Đang tải... (xem toàn văn)
Giải quyết được các vấn đề về mặt bằng và tiến độ thi công: không cần diện tích đào móng lớn hoặc đỡ tốn chi phí phải làm tường chắn đất độc lập. Phương pháp thi công “SEMITOPDOWN” sử dụng cừ thép Trình tự các giai đoạn thi công tầng hầm theo phương án SEMITOPDOWN sử dụng cừ thép
MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong năm gần thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh số thành phố lớn khác, nhiều công trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng Việc thi công tầng hầm có thể làm đất nền bị dịch chuyển lún, gây hư hỏng cho công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp; nhất công trình xây chen, có mặt bằng chật hẹp ở Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh hiện Với công trình xây chen có 1-3 tầng hầm, có rất nhiều giải pháp thi công phong phú, đa dạng có thế áp dụng được như: tường cừ thép, cọc xi măng đất, tường vây barrette, kết hợp với 1-2 tầng chống bằng dàn thép hoặc neo đất Nên với công trình có 1-3 tầng hầm thì việc lựa chọn được phương án thi công hợp lý cả về kinh tế điều kiện kỹ thuật không phải việc đơn giản Với công trình có tầng hầm trở lên, phương án Semi-topdown sử dụng tường đất thường được tin dùng nhất với ưu điểm độ cứng lớn nên chuyển vị ngang rất nhỏ, rất hữu ích cho việc thi công hố đào sâu bảo đảm ổn định cho công trình lân cận thi công chen thành phố Tuy nhiên phương án tồn số nhược điểm chưa thể khắc phục, đặc biệt liên quan tới chất lượng tường vây, chống thấm bên tường, chi phí vật liệu vấn đề ô nhiễm môi trường Vì vậy, nhóm tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp thi công SEMI-TOPDOWN sử dụng cừ thép để chống đỡ hố đào” với mục đích đưa được phương án thi công phần ngầm hợp lý, có tính khoa học, kinh tế; nhằm khắc phục nhược điểm phương án tường đất, nâng cao chất lượng tường vây; giảm thiểu tối đa chi phí giá thành vật liệu ô nhiễm môi trường, phục vụ thực tế sản xuất Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hố đào công trình có 1-3 tầng hầm - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phương pháp “SEMI-TOPDOWN” sử dụng cừ thép chống đỡ thành hố đào Mục tiêu đề tài - Đề xuất phương án thi công phần ngầm có sử dụng cừ thép chống đỡ hố đào hợp lý, có tính khoa học, kinh tế sở đảm bảo điều kiện kỹ thuật; - Tính toán thiết kế chi tiết biện pháp chống đỡ hố đào, nêu qui trình thi công áp dụng phương án thi công SEMI-TOPDOWN công trình cụ thể có sử dụng cừ thép chống đỡ thành hố đào Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết tính toán: phương pháp tính toán tường chắn, thiết kế hệ kết cấu chắn giữ hố đào - Phương pháp điều tra, thực nghiệm, thu tập tổng hợp tài liệu chuyên nghành liên quan - Phương pháp sử dụng phần mềm tính toán chuyên ngành Plaxis, Etabs để thúc đẩy nhanh trình tính toán xác, mô tả rõ ràng sự làm việc cừ thép hệ kết cấu chống đỡ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỪ THÉP TRONG THI CÔNG CHẮN GIỮ THÀNH HỐ ĐÀO 1.1 Mục đích giải pháp công nghệ sử dụng tường cừ thép thi công tầng hầm Cùng với sự phát triển đất nước, công trình nhà cao tầng, hệ thống tàu điện ngầm, hầm ngầm đã được xây dựng mạnh mẽ thành phố lớn cả nước Do quỹ đất thành phố Hà Nội có hạn giá đất ngày cao, chủ đầu tư, nhà kinh tế