NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐTRÍ HỢP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT CHO HỆ THỐNGTƯỜNG CHẮN

Bao gồm phần giới thiệu, phạm vi nghiêncứu và giớihạncủa đề tài, và tổ chức đề tài nghiêncứu.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA œ• - VÕ MINH THẾ NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT CHO HỆ THỐNG TƯỜNG CHẮN CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS PHÙNG MẠNH TIẾN Cán chấm nhận xét : GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Cán chấm nhận xét : TS TRẦN XUÂN THỌ Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 13 tháng 01 năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày……… tháng…… năm …… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Vừ Minh Th Gii tớnh : Nam ỵ/ N ă Ngày, tháng, năm sinh : 24/06/1982 Nơi sinh : Long An Chuyên ngành : Xây dựng Cầu hầm MSHV : 03806727 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2006 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HỢP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT CHO HỆ THỐNG TƯỜNG CHẮN 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng neo đất (Ground anchor) − Nghiên cứu lý thuyết tính tốn neo đất hệ thống tường neo giữ ổn định hố đào − Nghiên cứu khoảng cách bố trí hợp lý neo đất cho hệ thống tường neo 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/06/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/11/2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS PHÙNG MẠNH TIẾN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS PHÙNG MẠNH TIẾN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS LÊ BÁ KHÁNH Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày … …tháng … năm …… TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi gặp nhiều khó khăn việc tiếp cận kiến thức hướng giải cho đề tài Nhờ hướng dẫn tận tình T.S Phùng Mạnh Tiến, tơi nắm bắt nhiều kiến thức hồn thành đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Xin gửi lời cảm ơn đến Thầy cô trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh dạy cho tơi kiến thức bổ ích q trình học tập trường Tôi xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Đức Toản, dự án Metro Hà Nội, giúp định hướng đề tài, giới thiệu nhiều tài liệu hữu ích cho nhiều nhận xét để hoàn thiện đề tài Xin gửi lời cảm ơn đến Văn phòng Việt Nam công ty Samwoo Geotech (Hàn Quốc), chuyên công nghệ neo đất, cung cấp cho nhiều tài liệu quý giá neo Xin cảm ơn gia đình người thân ln khuyến khích, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập thực đề tài ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Neo đất có nhiều ứng dụng xây dựng làm kết cấu tạm phục vụ thi công tham gia vào kết cấu chịu lực cuối nhằm ổn định hố đào, ổn định mái dốc, ổn định kết cấu chống lật, ổn định kết cấu chống lực đẩy Đề tài giới thiệu tổng quan neo đất hệ thống tường chắn có sử dụng neo đất để giữ ổn định hố đào nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách bố trí neo đến nội lực chuyển vị tường Hố đào giữ ổn định tường neo cọc đất-xi măng trộn sâu dự án Lake Parkway, Milwaukee, Wi, US dùng để phân tích tính tốn Sau nghiên cứu lý thuyết neo đất hệ thống tường neo, tường neo hố đào dự án Lake Parkway mơ hình tính tốn, phân tích chương trình phần tử hữu hạn Plaxis 8.2 Kết phân tích cho thấy bố trí khoảng cách neo hợp lý giảm mô men uốn lớn chuyển vị ngang lớn tường dùng để tính tốn thiết kế kết cấu nhiều Khi khoảng cách hai neo xa gần làm tăng mô men uốn chuyển vị ngang tường Ảnh hưởng lực neo đến nội lực chuyển vị tường xét đến đề tài Lực neo lớn gây mô men