TƯỜNG VÂY HOÀN CHỈNH

TƯỜNG VÂY PHẦN I TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG VÂY Trong q trình thi cơng móng tầng hầm nhà cao tầng, thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng đất xung quanh khu vực hố đào làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến đất bị dịch chuyển lún gây hư hỏng cơng trình lân cận khơng có giải pháp thích hợp Tường vây giải pháp thích hợp để chống đỡ thành hố đào, bên cạnh tận dụng tường vây làm tường tầng hầm Tầng ngầm cao ốc phần việc quan trọng, khơng có vai trò với cơng trình mà với cơng trình lân cận Chính vậy, tiến hành khảo sát địa chất xác lập quy trình kỹ thuật xây dựng tầng ngầm đòi hỏi phải có yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt lĩnh vực xây dựng ngầm Định nghĩa tường vây: Tường đất phận kết cấu cơng trình bêtơng cốt thép đúc chỗ lắp ghép (bằng panen đúc sẵn) đất Tường vây có chức giữ ổn định và/hoặc chống thấm dùng làm tường chống thấm cho đập nước hố đào, làm móng tường bao cho kết cấu  Tên loại kết cấu thường gọi sau: o Tiếng Việt: Tường đất o Tiếng Pháp: Paroi moulée dan le sol o Tiếng Anh : Diaphragm Wall o Tiếng Nga: CTEHA B ΓPYHTE Phạm vi áp dụng tường vây:  Tường đất áp dụng trường hợp sau: o Làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng; Trang TƯỜNG VÂY o Làm cơng trình ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống nước lớn, gara ơtơ ngầm đất v.v… o Làm kè bờ cảng, làm tường chắn đất …  Đối với tường vây làm tầng hầm nhà cao tầng tường có tác dụng đảm bảo yêu cầu : o Bảo vệ thành hố đào sâu; đồng thời bảo vệ móng cho cơng trình lân cận; o Bảo vệ cho nước ngầm khơng vào tầng hầm q trình thi cơng sử dụng; o Đảm bảo cho tường đất ổn định, nghĩa không bị nghiêng, không bị lún giới hạn cho phép Trang Phân loại tường vây: 3.1.Theo cách xếp bố trí cọc 3.1.1 Tường vây cọc hàng theo kiểu dãy cột: Khi đất quanh hố đào tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, lợi dụng tượng vòm cọc gần Hình I.1 3.1.2 Tường vây cọc hàng liên tục: Trong đất yếu thường khơng thể hình thành vòm đất, cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục Cọc khoan lỗ dày liên tục chồng tiếp vào nhau, cường độ bêtơng thân cọc chưa hình thành làm cọc rễ bêtơng khơng có cốt thép hai cọc để nối liền cọc hàng khoan lỗ lại (hình I.3) Cũng dùng cọc thép, cọc bêtơng cốt thép (hình I.4,5) Hình I.2 Hình I.3 Hình I.4 3.1.3 Tường vây cọc hàng tổ hợp: Hình I.5 Trong vùng đất yếu mà có mực nước ngầm tương đối cao dùng cọc khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm tổ hợp với tường chống thấm cọc ximăng đất Hình I.6 3.2.Theo loại cọc cấu tạo nên tường vây 3.2.1 Tường chắn cọc đất trộn xi măng Trộn cưỡng đất với xi măng thành cọc xi măng, sau đóng rắn thành tường chắn có dạng liền khối đạt cường độ định Dùng cho loại hố đào có độ sâu từ – m 3.2.2.Tường chắn cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi có đường kính từ 0,6 – m, cọc dài 15 – 30 m, làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, đỉnh cọc cố định dầm vòng bê tơng cốt thép Dùng cho hố đào có độ sâu từ – 13 m 3.2.3.Tường chắn cọc thép hình Các cọc thép hình thường I hay H hạ vào đất liền sát búa đóng hay