nhà kiến trúc đã tìm cách cải tạo xây dựng nhà văn phòng cho thuê với ý tưởng khai thác triệt để không gian ngầm đất Việc xây dựng loại công trình nói dẫn đến hàng loạt vấn đề khó khăn việc giải quyết toán hố đào thành phố Trước tình hình công nghệ sử công nghệ sử dụng tường cừ thép thi công tầng hầm đã đưa số giải pháp thi công hợp lý, đảm bảo không gây lún nứt công trình liền kề Công nghệ sử dụng tường cừ thép thi công tầng hầm được nghiên cứu ứng dụng giải pháp trung gian cọc khoan nhồi đường kính nhỏ, cọc barrette với ưu điểm về kỹ thuật, độ an toàn, phạm vi áp dụng tường cừ thép rộng, từ công trình thấp tầng đến cao tầng, áp dụng điều kiện mặt bằng khác Điều đặc biệt không gây ảnh hưởng đến công trình lân cận, có thể làm cọc chịu nhổ, cọc chịu uốn Dùng xong có thể thu hồi lại tới 95% Hình 1.1.1 Hình dạng cừ thép và các bộ phận nối (rãnh, bích , khóa liên động) *Ưu điểm : Có thể liệt kê số ưu điểm bật cừ thép sau: - Khả chịu ứng suất động cao (cả trình thi công lẫn trình sử dụng) - Khả chịu lực lớn trọng lượng bé - Độ liên tục cừ được đảm bảo, cừ ván thép có thể nối dễ dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài - Thi công cừ không gây ảnh hưởng làm nứt, hỏng công trình liền kề - Thiết bị thi công nhỏ gọn, có thể thi công ngõ hẹp, mặt bằng thi công nhỏ, chiều cao thi công tối thiểu 5m - Cừ thép có thể sử dụng nhiều lần, đó có hiệu quả về mặt kinh tế *Phạm vi ứng dụng công nghệ sử dụng tường cừ thép thi công tầng hầm : - Các công trình cao tầng xây chen thành phố - Các công trình cải tạo, sửa chữa nâng tầng - Tường chắn đất, tường tầng hầm, chống trượt - Tường vây đào đến hai tầng hầm Cừ ván thép đã được sử dụng cho kết cấu công trình tạm (làm xong nhổ lên) vĩnh cữu (đóng bỏ) Ngày nay, lĩnh vực xây dựng, cừ ván thép được sử dụng ngày phổ biến Trong công trình dân dụng, cừ ván thép có thể được sử dụng để làm tường tầng hầm nhà nhiều tầng hoặc bãi đỗ xe ngầm thay cho tường bê tông cốt thép Khi đó, tương tự phương pháp thi công Topdown, cừ ván thép được hạ xuống trước hết để làm tường vây chắn đất phục vụ thi công hố đào Bản thân cừ ván thép được hàn thép chờ ở mặt để có thể bám dính chắn với bê tông dầm biên được đổ sau Trên rãnh khóa cừ ván thép được chèn bintum để ngăn nước chảy vào tầng hầm hoặc có thể dùng đường hàn liên tục để ngăn nước (trong trường hợp nên dùng cọc bản rộng để hạn chế số lượng rãnh khóa) Trong thiết kế, cừ ván thép việc kiểm tra điều kiện bền chịu tải trọng ngang phải kiểm tra điều kiện chống cháy để chọn chiều dày phù hợp Bề mặt cừ ván thép bên được sơn phủ để đáp ứng tính thẩm mỹ đồng thời để bảo vệ chống ăn mòn Hình 1.1.2 Cừ thép sử dụng làm bờ đê và chống đỡ hố đào Cũng không quên nhắc lại lĩnh vực mà cọc ván thép được sử dụng nhiều nhất đó làm tường vây chắn đất hoặc nước thi công hố đào tạm thời Ta có thể thấy cừ thép được sử dụng khắp nơi: thi công tầng hầm nhà dân dụng, nhà công nghiệp, thi công móng mố trụ cầu, hệ thống cấp thoát nước ngầm, trạm bơm, bể chứa, kết cấu hạ tầng, thi công van điều áp kênh mương,…tùy theo độ sâu hố đào áp lực ngang đất nước mà cừ ván thép có thể đứng độc lập (sơ đồ công-xon) hay kết hợp với hoặc nhiều hệ giằng thép hình (sơ đồ dầm liên tục) Đa phần hệ giằng được chế tạo từ thép hình chữ I,H nhằm thuận tiện thi công