Luận văn Ảnh hưởng của hố đào sâu nền đất yếu tới cọc chống

i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trường Đại Học Lạc Hồng quý thầy cô khoa kỹ thuật công trình tạo điều kiện cho chúng em nghiên cứu khoa học Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê Trọng Nghĩa, thầy giúp đỡ, dẫn tận tình quan tâm, động viên tinh thần thời gian thực báo cáo nghiên cứu khoa học Thầy với thầy cô khoa kỹ thuật công trình truyền đạt cho chúng em hiểu phương pháp tiếp cận giải vấn đề cách khoa học, hành trang quý chúng em gìn giữ cho trình học tập làm hành trang cho chúng em sau trường làm học cao Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ chúng em thời gian học tập làm báo cáo nghiên cứu vừa qua Biên Hòa, ngày 25 tháng 11 năm 2012 Sinh viên ii MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục hình iv Damh mục bảng .vii Tóm tắt luận văn ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Ý nghĩa giá trị thực tiễn đề tài .2 Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cố cọc bị nghiêng lệch trình thi công hố đào sâu 1.2 Ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào .9 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Phân tích phần tử hữu hạn PLAXIS 17 2.1.1 PLAXIS 3D Foundation 17 2.1.2 Môhình 18 2.1.3 Tính toán 18 2.1.4 Xuất kết 18 2.2 Tạo mô hình 19 2.3 Chia lƣới phần tử 20 2.4 Mô hình ứng xử đất .22 2.4.1 Mô hình Mohr – Coulumb (MC) 22 2.4.2 Mô hình Hardening Soil (HS) 23 2.5 Đặc trƣng vật liệu tƣờng vây cừ Larsen (Sheet pile wall) 26 2.6 Đặc trƣng vật liệu phần tử dầm (wailing beam) 29 2.7 Đặc trƣng vật liệu phần tử cọc (Pile) 30 2.8 Phần tử lò xo (Spring) 30 iii Chƣơng 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO 31 3.1 Phƣơng pháp tính toán 31 3.2 Phân tích ảnh hƣởng cọc bên hố đào ứng với công trình thực tế … 33 3.2.1 Các đặc điểm công trình 33 3.2.2 Các thông số mô hình vật liệu 37 3.2.2.1 Thông số đất sử dụng mô hình .37 3.2.2.2 Thông số tường cừ Larsen 37 3.2.2.3 Thông số chống xiên giằng đầu cừ Larsen 41 3.2.3 Thông số cọc sử dụng mô hình 41 3.2.4 Phụ tải mặt đất 44 3.2.5 Điều kiện mực nước ngầm 44 3.2.6.Phân tích ảnh hưởng cọc bên hố đào ứng với trường hợp thực tế 45 3.2.6.1 Mô hình PLAXIS 3D Foundation 45 3.2.6.2 Kết tính toán 47 3.2.7 Phân tích ảnh hưởng cọc bên hố đào trường hợp dời dần khối đất đắp xa 56 3.2.7.1 Mô hình PLAXIS 3D Foundation 56 3.2.7.2 Kết tính toán 58 3.2.7.3 Phân tích kết 60 3.3 Phân tích mở rộng xem xét ảnh hƣởng cọc bên hố đào trƣờng hợp thay đổi chiều dài tƣờng ứng với công trình thực tế 67 3.3.1 Mô hình PLAXIS 3D Foundation 68 3.3.2 Phân tích kết tính toán 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 KẾT LUẬN 75 KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 – Các cọc ống bị nghiêng lệch – Trạm phân phối xi măng Hiệp Phước Hình 1.2 – Toàn cảnh cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy Cao ốc Phường Thảo Điền, Quận 2, TP Hồ Chí Minh Hình 1.3 – Sự cố cọc bị nghiêng lệch – Nhà máy xử lý nước thải Bình Chánh Hình 1.4 – Sự cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy – Cao ốc Khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh