ĐẠI HỌC GIAO
TOM TAT
Đề tài nghiên cứu:
NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ CÔNG NGHỆ THỊ CÔNG
HAM TRONG DAT YEU TP, HO CHi MINH
Chủ nhiệm đề tài: Th§ Nguyễn Anh Tuấn “Tham gia thực hiện: — Lê Thanh Bình
TRUONG PAI HOC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM |}
TP Ho Chi Minh - năm 2012
ss ed
Trang 2MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: Tổng quan về điều kiện tự nhiên và hiện trạng giao thông công cộng thành phố Hồ Chí Minh Ol 1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên thành phó Hồ Chi Minh 01 1.1.1 Khíhậu thờitiết — ” ol
1.1.2 Thủy văn và dòng chảy Ø1
1.1.3 Nhận xét chung về cầu tạo địa chất 0
1.2 Hign trạng giao thông công cộng thành phố Hồ Chí Minh 04
1.2.1 Hiện trạng giao thông công cộng 04 1.2.1.1 Hiện trạng về cơ sở hạ tầng 0 1.2.1.2 Hiện trạng các phương tiện tham gia giao thông củaTP 04 1.2.1.3 Hiện trạng về vận tải hành khách 05 1.2.2 Hướng phát triển mạng lưới giao thông công cộng 05 1.3 Nhận xét 06
'CHƯƠNG 2: Phân tích sự làm việc của hầm trong đất yếu 07 2.1 Khái niệm về đất yếu 07 2.2 Tải trọng tác dụng lên hằm 07 2.3 Cấu tạo mặt cắt ngang cho hầm trong điều kiện đất yếu 08 2.3.1 Phân loại 08 2.3.2 Kết cầu vỏ hằm 09 2.3.3 Phân tích chọn kết cấu hợp lý cho tuyến metro 10 2.4 Nhận xét
'CHƯƠNG 3: Công nghệ thi công hầm trong đất yếu
3.1 Thi công nhà ga bằng phương pháp tường trong đất có neo 3.1.1 Công nghệ xây dựng tường trong đất
3.1.2 Công nghệ xây dựng neo đất
3.2 Thi công hầm bằng phương pháp khiên đào TBM
Trang 3
3.2.3, Quy trình thi công 17
3.3 Nhận xét 18
CHƯƠNG 4: Nghiên cứu tính toán én định và biến dạng công trình đường hằm metro thành phố Hồ Chí Minh tuyến Bến Thành - Suối Tiên 19 4.1 Mô tả công trình 19 4.1.1, Dac diém địa chất công trình 19 4.1.2 Mô tả công trình 19 4.2 Nghiên cứu tính toán ổn định và biến dạng nhà ga Bến Thành 4.2.1 Thông số kỹ thuật 20 4.2.2 Tính toán * 21
4.2.2.1 Thông số kĩ thuật của tường cọc Efiret 21
4.2.2.2 M6 hinh bai toán 21
4.2.2.3 Tính toán chuyển vị và moment uốn của tường, 23
4.2.2.4 Tìm khoảng cách bố trí neo hợp lí 29 4.3 Nghiên cứu tính tốn ơn định và biến đạng tuyến ham 32 4.3.1 Thông số kỹ thuật 32
4.3.2 Tính toán 38
4.3.2.1 Mô phỏng theo phương pháp phần tử hữu hạn 33 4.3.2.2 Tính toán cho trường hợp 2 hằm song song 34
4.3.2.3 Tính toán cho trường hợp 2 hằm trên dưới 37
4.3.2.4 Tính toán cho trường hợp 2 hầm đặt lệch 43
Kết luận và kiến nghị 50
Trang 4Ùn tắc giao thông giờ cao điểm trong Tp Hồ Chí Minh 04 Cấu tạo máy khoan đào TBM với khoang cân bằng ấp lực đất 14 Cấu tạo máy khoan đào TBM với khoang cân bằng dung dịch bentonite cao
7 15
: May khoan dio TBM cỡ nhỏ 15
: Máy khoan đào TBM cỡ lớn 15
: Sơ đồ quá trình thi công hầm bằng khiên đào - TBM 17
: Tuyển metro Bến Thành - Suối Tiên — _ 20
: Mặt cắt ngang hầm z 20
: Mô hình tính toán 23
: GÐ l: thi công tường trong đất 24 : GĐ 2: Đào đất đến cao độ hàng neo 1 24 : GÐ 3: Lap dat neo 1 25 : G 4: Đào đất đến hàng neo 2 25 : GD 5: Lap dat hang neo 2 26 : GÐ 6: Đào đến cao độ yêu cầu 26 : Thay đổi mực nước ngầm trong hồ đào khi đào đất 27 Hình 4.11: Mô phỏng dòng chảy của nước ngầm khi bị thay đổi 27
Hình 4.12: Lưới chuyển vị của mô hình sau khi đã tính toán xong 28 _Hình 4.13: Cơ chế trượt của mô hình khi đào lớp đất cuối cùng 28
Trang 5Hình 4.22: Lún mặt đất Hình 4.23: Moment uốn Hình 4.24: Lực cắt Hình 4.25: Lực dọc Hình 4.26: Mô hình bài toán Hình 4.27: Lưới biến dạng huyền vị đứng : Lún mặt đất : Ứng suất hữu hiệu
: Moment uốn hầm trên
: Moment uốn hầm dưới : Lực cất hằm trên : Lực cắt hầm dưới : Lực dọc hằm trên : Lực dọc hầm dưới : Mô hình bài toán : Lưới biến dạng : Chuyển vị đứng : Lún mặt đất
: Moment uốn hầm trên : Moment uốn hằm dưới : Lực cắt hầm trên
Trang 6Bảng 1.1: Thống kê khối lượng vận chuyển hành khách hàng năm của TP.HCM Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các thông số đất nền
Bang 4.2: Các đặc trưng của tường trong đất
Trang 7
Hằm và các không gian ngầm ngày càng có vai trò quan trọng trong một hệ thống
giao thông hiện đại Hiện các đô thị trong nước và trên thể giới đang phải đối mặt với tắc nghẽn và ùn tắc giao thông, Kết cầu hạ tằng cũ đã không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng Trong, bối cảnh đó thì,không gian giao thông theo
hướng trên cao và theo hướng đi ngầm trong lòng đất đang được đặt ra một cách cấp
bách Công trình hầm có những ưu thế vượt trội so với các loại hình giao thông khác nhờ
sự đi lại nhanh chóng, tiện lợi, và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự
Có thể nói giao thông ngầm là xu thế phát triển tắt yếu của thế giới hiện đại
Tuy nhiên, do tính chất phức tạp về kỹ thuật, công.nghệ xây dựng, công nghệ quản
lý khai thác đồng thời đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn nên cần phải nghiên cứu kỹ các yếu tố ảnh hưởng của môi trường đất đối với kết cấu của đường hằm; lựa chọn kết cấu và phương pháp thi công hợp lý Bên cạnh đó, cần nghiên cứu tính tốn ơn định và biến dạng của công trình đường hầm để đảm bảo an toàn, hạn chế các sự cố trong quá trình thi công
.và khai thác
