân tử hữu han

theo ba mô hình khác nhau ( Mohr — Coulomb, Hyperbol Duncan)Hình1.9 cho thấy kết quả mô phỏng theo mô hình Duncan Nhìn chung kết quả tínhtoán theo mô hình Duncan tương tự như mô hình MC vì cả hai mô hình đều dựatrên tiêu chuẩn phá hoại của Mohr — Coulomb Cả hai mô hình dự báo ở giai đoạncuối của quá trình thi công là giỗng nhau Vì mô hình Duncan có mô đun đản hỗi vàmô đun khối phụ thuộc vào ứng suất cho nên các mô đun có độ lớn tăng dần theo độsâu, trong khi đó mô hình MC có mô đun là hăng số Ngoài ra mô hình Duncan cóxét đến tính phi tuyến của đất trước khi phá hoại cho nên ở giai đoạn đầu mô hìnhnày phán đoán chuyền vị ngang tốt hơn mô hình MC.

Tổng kết chương 1Van dé phân tích ồn định và biến dạng của tường vây hố đào đã có nhiều tác giảnghiên cứu Tựu trung lại gồm hai phương pháp phân tích chính đó là phương phápđơn giản dựa trên các công thức kinh nghiệm và phương pháp phan tử hữu hạn.Hiện tại ở khu vực có địa chất là lớp cát dày thuộc Quận 1 Thành phố Hồ Chí Minhđã có nhiều công trình thi công tang ham bang biện pháp Top — Down, đã có ghinhận xảy ra sự cô ở một vài công trình Vậy khi phân tích 6n định và bién dang củatường vây ở những công trình nói trên thì việc sử dụng mô hình đất và các số liệuđịa chất lay từ thí nghiệm trong phòng có phan ánh đúng ứng xử thực của đất ? Hiệntại khu vực này vẫn còn hạn chế những nghiên cứu cụ thể về việc sử dụng các sốliệu từ thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm SPT để thiết lập mô hình tính toán.

CHUONG 2: CO SO LY THUYET2.1 Phân tích 6n định

2.1.1 Phá hoại cắt (trượt ) tổng thểKhi ứng suất cắt của một điểm trong đất vượt quá sức chống cắt tại điểm đó Điểmđó bị phá hoại hoặc đạt tới trạng thái tới hạn, khi nhiều điểm phá hoại kết nối lại tạothành một mặt phá hoại Khi mặt phá hoại hình thành hé đào có nguy cơ bị sụp đỗ,đó gọi là phá hoại cắt tong thé.

Hiện tượng day chân tường và hiện tượng day trồi đáy hỗ đào là hai dạng phá hoạicắt tong thé của hé dao sâu, riêng hiện tượng đây trồi đáy hồ dao chỉ xảy ra đối vớisét nên không trình bày trong luận văn này

M P.L,+M,

sau: P =——=-—`” (2.1)

d PL,

Trong doF;= hệ số an toàn chống hiện tượng day chân tườngM, : mômen chống hiện tượng đây chân tườngMu : mômen gây ra hiện tượng đây chân tường

Pa : tong áp lực đất chủ động tac dụng lên tường bên dưới lớp chống đỡ thấpnhất

La : khoảng cách từ điểm đặt lực P, tới lớp chồng đỡ thấp nhấtMs : mômen uốn cho phép của tường chắn

Pp : tong áp lực đất bi động tác dụng lên tường bên dưới lớp chống đỡ thấpnhất

La : khoảng cách từ điểm đặt lực Pp tới lớp chỗng đỡ thấp nhất

4.0

3.0

2.0 |1.51.0

0.0

—m— 25, /pH,=0.1 —®— 2su/yH,=0.4 7 25, /pH,= 0.7 TT 2su/yH,= I.0—e 25, /yH, =0.2 #7 25u/vHe = 9.5 — 25, /yHe= 0.8

—e©— 2s, /yHe -Ý03 —~— 2s, /?H, =0.6 — 2s, /yHe= 0.9

Hình 2.3.Tương quan giữa hệ số an toàn chong lai hiện tượng đây chântrởng với chiêu sâu căm tường (Su = hăng so )

