Nghiên cứu ảnh hưởng của cọc khoa nhồi tới chuyển vị của đất nền lân cận hố đào sâu ở hà nội (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN THAO NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỌC KHOAN NHỒI TỚI CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NỀN LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU Ở HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DD&CN Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN THAO KHÓA: 2014 - 2016 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỌC KHOAN NHỒI TỚI CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NỀN LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU Ở HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN NGỌC THANH Hà Nội - 2016 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành TS Nguyễn Ngọc Thanh định hướng khoa học, liên tục quan tâm, tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu đưa nhiều ý kiến quý báu tạo điều kiện thuận lợi, động viên tác giả trình thực luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo, cán Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng đặc biệt thầy, cô giáo giảng dạy Bộ môn Địa kỹ thuật - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội bạn đồng nghiệp giúp đỡ, dẫn tận tình q trình hồn thành luận văn TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Thao LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Thao MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU VÀ ẢNH HƯỞNG TỚI CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN LÂN CẬN HỐ ĐÀO 1.1 Hố đào sâu biện pháp thi công hố đào sâu 1.1.1 Hố đào sâu 1.1.2 Các biện pháp thi công hố đào sâu phổ biến 1.2 Các phương pháp tính tốn ổn định hố đào sâu 12 1.3 Thực trạng tính toán ổn định hố đào sâu ảnh hưởng tới chuyển vị đất lân cận hố đào 25 1.3.1 Thực trạng tính tốn ổn định hố đào sâu 25 1.3.2 Ảnh hưởng hố đào sâu tới chuyển vị đất lân cận 28 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỌC KHOAN NHỒI TỚI CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU Ở HÀ NỘI 31 2.1 Đặc điểm địa tầng hố đào sâu Hà Nội 31 2.1.2 Đặc điểm địa tầng 31 2.1.2 Đặc điểm thi công hố đào sâu Hà Nội 34 2.2 Các phương pháp tính tốn 37 2.2.1 Phương pháp lý thuyết 37 2.3 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất thi công hố đào sâu 40 CHƯƠNG III ÁP DỤNG TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 65 3.1 Ví dụ 1: Tính tốn chuyển vị đất thi cơng hố đào sâu cơng trình ‘‘Chung cư HH2 Dương Nội’’khu đô thị Dương Nội, Hà Đông, Hà Nội 65 3.1.1 Địa tầng 65 3.1.2 Mô hình tính tốn 66 3.1.3 So sánh chuyển vị tốn tính tốn quan trắc thực tế 71 3.2 Ví dụ 2: Tính tốn chuyển vị đất thi công hố đào sâu cơng trình ‘‘Khu nhà cho cán chiến sỹ cơng an TP Hà Nội ’’ Trung Kính, Cầu Giấy, Hà Nội 73 3.2.1 Địa tầng 73 3.2.2 Mô hình tính tốn 75 3.2.3 So sánh chuyển vị tốn tính tốn quan trắc thực tế 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 79 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Bảng 1.1 Lựa chọn kết cấu chắn giữ Bảng 1.2 Áp lực đất tác dụng lên tường chắn có nhiều chống/ neo Bảng 2.1 Bảng 2.2 Tính chất lý đất Hà Nội theo phân khu xây dựng Một số cơng trình có từ tầng hầm trở lên xây dựng thời gian gần Hà Nội Bảng 2.3 Thông số phần tử cọc khoan nhồi Bảng 2.4 Thông số phần tử cừ Lasen Bảng 2.5 Các thông số lớp đất Bảng 2.6 Bảng tổng hợp chuyển vị đất trường hợp Bảng 2.7 Bảng tổng hợp nội lực tường chắn trường hợp Bảng 3.1 Các thông số đất sử dụng cho mơ hình tính tốn1 Bảng 3.2 Các thơng số tường cừ sử dụng cho mơ hình tính tốn Bảng 3.3 Các thơng số chống sử dụng cho mơ hình tính tốn Bảng 3.4 Bảng 3.5 Các thơng số bê tơng cọc khoan nhồi sử dụng cho mơ hình tính toán Bảng so sánh kết chuyển vị ngang tốn tính tốn kết quan trắc lún cơng trình Bảng 3.6 So sánh chuyển vị ngang tường cọc kết phân tích phần mềm Plaxis 3D quan trắc thực tế Bảng 3.7 Các thông số đất sử dụng cho mô hình tính tốn