chuong 2 tong quan ve ho dao sau

4 Chương TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU 2.1 Tổng quan hố đào sâu Cùng với phát triển sở hạ tầng đô thò, ngày nhiều công trình hố đào xây dựng với nhiều mục đích khác nhau, từ đơn giản phức tạp, như: Hệ thống cấp thoát nước, hệ thống bể chứa xử lý nước thải, bãi đậu xe ngầm, ga đường tàu điện ngầm, tầng hầm nhà cao tầng,… Căn vào điều kiện trường chiều sâu đào, hố đào chia thành hai loại: - Hố đào nông: chiều sâu đào không 5(m) - Hố sâu sâu: chiều sâu đào lớn 5(m) Tuy nhiên, số trường hợp chiều sâu đào hố móng nhỏ (m) phải thi công điều kiện đòa chất công trình đòa chất thuỷ văn tương đối phức tạp phải ứng xử hố đào sâu Căn vào phương pháp thi công, hố đào chia thành hai loại: - Đào chắn giữ - Đào có chắn giữ Theo chức năng, kết cấu chắn giữ hố đào chia làm hai phận chủ yếu: phận chắn đất phận chắn giữ kiểu kéo giữ - Bộ phận chắn đất: chia thành hai loại chủ yếu là: kết cấu chắn đất thấm nước kết cấu chắn đất ngăn nước + Kết cấu chắn đất, thấm nước bao gồm loại sau: Cọc thép chữ H hay chữ I có cài, cọc nhồi đặt thưa trát mặt ximăng lưới thép, cọc hai hàng chắn đất, chắn đinh đất,… + Kết cấu chắn đất, ngăn nước bao gồm loại sau: Tường liên tục đất, tường trộn ximăng đất tầng sâu, cọc trộn ximăng tầng sâu, cọc đặt dày thêm cọc phun ximăng cao áp, tường vòm khép kín,… - Bộ phận chắn giữ kiểu kéo giữ: Ống thép hay thép hình chống đỡ (chống ngang), ống thép hay thép hình chống đỡ (chống chéo), neo vào đất, chống đỡ sàn tầng hầm (đối với công trình thi công phương pháp top – down), hệ dầm vòng chống đỡ Một số loại tường vây thường sử dụng cho công trình hố đào [4] - Tường chắn đất trộn ximăng tầng sâu : Trộn cưỡng chế đất với ximăng (dạng dung dòch dạng bột), lợi dụng số phản ứng hoá lý xảy đất với ximăng, sau đóng rắn tạo thành tường chắn có dạng liền khối có cường độ đònh Loại tường chắn thích hợp cho loại công trình hố đào có chiều sâu đào từ - (m) - Cọc thép: Dùng thép máng sấp ngửa móc vào cọc thép khóa miệng thép hình với mặt cắt chữ U Z Dùng phương pháp đóng rung để hạ chúng vào đất Sau hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ, chúng thu hồi sử dụng lại Loại tường thích hợp cho hố đào có độ sâu từ - 10 (m) - Cọc bêtông cốt thép: Dùng cọc có chiều dài từ - 12 (m) đóng vào đất Sau đóng cọc vào đất, đỉnh cọc đổ dầm vòng bêtông cốt thép đặt dãy chắn giữ neo Loại tường dùng cho hố đào có chiều sâu từ - (m) - Tường chắn cọc khoan nhồi: Dùng cọc khoan nhồi có đường kính từ 600 – 1000 (mm), dài từ 15 – 30 (m) làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, đỉnh cọc đổ dầm vòng bêtông cốt thép Loài tường thích hợp cho hố đào có độ sâu từ – 13 (m) - Tường liên tục đất: Dùng máy đào đặc biệt để đào thành hố đào thành đoạn có độ dài đònh ( có dùng dung dòch bentonite để giữ ổn đònh ), sau đem lồng thép chế tạo sẵn đặt vào Dùng ống dẫn đổ bêtông cho đoạn tường nối đoạn tường lại với đầu nối đặc biệt ( ống đầu nối hộp nối ) để tạo thành tường liên tục đất bêtông cốt thép 6 Loại tường thích hợp cho hố đào có độ sâu từ 10 (m) trở lên trường