2.1.3 Hiện tượng cát chảy

Hình 2.5 diễn tả một thí nghiệm dòng thắm ngược qua một lớp cát day Lúcnày ứng suất tong tại điểm C :

T T † L

0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

Ø = LLY + 2 sarTrong đó y,, là dung trọng bao hòa của đất

Áp lực nước tại điểm A và điểm B lần lượt là Hiy, và (Hi + H› +h) y,.Gia sử áp lực nước tại A và B là tuyến tính, áp lực nước tại C khi đó sẽ là

w

Upwardwater flow

Hình 2.5 Ung suất tong, ứng suất hữu hiệu và thay đổi dp luc nước trong cátbởi hiện tượng cát cháy

Như đã trình bày ở công thức trên, việc dòng chảy từ dưới lên là nguyênnhân dẫn đến ứng suất hữu hiệu tại C băng 0, điều đó có nghĩa là hạt đất không chịubất cứ tải trong nao, hiện tượng này gọi là hiện tượng cát chảy, như vậy

ơ'=0=zz_-#Š„ - (25) hur (2.6)

H, H, ⁄%Gradien thủy lực tại thời điểm ứng suất hữu hiệu bằng 0 gọi là Gradien thủy lực tới

Hình 2.6 diễn tả một tường cọc bản chăn nước, khi gradien thắm qua tại điểm Agân đạt tới gradien tới hạn, hiện tượng cát chảy sẽ xảy ra, Harza 1935 đã đưa ra hệ

số an toàn chồng lại hiện tượng cát chảy như sau # = for (2.9)

nan (exit)Với imaxcexit) là gradien thủy lực lớn nhất tại diém nước thấm thoát qua có thé xácđịnh băng phương pháp dòng chảy ròng.

Terzaghi 1922, nghiên cứu nhiều thí nghiệm đối với hàng cọc bản đơn cho ranghiện tượng dòng thắm qua tường cọc ban cách tường một khoảng H)/2 ( với Hp làđộ sâu cắm tường ) Dé phân tích 6n định của hang cọc ban đơn, ta xét khối đất cókích thước Hp x H)/2

TuongVung cat chay

Hình 2.6 Dòng thấm bên dưới tường cọc bản

: H

Với U là lực day của khôi cát U =H, x X7 (2.10)

trong đó iavg là giá trị gradien thủy lực trung bình của cột đấtW’ là lực chống day dâng khối đất ( trọng lượng khối đất )

Marsland (1953) tiến hành nhiều thử nghiệm về hiện tượng cát chảy và đưara được nhiều khuyến cáo mà sau nay được NAVFAC DM7.1 ( 1982 ) sử dụng déxác dịnh hệ số an toàn chống lại hiện tượng cát chảy, như thể hiện trong hình 2.7với hỗ đào có lớp cát dày vô hạn và hồ dao có lớp đất có hệ số thắm bé năm dướilớp cát dày NAVFAC DM7.1 dé xuất lấy hệ số an toàn vào khoảng từ 1,5 tới 2, hệsố này phụ thuộc vào chiều rộng hồ đào, chiều sâu hồ dao, chiều sâu cắm tường vàkhoảng cách từ đáy hé dao đến lớp đất có hệ số thắm bé.

2.0

em

Nà a | —¬ & fi.Six NI ~~ Tuong =! le,

F 31.0 =

0.5 1.0 1.5 2.0

B/(2H,)

(b)Hình 2.7 Quan hệ giữa độ sâu cam tuong va hệ SỐ an toàn chong lại hiện tượng catcháy a.Đối với địa chất khu vực hồ đào là cát chặt ( hoặc rởi ) với lớp đất có hệ sốthấm lớn nằm ở rất sâu b Đối với địa chất khu vực hồ đào là cát chặt ( hoặc rởi )với lớp dat có hệ số thắm lớn nằm cách đáy hỗ đào một khoảng D.