Hình 1.5 – Công trình móng trụ cầu sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trước Hình 1.6 – Công trình 13 tầng Khu Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh Hình 1.7 – Khu vực cọc bị nghiêng lệch – Công trình 13 tầng Khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh Hình 1.8 – Toàn cảnh hố đào – công trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Minh Hình 1.9 – Tường cừ Larsen bị chuyển dịch – Công trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Minh Hình 1.10 – Cọc bị nghiêng lệch tiến hành đào đến cao độ đáy đài - Công trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Minh Hình 1.11 – Mô hình trường hợp I – Tạo mái dốc đào (Thasnanipan, 1998) 11 Hình 1.12 – Mô hình trường hợp II – Sử dụng cọc có chống chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 11 Hình 1.13 – Mô hình trường hợp III – Sử dụng cọc có hai tầng chống tạm chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 11 Hình 1.14 – Mô hình trường hợp IV – Sử dụng cọc có tầng chống tạm chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 12 Hình 1.15 – Kết tính toán mômen uốn chuyển vị cọc gần tường cọc Trường hợp IV 13 Hình 1.16 – Mô hình 3D lớp địa chất (Kok, 2009) 14 Hình 1.17 – Bản vẽ cho thấy vịt trí gãy cọc cọc nằm liền kề hố đào (Kok, 2009) 15 v Hình 1.18 – Hình ảnh nhóm cọc bị gãy (Kok, 2009) 15 Hình 1.19 – Hình ảnh nhóm cọc bị gãy (Kok, 2009) 16 Hình 2.1 – Yêu cầu tối thiểu mô hình hố đào (Bakker, 2005)[8] 20 Hình 2.2 – Các phần tử nút mô hình 2D Mỗi nút có hai bậc tự do, mô tả mũi tên hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974)[7] 20 Hình 2.3 – Các bước phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974)[7] 21 Hình 2.4 – Kết chuyển vị với số nút tăng dần mô hình 3D, (Hannes Daniel, 2010) 22 Hình 2.5 – Mô hình dẻo lý tưởng 23 Hình 2.6 – Xác định Eo E50qua thí nghiệm nén trục thoát nước 23 Hình 2.7 – Xác định E50ref qua thí nghiệm nén trục thoát nước 25 Hình 2.8 – Xác định Eoedrefqua thí nghiệm nén cố kết (Oedometer) 26 Hình 2.9 – Hệ trục địa phương phần tử tường đại lượng khác 26 Hình 2.10 – Các đại lượng tường cừ Larsen 27 Hình 2.11 – Thông số tường cừ Larsen 28 Hình 2.12 – Hệ trục địa phương phần tử dầm 29 Hình 3.1 – Quy trình phân tích 32 Hình 3.2 – Mặt tổng thể thi công hố đào 34 Hình 3.3 – Mặt thi công hố đào 35 Hình 3.4 – Chi tiết cáp neo đầu cừ 36 Hình 3.5 – Mặt cắt sau thi công cọc tường cừ Larsen 36 Hình 3.6 – Mặt cắt sau thi công đào đến độ sâu -1,8m so với MĐTN 36 Hình 3.7 – Mặt cắt sau thi công đào đến độ sâu -3,8m so với MĐTN 37 Hình 3.8 – Chi tiết chống xiên hầm neo cáp hầm 37 Hình 3.9 – Mô hình 3D lớp địa chất 38 Hình 3.10 – Kích thước cừ Larsen loại IV 38 Hình 3.11 – Chuyển vị giai đoạn thi công đào cọc rỗng cọc đặc 42 Hình 3.12 – Kết chuyển vị cọc rỗng cọc đặc có độ cứng tương đương 43 Hình 3.13 – Mặt vị trí khối đất 44 vi Hình 3.14 – Mặt mô hình phân tích phần tử hữu hạn 44 Hình 3.15 – a) Chia lưới 2D; 45 b) Chia lưới 3D; 45 Hình 3.16 – Mô hình cọc, tường hệ neo 46 Hình 3.17 – Các giai đoạn thi công đào 46 Hình 3.18 – Biến dạng hố đào đào đến cao