hợp điều kiện đòa chất công trình đòa chất thuỷ văn tương đối phức tạp, gây khó khăn cho việc thi công hố đào - Giếng chìm giếng chìm ép + Giếng chìm: Trên mặt đất hố đào nông có chuẩn bò đặc biệt, ta làm tường vây công trình để hở phía phía Phía bên công trình ( lòng giếng ) đặt máy đào đất, phía bên có cần trục để chuyển đất đào khỏi giếng Ta đào đất phương pháp thuỷ lực Dưới tác dụng trọng lượng thân giếng, công trình hạ sâu vào đất Để giảm lực ma sát mặt giếng ta dùng phương pháp xói thủy lực, làm lớp vữa sét quanh mặt giếng đất, sơn lên mặt giếng lớp sơn chống ma sát,… Sau hạ giếng đến độ sâu thiết kế, tiến hành thi công bòt đáy làm kết cấu bên từ lên + Giếng chìm ép: Trên mặt đất làm hộp kín với nắp sàn giếng đáy nằm sát phần đào chân giếng, có lắp ống lên xuống thiết bò điều chỉnh áp suất không khí; bên cạnh có trạm khí nén máy bơm Đất đào giếng đưa lên mặt đất qua ống lên xuống thiết bò điều chỉnh áp suất không khí Trong không gian công tác giếng chìm ép bơm khí nén tới áp lực áp lực thủy tónh, nhờ mà công tác đào đất khô Phương pháp giếng chìm ép thường dùng đất yếu có mực nước ngầm cao, dòng chảy mạnh, nơi ngập nước độ sâu từ 30 – 35 (m) 2.2 Giới thiệu số công trình hố đào sâu 2.2.1 Trên giới Một gara có kích thước 156 x 54 x 27 m gồm tầng xây dựng Maxcơva có sức chứa 2000 ôtô Để xây dựng công trình người ta đào 274000m đất, 4000m3 bêtông đổ chổ 19500m3 bêtông cốt thép đúc sẵn 7 Các tường chòu lực xây dựng tháng phương pháp tường đất Một gara ngầm tầng, hình tròn có đường kính 57m, sâu 28m, có sức chứa 530 ôtô con, sàn cách mặt đường phố 3m, tầng xếp theo đường xoắn ốc Đây công trình xây dựng phương pháp giếng chìm 2.2.2 Ở Việt Nam 2.2.2.1 Cao ốc Fideco Hình 2.1 – Vò trí xây dựng cao ốc Fideco Cao ốc Fideco xây dựng số 81-85 Hàm Nghi, quận 1, TpHCM Công trình có hố đào chắn giữ tường liên tục (Diaphram wall), tường chắn có chiều dày 0.6m Tường chắn chống đỡ hệ chống bố trí thành lớp: - Lớp 1: đặt cao trình -2.200m (cao trình mặt đất -0.250m) - Lớp : đặt cao trình -5.500m (cao trình mặt đất -0.250m) Công trình đựơc đặt đất gồm lớp: - Lớp : bùn sét, màu xám đen, dày 4m - Lớp : đất sét, màu nâu vàng, dày 1m 8 - Lớp : cát hạt mòn đến thô lẫn bột, sét , sỏi sạn, màu xám vàng nâu, dày 30.4m - Lớp : đất sét màu nâu vàng Một số hình ảnh trình thi công Hình 2.2 - Tiến hành lắp đặt tầng chống thứ Hình 2.3 - Đo chuyển dòch ngang thiết bò inclinometer 10 Hình 2.4 - Đào đất tiến hành lắp đặt tầng chống thứ 2.2.2.2 Công trình Cao ốc văn phòng – thương mại Golden Tower Công trình xây dựng số 06 Nguyễn thò Minh Khai – phường ĐaKao – Q.1 – Tp HCM, công trình gồm 13 tầng cao 02 tầng hầm Đây công trình có hố đào sâu chắn giữ tường liên tục, chiều dày tường 0.6m Một số hình ảnh trình thi công Hình 2.5 – Lắp đặt tầng chống thứ 11 Hình 2.6 – Đào đất đến cao độ sàn hầm 2.2.2.3 Công trình trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thò nghè - Kích thước trạm bơm: + Chiều dài : 57.3m + Chiều rộng : 23.8m + Chiều sâu : 20m - Đây công trình sử dụng tường liên tục làm kết cấu chắn giữ Tường thi công theo modul