rung tạo thành tường chắn kiểu hàng cọc, đỉnh giằng thép hình Dùng cho hố đào có độ sâu -13 m 3.2.4.Tường chắn dạng hàng cọc thép Dùng thép máng sấp ngửa móc vào cọc thép khóa miệng thép hình với mặt cắt chữ U chữ Z Dùng phương pháp đóng rung để hạ chúng vào đất, sau hồn thành nhiệm vụ chắn giữ, thu hồi sử dụng lại Dùng cho loại hố móng có độ sâu từ – 10 m 3.2.5.Tường chắn cọc bê tông cốt thép Cọc bê tông cốt thép có chiều dài cọc từ – 12 m, sau hạ cọc xuống đất, người ta tiến hành cố định đầu cọc dầm vòng bê tơng cốt thép hay neo Dùng cho loại hố đào có độ sâu từ – m 3.2.6.Tường vây barrette Tường vây barrette tường bê tông đổ chỗ, chiều dày từ 600 – 800 mm để chắn giữ ổn định hố đào sâu q trình thi cơng Tường làm từ đoạn cọc barrette, tiết diện chữ nhật với chiều rộng thay đổi từ 2,2 – 3,6 m Các đoạn tường barrette liên kết chống thấm goăng cao su Trong trường hợp tầng hầm, tường barrette thường thiết kế có chiều sâu >10 m tùy thuộc vào địa chất cơng trình phương pháp thi công 3.3 Căn vào độ sâu hố đào tình hình chịu lực kết cấu, chắn giữ cọc hàng  Kết cấu chắn giữ khơng có chống (conson): Khi độ sâu hố đào khơng lớn lợi dụng tác dụng conson để chắn giữ thể đất phía sau tường  Kết cấu chắn giữ có chống đơn: Khi độ sâu đào hố lớn hơn, dùng kiểu khơng chống dùng hàng chống đơn đỉnh kết cấu chắn giữ  Kết cấu chắn giữ nhiều tầng chống: Khi độ sâu đào hố móng sâu, đặt nhiều tầng chống, nhằm giảm bớt nội lực tường chắn 4.Một số cơng trình thi cơng tường vây tầng hầm: o Cơng trình có tầng hầm sau năm 1954 xây dựng tầng hầm nhà 11 tầng (móng cọc đóng 12m), Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) thiết kế Sở Xây dựng Hà Nội thi công vào năm 1981 o Cơng trình sử dụng kỹ thuật neo đất Bachy – Soletanche Vietnam (BSV) thực thành cơng Tồ tháp VietcomBank 184 Trần Quang Khải, Hà Nội vào năm 1997 o Dự án Trung tâm điều hành Thông tin viễn thông Điện lực Việt Nam (TTVTĐL - EVN) có diện tích 14 000 m số 11 phố Cửa Bắc, TP Hà Nội 2008 o Tòa tháp Keangnam Landmark Tower cao Việt Nam, Lô đường Phạm Hùng, Hà Nội, Samwoo Geotech thi công từ tháng 5/2008 Một số phương án tính tốn tường vây 5.1.Phương án tường đất Hiện tại, theo biện pháp thi công, có loại tường đất tường đổ chỗ tường lắp ghép Tường vây dạng lắp ghép thường sử dụng cho cơng trình có khối lượng tường đất lớn, có đoạn tường dài với kết cấu điển hình thường sử dụng có nhà máy bêtơng cốt thép đúc sẵn gần để tiết kiệm chi phí đầu tư.Tường lắp ghép thường đòi hỏi phải xử lí chỗ chống thấm thận trọng Tường vây đổ chỗ so với dạng lắp ghép ưu điểm dạng thi công dễ dàng điểu kiện thành phố chật hẹp, hệ thống máy thi công không phức tạp tốn dạng lắp ghép, khả chống thấm cho tường giải triệt để Tuy nhiên thời gian thi công châm, thường gây ô nhiễm môi trường lớn q trình thi cơng đòi hỏi phải có biện pháp khắc phục  Biện pháp thi công mối nối tường đất đổ chỗ Biện pháp thi công tường đất đổ chỗ phân biệt chủ yếu công việc xử lý chống thấm cho tường vây vị trí liên kết panel tường Trên sở phân dạng thi công mối nối cho tường vây gồm có: • Mối nối dạng ống nối đầu • Mối nối hộp nối đầu • Mối nối gioăng chống thấm CWS 5.2.Tính tốn tường vây phương pháp số