uốn lớn tường, chuyển vị ngang giảm Ngược lại, lực neo nhỏ gây mô men uốn nhỏ tường, chuyển vị ngang lớn Kết luận rút từ nghiên cứu tính tốn hệ thống tường neo cần tối ưu hố khoảng cách bố trí neo lực neo nhằm giảm giá trị mô men uốn chuyển vị ngang tường, làm tiết kiệm vật liệu hạ giá thành xây dựng iii ABSTRACT Ground anchor has many applications in construction field It can be used for temporary supports or permanent anchored systems, such as: retaining wall stabilization, slope and landslide stabilization, lift-up resistance for structure under the ground water level This thesis presents the ground anchor, anchored wall systems and studies the effect of ground anchor spacing to wall bending moment and horizontal displacement The deep excavation supported by anchored deep mixing wall, namely Lake Parkway project, Milwaukee, Wi, US is used to analysis After an extensive literature review on anchors and anchored retaining wall, the excavation of Lake Parkway project is described, modeled and analyzed by finite element method program Plaxis 8.2 The numerical analysis results show that the wall bending moment and horizontal displacement will reduce if the reasonable anchor spacing is selected When the anchor spacing is too large or too small, the wall bending moment and horizontal displacement will be large Anchor force effects to wall bending moment and horizontal displacement was also performed in this thesis The large anchor force will result the large wall bending moment and the small horizontal displacement Otherwise, the small anchor force will result the small wall bending moment and the large horizontal displacement Base on the results of this study, it can be concluded that the designers should optimize the anchor spacing and anchor force to get the minimum wall bending moment and horizontal displacement to save the wall material and to achieve the cost-effective project iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi MỞ ĐẦU 1 Giới thiệu Phạm vi nghiên cứu giới hạn đề tài Tổ chức đề tài nghiên cứu CHƯƠNG NEO TRONG ĐẤT VÀ CÁC HỆ THỐNG TƯỜNG NEO 1.1 Neo đất (Ground Anchor) 1.1.1 Lịch sử phát triển neo đất 1.1.2 Phân loại neo đất 1.1.2.1 Tổng quan 1.1.2.2 Neo tạo lực kéo 1.1.2.3 Neo tạo lực nén tập trung 1.1.2.4 Neo tạo lực nén phân bố 1.1.3 Cấu tạo neo đất 1.1.3.1 Thanh thép bó cáp 1.1.3.2 Cử định vị miếng định tâm 10 1.1.3.3 Vữa epoxy lấp đầy khoảng trống tao cáp 11 1.1.3.4 Vữa ximăng 11 1.1.4 Ứng dụng neo đất 12 1.1.4.1 Neo ổn định tường chắn đất thi công hố đào .12 1.1.4.2 Ổn định tường chắn thi công đường đào .14 1.1.4.3 Ổn định chống sạt lở mái dốc 15 v 1.1.4.4 Ổn định kết cấu 15 1.2 Các hệ thống tường neo 17 1.2.1 Tổng quan 17 1.2.2 Tường cọc chống đứng ván lát ngang .19 1.2.3 Tường neo cọc ván thép 21 1.2.4 Tường cọc bê tông đổ chổ 22 1.2.5 Tường cọc đất-xi măng trộn sâu 24 1.2.6 Tường cừ bê tông cốt thép đất 25 1.3 Kết luận chương 26 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƯỜNG NEO 28 2.1 Áp lực đất 28 2.1.1 Tổng quát 28 2.1.2 Áp lực đất chủ động bị động 28 2.1.2.1 Lý thuyết Rankine 28 2.1.2.2 Lý thuyết Coulomb 33 2.1.3 Áp lực đất trạng thái nghỉ .34 2.1.4 Ảnh hưởng chuyển vị tường đến áp lực đất 34 2.2 Thiết kế tường neo 38 2.2.1 Tính tốn áp lực đất 38 2.2.1.1 Tổng quan 38 2.2.1.2 Biểu đồ áp lực đất biểu kiến Terzaghi Peck 39 2.2.1.3 Biểu đồ áp lực đất biểu kiến đề xuất cho đất cát .40 2.2.1.4 Biểu đồ áp lực đất biểu kiến cho đất sét trạng thái nửa cứng đến cứng 41 2.2.1.5 Biểu đồ áp lực đất biểu kiến cho đất sét trạng thái mềm đến trung bình 42 2.2.1.6 Áp lực đất tải trọng chất thêm 43 2.2.2 Thiết kế neo đất 43 2.2.2.1 Xác định vị trí mặt trượt giới hạn .43 2.2.2.2 Tính tốn tải trọng neo dựa vào biểu đồ áp lực đất biểu kiến 44 2.2.2.3 Thiết kế đoạn chiều dài không liên kết .46 2.2.2.4 Thiết kế đoạn chiều dài liên kết 46 vi 2.2.2.5 Xác định khoảng cách neo 47 2.2.3 Các phương pháp tính tốn tường neo 49 2.2.3.1 Phương pháp RIGID 50 2.2.3.2 Phương pháp WINKLER 50 2.2.