Kinh nghiệm chống nước chảy qua rãnh khoá cừ ván thép công trình tạm thời sử dụng hỗn hợp xi măng trộn đất sét, vừa tiết kiệm chi phí lại đạt hiệu quả cao (gần ngăn nước tuyệt đối) Hình 1.1.3 Cừ thép sử dụng làm bờ kè và ngăn nước thi công Thi công ép cừ ván thép (steel sheet pile) có rất nhiều biện pháp, ở Việt Nam , thường dùng nhất ép bằng búa rung Có loại búa rung: loại dùng điện (thi công với xe cẩu) loại thuỷ lực gắn máy đào (excavator) Tần số rung thường khoảng từ 20 đến 40 Hz Lực ly tâm búa tạo có thể lên đến 4000 kN (tương đương 400 tấn) Ngoài người ta dùng máy chuyên dùng truyền động thủy lực Giken Silent Piler Hình 1.1.4 Phần chân kẹp cọc, có tác dụng giữ vững máy rút cọc 1.2.Các phương pháp sử dụng cừ thép thi công hố đào công trình có tầng hầm Việt Nam Hiện biện pháp sử dụng cừ thép để chắn giữ thành hố đào công trình có tầng hầm thường kết hợp với phương pháp thi công “ phương pháp thi công đào đất trước sau thi công nhà từ lên ” Để đảm bảo cho hệ hố đào không bị sụt lở trình thi công người ta dùng biện pháp giữ hố đào theo hai phương pháp truyền thống sau : 1.2.1 Đào hở không sử dụng văng chống, hệ neo Phương pháp đơn giản vì không gây trở ngại cho máy móc thi công biện pháp thi công, được ưu tiên áp dụng với hố đào công trình có mặt bằng tương đối rộng, xung quanh không có công trình xây dựng liền kề, hoặc có khoảng cách xa đủ an toàn Với phương pháp nếu hố đào sâu ta có thể ép cừ làm nhiều đợt theo nhiều cấp áp lực đất khác mà không cần phải sử dụng văng chống Nhược điểm cừ larssen độ cứng tương đối thấp, cọc có thể bị biến dạng đỉnh cọc chuyển vị ngang lớn làm gia tăng dịch chuyển đất quanh hố đào, gây lún đất nền tất yếu làm nứt vỡ kết cấu công trình lân cận Vì vậy phương pháp được áp dụng thi công tầng hầm nhà cao tầng thành phố, không phù hợp với công trình có mặt bằng hẹp,công trình xây chen, xung quanh có trông trình lân cận 1.2.2 Đào hở kết hợp hệ văng chống, hệ neo [1] Phương án được áp dụng mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng ta luy mái dốc hố đào hoặc biện pháp dùng cừ thép không có văng chống, hệ neo không đảm bảo đủ khả chịu lực, chuyển vị cho phép Phương án thường được lựa chọn cho công trình có tầng hầm cách xa công trình lân cận khoảng cách an toàn (công trình lân cận nằm phạm vi lăng thể trượt hố đào) Các phương án chống đỡ bao gồm: + Chống đỡ bằng hệ dầm sản xuất chỗ + Chống đỡ bằng hệ chống tiêu chuẩn + Chống đỡ bằng hệ neo đất Số lượng tầng chống có thể hoặc hoặc nhiều tùy theo chiều sâu hố đào , dạng hình học hố đào , điều kiện địa chất thủy văn phạm vi chiều sâu tường vây Khi áp dụng biện pháp chống giữ thành hố đào bằng tường cừ, cần xác định thông số kỹ thuật tường cừ vị trí, độ sâu, kích thước tiết diện ngang, hệ thống kết cấu neo chống đỡ tường cừ (nếu cần), yêu cầu khả chống thấm tường cừ (nếu cần) Một số giải phải chống đỡ tường cừ phổ biến : + Chống ngang nếu kích thước mặt bằng công trình không rộng + Chống vào cọc khoan nhồi, đài cọc hoặc phần đất chưa thi công Hình 1.2.1.a Chống ngang Hình 1.2.1.b Chống vào cọc khoan nhồi Hình 1.2.1 Chống vách đất cừ thép kết hợp hệ văng chống Hình 1.2.2 Hệ văng chống chống vào cột tầng hầm, đài cọc Ngoài ta có thể sử dụng hệ cừ thép kết hợp hệ văng chống ngang để chống vào phần đất chưa thi