Lý thuyết tính tốn kết cấu cơng trình ngầm đã được quan tâm từ lâu cùng với việc xây dựng các công trình ngầm trên thế giới Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã có nhiều nhóm phương pháp tính tốn kết cấu cơng trình ngầm Tuy nhiên do sự khác
biệt quá nhiều về điều kiện địa chất, phương pháp thỉ công và dạng kết cầu mà mỗi nhóm
phương pháp tính chỉ phù hợp với những dạng công trình nhất định
Căn cứ vào phân tích lý thuyết và mơ hình tốn học, các phương pháp thường sử
để phân tích tính toán ồn định và biến dạng kết cấu công trình ngầm như phương
Trong nghiên cứu này, phương pháp phần tử hữu hạn được dùng để tính toán trang
Trang 8
TONG QUAN VE DIEU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG
GIAO THONG CÔNG CONG THANH PHO HO CHi MINH
1.1 TONG QUAN VE DIEU KIEN TY NHIEN TP HO CHi MINH
Khi xây dựng các công trình ngầm nói chung và metro nói riêng cần phải khảo sát điều tra rõ tình hình địa chất công trình, địa chất thủy văn, tính chất mạch nước ngầm, các yếu tố khí hậu và các công trình khác có ảnh hưởng đến việc lập phương pháp thi công, chọn kết cấu vỏ hằm và biện pháp bảo vệ dưới tác dụng xâm thực của mạch nước ngầm
1.1.1 Khí hậu thời tiết =
‘Thanh phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, đồng thời gần biển cho nên khí hậu thành phố lại mang tính chất hải dương, điều hòa ổn định hơn các vùng lân cận; rất ít có bão lụt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ
tháng 11 đến tháng 5 năm sau
Đó là điều kiện thuận lợi cho mạng lưới giao thông vận tải, có thể đi lại 24/24 giờ
-trong suốt quanh năm, không phải lo đối phó với những bắt trắc của thiên nhiên như gió
‘bio, mù sương, ngập Ì
1.1.2 Thủy văn và dòng chảy
~ Thủy văn: nhìn chung thành phố Hồ Chí Minh nằm ở vùng hạ lưu của hệ thống
g Đồng Nai - Sài Gòn, vừa chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều Biển Đông và bị tác tất rõ nét của việc khai thác các bậc thang, hồ chứa thượng lưu hiện nay và trong
ơng lai
~ Nước ngầm: Mực nước gần trong khu vực đô thị của thành phó Hồ Chí Minh tiền an tới mặt đất Phạm vi mực nước ngầm nằm trong khoảng từ 0.1 đến 5.42m dưới mặt Ất tự nhiên Chiều sâu của mực nước ngầm có thay đổi tùy thuộc vào lượng mưa và cao
Trang 9
Thanh phố Hồ Chí Minh nằm ở phía bắc lưu vực sông Mêkông Phần chủ yếu của thành phố nằm trên dải đất sông bồi được bao bọc ở mạn Bắc và mạn Tây bởi châu thỏ
của sông Sài Gòn và các nhánh của nó, ở mạn Đông bởi thung lũng sông Vàm Cỏ Đông và phía nam bởi thung lũng sông Sài Gòn và dòng chảy sông Nhà Bè Bản thân dải đất
cao cũng bị chia cắt bởi rất nhiều sông rạch như như rạch Thị Nghè và rạch Lò Gốm
Căn cứ vào các báo cáo đánh giá kết quả khảo sát địa chất của thành phố Hỗ Chí Minh và kết quả khoan thăm dò thực hiện trong khuôn khổ của nghiên cứu khả thi hai
tuyến ưu tiên đường sắt đô thị do công ty tr vấn TEWET và Trung tâm Nghiên cứu phát triền Giao thông vận tải phía Nam lập, đất xây dựng treng thành phố Hồ Chí Minh có thể được phân chia tới độ sâu 50-60m gồm 5 tang:
- Lớp A: Lớp đất sét và á sét từ rất mềm cho đến mém (Holocene /aQ,, va abO, )
Lớp A có độ âm tự nhiên cao (trung bình 63.4%), độ dẻo lớn (chi số déo trung bình
30.2%), khả năng chịu nén lớn Giá trị SPT thay đổi từ 0 đến 2 búa Chỉ số thám (k) từ
2,10*10° và 5.66*10° cm/s cho thay lép A không thắm nước
- Lớp B: Lớp đất sét éo, 4 sét va 4 cat, tir m&m cho dén rat cimg (Pleistocene ‘thuong /hé ting Cit Chi (aQj,cc))
Trong các lỗ khoan thăm dò, đỉnh lớp B có độ sâu từ 0.92 đến 9.5m dưới mặt đất _(trung bình 2.7m) Bề dày thay đổi từ 1.7 đến 10.2m (trung bình 4.84m)
Độ ẩm tự nhiên trung bình 21.58% Chỉ số dẻo trung bình 15.6% Giá trị SPT thay từ 1 đến 28 búa là phổ biến Chỉ số thám (k) thấp khoảng 10'°cho thấy lớp B không ~ Lớp C: Cát có độ chặt từ thấp đến trung bình và á cát, cát bùn từ rất xóp cho đến
chặt vừa (Pleistocene thượng / hệ tầng Cú Chỉ (a Øjcc ))
Đỉnh lớp C ở độ sâu từ 3.5 đến 33.9m dưới mặt đắt (trung bình 9.1m) Bề dày thay 13.2 đến 35.5m (trung bình 26.9m)
Trang 10Thủy Đông F Tầng trên (amØ,, „rdz ))
Đỉnh lớp D ở độ sâu từ 27.5 đến 44.5m dưới mặt đất (trung bình 33.9m) Bề dày
thay đổi từ 2.6 đến 18.8m (trung bình 2.6m)
Giá trị SPT thay đổi từ 9 đến trên 5 búa, giá trị từ 22 đến 40 búa là phỏ biến cho thấy chủ yếu là ở trạng thái cứng đến rất cứng
Chỉ số thắm (k) thấp khoảng 10 °cho thấy lớp D không thấm nước
- Lớp E: Sét cát từ chặt đến rất chặt, á cát và cát hỗn hợp với á cát (Pleistcene
trung và thượng / Thủy Đông F Tầng dưới (amÓ,, ,„dg )),
Đỉnh lớp E có độ sâu từ 42 dén 56.8m dưới mặt đất Bề đày thay đôi từ 3.5 đến
17.95m
Giá trị SPT thay đổi từ 11 đến 50 búa, giá trị từ 29 đến 42 búa là phổ biến cho thấy chủ yếu là cát ở trạng thái chặt đến rất chặt
“Trong tất cả các lỗ khoan thăm đò trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh đất tự nhiên đều được phủ bởi một lớp dày từ 0.2 đến 4m đất phủ hoặc đất mượn
Đánh giá khả năng chịu tải của đất nền:
Lớp A và B với giá trị SPT trung bình thay đổi từ 0.96 đến 9.4 búa không đủ chắc
để cho phép xây dựng móng nông cho các nhà ga và đường khu gian Vì vậy móng sâu