độ -3,8 so với MĐTN 47 Hình 3.19 – Vùng biến biến dạng dẻo 47 Hình 3.20 – a) Chuyển vị cọc đào đến cao độ -1,8m; 48 b) Chuyển vị cọc đào đến cao độ -3,8m; 48 Hình 3.21 – a) Moment cọc đào đến cao độ -1,8m; 48 b) Moment cọc đào đến cao độ -3,8m; 48 Hình 3.22 – Mặt cọc sử dụng phân tích so sánh 49 Hình 3.23 – Biểu đồ chuyển vị lớn cọc theo giai đoạn thi công đào đất 50 Hình 3.24 – Biểu đồ moment uốn lớn cọc theo giai đoạn thi công 51 Hình 3.25 – Mặt nhóm cọc sử dụng phân tích 52 Hình 3.26 – Kết chuyển vị ngang cọc so với quan trắc trường 53 Hình 3.27– Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách từ cọc đến tường theo chiều sâu lớn hố đào 54 Hình 3.28 – Các trường hợp chia lưới 2D; 56 Hình 3.29 – Các trường hợp chia lưới 3D; 57 Hình 3.30 – Các trường hợp chuyển vị; 58 Hình 3.31 – Các trường hợp moment uốn 59 Hình 3.32a – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp dời khối đất đắp xa trường hợp khối đất đắp đào -1,8m 60 vii Hình 3.32b – Biểu đồ so sánh kết chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa trường hợp khối đất đắp đào -1,8m 61 Hình 3.33a – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp dời khối đất đắp xa trường hợp khối đất đắp đào -3,8m 62 Hình 3.33b – Biểu đồ so sánh kết chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa trường hợp khối đất đắp đào -3,8m 63 Hình 3.34 – Biểu đồ so sánh kết moment uốn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa hố đào moment kháng uốn cọc 65 Hình 3.35 – Biểu đồ so sánh kết moment uốn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa moment kháng cọc 66 Hình 3.36 – Mặt cắt hố đào công trình thực tế 68 Hình 3.37 – Mô hình cọc tường cừ Larsen có chiều sâu thay đổi 68 Hình 3.38 – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 69 Hình 3.39 – Biểu đồ so sánh kết chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 70 Hình 3.40 – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 71 Hình 3.41 – Biểu đồ so sánh kết chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 71 Hình 3.42 – Biểu đồ moment uốn lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 72 Hình 3.43 – Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách từ cọc đến tường theo chiều sâu lớn hố đào 73 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 – Khả chịu moment cọc moment gây cọc gần biên hố đào thi công hố đào (Thasnanipan, 1998) 12 Bảng 2.1 – Đặc trưng vật liệu đất mô hình Mohr – Coulumb 23 Bảng 2.2 – Đặc trưng vật liệu đất mô hình Hardening Soil 25 Bảng 2.3 – Đặc trưng vật liệu tường cừ Larsen với ứng xử đàn hồi tuyến tính 27 Bảng 2.4 – Đặc trưng vật liệu dầm (wailing beam) 29 Bảng 2.5 – Đặc trưng vật liệu cọc 30 Bảng 3.1 – Các thông số cừ Larsen từ nhà sản xuất 38 Bảng 3.2 – Thông số đất sử dụng mô hình Mohr – Coulomb (MC) 39 Bảng 3.3 – Thông số cừ Larsen FSP – IV dùng mô hình 40 Bảng 3.4 – Đặc trưng vật liệu chống xiên gằng đầu cừ 41 Bảng 3.5 – Đặc trưng vật liệu cọc sử dụng mô hình 43 Bảng 3.6 – Moment uốn lớn cọc từ mô hình phần tử hữu hạn 3D kết kiểm tra độ đồng cọc phương pháp biến dạng nhỏ (PIT) 51 ix TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn trình bày nghiên cứu công trình quận 8, TP Hồ Chí Minh có cọc bên hố đào mở đất sét yếu bị phá hoại Theo báo cáo khảo sát địa chất, công trình có lớp đất yếu dày 25m, từ cao độ -1m đến -26m (so với mặt đất tự nhiên), lớp đất có số SPT ‘ N ‘≈ Công trình sử dụng cọc ống ly tâm ứng suất trước để chống để kết cấu bên Khi tiến hành đào đất đến cao trình đáy để thi công đài móng gặp tượng đất bị đẩy trồi làm cọc chuyển vị gây moment uốn cho cọc, kết cọc bị nghiên lệch bị gãy Sử dụng phần mềm PLAXIS 3D Foundation để phân tích ứng xử cọc suốt trình thi công hố đào Kết dự đoán ứng xử cọc suốt trình đào so sánh với kết quan trắc trường Những kết quan trọng hữu ích, đặc biệt thực hiên trước tiến hành hố đào Bằng phương pháp giúp đỡ việc lập kế hoạch phối hợp công tác đào đắp trường biện pháp phòng tránh cọc bị phá hoại 1 PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, số lượng trường hợp cọc bên hố đào mở bị phá hoại ngày tăng Các cố có điểm chung là, sau thi công phần cọc xong tiến hành công tác đào đất hố đào xảy cố cọc bị nghiêng lệch hay phá hoại Một số nước giới tiến hành thi công hố đào trước thi công cọc để bảo vệ cọc ổn định, lại không phù hợp điều kiện không gian thi công chật hẹp không cho phép đào mở Đặc biêt công trình có nhiều tầng hầm Việc thi công hố đào đất yếu phức tạp, đất yếu chuyển vị ngang tạo phụ tải cọc chuyển vị mức gây moment uốn lớn moment kháng nứt cọc, kết cọc bị gãy Đã có nhiều nghiên cứu tập trung chuyển vị ngang tường chắn dự đoán chuyển vị ngang đất Khi công trình sử dụng móng cọc, liên quan đến chuyển vị ngang đất gây phá hoại đào đất Cọc thường thiết kế để chống đỡ tải trọng đứng nên đất chuyển vị ngang gây moment uốn cọc, làm thay đổi ứng suất cọc hay chí gây gãy cọc Các nghiên cứu ảnh hưởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào đất yếu hạn chế Với lí đó, phần nghiên cứu tập trung vào “phân tích ảnh hố đào sâu đất yếu đến cọc bên hố đào” Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu làm tăng thêm vốn kiến thức hiểu biết ảnh hưởng việc thi công hố đào sâu đất yếu tác động đến cọc bên hố đào chưa có tải trọng dọc trục Tải trọng ngang chuyển vị đất gây moment uốn chuyển vị có làm thay đổi ứng suất phá hoại cọc hay không! 63 Hình 3.33b – Biểu đồ so sánh kết so sánh chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa hố đào trường hợp không khối đất đắp đào -3,8m 64 - Từ hình 3.33a ta thấy trường hợp thực tế cọc có chuyển vị lớn đỉnh cọc, dời khối đất đắp xa cọc có xu bị uốn cong vị trí chân tường chắn gần giống với trường hợp bố trí khối đất đắp xung quanh hố đào -Từ hình 3.33b ta thấy giai đoạn đào cọc chuyển vị lớn, chuyển vị lớn cọc trường hợp khối đất cách tường 3H (theo trường hợp thực tế, H≈4m chiều sâu hố đào) cọc 150, cọc 151, coc 153 cọc 154 có giá trị 93,4cm;83,4cm; 54,9cm 48,6cm Trong lần xét khối đất vị trí cách xa tường chắn 5H chuyển vị giảm xuống nhiều, giá trị lớn 21,6cm giá trị cao Chúng ta tiếp tục xét đến khối đất đắp vị trí 7H, 9H, 11H, 13H giá trị chuyển vị cọc tiếp tục giảm xuống xét vị trí 15H giá trị chuyền vị xấp xỉ với trường hợp không xét đến