gia PHẦN II THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP “TƯỜNG TRONG ĐẤT”: Trong phần trình bày giải pháp thiết kế cho tường đất dùng làm tầng hầm cho nhà cao tầng Nội dung việc thiết kế sau: Kiểm tra sức chịu tải đất chân tường Tường đất dùng làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng, khơng chiu tải trọng thẳng đứng N tc cơng trình bên gây nên Trong trường hợp tổng quát, phải đảm bảo cho sức chịu đất chân tường lớn tải trọng cơng trình cộng với tải trọng thân tường gây nên tai chân tường, tức là: Trong đó: Ptc - áp lực tiêu chuẩn chân tường, T/m ; Ntc - tải trọng cơng trình mét dài, T/m; Gtc - trọng lượng thân của, mét dài tường, T/m; Rtc - sức chịu tải đất chân tường, xác định theo công thức b - chiều rộng tường đất tc R = Abγ + Bhγ’ + Dc tc Trong : b – chiều rộng tường (chiều rộng barét), m; h – chiều sâu tường, m; t γ – dung trọng lớp đất tường, T/m ; γ’ – dung trọng trung bình cc lớp đất từ chân tường đến mặt đất, T/m ; tc c – lực dính tiêu chuẩn lớp đất chân tường, T/m ; A, B, D – thông số phụ thuộc góc ma sát ϕ lớp đất chân tường, tra theo bảng sau: ϕ0 A B D ϕ0 A B D 0.00 1.00 3.14 24 0.72 3.78 6.45 0.03 1.12 6.32 26 0.84 4.37 6.90 0.06 1.25 3.51 28 0.98 4.93 7.40 0.10 1.39 3.71 30 1.15 5.59 7.95 0.14 1.55 3.93 32 1.34 6.35 8.55 10 0.18 1.73 4.17 34 1.55 7.21 9.21 12 0.23 1.94 4.42 36 1.81 8.25 9.00 14 0.29 2.17 4.69 38 2.11 9.44 10.80 16 0.36 2.43 5.00 40 2.46 10.48 11.73 18 0.43 2.72 5.31 42 2.87 12.50 12.77 20 0.51 3.06 5.66 44 3.37 14.48 13.96 22 0.61 3.44 6.04 46 3.66 15.64 14.6 Ghi chú: tường đất bêtông cốt thép gồm barét nối liền qua giằng chống thấm, tính cho mét dài tường hay tính cho barét Tính tốn tường chắn khơng neo: Trường hợp áp dụng nhà có tầng hầm khơng sâu 4m Sơ đồ tính trình bày hình đây: Hình II.2 Sơ đồ tính tốn tường tầng hầm không neo a) Sơ đồ tường b) Sơ đồ áp lực đất c) Biểu đồ monem Quan niệm tường bêtông cốt thép vật cứng, nên tác dụng áp lực đất, quay quanh điểm C, gọi điểm ngàm, cách đáy hố đào đoạn Z c=0,8h2 (trong h2 chiều sâu tường đáy hố đào) Ở phải xác định hai số liệu quan trọng, độ sâu cần thiết tường mômen uốn Mmax để tính cốt thép cho tường Trình tự tiến hành sau: a) Xác định hệ số áp lực chủ động áp lực bị động đất vào tường • Hệ số áp lực chủ động: λa = tg (45 - λ/2) • Hệ số áp lực bị động λb = tg (45 + λ/2) • Hiệu số hai áp lực chủ động bị động là: λ = λa - λb b) Xác định áp lực giới hạn đất chân tường : qgh = γ[(h1 – h2) – h2λa] c) Áp lực đất chủ động sau tường: d) Lực đẩy ngang lớn chân tường vào đất: Ghi chú: Trong công thức trên: γ – dung trọng đất; ϕ – góc ma sát đất e) Chiều sâu ngàm tường vào đất cần thiết tường ổn định thỏa điều kiện:qmax ≤ qgh f) Xác định momen uốn lớn Mmax tác dụng vào điểm nằm đáy hố đào đoạn Zo:  Bảng Tổng Hợp Kết Quả Các Giá Trị Bảng Tổng hợp giá trị Nội Lực Chuyển Vị  Nhận xét: Từ kết mô hình PLAXIS ta thấy với phương án thi cơng đưa đảm bảo điều kiện: Chuyển vị lớn Δhmax = 38.93 mm < [Δh] = H/200 = 40 mm o Chuyển vị lớn đỉnh tường vây Δhđỉnh = 11.91 mm < [Δhđỉnh] = 25.4 mm o 3.Tính tốn cốt thép tường vây o Từ bảng nội lực giai đoạn thi công đào đất tường tầng hầm, ta tìm momet lớn nhất, giá