cầu xây dựng là chủ yếu Cọc khoan nhồi đường kính khoảng I.2m cạn và đóng sâu xuống lớp đất D và E
- Lớp C có trị số trung bình é„ trung bình 16.6 búa/ft, trị số đồng nhất (Ic) là 57 Ca hai trị số này không thỏa mãn yêu cầu vì vậy lớp C không thể phù hợp với loại
sâu Sự thể hiện cát chảy trong lớp đất này là rất có thể
- Lớp D có trị số N,,trung binh 31.1 buia/ft, tri số đồng nhất (Ic) trung bình là 0.95
ố cụ, (lấy trung bình) là 0.3 MN/” Mặc dù trị số đồng nhất nằm ở ngưỡng
dat, đi giá trị W„; cao và e„„ lớp đất này có thể xem là đủ khả năng chịu tải
l nhiên do bề dày dưới 7m ở một vài lỗ khoan cho thấy lớp này không thể sử dụng là
Trang 11
X„ cao, đây là lớp chịu tải tốt Đáy lớp E còn chưa gặp tới trong các lỗ khoan thăm dò,
tuy nhiên theo chiều sâu đạt được trong các lỗ khoan thì lớp E có khả năng đạt đến độ sâu 7m
1.2 HIỆN TRẠNG GIAO THÔNG CÔNG CỘNG TP HO CHi MINH 1.2.1 Hiện trạng giao thông công cộng
1.2.1.1 Hiện trạng về cơ sé ha ting
'Vào đầu thế kỷ 20, quy hoạch tổng thể thành phó Hồ Chí Minh do Pháp xây dựng
với quy mô 500.000 dân Trải qua các quá trình lịch“&ử dân số trong thành phố tăng
nhanh, dân số tính tới thời điểm hiện tại là hơn 10 triệu dân với diện tích đất là 2.095kmẺ Mặc dù đã được đầu tư nâng cấp liên tục nhưng hệ thống giao thông trong thành phố vẫn
còn rất yêu kém, không đáp ứng được nhu cầu đi lại của nhân dân, điều đó được minh
chứng cụ thể qua số lượng những vụ ùn tắc hàng ngày vào giờ cao điểm
Hình 1.1: Ùn tắc giao thông giờ cao điểm trong Tp Hồ Chí Minh
Thành phô Hồ Chí Minh là đầu mối giao thông quan trọng của cả miễn Nam bao n đường sắt, đường bộ, đường thủy và đường không Tuy nhiên hiện nay hệ thống
bộ vẫn là chủ đạo trong giao thông vận tải đô thị
1.2.1.2 Hiện trạng các phương tiện tham gia giao thông của TP
Trang 12các tỉnh thành khác
Tính tổng cộng, TP.HCM đã có khoảng trên 6 triệu xe cơ giới lưu thông trên
đường hàng ngày, riêng ô tô chiếm 9% Không dừng lại ở đó, theo thống kê cứ bình quân
1 phút TP HCM lại có thêm 1 xe máy và,L5 phút có thêm 1 xe ô tô đăng ký mới đưa vào sử dụng Với tốc độ tăng phương tiện như hiện nay, chỉ cần lấy 1 xe gắn máy lưu thông
chiếm 5m” diện tích mặt đường, mỗi xe ôtô cần 20m” thì sau một đêm, thành phố cẩn đến
8.000m” mặt đường cho phương tiện mới đăng ký lưu thông
Như vậy, mỗi năm để giải quyết cho nhu cầu lưu thông của số phương tiện đăng ký mới, thành phó phải cần thêm gần 3 triệu mét vuông mặt“đường, trong khi những năm vừa qua điện tích mặt đường tăng thêm không đáng kẻ 1.2.1.3 Hiện trạng về vận tải hành khách Theo thống kê của tổng cục thống kê khối lượng hành khách vận chuyển từng năm theo bảng sau: Bang 1.1: Thống kê khối lượng vận chuyên hành khách hàng năm của TP.HCM (Nguồn: Tổng cục Thống kê) Đơn vị: triệu lượt người Năm 2000 | 2001| 2002| 2003 | 2004| 2005| 2006| 2007| 2008| 2009 Tứ 172.6 | 198.2 | 204.7 | 209.8 | 209.9 | 219.1 | 231.1 | 264.6 | 278.2 | 295.5 1.2.2 Hướng phát triển mạng lưới giao thông công cộng
Đối với quy mô hiện nay và triển vọng phát triển của thành phố Hồ Chí Minh, chỉ
thống metro mới đủ khả năng khôi phục lại hệ thống giao thông công cộng Thay vì tỷ lệ 6.2% như hiện nay, trong tương lai hệ thống giao thông công cộng có thể đảm tới 60 nhu cầu giao thông trước năm 2020 (theo Sở Giao thông vận tải thành phố
'Minh)
Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi tại thành phố có hơn 13.42% diện tích dành cho
thông và chỉ 14% đường phố đủ bề rộng để đáp ứng cho sự lưu thông của xe buýt
Trang 13mất đi phần quan trọng những di sản bảo tồn văn hóa và những khu nhà đa dụng Giải
pháp này cũng làm giảm tối thiểu sự thiếu hụt mặt đường phó, là điều rất cần thiết cho phương tiện lưu thông cá nhân cũng như xe buýt công cộng
1.3 Nhận xét
Hiện nay thành phố đã chịu sức ép quá tải do cơn lốc đô thị hóa gây ra và hiện là
một trong những thành phố có mức độ kẹt xe, ùn tắc giao thông vào bậc nhất trong khu
vực Điều này đã gây thiệt hại rất lớn về kinh tế, sức khỏe con người và môi trường của
thành phố
Nhằm giải quyết các vấn đề trên và tăng khả năng vận tải hành khách công cộng,
theo quy hoạch phát triển giao thông vận tải của thành phố Hồ Chí Minh trong tương lai _thành phó sẽ có 6 tuyến metro, 3 tuyến xe điện mặt đất, 2 tuyến đường sắt nhẹ trên cao
- Và hiện tại 2 trong số 6 tuyến metro đã bắt đầu khởi công xây dựng
Tuy nhiên, việc phát triển một mạng lưới các tuyến metro trong trung tâm thành
ố, nơi mà đã quá chật trội cho việc bố trí thêm các tuyến đường, là một vấn đề rất khó
a thành phố
Trang 14
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CUA HAM TRONG DAT YEU
2.1 Khái niệm về đất yếu
Đắt yếu nói chung là loại đất sét có độ âm tự nhiên lớn, ở trạng thái dẻo mềm đến
trạng thái đẻo nhão đến nhão như bùn sét, đắt loại sét, đất bột bão hòa nước, sức chịu tải
thấp, tính nén cao
Loại đất yếu chủ yếu phổ biến ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh là bùn sét Bùn
sét và đất bùn là trằm tích trong môi trường nước lặng (tĩnh) hoặc trong hoàn cảnh nước chây chậm chạp, qua tác dụng sinh hóa hình thành các dạng sét Loại đất dạng sét này chứa một hàm lượng hữu cơ nhất định nên có màu xám đen, xanh đặc trưng Bùn sét có