công , chắn giữ hố đào Hình 1.2.3 Mặt cắt ngang hố đào có hệ văng chống vào phần đất chưa thi công 1.3.Phương pháp thi công từ xuống sử dụng công nghệ tường đất 1.3.1 Đặc điểm công nghệ thi công Phương pháp thi công từ xuống (Top –Down, Semi – Topdown) phương pháp thi công phần ngầm công trình nhà cao tầng, phương pháp khác với phương pháp thi công truyền thống: thi công từ lên Trong công nghệ thi công này, người ta có thể đồng thời vừa thi công tầng ngầm (bên cốt ± 0,00) móng công trình, vừa thi công số hữu hạn tầng nhà thuộc phần thân bên cốt không ( mặt đất) Dùng phương pháp đơn vị thi công dùng sàn bê tông sàn tầng hầm hệ chống cho tường vây suốt trình thi công đào đất tầng hầm Công tác thi công đào đất tầng hầm bên được thực hiện sau việc thi công tấm sàn tầng hầm bên đươc hoàn thành Đất đào sau được đào bỏ vận chuyển lên qua lỗ mở thi công lỗ mở thi công cửa để đưa vật tư, vật liệu xuống bên để thi công tầng hầm 1.3.2 Một số ưu - nhược điểm *Ưu điểm : - Giải vấn đề mặt tiến độ thi công: không cần diện tích đào móng lớn hoặc đỡ tốn chi phí phải làm tường chắn đất độc lập Đặc biệt công trình giao thông dạng hầm giao thông, phương pháp sớm giúp tái lập mặt đường để giao thông Và có thể thi công kết hợp từ lên phần thượng tầng từ xuống phần ngầm (thông dụng công trình dân dụng có tầng ngầm) đó đẩy nhanh tiến độ thi công - Không cần dùng hệ thống chống tạm (Bracsing System) để chống đỡ vách tường tầng hầm trình đào đất thi công tầng hầm, không phải chi phí cho hệ chống phụ Hệ chống tạm thường rất phức tạp vướng không gian thi công rất tốn - Tiến độ thi công nhanh: làm móng tầng hầm có thể đồng thời làm phần được để tiết kiệm thời gian, (đương nhiên phải tăng chi phí gia cường an toàn phần nhiều hơn, nếu “tiết kiệm” tiến độ mà không bù lỗ được “chi phí” tăng phải gia cường an toàn thì không cần làm nhanh, thi công từ xuống phần ngầm trước làm phần đã thấy ở công trình Hà Nội Sau đã thi công sàn tầng trệt có thể tách hoàn toàn việc thi công phần thân thi công phần ngầm Có thể thi công đồng thời tầng hầm kết cấu phần thân bên - Giải vấn đề móng (hiện tượng bùn nền, nước ngầm …): có điểm lưu ý ở đô thị thường có nhiều công trình cao tầng, nếu thi công đào mở (open cut) có tường vây, móng sâu phải hạ mực nước ngầm để thi công phần ngầm , điều dẫn đến việc thường không đảm bảo cho công trình cao tầng kề bên (dễ xảy hiện tượng trượt mái đào, lún, nứt….) Với phương án thi công từ xuống ta có thể chống đỡ được vách đất với độ ổn định an toàn cao nhất, giải quyết được vấn đề Ngoài ra, thi công tầng hầm đã có sẵn tầng trệt có thể giảm phần ảnh hưởng xấu thời tiết tới công tác thi công *Nhược điểm : - Kết cấu cột tầng hầm phức tạp; có xuất hiện nhiều mối nối (giữa sàn cột, vách) - Liên kết dầm sàn cột, vách, tường khó thi công; - Công tác thi công đất không gian tầng hầm kín,chiều cao nhỏ khó thực hiện giới - Thi công tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động - Nếu lỗ mở nhỏ thì phải lắp đặt hệ thống thông gió chiếu sáng nhân tạo 1.3.3 Tường đất (Barrette ) Tường đất cấu tạo bởi cọc Barrette nối với thành tường bằng bêtông cốt thép ở đất Để chống thấm, Barét phải có gioăng chống thấm.Trường hợp tường đất có thể được thiết kế tính toán loại móng sâu Với phương án thi công từ xuống thường