trị lực cắt lớn max giai đoạn sau: o Cọc D600, L= 18 m, Mmax= 317.19 kN.m/m, Qmax= 180.83 kN/m o Ta tính thép cho tiết diện HCN quy đổi bxh=1x0.506(m) o Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ a = 5cm 3.1 Tính tốn cốt thép dọc chịu lực:  Vật liệu:  Bê tơng B25 có E = 3.10 kN/m Rb =14.5.10 kN/m Rbt = 1050 kN/m Rsw = 210.10 kN/m  Thép AI có:  Thép AII có: Rs = 280.10 kN/m  Tính tốn:  Hệ số điều kiện làm việc γb = 0.8  Diện tích cốt thép chịu lực:  Kết tính bảng sau: Bảng Kết tính tốn cốt thép o Theo quy đổi ban đầu 1m chiều dài tường vây có 1.67 cọc khoan nhồi Vậy diện tích thép tối thiểu cọc tường vây o Chọn bố trí thép ∅20 (as = 3.14 cm ) o Chọn n = 12 As-bố trí = 12 x 3.14 = 37.68 cm 3.2 Tính tốn cốt đai: o Giá trị lực cắt lớn Qmax = 180.83 (kN) o Kiếm tra điều kiện tính tốn: o So sánh: Qmax< Qb , lực cắt hoàn toàn bê tơng chịu đủ, cần bố trí thép đai cấu tạo + Chọn thép đai xoắn ∅12a200 + Bố trí cốt thép: Hình 10 Bố trí cốt thép cọc So sánh phương án tường vây Với phương án đào đất giằng chống trên, để lựa chọn phương án tường vây tối ưu ( chuyển vị, ổn định hố đào kinh tế) Lần lượt mơ hình tương tự với chiều sâu tường vây là: 10m (ngàm 2m), 14m ( ngàm 4m), 16m ( ngàm 8m), 18m ( ngàm 10m) 20m ( ngàm 12m) Lấy tiêu chí chuyển vị hố đào, tường vây, Mơ-ment tường vây, độ ổn định hố đào tính kinh tế ta kết sau: Bảng So sánh phương án tường vây Hình 11 Biểu đồ quan hệ chiều sâu ngàm chuyển vị Hình 12 Biểu đồ quan hệ chiều sâu ngàm Moment  Nhận xét: Từ hai biểu đồ ta nhận thấy, với chiều dài đoạn ngàm từ 6m trở lên chuyển vị tường vây khơng thay đổi nhiều Tức việc tăng chiều sâu tường ngàm vào đất không mang lại nhiều ý nghĩa mặt chuyển vị, mặt khác việc ngàm sâu dẫn tới tăng momen tường vây Như cần lựa chọn chiều sâu ngàm khoảng từ – 8m  Với tiêu chí ổn định tường vây: khảo sát phát triển dẻo có kết sau: Hình 14 Phát triển dẻo trường hợp L = 10m (ngàm 2m) Hình 15 Phát triển dẻo trường hợp L = 12m (ngàm 4m) Hình 16 Phát triển dẻo trường hợp L = 14m ( Ngàm 6m) Hình 17 Phát triển dẻo trường hợp L = 16m ( Ngàm 8m) Hình 18 Phát triển dẻo trường hợp L = 18m ( Ngàm 10m) Hình 19 Phát triển dẻo trường hợp L = 20m ( Ngàm 12m) Nhận xét: o Khi Lngàm lớn độ ổn định hố đào lớn, Moment xuất o tường chắn tăng theo Nhưng hố đào khảo sát tăng o chiều sâu tường vây lớn không mang nhiều ý nghĩa, chưa kể tới việc tăng chiều dài tường vây tốn khó khăn thi công Kết luận: o Để đảm bảo làm việc hố đào ( độ ổn định, chuyển vị) tận dụng khả làm việc tường vây, ta lựa chọn phương án Lngàm = 8m o 5.Kiểm tra ổn định hố đào 5.1 Điều kiện chuyển vị tường vây Từ kết phân tích phần mềm PLAXIS ta có bảng tổng hợp sau : Bảng Tổng hợp chuyển vị 5.2 Biến dạng đất Hình 20 Phase 3: Đào đất tới cao độ -1m, dmax = 10.62mm Hình 21 Phase 3: Đào đất tới cao độ -1m, lún 7.27mm Hình 2a2 Phase 6: Đào đất tới cao độ -4m, dmax = 27.01mm Hình 22b Phase 6: Đào đất tới cao độ -4m, trồi 33.23mm Hình 23 Phase 9: Đào đất tới cao độ -7m, dmax = 38.91mm Hình 24 Phase 9: Đào đất tới cao độ -7m, trồi 34.00mm  Bảng Tổng Hợp: đơn vị (mm) Chuyển vị ngang (mm) Chuyển vị đứng (mm) Phase 10.62 -7.27 Phase 27.01 33.23 Phase 38.91 34.00 Bảng 10 Tổng hợp chuyển