độ âm thiên nhiên thay đổi lớn hơn giới hạn chảy (W > 1#, ), hệ số rỗng tự nhiên e > 1.5 Khi ham lượng hữu cơ lớn hơn 10% gọi là đất hữu cơ
2.2 Tải trọng tác dụng lên hằm
Tải trọng tác dụng lên đường hằm được chia làm hai loại: tải trọng thường xuyên Đao gồm trọng lượng bản thân công trình ngằm, trọng lượng các lớp áo đường và các hạng mục kỹ thuật khác, áp lực đất và nước cũng như trọng lượng nhà cửa kiến trúc bên
ên và các công trình lân cận hố đảo gây nên, lượng ứng suất trước của cốt thép Tài 'trọng tạm thời xuất hiện do các phương tiện giao thông chuyển động trên đường ngầm đo ô tô gây nên Tải trọng tạm thời còn có một số loại chỉ xuất hiện trong giai đoạn công công trình, đặc tính tạm thời còn do tác dụng của các yếu tố sau gây nên: sự biến
nhiệt độ: hiện tượng trương nở của đất và các tác dụng đặc biệt (động đất, va
) hoặc đo các sự có gây nên
“Tắt cả các loại tải trọng có thể tác dụng lên công trình đồng thời hoặc vào các thời êm khác nhau, do các tổ hợp tải trọng khác nhau, có thể gây nên các trạng thái ứng suất
au trong kết cấu Để tính tốn kết cấu cơng trình ngầm cân tìm ra tổ hợp tải trọng
Trang 15Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng thường xuyên và các tải trọng tạm
thời do các phương tiện giao thông gây nên kể cả tải trọng khai thác và xây dựng tạm thời
Tổ hợp đặc biệt bao gồm các tải trọng thường xuyên và tạm thời của tổ hợp cơ bản
cộng thêm các tác động đặc biệt Đưa các tải trọng này hay tải trọng khác vào tổ hợp cơ
'bản hoặc tổ hợp đặc biệt mang tính chất quy ước và phụ thuộc vào tình hình cụ thể Trong nhiều trường hợp tính toán được tiến hành theo tổ hợp tải trọng cơ bản và kiểm tra cho tổ
hợp đặc biệt
2.3 Cấu tạo mặt cắt ngang cho hằm trong đất yếu
23.1 Phan loại ~
Các ham nối ga của hé théng metro ding dé chạ# tảu và trên suốt chiều dài tuyến _metro ngắm thì chúng là bộ phận cơ bản nhất Các công trình hằm nói ga thường phân
loại theo: số lượng đường, hình dạng kết cấu, vật liệu làm vỏ hằm
~ Phân loại theo số lượng đường: hằm khu gian được phân ra làm hằm tuyến đơn,
uyến đôi và nhiều tuyến Hằm tuyến đơn chỉ để cho tàu chạy theo một hướng, hằm tuyến xây dựng để tàu chạy theo cả hai hướng còn hằm nhiều tuyến thì có từ ba đến sáu Số lượng đường trong những hẳm khu gian phụ thuộc vào mật độ hành khách của
vào độ sâu đặt hẳm vào loại đường ke của ga và phương pháp xây dựng hằm Khi
ham thi cng bing phương pháp đào kín thì đa số hầm nối ga là tuyến đơn Tuy nhiên
có một số hẳm tuyến đôi xây dựng bằng phương pháp kín ở các độ sâu khác nhau biến trên thế giới hiện nay các hằm tuyến đôi áp dụng chủ yếu cho hằm đặt nông, thi ng bằng phương pháp lô thiên
~ Phân loại theo hình dạng cấu tạo: Hằm khu gian được chia ra làm hẳm một nhịp, Lhai nhịp và hẳm nhiều nhịp; hằm một vòm và hằm hai vòm Ba nhóm đầu là phân
mM đối với hầm có trần phẳng, hai nhóm sau là cho hẳm có vỏ dạng vòm
Trang 16thấm, chống phong hóa tốt và phải ổn định với những tác động xâm thực hóa học và điện
hóa
2.3.2 Kết cấu vỏ hằm
Hiện nay trên thế giới, kết cấu vỏ hằm có nhiều dạng khác nhau Việc chọn loại vỏ ham phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện sử dụng vật liệu địa phương, phương pháp
thi công, phương tiện cơ giới, điều kiện địa chất thủy văn, kinh tế, kinh nghiệm
Hình dạng và kích thước của tiết diện ngang hằm được xác định bởi công dụng của
nó Không gian bên trong của hẳm giao thông phải đủ để phương tiện giao thông va người
qua lại, đủ bó trí các trang thiết bị cẩn thiết Vì thể tiết diện ngang hằm phải thỏa mãn khổ
ham qui định đối với từng loại giao thông
Khé ham là một đường biên không cho phép bất cứ bộ phận nào của công trình vĩnh cửu xâm phạm vào bên trong nó kể cả những sai lệch do đào hẳm và xây vỏ
Đối với hằm đường sắt khoảng cách giữa hai mép trong của ray là 1435mm, chiều
‘cao ciia khé ham là 6550mm
Đối với khổ hẳm tuyến đôi, khoảng cách giữa hai tim các tuyến là 4000mm, chiều
tao của khô hằm là 6550mm
'Khi hầm nằm trên đường cong phải bố trí siêu cao, tính toán độ siêu cao phụ thuộc
tốc độ chạy tàu, bán kinh cong; từ đó xác định thêm độ mở rộng khổ hẳm
> Két cdiu vo hẳm dạng khung
Két cdu vd him có dạng khung một nhịp hay nhiều nhịp, lắp ghép hoặc hoặc tồn
hơi bằng bêtông cót thép chủ yếu sử dụng ở những đoạn thi công lộ thiên > Két cdu vé hdm dang vòm, dạng tròn
Kết cấu vỏ hẳm thường có hình dạng và cầu trúc khác nhau tùy thuộc vào trạng thái
tẳng bao quanh, điều kiện thi công
Kết cdu vo him thi công bằng phương pháp mỏ, trong điều kiện địa chất tốt, đá
1 có dạng vòm
'Vô của những công trình ngằm thi công bằng phường pháp khiên đào hoặc máy ợp thường có dạng tròn
Trang 172.3.3 Phân tích chọn kết cấu hợp lý cho tuyến metro
Tùy theo đặc điểm sử dụng của từng loại kết cấu hằm đã nêu, và theo điều kiện địa
chất, thủy văn, đặc biệt theo phương pháp thi công trên tuyến ta chọn ra dạng kết cấu hợp
lý cho đoạn tuyến metro như sau:
~ Trong trường hợp thi công bằng phương pháp đào lắp, chiều sâu đặt đáy hằm khoảng 12 đến 15m, chọn dạng kết cầu hằm bằng bêtông cốt thép lắp ghép dạng khung là