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn tuyến tính (LEFEM) phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến (NLFEM) .51 2.3 Phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis 8.2 55 2.3.1 Tổng quát 55 2.3.2 Các mô hình đất phần mềm Plaxis 8.2 56 2.4 Kết luận chương 60 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HỢP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT 63 TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU: DỰA ÁN LAKE PARKWAY .63 3.1 Mô tả dự án Lake Parkway 63 3.2 Mơ hình tính tốn phần mềm PTHH Plaxis 63 3.2.1 Mơ hình toán 63 3.2.2 So sánh trường hợp tường không bố trí neo có bố trí neo .70 3.2.2.1 Mơ hình tốn 70 3.2.2.2 Chuyển vị ngang tường 71 3.2.2.3 Mô men uốn tường 72 3.2.2.4 Mối quan hệ ứng suất biến dạng 74 3.2.3 Tìm khoảng cách bố trí hợp lý neo 79 3.2.4 Khoảng cách bố trí hợp lý neo lực neo thay đổi 85 3.3 Kết luận chương 91 KẾT LUẬN .92 Kết luận .92 Kiến nghị 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 98 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân loại neo đất Hình 1.2 Phân loại neo theo phương thức liên kết với đất Hình 1.3 Cấu tạo, sơ đồ thay đổi tải trọng biểu đồ phân bố ma sát neo tạo lực kéo Hình 1.4 Cấu tạo, sơ đồ thay đổi tải trọng biểu đồ phân bố ma sát neo tạo lực nén tập trung Hình 1.5 Cấu tạo, sơ đồ thay đổi tải trọng biểu đồ phân bố ma sát neo tạo lực nén phân bố Hình 1.6 Mặt cắt ngang điển hình neo đất Hình 1.7 Cáp dự ứng lực sử dụng cho neo đất .10 Hình 1.8 Bố trí cử định vị miếng định tâm .11 Hình 1.9 Neo ổn định tường chắn đất thi công hố đào 12 Hình 1.10 Neo ổn định tường chắn đào đất thi công nhà ga tuyến Metro AthenHy Lạp .13 Hình 1.11 Hệ shoring chống đỡ hố đào thi cơng tầng hầm tồ nhà Bảo Gia 13 Hình 1.12 So sánh tường trọng lực tường neo ứng dụng thi công đường đào .14 Hình 1.13 Ứng dụng neo đất ổn định mái dốc chống sạt lở 15 Hình 1.14 Ứng dụng neo đất, khối bê tông chống sạt lở 16 Hình 1.15 Ứng dụng neo đất chống tải trọng nâng ổn định kết cấu 16 Hình 1.16 Neo chống lực đẩy 17 Hình 1.17 Năm loại tường cừ chống giữ hố đào thông dụng 19 Hình 1.18 Tường neo cọc chống ván lát ngang 20 Hình 1.19 Tiết diện ngang liên hợp hình ống cọc chống .20 Hình 1.20 Ván lát ngang gỗ bê tông phun .21 Hình 1.21 Hệ thống tường neo cọc ván thép 21 Hình 1.22 Tường neo cọc ván thép 22 Hình 1.23 Tường gồm cọc bê tông cốt thép liền kề 23 Hình 1.24 Tường gồm cọc bê tông cài vào 23 Hình 1.25 Tường neo cọc đất xi-măng trộn sâu .24 Hình 1.26 Chu kỳ thi cơng tường cọc đất-xi măng trộn sâu .25 ... TÀI: NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HỢP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT CHO HỆ THỐNG TƯỜNG CHẮN 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng neo đất (Ground anchor) − Nghiên cứu lý thuyết tính toán neo. .. phải nghiên cứu lý thuyết tính tốn, nghiên cứu giải pháp sử dụng neo đất có hiệu có yếu tố khoảng cách bố trí hợp lý neo cho hệ thống tường neo giữ ổn định hố đào Hệ thống tường neo cọc đất- xi... 2.3.2 Các mơ hình đất phần mềm Plaxis 8.2 56 2.4 Kết luận chương 60 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ HỢP LÝ CỦA NEO TRONG ĐẤT 63 TRƯỜNG HỢP NGHIÊN CỨU: DỰA ÁN LAKE