vị  Đánh giá: Chuyển vị ngang đất quanh hố đào giới hạn cho phép Chuyển vị đứng ( trồi ) đất hố đào đảm bảo ổn định trình thi cơng 5.3 Hệ số an tồn o Xét chất chế phá hoại khối đất phá hoại cắt trượt o Từ ý tưởng xây dựng lý thuyết hệ số an toàn theo mức độ huy động cường độ chịu cắt đất hình thành o Về đất có khả chống cắt: Trang 72 Trong đó:cm, φm lực dính huy động góc ma sát huy động góc ma sát huy động + Fm< 1: Cường độ chịu cắt huy động hết bị phá hoại + Fm = 1: Cường độ chống cắt huy động vừa hết Đất trạng thái cân + Fm> 1: Cường độ chống cắt đất chưa cần huy động hết đất làm việc tốt + Theo kinh nghiệm lấy Fm = 1.4 – 1.6  Sử dụng chức phân tích an tồn (Safety Analysis) PLAXIS (Thơng qua phase 10, 11, 12 – phân tích Phi – c –redution) ta kết sau: Hình 25 Hệ số an tồn Point A( đỉnh hố đào): minMsf = 2.593 Hình 26 Hệ số an tồn Point B (bụng hố đào): minMsf = 2.593 Hình 27 Hệ số an toàn Point C (đáy hố đào): minMsf = 2.593 Trang 73  Bảng đánh giá Bảng 10 Tổng hợp đánh giá  Kết luận: Hố đào thỏa điều kiện theo trạng thái giới hạn phá hoại Quy trình thi cơng tầng hầm  Mặt bố trí móng cọc Khoan Nhồi Hình 28 Mặt móng cọc Khoan Nhồi Hình 29 Mặt bố trí móng cọc Khoan Nhồi Hình 30 Mặt cắt bố trí móng M10 Từ khảo sát kĩ thuật phần mềm, lựa chọn phương án thi công đào đất với bước sau: 6.1 Giai đoạn Thi công tường vây, cọc khoan nhồi (cho móng) Hình 31 Thi cơng tường vây 6.2 Giai đoạn Hạ mực nước ngầm tới cao độ -2m đào đất tới cao độ -1m Hình 32 Hạ Mực nước ngầm 6.3 Giai đoạn Thi công hệ dầm mũ tường vây lắp chống cao độ -1.0m Hình 33 Thi cơng hệ dầm mũ tường vây lắp chống cao độ -1.0m 6.4 Giai đoạn Hạ mực nước ngầm tới cao độ -6m đào đât tới cao độ -5m Hình 34 Hạ mực nước ngầm tới cao độ -6m đào đât tới cao độ -5m 6.5 Giai đoạn 5: Lắp chống cao độ -5.0m 6.6 Giai đoạn 6: Hạ mực nước ngầm tới cao độ -9m đào đất tới cao độ -8m Hình 35 Hạ mực nước ngầm tới cao độ -9m đào đất tới cao độ -8m 6.7 Giai đoạn Hạ mực nước ngầm tới cao độ -11m đào đất cục tới cao độ -10.0m Hình 36 Hạ mực nước ngầm tới cao độ -11m đào đất cục tới cao độ -10.0m 6.8 Giai đoạn Thi cơng móng Hình 37 Thi cơng móng PHẦN VI MỘT SỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO       [1] Nền móng nhà cao tầng tác giả GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng [2] Thi công tầng hầm nhà cao tầng tác giả GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng [3] Bài giảng Nền móng nhà cao tầng tác giả TS Trần Văn Tiếng [4] Hướng dẫn sử dụng PLAXIS V8.2 tác giả TS.Nguyễn Hồng Nam [5] TCVN 10304-2014 “Móng Cọc - Tiêu chuẩn thiết kế” ... tốn tường vây 5.1.Phương án tường đất Hiện tại, theo biện pháp thi cơng, có loại tường đất tường đổ chỗ tường lắp ghép Tường vây dạng lắp ghép thường sử dụng cho cơng trình có khối lượng tường. .. bên nhằm đảm bảo cho tường đất có tính chỉnh thể tương đối cao Tiếp tục đào hố tường vây Trang 25 b) Một số loại máy đào tường vây Thông số kỉ thuật máy cạp tường vây thi công tường dẫn BAUERGB34-Đức... chỗ Biện pháp thi công tường đất đổ chỗ phân biệt chủ yếu công việc xử lý chống thấm cho tường vây vị trí liên kết panel tường Trên sở phân dạng thi công mối nối cho tường vây gồm có: • Mối nối