khối đất đắp xung quanh hố đào b) Phân tích moment cọc Giai đoạn 1: Đào đất đến cao độ -1,8m (so với MĐTN): 65 Hình 3.34 – Biểu đồ so sánh kết moment uốn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa hố đào moment kháng uốn cọc Trong giai đoạn ta thấy nội lực cọc phát sinh không lớn, moment uốn lớn cọc trường hợp khối đất cách tường 3H (theo trường hợp thực tế, H≈4m chiều sâu hố đào) cọc 150, cọc 151, coc 153 cọc 154 có giá trị 38,1kN.m; 39,7kN.m; 40,2kN.m 42,1 kN.m nên nhỏ moment kháng uốn cọc (Mcr=166,8kN) Khi xét trường hợp dời khối đất đắp xa dần hố đào 15H (tức cách tường chắn 60m) moment cọc giảm xuống không đáng kể giá trị lúc xấp xỉ giá trị moment cọc không xét tới khối đất đắp xung quanh hố đào 66 Giai đoạn 2: Đào đất đến cao độ -3,8m (so với MĐTN): Hình 3.35 – Biểu đồ so sánh kết moment uốn cọc trường hợp dời khối đất đắp xa moment kháng cọc 67 Trong giai đoạn ta thấy nội lực cọc phát sinh lớn, moment uốn lớn cọc trường hợp khối đất cách tường 3H (theo trường hợp thực tế, H≈4m chiều sâu hố đào) cọc 150, cọc 151, coc 153 cọc 154 có giá trị 489,9kN.m; 453,3kN.m; 147,9kN.m 156,5 kN.m, giá trị xấp xỉ vượt qua moment kháng uốn cọc 166,8kN.m (chiếm 294%) làm cho cọc bị phá hoại Nhưng trường hơp khối đất đặt cách tường chắn 5H giá trị moment uốn cọc giảm xuống đột ngột khoảng 41,5% moment kháng uốn cọc Khi xét trường hợp dời khối đất đắp xa dần hố đào 15H (tức cách tường chắn 60m) moment cọc giảm xuống không đáng kể giá trị lúc xấp xỉ giá trị moment cọc không xét tới khối đất đắp xung quanh hố đào Kết luận:  Việc di chuyển khối đất đắp xa hố đào làm giảm ảnh hưởng nhiều đến kết chuyển vị moment uốn cọc bên hố đào: + Chuyển vị giảm xuống lần dời khối đất từ 3H lên 5H + Moment giảm xuống lần dời khối đất từ 3H lên 5H (H chiều sâu lớn hố đào)  Phạm vi ảnh hưởng lớn khối đất đắp đến chuyển vị moment uốn cọc bên hố đào khoảng 5H ảnh hưởng nhỏ kéo dài phạm vi lớn khoảng 15H  Việc phân tích giúp ích cho việc bố trí vật liệu, máy móc thiết bị…với khoảng cách hợp lý để giảm ảnh hưởng đến công trình 3.3 Phân tích mở rộng xem xét ảnh hƣởng cọc bên hố đào trƣờng hợp thay đổi chiều dài tƣờng ứng với công trình thực tế Trong phần tiến hành mô toán ứng với chiều sâu tường cừ khác (tức thay đổi chiều dài ngàm tường X) Nhằm mục đích xem xét khả tăng chiều sâu ngàm tường để giảm chuyển vị moment cọc bên hố đào có hiệu hay không 68 Theo số liệu công trình thực tế tường cừ Larsen có chiều dài 6m Ta tiến hành mô thêm trường hợp chiều dài tường cừ Larsen có thay đổi thành 9m 12m, từ xét chuyển vị moment cọc trường hợp Hình 3.36 – Mặt cắt hố đào công trình thực tế 3.3.1 Mô hình PLAXIS 3D Foundation Hình 3.37 – Mô hình cọc tường cừ Larsen có chiều sâu thay đổi a) Tường dài 6m; b) Tường dài 9m; c) Tường dài 12m; 69 3.3.2 Phân tích kết tính toán Từ kết tính toán PLAXIS 3D Foundation ta vẽ biểu đồ chuyển vị ngang lớn moment uốn lớn cọc với khoảng cách cọc đến tường khác thay đổi chiều sâu tường 6m; 9m 12m Tương tự chọn hàng cọc Hình 3.25 để phân tích Từ bảng kết chuyển vị cọc PLAXIS ta vẽ biểu đồ chuyển vị ngang moment uốn hàng cọc (số 150, 153, 155, 