Bảng 3.8 Giá trị đặc trưng hệ tường cọc sử dụng cho mơ hình tính toán Bảng 3.9 Giá trị đặc trưng chống ngang Bảng 3.10 Thông số phần tử cọc khoan nhồi Bảng 3.11 Bảng so sánh kết chuyển vị ngang tốn tính tốn kết quan trắc lún cơng trình DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Số hiệu hình Tên hình Hình 1.1 Tường chắn sử dụng cọc bê tông cốt thép ván gỗ giằng Hình 1.2 Tường chắn sử dụng cọc thép ván gỗ bê tông đúc sẵn Hình 1.3 Thi cơng hạ cừ máy thủy lực Hình 1.4 Thi cơng hạ cừ máy ép rung Hình 1.5 Tường chắn hệ neo đất Hình 1.6 Cấu tạo neo đất Hình 1.7 Tường cừ bê tơng cốt thép dự ứng lực Hình 1.8 Tường cừ bê tơng cốt thép Hình 1.9 Thi cơng tầng hầm phương pháp Top-down Hình 1.10 Công nghệ thi công đoạn tường đất Hình 1.11 Cọc xi măng đất chắn giữ hố đào dạng tường Hình 1.12 Dây chuyền cơng nghệ cọc trộn sâu Hình 1.13 Tường chắn ván gỗ kết hợp với thép tiêu chuẩn Hình 1.14 Tường cừ cọc ván thép Hình 1.15 Tường chắn có sử dụng neo Hình 1.16 Sơ đồ dịch chuyển cọc cong son Hình 1.17 Sơ đồ làm việc tường mỏng neo độ sâu hạ khác Hình 1.18 Biểu đồ áp lực bên đất lên tường chắn có nhiều gối đỡ /neo theo Terzaghi Số hiệu hình Tên hình Hình 1.19 Sơ đồ tính tốn trụ cứng nhiều nhịp dầm liên tục Hình 1.20 Sơ đồ tính gần theo phương pháp Sachipana Hình 1.21 Sự chuyển dịch đất dịch chuyển tường chắn Hình 2.1 Sơ đồ phân khu địa chất cơng trình Hà Nội Hình 2.2 Ảnh thi cơng neo đất cơng trình Goldmark City 136 Hồ Tùng Mậu Hình 2.3 Giao diện phần mềm Plaxis Hình 2.4 Thơng số lớp đất phần mềm Plaxis Hình 2.5 Thơng số tường cừ phần mềm Plaxis Hình 2.6 Mơ hình tốn khơng kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi Hình 2.7 Kết tốn khơng kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi Hình 2.8 Mơ hình tốn có cọc khoan nhồi đặt cách 3m Hình 2.9 Kết tốn có cọc khoan nhồi dài 30m đặt cách 3m Hình 2.10 Mơ hình tốn có cọc khoan nhồi đặt cách 6m Hình 2.11 Kết tốn có cọc khoan nhồi đặt cách 6m Hình 2.12 Hình 2.13 Kết tốn có cọc khoan nhồi dài 20m đặt cách 3m Kết toán các cọc khoan nhồi dài 20m đặt cách 3m Hình 2.14 Mơ hình tốn hàng cọc khoan nhồi đặt gần tường cừ Hình 2.15 Kết toán hàng cọc khoan nhồi đặt gần tường cừ Số hiệu hình Tên hình Hình 2.16 Mơ hình tốn tường chắn hố móng tường bê tơng cốt thép Hình 2.17 Kết tốn tường chắn hố móng tường bê tơng cốt thép Hình 2.18 Mơ hình tốn tăng chiều sâu hố đào Hình 2.19 Kết tốn tăng chiều sâu hố đào Hình 2.20 So sánh chuyển vị trường hợp khơng có cọc khoan nhồi trường hợp cọc khoan nhồi đặt cách 3m Hình 2.21 So sánh chuyển vị trường hợp khơng có cọc khoan nhồi trường hợp cọc khoan nhồi đặt cách 6m Hình 2.22 So sánh chuyển vị trường hợp khơng có cọc khoan nhồi trường hợp cọc khoan nhồi đặt cách 3m giảm chiều dài cọc nhồi Hình 2.23 So sánh chuyển vị trường hợp khơng có cọc khoan nhồi trường hợp cọc khoan nhồi đặt cách 3m giảm chiều dài cọc nhồi Hình 2.24 So sánh chuyển vị trường hợp có khơng kể tới cọc khoan nhồi tường chắn hố móng tường bê tơng cốt thép Hình 2.25 So sánh chuyển vị trường hợp có khơng kể tới cọc khoan nhồi tăng chiều sâu hố đào Hình 2.26 Gán lớp đất phần mềm Plaxis 3D Hình 2.27 Mơ hình tốn phần mềm Plaxis 3D Số hiệu hình Tên hình Hình 2.28 Kết ứng suất tốn phần mềm Plaxis 3D Hình 2.29 So sánh chuyển vị trường hợp có cọc khoan nhồi dài 30 m cách 3m phần mềm Plaxis 2D Plaxis 3D Hình 2.30 So sánh chuyển vị trường hợp có cọc khoan nhồi dài 30 m cách 6m phần mềm Plaxis 2D Plaxis 3D Hình 2.31 So sánh chuyển vị trường hợp có cọc khoan nhồi dài 20 m cách 6m phần mềm Plaxis 2D Plaxis 3D Hình 3.1 Thông số tường chắn phần mềm Plaxis 3D Foundation Hình 3.2 Thi cơng tường chắn hệ cọc khoan nhồi; đào đất đến cốt -3,3m Hình 3.3 Thi cơng tầng chống thứ hai đào đất tới đáy đài Hình 3.4 So sánh chuyển vị ngang tường cọc kết phân tích phần mềm Plaxis 3D quan trắc thực tế Hình 3.5 Mơ hình tính tốn tốn có kể tới cọc khoan nhồi Hình 3.6 Thiết bị thu liệu cầm tay Hình 3.7 Cáp liệu đầu dò đo độ nghiêng Hình 3.8 So sánh chuyển vị ngang tường cọc kết phân tích phần mềm Plaxis 3D quan trắc thực tế MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, đô thị lớn Hà Nội TP Hồ Chí Minh, tốc độ phát triển kinh tế quy mơ dân số tăng lên đáng kể, diện tích xây dựng ngày bị thu hẹp Thủ đô Hà Nội trung tâm trị, kinh tế, văn hố, khoa học kỹ thuật, đào tạo, du lịch, dịch vụ, đầu mối giao thông, giao lưu nước quốc tế; thành phố triển khai nghiên cứu đầu tư xây dựng nhiều khu đô thị nước Các công trình ngày tăng chiều cao tăng số tầng hầm, thi cơng cần phải tính tốn ổn định hố đào sâu Nếu hố đào sâu ổn định gây chuyển vị đất xung quanh đáy hố đào ảnh hưởng tới cơng trình lân cận Các cọc khoan nhồi thường thi cơng trước đào đất hố móng, góp phần ngăn cản mặt trượt đất Hiện nay, việc tính tốn ổn định hố đào sâu kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất cịn mang tính chất định tính chưa rõ ràng Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu Hà Nội” thực cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn, góp phần xem xét đầy đủ phương pháp tính tốn ổn định hố đào sâu cơng trình Hà Nội nói riêng Việt Nam nói chung * Mục đích nghiên cứu Thông qua luận văn này, tác giả muốn tìm hiểu, so sánh, đánh giá kết tốn tính tốn chuyển vị đất lân cận hố đào sâu có kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi phạm vi hố đào với kết quan trắc lún cơng trình Từ đưa nhận xét, kiến nghị phương pháp tính tốn ổn định hố đào sâu 2 * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: cọc khoan nhồi phạm vi hố đào sâu thi công tầng hầm nhà cao tầng - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu số cơng trình cao tầng Hà Nội * Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, phân tích tài liệu liên quan bao gồm: tài liệu địa chất, quan trắc lún - Sử dụng phương pháp mơ hình hóa ứng xử hố đào sâu với đất việc sử dụng phần mềm Plaxis để khảo sát số yếu tố ảnh hưởng tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu số cơng trình cao tầng Hà Nội * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - ý nghĩa khoa học: xác hóa dần tính tốn thiết kế ổn định hố đào sâu - ý nghĩa thực tiễn: phân tích ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu, từ xem xét tốn tối ưu hóa thiết kế biện pháp thi cơng, giảm giá thành cơng trình xây dựng * Cấu trúc luận văn Luận văn trình bày gồm phần mở đầu chương, nội dung cụ thể chương sau: Chương Tổng quan hố đào sâu ảnh hưởng tới chuyển vị đất lân cận hố đào Chương Nghiên cứu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu Hà Nội Chương Áp dụng tính tốn cơng trình thực tế THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các nghiên cứu luận văn đề cập đến vấn đề sau đây: - Đề tài nghiên cứu hố đào sâu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu Ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới đất xung quanh yếu tố mật độ cọc, chiều dài cọc, khoảng hàng cọc tới tường chắn, chiều sâu hố đào, chiều sâu tường chắn,… Bố trí cọc khoan nhồi đặt gần nhau, hàng cọc khoan nhồi gần với tường chắn, tăng chiều dài cọc khoan nhồi vừa làm giảm chuyển vị đất nền, nội lực tường chắn giảm nên từ giảm kích thước, chiều dài tường chắn hố móng, tiết kiệm chi phí thi cơng, từ tối ưu hóa tốn kinh tế thi cơng hố đào móng nói riêng cho cơng tác thi cơng cơng trình nói chung Khi chiều sâu hố đào tường chắn hố móng có chiều sâu lớn ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất xung quanh hố đào không nhiều Trong trường hợp khảo sát tốn trên, có kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi giá trị chuyển vị ngang đất xung quanh hố đào giảm khoảng 6-15%, vậy, giá trị nội lực giảm khoảng 1-7% so với việc không kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi - Tính tốn, so sánh toán ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất xung quanh hố đào trường hợp khác mơ hình Plaxis 2D Plaxis 3D Foundation Kết tính tốn cho thấy xu hướng tương