được lựa chọn với công nghệ tường đất Ưu điểm tường đất độ cứng lớn nên chuyển vị ngang rất nhỏ, rất hữu ích cho việc thi công hố đào sâu bảo đảm ổn định cho công trình lân cận thi công chen thành phố Dùng giải pháp tường đất để xây dựng tầng hầm cho nhà cao tầng hợp lý Khi xây dựng công trình có 2, tầng hầm trở lên, nền đất yếu, đô thị thì giải pháp tường đất tốt nhất Tuy nhiên giải pháp tường đất tồn số nhược điểm sau [3]: - Giữa tấm tường gioăng chống thấm nên tấm tường làm việc độc lập, độ cứng tổng thể tường nhỏ - Khó kiểm soát chất lượng thi công, nghiệm thu, xử lý sự cố đặc biệt chống thấm bên tường - Chất lượng cọc barrette không đảm bảo tuyệt đối,có thể bị khuyết tật, bục, thủng vì số sự cố như: công tác đào, đổ bê tông, độ đặc chắt không đảm bảo, dùng Bentonite không thích hợp dẫn tới sụt lở thành hố đào, đất rơi vào lẫn với bê tông - Chân cọc barrette phải đặt vào tầng đất tốt để đảm bảo ổn định cho hố đào sâu chống thấm cho tầng hầm Nếu công trình có địa chất: lớp bùn, sét yếu ở sâu, để đặt được vào lớp đất tốt thì chiều dài cọc lớn, vì vậy phương án không kinh tế - Tài liệu khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn nếu thiếu liệu để thiết kế có độ tin cậy không cao, thiết kế chưa hợp lý, lực nhà thầu ảnh hưởng nhiều đến phương án thi công, chất lượng công trình - Công nghệ thi công đòi hỏi hệ thống máy móc kĩ thuật, trình độ, kinh nghiệm đơn vị thi công cao - Khối lượng vật liệu thi công tường bao lớn, gây lãng phí trình chịu lực lâu dài - Gây ô nhiễm môi trường vì phải sử dụng dung dịch Bentonite giữ thành hố đào 1.4.Phương pháp thi công “SEMI-TOPDOWN” sử dụng cừ thép 1.4.1 Đặt vấn đề, đề xuất phương án thi công Hiện ở Việt Nam, công trình nhà có nhiều tầng hầm ngày xuất hiện nhiều, kèm với đó nhiều giải pháp, đặc điểm thi công tầng hầm Bảng 1.4.1 Thống kê một số công trình có 02 tầng hầm và đặc điểm thi công tầng hầm địa bàn thành phố Hà Nội TT Tên công trình Văn phòng Thiết kế Đơn vị thi công Đặc điểm thi công tầng hầm Bachy Soletanche - Tường barrette chung cư 27 Láng CDCC Cty XD số 1HN Hạ Indochina Plaza ConnellWager Coteccons -AURECON Ocean Park số Tr ĐH KT HN Cty XD số 1, HN Đào Duy Anh Toà nhà Vincom VNCC Delta 191 Bà Triệu Keangnam Hanoi COFICO Landmark Tower TT Viễn thông VNPT 57 Huỳnh CDC Bachy Soletanche Thúc Kháng Toà nhà tháp đôi TCty XD Sông Đà HH4 Mỹ Đình CDC Chung cư C14 Bộ Cty KT& XD - Cty XD số 1, HN Công an , Lê Văn Hội KTS Lương Toà nhà tháp Indochine Group Viet- combank 10 Sun Way,19 Phạm Đình Hổ 11 Khu DVTM, VP Tr ĐH KT HN 130 Nguyễn Đức Cảnh 12 Golden Land* Archipel Posco – Korean, 275 Nguyễn Trãi Pháp Long Giang 13 Royal City* - 74 Delta Nguyễn Trãi 14 Pacific Place* -83 Archrtype, Cty XD Sông Đà Lý Thường Kiệt Pháp * Riêng Golden Land, Royal City có 03 tầng hầm và hầm - Đào hở, chống bằng dàn thép - Tường barrette - Top – down - Tường bê tông thường - Cọc xi măng đất - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Neo đất - Tường barrette - Không chống - Tường barrette - Đào hở, chống bằng dàn thép - Tường bê tông thường - Đào hở, chống bằng dàn thép - Tường barrette - Neo đất - Tường barrette - Neo đất - Tường bê tông thường - Đào hở,ép cừ đợt, văng chống vào đài cọc - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down Pacific