158) với khoảng cách từ tim cọc đến tường theo giai đoạn thi công a) Phân tích chuyển vị cọc Giai đoạn 1: Đào đất đến cao độ -1,8m (so với MĐTN): Hình 3.38 – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 70 Hình 3.39 – Biểu đồ so sánh chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn Từ Hình 3.38 ta tăng chiều sâu tường chuyển vị ngang cọc giảm nhỏ cọc có xu bị uốn cong dịch chuyển ngang Giá trị cọc giảm khoảng từ cọc đến tường tăng Khi tăng chiều sâu tường giá trị chuyển vị không giảm Giai đoạn 2: Đào đất đến cao độ -3,8m (so với MĐTN): Từ Hình 3.39 ta thấy tăng chiều dài ngàm tường từ 6m lên 9m chuyển vị ngang cọc giảm xuống lớn (giảm xuống 36,75% giá trị chuyển vị tường sâu 6m ta xét cọc gần tường 150) tiếp tục tăng lên 12m chuyển vị giảm thêm không đáng kể (giảm xuống 36,4% giá trị chuyển vị tường sâu 6m ta xét cọc gần tường 150) Sự chênh lệch giá trị chuyển vị chiều sâu tường 9m 12m nhỏ Tương tự cọc xa tường giá trị chuyển vị chiều sâu tường 9m 12m giảm nhiều không đáng kể Khi tường dài 6m cọc có chuyển vị lớn đỉnh cọc, tăng chiều sâu tường cọc xa tường (cọc 155, cọc 158) có xu bị uốn cong chuyển vị lớn cọc di chuyển sâu xuống so với cao độ MĐTN 71 11 Hình 3.40 – Biểu đồ thể hình dáng chuyển vị ngang cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn Hình 3.41 – Biểu đồ so sánh kết chuyển vị ngang lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn 72 b) Phân tích moment cọc Hình 3.42 – Biểu đồ moment uốn lớn cọc trường hợp tăng chiều sâu tường chắn Đối với moment uốn cọc gần tường chắn 4,5m (cọc 150) tăng chiều sâu tường 9m moment uốn giảm xuống 96% moment chống uốn cọc (Mcr= 166,8kN.m) Khi tăng chiều sâu tường dài 12m moment uốn cọc 56%Mcr Sự chênh lệch giá trị moment uốn chiều sâu tường 9m 12m tương đối lớn Điều ta thấy việc tăng chiều sâu tường quan trọng trong việc làm giảm nội lực phát sinh cọc thi công hố đào sâu đất yếu Đối với moment uốn cọc xa tường chắn 13,2m (cọc 158) tăng chiều sâu tường 9m moment uốn giảm xuống 56,8% moment chống uốn cọc (Mcr= 166,8kN.m) Khi tăng chiều sâu tường dài 12m moment uốn cọc 52,2%Mcr Sự chênh lệch giá trị moment uốn chiều sâu tường 9m 12m nhỏ 73 Hình 3.43 – Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách từ cọc đến tường theo chiều sâu lớn hố đào  Khi chiều sâu tường 6m vùng ảnh hưởng chuyển vị cọc bên hố đào khoảng 4,5H  Khi chiều sâu tường 9m vùng ảnh hưởng chuyển vị cọc bên hố đào khoảng 5,4H  Khi chiều sâu tường 12m vùng ảnh hưởng chuyển vị cọc bên hố đào khoảng 4,7H 74 Kết luận:  Khi hố đào sâu 1,8m việc tăng chiều sâu ngàm tường chắn không ảnh hưởng nhiều đến kết chuyển vị cọc hố đào  Khi hố đào sâu 3,8m việc tăng chiều sâu ngàm tường chắn lên 9m cho kết khả quan Tăng 12m không kinh tế  Khi tăng chiều sâu tường từ 6m đến 12m trường hợp có xét khối đất lân cận vùng ảnh hưởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng 4,5H đến 5,4H  Việc phân tích giúp cho tiết kiệm không gian sử dụng để thi công công trình, bố trí đất đào vật liệu, máy móc thiết bị xung quanh hố đào mà không làm ảnh hưởng đến công trình 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Khi