hợp lý nhất
- Trường hợp thi công bằng phương pháp đào kín với thiết bị đào hằm EPB (Earth
Preesure Balance), chon két cdu him bằng bêtông cốt thép lắp ghép dang tròn
2.4 Nhận xét -
Xây dựng hằm trong đất yếu bão hòa nước là một bài toán phức tạp, đặc biệt khi
_công trình đi qua các thành phố đã xây dựng dày đặc các công trình khác bên trên cũng
“như hệ thống giao thông và các công trình ngầm khác Trong điều kiện trên xây dựng ham thường làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, điều kiện sinh hoạt và giao thông đô Vì vậy phải lựa chọn kết cấu hợp lý và phương pháp thi công phù hợp với từng điều
Trang 18
CHUONG 3
CONG NGHE THI CONG HAM TRONG DAT YEU
Xây dựng công trình đường hằm gây ra sự thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng
tự nhiên của khói đất, vì đó dẫn đến xuất hiện trường biến dạng tắt dần trong khối dat
xung quanh hằm, quá trình đó diễn ra liê tục không dứt và khi tồn tại đắt yêu (tương đối) ở các lớp phía trên vòm hằm, biến dạng đó đạt đến bề mặt đất và tạo thành vùng biến
dang
Nếu lựa chọn phương pháp thi công không phù hợp hay không tuân thủ các tiêu
chuẩn, quy trình thi công có thể đẫn đến bién dang vượt quá giới hạn cho phép và mắt ôn
_định của công trình, thậm chí dẫn đến phá hoại 7
Phuong pháp thi công công trình đường hằm được lựa chọn căn cứ vào điều kiện _địa chất va thủy văn; kết hợp với kích thước mặt cắt đường hằm; chiều dài, kiểu vỏ, công
năng sử dụng và trình độ kỹ thuật thi công cùng một số nhân tố khác
Trong chương này tập trung nghiên cứu phương pháp thi công nhà ga bằng phương
tường trong đất có neo và thi công hằm bằng phương pháp khoan đào TBM (Tunnel
Boring Machine)
3.1 Thi công nhà ga bằng phương pháp tường trong đất có neo 3.1.1 Công nghệ xây dựng tường trong đắt
Trong nghiên cứu này trình bày công nghệ thi cơng tường tồn khối
Việc xây dựng tường bằng bê tông và bê tông toàn khói, về nguyên tắc, có thẻ thực gn theo hai sơ đồ công nghệ: tường hào trong đất và tường cừ các cọc cát
Khi ở gần các móng nhà đã tồn tại, trong đắt không đủ bền, cũng như trong những img hợp tiền độ đỗ bê tông chậm sau tiến độ đào đắt ở trong hào, thì công tác xây hào
bê tông được tiền hành theo từng đoạn ngắn riêng rẽ (một đốt hào), đào đất và đổ bê một đốt một Trong đắt ít âm én định người ta đào các đốt hào ngắn không cần
Trang 19'Việc xây dựng tường hao trong dat bing bê tông và bê tơng cốt thép tồn khối là
một quá trình công nghệ phức tạp, lập từ các quá trình đơn giản liên hệ với nhau:
- Sau khi kết thúc đào hào và lắp đầy hào bằng vữa sét người ta chia thành từng đốt đỗ bê tông,
- Trong đót đỗ bê tông người ta thay vữa sét đã bẳn thành vữa sạch
- Đặt cốt thép của kết cầu *
- Đỗ vào hào hỗn hợp bê tông, đẩy vữa sét ra khỏi hào
Một bước đỗ bê tông cần có chiều dài (3-6)m Chúng được chia ra bởi kết cầu chắn _ đầu đặt vào trong hảo, Kết cấu chắn đầu thường là ống thép có hàn thêm sắt góc
Đường kính của ống cần nhỏ hơn bề rộng hào (30-50)mm Kết cấu chắn đầu của
một đốt có thể được thiết lập từ cọc hàn hay cọc bê tông cốt thép đơn độc Các kết cấu ấn đầu dùng làm ván khuôn đầu của đoạn đỏ bê tông và tạo dạng của mối nối và được
‘nit di sau 3-5 giờ sau khi đồ bê tông Về hình dạng của chắn đầu ở đầu hồi của phân đã đỏ
bê tông tạo thành rãnh đảm bảo nối chặt với đốt bên cạnh Theo chiều sau hảo (15-30)m ời ta đặt các kết cấu chắn đầu không rút đi, được hàn một phía vào cốt thép
Sau khi chia đốt đỗ bê tông, đáy hảo được làm sạch bằng cách hạ máy bơm hoặc lầu ông hút xuống để hút các mạt khoan hoặc các cục đất còn lại sau khi đảo hào Thay
la sét bắn bằng vữa sạch
Khung cốt thép và khối cốt thép cần đủ cứng, để không thay đổi hình dạng kết cấu p nhận tái trong lip rap Dé ha ống bê tông trong khung cốt thép phải có tính đến các
ống thẳng đứng, Để giảm màng thép trên các thanh của khung cốt thép, với mục
thiện lực dinh của cốt thép với bê tông trước khi hạ khung cốt thép phải làm ướt thép bằng nước
.Cốt thép không được tựa lên đáy hào, vì thế khung cốt thép tựa và giữ qua các dẳm ang phếu định vị của hào
.L.2 Công nghệ xây dựng neo đắt
Trang 20Để gia cố các kết cầu chắn đỡ của công trình ngâm bằng các neo khoan sâu đòi hỏi
phải thực hiện các quá trình sau đây:
- Khoan lỗ có sử dụng ống vách (đối với đất không ổn định)
- Đặt neo vào lỗ khoan
~ Xi măng hóa lỗ khoan hoặc khoan mở rộng - Căng neo vào kết cấu chắn đỡ „
Việc chọn đúng phương pháp khoan và thiết bị khoan là xác định được kết quả của
việc xây dựng neo khoan sâu
3.2 Thi công hằm bằng phương pháp khién dao TBM 3.2.1 Cấu tạo máy khoan dao TBM =
Hiện nay có nhiều hãng lớn của các quốc gia khác nhau quan tâm và phát triển loại
thiết bị nay nhu Herrenknecht, Wirth (Ditc); Hitachi, Mitsubishi Heavy Industries (Nhật ); Lovat (Canada); Robbins (USA); Palmieri (Italia), M@i hãng chế tạo ra những thế
hệ máy khác nhau với những đặc điểm khác nhau nhưng nhìn chung thì một tổ hợp máy khoan đào TBM luôn có những bộ phận sau:
- Đầu cất: là một đĩa tròn trên đó gắn các hộp dao cắt và gầu đào, tốc độ quay của