Place có 05 tầng Thống kê phương pháp thi công hầm: - Chống bằng thép hình: 15%; - Top – down, Semi - topdown: 54%; - Neo đất: 15%; - Cọc xi măng đất: 8%; - Không chống: 8% Bảng 1.4.2 Các giải pháp lựa chon thi công chủ yếu tầng hầm [4] Độ sâu hố đào (m) H ≤ 6m Giải pháp - Tường cừ thép (không hoặc tầng chống, neo) ( tầng hầm ) - Cọc xi măng đất (không hoặc tầng chống, neo) - Tường cừ thép (1-2 tầng chống, neo) 6m < H ≤ 10m - Cọc xi măng đất (1-2 tầng chống, neo) ( tầng hầm ) - Tường vây barrette (1-2 tầng chống, neo) tuỳ theo điều kiện nền đất, nước ngầm chiều dài tường ngập sâu vào nền đất H > 10m ( tầng hầm ) - Tường vây barrette ( ≥ 02 tầng chống, neo) - Tường cừ thép ( ≥ tầng chống, neo) nếu điều kiện địa chất hình học hố đào thuận lợi *Nhận xét : từ bảng số liệu thống kê ta có thể thấy ở Việt Nam với công trình có - Từ tầng hầm trở lên, giải pháp ưu tiên nên lựa chọn tường barrette kết hợp phương án Top – down, Semi-Topdown - Có tầng hầm, có rất nhiều giải pháp thi công phong phú, đa dạng có thế áp dụng được như: tường cừ thép, cọc xi măng đất, tường vây barrette, kết hợp với 1-2 tầng chống bằng dàn théo hoặc neo đất *Đề xuất: Trên sở ưu-nhược điểm phương án: thi công SemiTopdown+barrette, số phương án khác sử dụng cừ thép+hệ dàn thép, neo vấn đề thực tế gặp phải thi công công trình áp dụng phương án Nhóm tác giả đề xuất phương án thi công “phương án SEMITOPDOWN có sử dụng cừ thép làm kết cấu chắn giữ” có tính hợp lý, khoa học, kinh tế sở đảm bảo điều kiện kỹ thuật Để nhằm khắc phục được số hạn chế, nhược điểm việc sử dụng tường barrette, nâng cao chất lượng tường vây, giảm thiểu tối đa chi phí giá thành vật liệu ô nhiễm môi trường, phục vụ thực tế sản xuất (thực tế công trình đã thi công sử dụng phương án thi công Bán Top-Down cho tầng hầm sử dụng công nghệ tường đất ) 1.4.2 Trình tự giai đoạn thi công tầng hầm theo phương án SEMITOPDOWN sử dụng cừ thép Với phương án sử dụng cừ thép ta áp dụng thi công theo phương pháp Semi-Topdown sử dụng hệ dầm sàn tầng hầm (kết hợp phần hệ chống) làm kết cấu chống đỡ không sử dụng cọc Barrette làm tường chắn mà sử dụng cừ thép; đó tường bao tầng hầm được thi công sau với cột, vách ngăn tương tự phương pháp sử dụng cọc Barette thông thường Thi công tầng hầm xong lấp đất,cát vào khoảng trống cừ thép tường bao (nếu có), sau đó rút cừ thép hoặc để cố định vĩnh viễn lòng đất Trên sở đó tác giả đề xuất phương án sử dụng cừ thép sau: - Phương án (PA1): thi công xong rút cừ, sử dụng hệ dầm sàn tầng hầm kết hợp hệ dầm bo, chống làm kết cấu chống đỡ - Phương án (PA2): giữ nguyên cừ lòng đất làm kết cấu chắn giữ, tường bao sau này, sử dụng hệ dầm sàn tầng hầm làm kết cấu chống đỡ 10 Hình 3.15 Giai đoạn thi công + Giai đoạn 2: Đào đất đến độ sâu -3,80m so với cos (-2,75m so với cos tự nhiên) Hình 3.16 Giai đoạn thi công + Giai đoạn 3: Thi công hệ chống đỡ cho cừ Hình 3.17 Giai đoạn thi công + Giai đoạn 4: Đào đất đến -9,90m so với cos (cos -8,85 so với cos tự nhiên) 34 Hình 3.18 Giai đoạn thi công - Kết phân tích xét 1m dài: Hình 3.19 Hình 3.20 Nội lực chống lớn Chuyển vị ngang và đứng lớn cừ nằm giai đoạn thi công 35 Hình 3.21 Mômen, lực cắt lớn cừ giai đoạn nằm giai đoạn thi công c Kiểm tra chuyển vị khả chịu lực cừ thép - Kiểm tra chuyển vị tường cừ Từ kết quả phân tích nội lực chuyển vị ta thấy chuyển vị nguy hiểm nhất tường cừ 89,05.10-3 m = 8,9 (cm) h0 = 0,18 m ⇒ µ = As 0,00205 = = 0,0114 ⇒ ϕl = 1, 429 b.h0 1.0,18 Hình 3.26 Nội lực xuất sàn Vậy nội lực lớn nhất xuất hiên sàn N = 30,6 T.m ⇒ σs = N 30,6.103 = = 14926,83( kG / m ) = 149268,3(kN / m ) As 0,00205 σs 20 ( 3,5 − 100 µ ) d Es 149268,3 =1, 2.1, 429.1 .20.