đồng, nhiên kết lập mơ hình 3D nhỏ hơn, sát với thực tế - Qua khảo sát nhiều mơ hình tác giả nhận thấy việc bố trí cọc khoan nhồi với khoảng cách lần đường kính cọc cho hiệu giảm độ lún đất lân cận hố đào tốt khoảng cách lớn Tương tự, chiều dài cọc lần chiều sâu hố đào khoảng cách hàng cọc biên bố trí cách 81 tường chắn 2,5m cho hiệu - So sánh kết quan trắc lún thực tế kết thực mơ hình Plaxis 3D Foundation hai cơng trình thực tế thi cơng Kết thu giống kết toán khảo sát chương Trong trường hợp có kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi kết chuyển vị đất xung quanh hố đào nhỏ so trường hợp không kể tới Kết tính tốn cịn sai khác so với kết quan trắc lún yếu tố địa tầng không đồng nhất, thơng số mơ hình Mohr-Coulomb gần đúng,… Kiến nghị - Bài toán so sánh phần mềm 2D với 3D có xu hướng tương đồng kết phần mềm 3D nhỏ sát thực tế hơn, kiến nghị sử dụng phần mềm 3D thiết kế - Để giải toán hố đào sâu sát thực tế ta cần phải sử dụng mơ hình đất phù hợp với tốn hố đào nơi mà có giảm ứng suất theo phương ngang - Cần có số liệu thống kê, quan trắc giải pháp để từ đưa dẫn thi cơng phù hợp - Mơ hình vật lý cần phù hợp với tốn Cần có nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào - Trong thiết kế tính tốn ổn định hố đào sâu thực tế chưa kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi Từ ưu điểm giải pháp tác giả kiến nghị đơn vị thiết kế, quan quản lý nhà nước ưu tiên sử dụng phương pháp lựa chọn biện pháp ổn định hố đào sâu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: Trần Đức Cường, Nguyễn Dư Tiến, Các giải pháp thiết kế thi công tầng hầm nhà cao tầng, Tạp chí Tư vấn Thiết kế, số 3-2006 Nguyễn Quý Chức (2015), Nghiên cứu giải pháp sử dụng cọc nhồi kết hợp neo đất tính tốn ổn định hố đào sâu, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đỗ Đình Đức (2002), Thi công hố đào cho tầng hầm nhà cao tầng đô thị Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học kiến trúc Hà Nội Nguyễn Bá Kế (2012), Thiết kế thi công hố móng sâu, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Phạm Hữu Kiên (2011), Lựa chọn tường cừ giữ thành hố đào sâu điều kiện địa chất Hà Nội, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Nguyễn Phương Khiêm (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng thi công hố đào sâu đến công trình lân cận, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Bùi Danh Lưu (1999), Neo đất đá, Nhà xuất Giao thông vận tải Nguyễn Đức Nguôn (2008), Địa kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm dân dụng cơng nghiệp, Nhà xuất xây dựng Hà Nội Nguyễn Đức Ngn (người dịch), Nền móng điều kiện phức tạp, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Quảng (2006), Nền móng tầng hầm nhà cao tầng, Nhà xuất xây dựng Hà Nội 11 Nguyễn Văn Quảng - Nguyễn Đức Nguôn (2006), Tổ chức khai thác không gian ngầm, Nhà xuất xây dựng Hà Nội 12 Vương Văn Thành (1995), Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng Tiếng anh: 13 Ivahuc, A.B (2004), Design and construction of underground works 14 Kai.S.Wong (2001), Deep excavation in clay, A short course, Ha Noi, 2011 15 P.J Sabatini, D.G.Pass, R.C Bachus (1999), Geotechnical engineering circular No.4 Ground anchors and Anchored Systems, Report No FHWA-IF99-015, Federal Highway Administration  ... tốn ổn định hố đào sâu 25 1.3.2 Ảnh hưởng hố đào sâu tới chuyển vị đất lân cận 28 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỌC KHOAN NHỒI TỚI CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU Ở HÀ NỘI 31 2.1... định hố đào sâu kể tới ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất cịn mang tính chất định tính chưa rõ ràng Chính vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào. .. Kết luận Các nghiên cứu luận văn đề cập đến vấn đề sau đây: - Đề tài nghiên cứu hố đào sâu ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới chuyển vị đất lân cận hố đào sâu Ảnh hưởng cọc khoan nhồi tới đất xung quanh