lau cit thường khoảng 6-10 vòng/phút tùy loại máy Khi đĩa tròn quay, các hộp dao sẽ
lên hành cắt vụn đất đá, sau đó gầu đào sẽ múc đất đá vụn đỗ vào máng trượt sau máy và Ta ngoài bằng thiết bị vận chuyển
~ Thiết bị vận chuyển: thông thường là hệ băng tải kết hợp xe goòng Đắt đá vụn từ
ng trượt đồ vào băng tái rồi chuyển lên các xe goòng đề đưa ra khỏi đường hảm
~ Khung máy: là kết cấu thép chịu lực, các thiết bị đều được lắp đặt trên khung
~Thiết bị di chuyển máy: Là hệ thống các xỉ lanh thuỷ lực cỡ lớn Khi máy di các chân đỡ máy co vào, xi lanh thủy lực tỳ vào thành vỏ hằm phía sau đẩy toàn
ly tiền về phía trước
Nguồn động lực: bao gồm nhiều động cơ điện có công suất lớn cung cấp năng
Trang 21- Thiết bị nâng: ở phía sau khung máy Sau khi máy tiến lên phía trước, thiết bị nay
sẽ tiến hành lắp vỏ hầm ngay sau đó
~ Thiết bị điều khiển: đặt trong buồng lái ở trung tâm của máy sẽ điều khiển tất cả
các chức năng bao gồm cả tốc độ và hướng đảo Các camera sẽ cung cấp đầy đủ cho
người lái tình hình hoạt động của máy
~ Thiết bị phụ: Cung cấp nước, khí flén, chiều sáng cho tổ hợp máy TBM
Khi thi công qua vùng có địa chất yếu thì việc đất mắt ôn định gây sạt lở hay nước ngầm chảy vào trong khiên sau đó tràn vào phần hằm đã thi công là hoàn toàn có thê xảy ra Để tránh hiện tượng này thì người ta đã xây dựng những tô hợp khién dio ham mang
tính đặc thù trong điều kiện nền đắt yếu Trong đó phải kể đến 2 loại sau:
Tổ hợp khiên đào hằm với khoang cân bằng áp lõi "bằng đất: được bố tri một vách ngăn kín sau mâm dao, vách ngăn này cùng với vỏ khiên và mâm dao tạo thành một khoang kin Dat được đào từ mâm dao sẽ rơi vào khoang kín tạo ra sự cân bằng áp lực
- giữa đất đã đào và đất chưa đào làm cho gương đào én định không sạt lở và nước bị vách
nên không thể chảy vào tunnel Đất trong khoang kín sẽ được đưa ra ngồi đơ vào phương tiện vận tải bằng vít tải
'Hình 3.1: Cấu tạo máy khoan đào TBM với khoang cân bằng áp lực đất chú: 1 - mâm dao; 2 - khoang chứa motor thuỷ lực đồng thời là khoang kín áp suất
bằng áp lực chống sạt gương đào; 3 - vách ngăn kín không để không khi thắm
¿4 - Xi lanh thuỷ lực đẩy khiên; 5 - Vít tải; 6 - Máy lắp ráp vỏ tunnel; 7 - Vo tunnel
Trang 22Tổ hợp khiên đảo hẳm với khoang cân bằng áp lực bằng dung dịch bentonite ở áp
suất cao: được bố trí một vách ngăn kín sau mâm dao, vách ngăn này cùng với vỏ khiên và mâm đao tạo thành một khoang kín Dung dịch bentonite có áp suất bình thường được
bơm vào khoang này qua một đường ống dẫn, một đường ống khác, dẫn không khí có áp
suất cao được đẩy vào khoang cùng với dung dịch bentonite tạo cho khoang kín một áp
suất cao đủ lớn cân bằng với áp lực nước ngắm
Hình 3.2: Cấu tạo máy khoan đảo TBM với khoang cân bằng dung dich bentonite cao ap Ghỉ chú: 1- mâm dao; 2 - khoang nhỏ bên trái; 3 - vách ngăn kín; 4 - ông dẫn cung cấp
dung dich bentonite; 5 - khoang nho bên phải tiếp nhận không khí cao áp để cân bằng áp lye, 6 - vách ngăn chìm; 7 - vỏ tunnel vĩnh cửu sau lắp ráp; 8 - máy lắp ráp vỏ tunnel
3.2.2 Đặc điểm của tổ hợp máy khoan đào
fh 3.3: Máy khoan đào TBM cỡ nhỏ Hình 3.4: May khoan dao TBM cỡ lớn
Ưu điểm của loại máy này là:
Trang 23
- Tốc độ thi công nhanh, quá trình thỉ công được cơ giới hóa tự động cao như đào
đất, đưa đất ra, lắp ráp vỏ hẳm
- Khi thi công không ảnh hưởng đến giao thông và các công trình bên trên mặt đắt,
đi xuyên qua đáy sông không ảnh hưởng đến giao thông thủy
~ Trong quá trình thi công không bị ảnh hưởng bởi khí hậu, thời tiết
- Không gây tiếng ồn trong quá trìñh thi công, không cản trở môi trường xung
quanh
~ Khi xây dựng đường hằm trong đất yếu ngậm nước, hoặc ở dưới sâu có nhiều ưu thé vì phương pháp khiên thích hợp xây dựng trong địa tầng rời rạc, mềm yếu và có nước
- Giảm độ dày vỏ hẳm và bán kinh ngoài so với phương pháp thi công thông
thường -
~ Giảm thời gian xây dựng giếng đến 50% so với phương pháp thông thường
~ Nâng cao an toàn trong thỉ công do các công việc được thực hiện trong môi
ờng có áp suất thơng thường
Nhược điểm:
Ngồi những ưu điểm trên thì loại máy này còn tổn tại một số nhược điểm sau:
~ Phương pháp khiên thích hợp cho các đường hằm dài, thông thường đường hằm nhơn 750m thì sử dụng khiên không kinh tế do khiên có giá rất đắt
- Yêu cầu trình độ thi công cao, cẩn phải có đội ngũ kỹ thuật lành nghề để có thể
anhanh sơ dé thi công một cách hiệu quả và an toàn
~ Yêu cầu về phối hợp kỹ thuật thi công chế tạo thiết bị, cung ứng thiết bị khí nén, tạo sẵn các tắm vỏ hằm, kết cầu chỗng thắm, phòng nước của vỏ hằm, trắc đạc thi ng, bé tri céng dia, chuyển dịch khiên và sự điều hòa của hệ thống công trình phức
Một số yêu cầu về thì công hầm giao thông theo phương pháp TBM: ~ Đánh giá các điều kiện đất nên, nước ngằm trong khu vực xây dựng hẳm
Trang 24- Phải có giải pháp ngăn và thoát nước ngắm, đảm bảo khô ráo trong quá trình thi
công
~ Lập và thực hiện chu trình thi công hằm hợp lý, nhanh nhất Quá trình thi công hằm phải không gây ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất
~ Kiểm soát được trạng thái ứng suất và biến dang của kết cấu vỏ hẳm, nền đất 'xung quanh vỏ hầm cũng như lún sụt trêf mặt đất thi cong ham