(3,5 − 100.0,0114) 14 = 0, 0139(mm) < 0,3mm 21.10 ⇒ acrc = δ φl η Với cấp chống nứt cấp thì bề rộng vết nứt giới hạn acrc = 0,3mm Vậy bề rộng vết nứt sàn thỏa mãn d Thiết kế hệ Kingpost 40 Sau chạy phần mềm ta có bảng nội lực cột chống tạm, ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất: Mmax , Nmax , cặp có M,N lớn để tính toán tiết diện cho cột chống tạm (xem bảng phụ lục 1.3 trang 05), 15 Bảng 3.3 Bảng giá trị nội lực Kingpost phương án sử dụng cừ thép P V2 V3 T M2 M3 Story Column Load Loc (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) SAN HAM C4 TH1 -1309,53 16,59 1,61 3,157 36,402 SAN HAM C4 TH1 5,65 -1303,74 16,59 1,61 -5,94 -57,343 SAN HAM C17 TH1 -1337,72 -7,72 -1,91 -3,724 -11,998 Từ bảng nội lực cột bảng nội lực ở phần phụ lục ta thấy mômen tác dụng nên cột theo hai phương không lớn (độ lệch tâm nhỏ 0,25) nên có thể bỏ qua ta tính toán gần đúng cho cột làm việc cột chịu nén đúng tâm Tại cột Kingpost C17 có N = Nmax = 1337,72 kN Ta dùng giá trị để tính toán 300 15 270 15 300 Hình 3.27 Sơ đồ tính toán và mặt cắt tiết diện Kingpost *Các bước tính toán lựa chọn tiết diện cột (Kingpost) chịu nén tâm quy định TCXDVN338:2005 bao gồm [7]: - Xác định tiết diện cần thiết tiết diện cột: + Chiều dài tính toán + Diện tích yêu cầu tiết diện cột + Xác định đặc trưng hình học tiết diện - Kiểm tra lại tiết diện cột đã chọn: + Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn + Kiểm tra ổn định cục bản bụng + Kiểm tra ổn định cục bản cánh - Lựa chọn liên kết hàn bản cánh với bản bụng Làm theo bước trên, ta chọn được tiết diện Kingpsot thép hình tổ hợp H300x300x15x15 đảm bảo khả chịu lực, liên kết hàn bản cánh với bản bụng lấy theo cấu tạo hf = 6mm, hàn cả hai bên bản bụng 41 e Thiết kế chống ngang *)Tính toán chống ngang số 1(chiều dài 1,5m) Bảng 3.4 Bảng nội lực chống nguy hiểm đem tính toán (PL1.4 trang 18), P V2 V3 T M2 M3 Story Column Load Loc (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) SAN HAM B790 TH1 -955,06 -49,61 131,35 -0,027 82,917 -73,049 SAN HAM B1239 TH1 -1005,23 13,49 -0,07 -0,04 21,154 H=1,5m N Hình 3.28 Sơ đồ tính toán chống ngang Tương tự với Kingpost, tính cột chịu nén đúng tâm :N= N max = 1005,23 kN Từ đó ta chọn được chống thép hình tổ hợp H300x300x15x15, liên kết hàn bản cánh với bản bụng lấy theo cấu tạo h f = 6mm, hàn cả hai bên bản bụng *)Tính toán chống ngang số (chiều dài 14,1m) Bảng 3.5 Bảng nội lực chống nguy hiểm đem tính toán (PL1.5 trang 29), P V2 V3 T M2 M3 Story Column Load Loc (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) SAN HAM B1070 TH1 -1171,68 171,87 14,17 0,034 20,592 434,155 H=14,1m N 20 Sơ đồ tính toán chống ngang 15 20 300 15 270 360 15 15 400 Hình 3.29 300 300 Hình 3.30 Mặt cắt ngang chống tạm1 và Mômen tác dụng nên chống lớn, tính cột chịu nén lệch tâm Ngoài việc xác định tiết diện, kiểm tra tương tự Kingpost, ta phải kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn 42 Từ đó ta chọn được chống thép hình tổ hợp H400x300x20x15, liên kết hàn bản cánh với bản bụng hf = 8mm, hàn cả hai bên bản bụng f Thiết kế dầm bo Tính toán dầm bo (nhịp tính toán 5,1m) Bảng 3.6 Bảng nội lực nguy hiểm dầm bo đem tính toán (bảng phụ lục 1.6 trang 52) 20 P V2 V3 T M2 M3 Story Column Load Loc (kN) (kN) (kN) (kN.m) (kN.m) (kN.m) SAN HAM B1211 TT 4,212 -1106,95 209,36 -15,49 1,194 25,689 163,309 SAN HAM B1212 TH1 37,05 -988,18 -535,09 24,37 -0,085 50,874 -438,225 300 20 260 20 300 Hình 3.31 Mặt cắt ngang dầm bo Tính dầm bo cấu kiện cột chịu nén lệch tâm, tương tự chống Từ đó ta chọn được chống thép hình tổ hợp H300x300x20x20, liên kết hàn bản cánh với bản bụng hf = 8mm, hàn cả hai bên bản bụng g Kiểm tra điều kiện phá hoại cục bê tông sàn Vì chống 1,2 tác dụng lực trực tiếp vào bản đệm truyền vào hệ dầm sàn, ta phải kiểm tra điều kiện phá hoại cục bê tông B30 vị trí đó - Thanh chống H300x300x15x15 , chọn bản đệm có 10x400x400 - Thanh chống I400x300x20x15, chọn bản đệm 10x500x400 Kiểm tra điều kiện phá hoại cục theo [8] : ⇒ σc = N max 1171,68 = = 14646(kN / m ) = 14,646 Mpa < Rb = 17 Mpa ( B30) Ab 0, 2.0, Vậy với kích thước bản đệm đã chọn đảm bảo điều kiện phá hoại cục 3.1.Nhận xét Áp dụng phương án Semi-topdown sử dụng cừ thép chắn giữ hố đào cho công trình có hai tầng hầm hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về độ bền chuyển vị Hố đào công trình có hai tầng hầm mà sử dụng tầng chống mà đảm bảo chuyển vị, chứng tỏ hiệu quả việc áp dụng phương án Semi-topdown so với phương án chống đỡ khác Qua việc tính toán kiểm tra, ta có thể thấy áp dụng phương án thi công không làm thay đổi bản vẽ kết cấu hệ dầm sàn tầng hầm 43 CHƯƠNG 4: SO SÁNH BIỆN PHÁP THI CÔNG “ SEMITOPDOWN” SỬ DỤNG CỪ THÉP VỚI PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG TƯỜNG TRONG ĐẤT ÁP DỤNG CHO PHẦN NGẦM CÔNG TRÌNH 130 NGUYỄN ĐỨC CẢNH 4.1.Tính toán, thiết kế với phương án tường đất 4.1.1.Thông số tường barrette D800 : + Tính toán cho đoạn tường barrette có chiều dày 0,8m, độ sâu H=30 (m) kể cốt tự nhiên, sử dụng bê tông B30 + Độ cứng chống uốn tường EI = 32,5.10 6.(1.0,83/12)= 138,67 104 (kN.m2), + Độ cứng chống kéo, nén tường EA =32,5.10 6.(1.0,8)= 26.106 (kN) +Thanh chống hệ sàn tầng hầm 1, dày 200mm có độ cứng chống nén EA=32,5.106.(1.0,2)= 6,5 106 (kN); Lspacing = 5,1 (m) 4.1.2.Kết phân tích xét 1m dài: Hình 4.1.Chuyển vị ngang và momen lớn cừ nằm giai đoạn thi công 44 Hình 4.2 Nội lực chống lớn 4.1.3.Kiểm tra chuyển vị: Từ kết quả phân tích nội lực chuyển vị ta thấy chuyển vị nguy hiểm nhất tường vây ở giai đoạn thi công (bảng phụ lục 1.7 trang 89) là: 42,20.10-3 m = 4,22 (cm) < 0,5%H=0,4425 (cm) theo tài liệu [2] Nên với độ sâu H=30 (m) thì tường vây barrette đảm bảo điều kiện chuyển vị 4.1.4.Tính thép cho tường vây - Từ kết quả tính toán bằng phần mềm Plasix 8.2 ta lấy nội lực lớn nhất xuất hiện giai đoạn thi công Mtường vây = 896,09 kN.m/m = 89,609 T/m để tính thép (bảng phụ lục 1.8 trang 91) - Tính toán cốt thép dọc cho tường cấu kiện chữ nhật chịu uốn: cắt dải tường có bề rộng b = m để tính toán Chọn chiều dày lớp bêtông bảo vệ 7cm → chiều cao làm việc tiết diện h0 = 73cm theo phương chịu uốn phương cạnh ngắn 80cm (bề dày tường vây) M 89,609.105 = =0,0989