NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP PHỤT VỮA CAO ÁP ĐỂ GIA CỐ XUNG QUANH HẦM TẠI TUYẾN METRO 1 (ĐOẠN NHÀ HÁT - BA SON)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HƠ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGÔ THANH HUY NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP PHỤT VỮA CAO ÁP ĐỂ GIA CỐ XUNG QUANH HẦM TẠI TUYẾN METRO (ĐOẠN NHÀ HÁT - BA SON) Chun ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm Mã số ngành : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ •• Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẤCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: GS.TSKHNGUYỄN VẨN THO Cán chấm nhận xét 2: PGS TS TÔ VÃN LẬN Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: 1/Chủ tịch hội đồng : PGS.TSBÙI TRƯỜNG SƠN 2/ Thư ký hội đồng 3/ TS LÊ TRỌNG NGHĨA ủy viên phản biện 4/ GS.TSKH NGUYỄN VAN THƠ ủy viên phản biện 5/ PGS.TS TÔ VẨN LẬN PGS.TS ủy viên hội đồng TRẤN TUẤN ANH CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẢT XÂY DƯNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên học viên: NGƠ THANH HUY MSHV: 1570672 Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1991 Nơi sinh: Tiền Giang Chun ngành: Kỹ thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm Mã số: 60580204 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP PHỤT VỮA CAO ÁP ĐÊ GIA CỐ XUNG QUANH HẦM TẠI TUYẾN METRO (ĐOẠN NHÀ HÁT - BA SON) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu biện pháp Jet-grouting để gia cố xung quanh hầm đoạn Nhà Hát - Ba Son Sử dụng Plaxis 2D mô ứng xử đất quanh hầm, chuyển vị mặt đất gia cố không gia cố để đánh giá vai trò biện pháp gia cố Tiến hành tối ưu hóa toán lựa chọn biện pháp gia cố xung quanh hầm dựa kết nghiên cứu III NGÀY GIAO NHIỆM vụ / / IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM vụ : / / V CÁN Bộ HƯỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Tp HCM, ngày thắng năm 20 CÁN Bộ HƯỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN CHỦ NHIIỆM Bộ MÔN PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỤNG LỜI CẢM ƠN “Con người phải suốt đời trau dồi cho có kiến thức ngày rộng thêm.” ( Theo A LU-NA-SÁC-XKI) Khơng nằm ngồi mục đích giai đoạn làm Luận văn - giai đoạn quan trọng nhằm củng cố kiến thức sau tháng ngày học tập ghế nhà trường Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy PGS.TS Võ Phán tận tình hướng dẫn động viên em suốt trình thực Với hỗ trợ lớn từ bắt đầu em có định hướng rõ ràng để hoàn thành tốt Luận văn Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn Thầy (Cơ) mơn Địa Cơ-Nen Móng nói riêng khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa TP HCM nói chung Trong năm học tập trường, thầy cô trang bị cho em kiến thức, kỹ quý báu động lực để thực Luận văn Đó hành trang tốt tảng vững để bước vào đường nghiệp nhiều thử thách Bản thân cố gắng nghiên cứu hoàn thiện Luận văn nhiên với kiến thức luận văn khơng tránh khỏi số thiếu sót Em kính mong nhận đóng góp ý kiến từ phía thầy bạn để Luận văn em hoàn thiện kết nghiên cứu ứng dụng thực tế Một lần em xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, ngày 18 tháng 06 năm 2018 Học viên thực Ngơ Thanh Huy TĨM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP PHỤT VỮA CAO ÁP ĐÊ GIA CÓ XUNG QUANH HẰM TẠI TUYẾN METRO (ĐOẠN NHÀ HÁT - BA SON) TĨM TẮT: Cơng nghệ Jet - Grouting ngày sử dụng phổ biến giới công tác gia cố xử lý đất yếu Ở Việt Nam, vữa cao áp nghiên cứu áp dụng vài năm gần Trong nghiên cứu này, công nghệ vữa cao áp sử dụng để gia cố đất xung quanh tuyến Metro 1, đoạn Nhà Hát - Ba Son Mục đích việc gia cố nhằm giảm độ lún bề mặt q trình thi cơng ham Metro số máy khiên đào (TBM) Các công thức kinh nghiệm sử dụng để đánh giá độ lún bề mặt Kết tính lún cơng thức so sánh với kết tính toán phương pháp phần tử hữu hạn Mối quan hệ đặc trưng đất trộn xi măng công nghệ vữa cao áp: modul đàn hồi E, bề dày độ lún bề mặt thiết lập dựa kết tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn Từ khóa: Phụt vữa cao áp, hầm, lún bề mặt, gia cố nền, máy khiên đào (TBM) ABSTRACT RESEARCH ON JET-GROUTING METHOD TO SOIL STABILIZATION AROUND TUNNEL OF THE METRO LINE (NHA HAT TO BA SON) ABSTRACT: Jet - Grouting is widely used nowadays in over the world as an effective technology for soil improvement In Vietnam, this technology has just been studied and used recent years In this research, Jet- Grouting is used to stabilize the soil around a tunnel of Metro line 1, section from Nha Hat to Ba Son The purpose of using Jet - Grouting is to reduce the surface settlement due to tunneling with Tunnel boring machine -TBM The surface settlement calculated by impirical equations are compared with that of finite element method - FEM As a result, the relationship between the soilcrete properties including modulus E and thickness from Jet Grouting and the surface settlement is proposed by using FEM analysis Keywords: Jet - Grouting, tunnel, surface settlement, ground reinforcement, TBM LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng việc thực hướng dẫn Thầy PGS.TS.VÕ Phán Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm công việc thực TpHCM, ngày 18 tháng 06 năm 2018 Học viên thực Ngơ Thanh Huy MỤC LỤC •• MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIÊU vii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu CHUƠNG1: TÔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHỤT VỮA CAO ÁP KHI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1 Mục đích cơng nghệ vữa cao áp [ ] .4 1.2 Tổng quan công nghệ Jet-grouting .5 1.2.1 Lịch sử phát triển.[2] [3] 1.2.2 Nguyên lý hoạt động:[3] [4] [5][6][14] 1.2.3 Uu, nhược điểm phương pháp Jet-grouting.[3][14] 12 1.2.4 Các cách bố trí cọc Jet-grouting .14 1.3 Một số phương pháp gia cố khác cơng trình ngầm [7][8] 16 1.3.1 Silicáthóa 16 1.3.2 Nhựa hóa 16 1.3.3 Sét hóa 17 1.3.4 Phương pháp đóng băng nhân tạo 17 1.3.5 Phương pháp gia cố tạm thời tuyến đào sử dụng màng chắn ống 18 1.4 Nhận xét 19 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CHUN VỊ MẶT ĐẤT KHI THI CÔNG HẦM BẰNG MÁY ĐÀO TBM 20 2.1 Chuyển vị - biến dạng mặt đất thi công máy TBM (Tunnel Boring Machine) 20 2.1.1 Vấn đề lún bề mặt thi công máy TBM.