3.2.3 Quy trình thỉ công
` š H |Yận chuyên Dao ham
Céng tac | | Thi céng hàn mi ~- Kiém tra Chk ghin fay lrận chuyến| n
chuẩn bị ging dimg| ráp khiên a it Phụt vữa Thi cơng Thị cơng, Hồ sau vỏ lớp cách |—>|vẻ hìmlần oT Lắp ráp vé ham
tien ướp 2 nêu có thiện
Hình 3.5: Sơ đồ quá trình thi công hằm bằng khiên đào - TBM - Giải tỏa mặt bằng và các công trình ngắm trong phạm vi thi công
~ Thi công đào hở tại một ga
~ Sau khi thi công nhà ga theo phương pháp đào hở, tiến hành lắp đặt các thiết bị
áy chế tạo dung dịch vữa sét, lắp đặt cần cầu đẻ chuyển đất đá ra ngoài
- Phá bỏ tường ngăn bên để mở cửa đường him May dao được lắp đặt vả theo ;hằm đã được xác định, tiền vào lòng đất để đào hằm
~ Tiến hành khoan nhánh thứ nhát đến ga thứ hai
~ Từ ga thứ hai (đã thi công xong) máy khoan tiếp tục khoan nhánh thứ nhất đến ga
w hoặc chuyển sang nhánh thứ hai để trở về ga ban đầu
~§au khi đào từng đoạn ngắn, vỏ hẳm được thi công ngay Vỏ hằm là các tắm bê
tốt thép lắp ghép, máy khoan đi đến đâu, vỏ ham được lắp ghép đến đó để tránh sụt
Trang 25- Trình tự khoan sao cho máy khoan di chuyển liên tục Căn cứ vào tỉnh hình thực
tế để định ra trình tự thích hợp Việc thi công đường hẳm sẽ căn cứ vào thiết bị, khả năng
hà ga nào có thê sẵn sàng đi vào thi công trước để định ra trình tự thi công hợp ly
hận xét
Phuong pháp “tường trong đất” là một trong những phương pháp tiễn bộ nhất để dựng các công trình ngằm và công trình đảo sâu Việc áp dụng nó trong thực tế xây
„ trong nhiều trường hợp cho phép loại trừ những công tác xây dựng đắt tiền như
ig coc cừ, hạ mực nước ngầm, đóng băng đất
Trong tương lai, phương pháp này sẽ được áp dụng rộng rãi, đặc biệt là trong điều
n chật hẹp của những thành phó đã xây dựng, khi phát triển hệ thống công trình ngâm Khoan hằm toản tiết diện sử dụng thiết bị TBM mang lại hiệu quả cao, đáp ứng ợc các yêu cầu về môi trường và đảm bảo an tồn cho cơng nhân Đối với đường hằm ó chiều dài lớn hơn 1.5km thì sử dụng thiết bi TBM sẽ tiết kiệm hơn các phương pháp
nổ thông thường cả về thời gian lẫn chỉ phí
Đặc biệt TBM không làm phá vỡ cấu trúc lớp đất xung quanh nên có thể sử dụng,
đất này kết hợp với vỏ hằm để tăng khả năng chịu lực
Với những ưu điểm như đã phân tích ở trên thì máy khoan đào TBM hoàn toàn phù
Trang 26CHUONG 4
NGHIEN CUU TINH TOAN ON DINH VA BIEN DANG CONG TRINH DUONG HAM METRO TP HO CHi MI
TUYẾN BÉN THÀNH - SUỐI TIÊN
4.1 Giới thiệu công trình
4.1.1 Đặc điễm địa chất công trình - ”
Đặc điểm địa chất công trình đoạn hẳm của tuyến đường sắt đô thị Bến Thành - “Tiên được phân bố từ trên xuống dưới như sau:
Lớp 1: Bùn sét kẹp cát (CL), màu xám đen, đôi chỗ lẫn hữu cơ Cao độ đáy lớp
"thay đổi từ -1.8Om đến -16.70m Bề dày lớp biển thiên từ 2.3m đến 17.7m
Lớp 2: Sét cát (CL), xám vàng, xám nhạt, đôi chỗ kẹp cát, trạng thái dẻo mềm
độ đáy lớp là -7.10m Bề dày lớp là 7.6m
Lớp 3: Cát sét/Cát lẫn bột (SC/SM), hạt trung, hạt nhỏ, lẫn ít sôi sạn, màu xám
đỏ nâu, xám vàng, kết cấu chặt vừa, đầu tầng kết cấu rời rạc Cao độ đáy lớp thay đối từ -32.70m đến -40.30m Bề dày lớp biến thiên từ 16.0m đến 38.2m
Lớp 4: Sét kẹp cát/Sét cát, (CH/CL), xám xanh, xám vàng, xám nâu, trạng thái
ira cứng - cứng Bê dày lớp đã khoan được biến thiên tir 8.7m đến 1 5.5m
Lớp 5a: Cát sét (SC), xám vàng, kết cấu chặt vừa Chỉ tiêu cơ lý của lớp 5a như
4.1.2 Mô tả công trình
Tuyến metro Bến Thành - Suối Tiên dài 19.7km, trong đó có 2.6km đi ngầm từ khu vực Bến Thành, sau khi vượt qua sông Sài Gòn sẽ đi nỗi trên cao dài 17.1km Tuyến
lầy do các công ty Nhật nghiên cứu và thiết kế xây dựng
Trang 27
Hình 4.1: Tuyến metro Bến Thành - Suối Tiên
Nghiên cứu tính toán ổn định và biến dạng nhà ga Bến Thành 4.2.1 Thông số kỹ thuật
Trang 28
Thông số địa chất: Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các thông số đắt nền Đơn vị | Đấtđấp | Sétdẻo | Cátmjnl | Cátsố 2 m 05 22 113 9 kNim? 12 12.49 1692 16.95 kN/m” 1 1778 2021 204 20.4 đàn hồi E„c Km) | 5000 | 5000 15000 | 40000 | 55000 Poison v 035 03 03 đình © kN/m | 12 12 o | 0 đốc ma sắt ~p độ 0 0 3 33 giãn nở ty độ 9 0 9 9
thấm theo phương ngang K, 1728e-2 | 4.32e-3 1728e-2 | 1296e-2
thắm theo phương đứng K, 17282 | 432e-3 | 30242 | 1728e-2 | 1296e-2
4.2.2 Tính toán
4.2.2.1 Thông số kĩ thuật của tường cọc Barret
Chọn tường cọc Barret có bề dày phù hợp và mô hình hóa chủng bằng phần tử trong Plaxis gồm EA (độ cứng), EI (momen chống uốn) Từ EA, EI phần mềm
is sẽ tính ra chiều dày tương đương của vật liệu: I 4 EA Thông số vật liệu của tường cọc Barret như bên dưới: EA =7.800E+07 kN/m EI = 4.200E+06kNm’/m d=080m w= 10,000 v=0.120
4.2.2.2 Mô hình bài tốn
Cơng trình được mô hình trong Plaxis bằng các phản tử 15 nút với ứng suất phẳng tính các lớp đất được thể hiện trong bảng 4.6 Mực nước ngầm nằm cách mặt đắt Chọn bề rộng mô hình là 160m, cao 50m
Trang 292
Hồ đào được chồng đỡ bằng tường trong đắt có chiều dài là 32m
Hàng neo bên trên ở cao độ 2.7m cách mặt đất và hàng neo thứ 2 cách hàng neo
nhất 10m Khoảng cách theo phương ngang giữa các neo là 1.5m Lực neo trong các