sau ghép lại với nhau, modul có kích thước sau: + Chiều rộng : 1.2m + Chiều dài modul : 6m - Hố đào chống lớp chống: +0.00m) + Cao trình lớp 1: -2.00m ( cao trình mặt đất + Cao trình lớp 2: -5.00m + Cao trình lớp 3: -8.00m + Cao trình lớp 4: -10.50m + Cao trình lớp 5: -14.50m + Cao trình lớp 6: -17.50m 12 Hình 2.7 - Hình ảnh phần công trình Hình 2.8 – Lắp đặt cốt thép cho tường dẫn 13 Hình 2.9 – Đào đất thi công tường chắn Hình 2.10 – Lắp đặt cốt thép tường chắn 2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vò đất quanh hố đào sâu [4,9] Thực tế quan sát đất công trình gần hố đào sâu cho thấy: đất công trình gần hố đào bò chuyển vò với độ lớn Chuyển vò số yếu tố chủ yếu sau gây ra: kích thước hố đào, tình trạng nước ngằm, biện pháp thi công, tác động thay đổi ứng suất đất nền, ứng suất ngang ban đầu đất, đặc tính đất, độ cứng hệ chống, trình độ thi công, tác động việc gia tải trước,… 2.3.1 Kích thước hố đào: hình dạng mặt bằng, diện tích mặt độ sâu hố đào có ảnh 14 hưởng lớn tới mở rộng dòch chuyển đất xung quanh bên đáy hố đào Tomlinson đề cập đến dòch chuyển tránh khỏi đất vào lòng hố đào điều kiện thành hố đào có chắn giữ bình thường với lượng chuyển vò khoảng 25% độ sâu hố đào đất sét yếu khoảng – 0.5% độ sâu hố đào đất sét cứng hay đất cát chặt 2.3.2 Tình trạng nước ngầm: tác động nước ngầm độ lún đất đa dạng xảy giai đoạn đào khác Dòng thấm nguyên nhân làm giảm áp lực nước ngầm, làm gia tăng ứng suất hữu hiệu độ lún bên biên hố đào Sự hạ nước ngầm lớn gần hố đào giảm dần theo khoảng cách so với hố đào, trình lún vò trí khác đất bên hố đào khác có hình dáng tương tự dỡ tải lớp đất phía hố đào gây 2.3.3 Biện pháp thi công: việc lựa chọn biện pháp thi công tổng thể tầng hầm biện pháp top-down hay bottom-up, kỹ thuật sử dụng chống, khoảng thời gian tiến hành giai đoạn đào,… tất có ảnh hưởng đến dòch chuyển đất quanh hố móng Đối với phương pháp top – down, người ta sử dụng sàn tầng hầm để chống đỡ tường thay cho hệ chống với mục đích giảm tiểu chuyển dòch tường chắn, chuyển dòch đất quanh hố đào Ngoài ra, việc chọn hệ chống đỡ hay hệ giằng cách lắp đặt chúng ảnh hưởng nhiều tới độ lún đất 2.3.4 Tác động thay đổi ứng suất đất nền: Sự thay đổi ứng suất xảy hai dạng phần tử đất: phần tử cạnh hố đào phần tử đáy hố đào Sự giảm ứng suất tổng thể theo phương thẳng đứng phương nằm ngang xảy trình đào đất dẫn đến xuất áp lực đất chủ động đất việc thay đổi cân áp lực nước lỗ rỗng có tác động tới biến dạng đất Sự thay đổi mối 15 quan hệ ứng suất – biến dạng theo thời gian trình đào làm thay đổi ứng suất hữu hiệu áp lực nước lỗ rỗng cân lại 2.3.5 Ứng suất ngang ban đầu đất: vùng đất cao, tồn ứng suất theo phương ngang đất kiểu đất sét cố kết, giá trò hệ số áp lực đất lớn K o, biến dạng đất xung quanh hố đào lớn Đối với đất có tính nén thấp, giá trò hệ số áp lực đất trạng thái nghỉ K o, biến dạng đất xung quanh hố đào thường nhỏ 2.3.6 Đặc tính đất Ảnh hưởng đặc tính đất đến hố đào Peck tiến hành nghiên cứu tổng kết vào năm 1969 Theo Peck, dòch chuyển tường đất xung quanh hố đào đất cứng có trò số nhỏ so với đất mềm Độ cứng cường độ đất yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng tổng thể hố đào dòch chuyển đất xung quanh Trong sét yếu bùn nhão, vùng hóa dẻo đất kết việc xuất sức kháng bò động cọc cừ hay giằng biên kết hợp với dòch chuyển lớn 2.3.7 Độ cứng hệ chống Độ cứng hệ chống có vai trò quan trọng, thực tế quan sát cho thấy chuyển dòch đất quanh hố đào giảm tăng độ cứng hệ chống đỡ Goldberg tác giả khác nghiên cứu ảnh hưởng độ cứng hệ kết cấu chống đỡ đến hố đào Các số liệu cho thấy độ cứng khoảng cách kết cấu chống đỡ có ảnh hưởng tới chuyển dòch đất bên Hình dáng biến dạng tường đất bên cạnh tường sinh biến dạng điểm chống đỡ độ sâu khác giá trò dòch chuyển vào lòng hố móng điểm Lực nén xuất chống tất lực bên bên tường đạt tới trạng thái cân Lực cân thay đổi chốngvà thay đổi áp lực đất đáy hố móng nguyên nhân gây lượng dòch chuyển ngang phụ thuộc vào 16 độ cứng chống độ cứng đất trạng thái nén bên đáy hố móng 2.4 Giới thiệu công trình tiếp cận đề tài – Công trình nhà điều hành sản xuất công ty điện lực Tp.HCM [17] Công trình xây dựng số 35 Tôn Đức Thắng, phường Bến Nghé, quận 1, TpHCM Công trình có chiều cao 86.4m, gồm 22 tầng tầng hầm Đây công trình có hố đào sâu sử dụng tường liên tục làm kết cấu chắn giữ, thi công theo phương pháp top – down Hố đào sâu có kích thước 53.45 m x 70.25 m, sâu 10m chắn giữ tường liên tục có chiều dày 0.6m, sâu 24m Tường chắn thi công thành panel tường ghép lại với Tường chống đỡ sàn tầng hầm có chiều dày 0.3m Cao trình sàn tầng hầm: - Cao trình mặt sàn tầng hầm 1: -4.00m - Cao trình mặt sàn tầng hầm 2: -8.00m - Cao trình mặt sàn tầng hầm 3: -12.00m 17 Hình 2.11 – Mặt cắt tường vây 18 Hình 2.12 - Mặt tường vây cọc 19 Sàn tầng hầm chống đỡ cột thép hình chữ I Các cột thép chống lên đầu cọc khoan nhồi Hình 2.13 – Mặt cắt cột thép hình Hình 2.14 – Công trình nhà điều hành sản xuất công ty điện lực Tp.HCM 20 Hình 2.15 - Sàn tầng hầm thứ Hình 2.16 - Đào đất thi công tầng hầm thứ hai 21 Hình 2.17 – Vận chuyển đất khỏi hố đào 2.5 Một số nghiên cứu hố đào sâu - Clough O’Rourker – Dựa vào quan trắc thực tế đưa mối tương quan chuyển vò ngang lớn với độ cứng tường chắn; tương quan hệ số an toàn với bùng - Brian Brenner, David L.Druss Bratrice J.Nessen – Nghiên cứu dòch chuyển đất ảnh hưởng công trình lân cận thi công đào đất - Peck – Từ quan trắc thực tế thiết lập biểu đồ quan hệ độ lún thẳng đứng (theo  độ sâu hố móng) với khoảng cách đến hố móng (theo tỉ lệ độ sâu hố móng)  ... 57m, sâu 28 m, có sức chứa 530 ôtô con, sàn cách mặt đường phố 3m, tầng xếp theo đường xoắn ốc Đây công trình xây dựng phương pháp giếng chìm 2. 2 .2 Ở Việt Nam 2. 2 .2. 1 Cao ốc Fideco Hình 2. 1 – Vò... trình thi công Hình 2. 2 - Tiến hành lắp đặt tầng chống thứ Hình 2. 3 - Đo chuyển dòch ngang thiết bò inclinometer 10 Hình 2. 4 - Đào đất tiến hành lắp đặt tầng chống thứ 2. 2 .2. 2 Công trình Cao ốc... 35 (m) 2. 2 Giới thiệu số công trình hố đào sâu 2. 2.1 Trên giới Một gara có kích thước 156 x 54 x 27 m gồm tầng xây dựng Maxcơva có sức chứa 20 00 ôtô Để xây dựng công trình người ta đào 27 4000m