sử dụng thông số đầu vào để mô phần mềm PLAXIS 3D Foundation cho kết chuyển vị ngang moment uốn cọc xấp xỉ với giá trị quan trắc trường Như ta sử dụng thông số để mở rộng phân tích cho trường hợp khác Với lớp đất yếu dày (bùn sét – trạng thái chảy - 25m) với tác động phụ tải khối đất đắp lớn (70kN/m2) gần hố đào nên dẫn đến chuyển vị moment uốn cọc phát sinh lớn, cọc vượt moment kháng uốn cọc Giá trị chuyển vi cực đại đỉnh cọc moment cực đại cao độ -16m so với MĐTN Vùng ảnh hưởng chuyển vị cọc bên hố đào phân tích theo mô hình thực tế khoảng 4,5H (H chiều sâu hố đào) Việc di chuyển khối đất đắp xa hố đào làm giảm ảnh hưởng nhiều đến kết chuyển vị moment uốn cọc bên hố đào: + Chuyển vị giảm xuống lần dời khối đất từ 3H lên 5H + Moment giảm xuống lần dời khối đất từ 3H lên 5H (H chiều sâu lớn hố đào) Phạm vi ảnh hưởng lớn khối đất đắp đến chuyển vị moment uốn cọc bên hố đào khoảng 5H ảnh hưởng nhỏ kéo dài phạm vi lớn khoảng 15H Khi hố đào sâu 1,8m việc tăng chiều sâu ngàm tường chắn không ảnh hưởng nhiều đến kết chuyển vị cọc hố đào Khi hố đào sâu 3,8m việc tăng chiều sâu ngàm tường chắn lên 9m cho kết khả quan Tăng 12m không kinh tế Khi tăng chiều sâu tường từ 6m đến 12m trường hợp có xét khối đất lân cận vùng ảnh hưởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng 4,5H đến 5,4H 76 KIẾN NGHỊ Khi thi công hố đào sâu đất yếu cần xem xét ảnh hưởng trình thi công đến cọc bên hố đào Hạn chế chất tải xung quanh hố đào có lớp đất yếu dày Khuyến cáo không nên sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trước công trình có lớp đất yếu dày moment chống uốn loại cọc nhỏ Nên sử dụng loại cọc có moment chống uốn lớn Có biện pháp hạn chế chuyển vị ngang tường chắn sử dụng biện pháp gia cố cọc xi măng đất đáy hố đào Sẽ tiến hành phân tích ảnh hưởng cọc bên hố đào thay đổi giá trị tải khoảng cách tải đến tường Các loại cọc có đường kính, chiều dài thay đổi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Trường Sơn, 2009 Địa chất công trình NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [2] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2009 [3] Finno, R.J., Samir, A.L., Nabil, F.A and Indra, S.H., 1991 Analysis of performance of pile groups adjacent to deep excavations Journal of Geotechnical Engineering Vol 117, No.6, pp 934-955 [4] Hannes Persson & Daniel Sigström, 2010 Staged excavation in soft clay supported by a cantilever sheet pile wall Master’s Thesis Chalmers University Of Technology, 2010 [5] K.J Bakker, 2005 A 3D FEM model for Excavation Analysis Delft University of Technology & Plaxis BV, Delft, Netherlands [6] Leung, C.F., Chow, Y.K and Shen R.F., 2000 Behaviour of pile subject to excavation-induced soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 126, No 11, pp 947-2000 [7] Nguyễn Công Khanh, 2007 Nghiên cứu ảnh hƣởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận, Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp Hồ Chí Minh [8] Huỳnh Trung Nghĩa, 2009 Phân tích cố cọc bị nghiêng trình thi công biện pháp xử lý khắc phục Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp Hồ Chí Minh