trên và dưới lần lượt là 800kN/m và 1000 kN/m Đặc trưng của tường trong đất được
hiện ở bảng 4.7
Bảng 4.2: Các đặc trưng của tường trong đắt
'Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Ứng xử của vật liệu =, Elastic kN/m 7.800c+07 kN/m Độ cứng dọc trục EA
Độ cứng khi uôn EL kNm‘/m 4.200e+06kNm‘/m
Bé day tuong duong D „m 0.80m
“Trọng lượng thay thê đất Ww kN/m/m 10.000
Hé 86 Poisson v : 0.120
Tổng chiều dài của neo là 20m, có góc nghiêng 30” so với phương ngang Chiều
¡ không liên kết là 15m, chiều dài liên kết là 5m Phần tử node to node được dùng dé
hình đoạn chiều đài không liên kết của neo trong đất Phần tử geoerid dùng để mô
chiều đài đoạn liên kết của neo Các đặc trưng của phẩn tử node to node và phẩn tử
d thể hiện ở bảng 4.8 và bảng 4.9 Lực neo sẽ được truyền vào neo trong quá trình tích, tính toán mà không được gán trước vào mô hình
Bảng 4.3: Các đặc trưng của chiều dài đoạn neo không liên kết (13-15m):
Kí hiệu | Đơn vị Giá t - - Elastic 2.3.10 24 Thing sé xử của vật liệu Độ cứng dọc trục
Khe cách theo phuong ny
neo của hàng neo s6 1
Trang 30Do bài toán đối xứng nên chỉ mô hình cho một nửa hồ đào Mô hình bài toán được
thể hiện trên hình 4.3 Lưới phẩn tử hữu hạn được phát sinh với độ mịn tốt đẻ kết quả tính toán thêm chính xác Điều kiện ban đầu đòi hỏi phải phát sinh áp lực nước và áp lực đất
bằng hệ số Kọ Mực nước ngầm được khai báo trong mô hình ở chiều sâu cách mặt đất
2m Mô hình của bài toán như hình sau: Hình 4.3 Mô hình tính toán
4.2.2.3 Tính toán chuyển vị và moment uốn của tường,
Quá trình thi công được mô phỏng tóm tắt bằng phân mềm Plaxis ở nhiều giai đoạn
~ Giai đoạn I: tường bằng cọc barret được lắp đặt (hình 4.4)
Giai đoạn 2: đào đất đến tầng neo đầu tiên, bơm nước ra ngoài (hình 4.5) _~Giai đoạn 3: lắp đặt và truyền tải trọng cho hàng neo đâu tiên (hình 4.6)
~Giai đoạn 4: đào đất đến cao độ của hàng neo thứ 2, bơm nước ra ngoài (H 4.7), 'Giai đoạn 5: lắp đặt và truyền lực cho hàng neo thứ 2 (hình 4.8)
-Giai đoạn 6: đào đất đến cao độ thiết kế (hình 4.9)
Trang 33
Hình 4.9: GÐ 6: Đào đến cao độ yêu cầu
Trang 34”— Hình 4.10: Thay đổi mực nước ngầm trong hồ đào khi đào đất 0 1800 _, 2H UP, , /099 ,, SH, , mmm sae
ona eto Kabuto, span Hình 4.11: Mô phỏng dòng chảy của nước ngắm khi bị thay đổi
Trang 361n
Chuyển vị ngang lớn nhất của cừ Momen uén lớn nhất trong cừ
Hình 4.14: Kết quả chuyên vị ngang và momen uốn lớn nhất của cừ
Nhận xét:
'Neo được bồ trí ngoài vùng trượt nguy hiểm (mảu đỏ) nên neo phát huy tác dụng
tường chắn đất Giá trị momen lớn nhất là 3.13x10° kNm/m và chuyển vị ngang lớn
Hà 7.387cm (< H/200 = 14.4cm chuyến vị ngang tối đa cho phép của tường),
Từ kết quả trên ta thấy biêu đồ hẳu như chỉ có momen dương và tập trung vào một
Yị trí giữa tường, nên việc ta bồ trí neo số 2 ở khoảng giữa tường là hợp lý Biểu đồ
vị ngang giảm từ trên xuống, khi giá trị momen giảm thì chuyển vị ngang sẽ giảm
0, đồng thời phát huy được khả năng chịu lực của neo phụt
Tuy nhiên, có thể thấy là chuyển vị ngang của tường nhỏ hơn nhiều so với giá trị
dt cho phép Như vậy, chiều dài neo bố trí dư so với mức cân thiết Do đó, cần điều
chiều đài neo để đạt được chuyển vị ngang phù hợp nhưng tiết kiệm được chiều đài
4.2.2.4 Tìm khoảng cách bố trí neo hợp lí
Từ hình 4.13, cơ chế trượt của mô hình khi đào lớp đất cuối cùng, có thẻ thấy rõ
là cả 2 hàng neo trên và dưới đều nằm ngoài vùng trượt nguy hiểm (màu đỏ) Hai
Trang 37
eo có khoảng cách an toàn với vùng nguy hiểm, nhưng hảng neo ở nằm khá xa sọ,
màu đỏ Do đó, có thể giảm chiều đài neo hai hàng để tiết kiệm Mô hình tính
ïì được lập như sau
~ Khoảng cách từ hàng neo 1 đến mặt đất là 2.7m
~ Khoảng cách giữa 2 hàng neo theo phương đứng là 10m, theo phương ngang là
~ Chiều dài neo trên: đoạn không liên kết 5m, đoạn liên kết 5m
~ Chiều dài neo dưới: đoạn không liền kết 13m, đoạn liên kết 5m
~ Ứng suất trước của các neo trên và dưới lần lượt là 800 kN/m và 1000 kN/m
Hình 4.15: Mô hình tính toán với chiều dài neo mới
Trang 38® 90/0510 2 ‘a
Trang 3932 Két qua: ~ Chuyển vị ngang của tường là 9.705 cm < H/200 = 14.4cm (chuyển vị ngang, lên phép)
~ Momen uồn lớn nhất trong cir: 3.7x10° kNm/m
Như vậy, việc giảm chiều dài neo vẫn đảm bảo được các yêu cdu vé chuyển vị trong cir va momen lớn nhất Do đó, có thể chọn chiều dài neo và cách bố trí neo trên để thì công nhà ga Bến Thành trong điều kiện đắt yếu như hiện trạng
Nhận xét:
~ Neo trong đất có tác dụng giữ ổn định kết cấu tường chắn và giảm chuyển vị
của tường
~ Việc xác định cơ chế trượt của khối đất là cần thiết đẻ tìm chiều dài neo hợp lý,
'ngoài cung trượt nhằm đảm bảo phát huy tác dụng của neo đắt và tiết kiệm chiều dài
~ Trong tính tốn tường neo cẩn mơ phỏng quá trình tính toán tường theo từng giai thi công giống như quá trình thi cơng ngồi thực tế
~ Các thông số đầu vào của bài toán phải chính xác và phù hợp với thực tế hiện phản ánh đúng bản chất làm việc của đắt, và của đắt với tường,
Trang 40Hình 4.18: Mặt cắt ngang hằm 4.3.2 Tính tốn 4.3.2.1 Mơ phỏng theo phương pháp phần tử hữu hạn: mô phỏng bài toán trên mềm Plaxis
Chon mô hình vật liệu cho bài toán