[3] 20 2.1.2 Nguyên nhân gây biến dạng [9] 21 2.2 Lý thuyết tính lún bề mặt [3][9][10][11] 25 2.2.1 Lún thẳng đứng theo phương vng góc với CTN 25 2.2.2 Lún dọc trục hầm 30 2.3 Nhận xét 31 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CHUN VỊ MẶT ĐẤT THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỪ HỮU HẠN (FINITE ELEMENTS METHOD-FEM) 32 3.1 Tổng quát 32 3.2 Phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis 2D 33 3.2.1 Mơ hình Mohr - Coulomb [12][13] 33 3.2.2 3.3 Mô hình Hardening Soil [12][13] 38 Nhận xét 44 CHƯƠNG 4: ỬNG DỤNG TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ BIỆN PHÁP JET-GROUTING ĐÊ GIA CỐ XUNG QUANH HẦM TẠI TUYẾN METRO (ĐOẠN NHÀ HÁT - BA SON) 45 4.1 Giới thiệu cơng trình [Ỉ][Ỉ4][Ỉ5] 45 4.2 Giới thiệu địa chất thơng số dùng tính tốn 47 4.2.1 Địa chất khu vực nghiên cứu 47 ii 4.2.2 4.3 Thơng số tính tốn:[l] 49 Tính tốn chuyển vị mặt đất giải tích.[3] 52 4.3.1 Tính tốn độ lún bề mặt theo Herzog (1985) 52 4.3.2 Tính tốn độ lún bề mặt theo O’ Reilly New (1991) 52 4.4 Mô trường hợp gia cố không gia cố xungquanh cơng trình ngầm phần mềm Plaxis 54 4.4.1 Trường hợp không gia cố 57 4.4.2 4.5 Trường hợp gia cố : 58 Kết tính tốn 60 4.5.1 Trường hợp không gia cố 60 4.5.2 Trường hợp gia cố 63 4.6 Nhận xét: 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC LÝ LỊCH TRÍCH NGANG iii Mođul đàn hồi E (Mpa) cọc jetSTT Trường hợp Mất mát thể tích CVL) 120 Tải trọng Kết cẩu grouting 140 160 180 200 Nhà hát Cơng trình Móng nhà hát BT 60KN/m 10kN/m2 dày 0,6m Hầm Hầm 1% X X X X X X X X X X 0,5% X X X X X X X X X X 1% X X X X X X X X X X 0,5% X X X X X X X X X X 1% X X X X X X X X X X 0.5% X X X X X X X X X X 1% X X X X X X X X X X 0,5% X X X X X X X X X X 8= 2,5m 8= 2,7m 8= 3,0m 8= 3,5m 56 4.4.1 Trường hợp không gia cố ♦♦♦ Bỏ qua tải trọng bên trên: Để so sánh với kết giải tích theo cơng thức Herzog O’Reilly ta xem khơng có tải trọng cơng trình bên bên trên, theo giả thuyết “Green field” Ta tính tốn với trường hợp VL (%) : 0.5,1.5,3 (%) •u I# y.K ÍX 13 3H JBR «■ »3 « 'UG PCX HA IH 3CR U3 “1 Hình 4.7: Mơ hình khơng gia cố Trình tự khai báo mơ hình: - Bước 1: Thiết lập mơ hình áp dụng ứng suất ban đầu; - Bước 2: Xây dựng đường hầm phía Đơng (hầm dưới) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hàm phía Đơng; làm khơ hầm - Bước 3: Xây dựng đường hầm phía Tây (hầm trên) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hầm phía Tây, làm khơ hầm ❖ Có xét tải trọng bên trên: 57 Hình 4.8: Mơ hình khơng gia cố có xét tải bên - Bước 1: Thiết lập mơ hình áp dụng ứng suất ban đầu; - Đước 2: Kích hoạt tải trọng tòa nhà, mống tòa nhà, giao thơng hữu; - Bước 3: Xây dựng đường hầm phía Đơng (hầm dưới) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hầm phía Đơng; làm khơ hầm - Bước 4:Xây dựng đường hầm phía Tây (hầm trên) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hầm phía Tây, làm khô hầm 4.4.2 Trường hợp gia cố : 4.42.1 Thay đổi E cố định = , m (TKCS - BQLĐSĐT - 2010) đề khảo sảt độ lún lởn theo Moduỉ đàn hồi Hình 4.9 Mơ hình thay đổi E cố định ổ= 2,7 m 58 Trình tự khai báo mơ hình: - Bước 1: Thiết lập mơ hình áp dụng ứng suất ban đầu; - Bước 2: Kích hoạt tải trọng tòa nhà, móng tòa nhà, giao thơng hữu; - Bước 3: Thiết lập vùng gia cố cọc Ximăng - Đất (Jet - Grouting);đặt chuyển vị - Bước 4: Xây dựng đường hầm phía Đơng (hầm dưới) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hàm phía Đông; làm khô hàm - Bước 5: Xây dựng đường hầm phía Tây (hầm trên) + khai báo mát thể tích VL(%) cho hầm phía Tây, làm khơ hầm - Bước 6: Thay đổi thông số Modul đần hồi E, lặp lại bước từ đến 4.4.2.2 Trường hợp gia cố thay đổi E thay đổi ổ \ I 4□ httlíi3Ji5^jĩ 1*0 * ■ E- UM +M UJB18 mu