Bài viết trình bày nghiên cứu ảnh hưởng của sự gia tải bằng kích thủy lực từ thanh chống đến chuyển vị tường tầng hầm trong giai đoạn thi công hố đào tương ứng với từng trường hợp 2 đến 3 tầng hầm với từng dạng nền tự nhiên trong khu vực thành phố Hà Nội.
KHOA HC & CôNG NGHê Gii phắp gim chuyổn vè ngang từủng tòng hòm giai ẵon thi cộng hờ ½¿o bÙng hè chêng ½ó chƠ ½ỵng The solution for reducing the lateral displacement of the basement diaphragm wall during excavation construction by the active support system ThS PhÂm Quang Võơng PGS.TS Nghiãm MÂnh Hiän Tóm tắt Bài báo trình bày nghiên cứu ảnh hưởng gia tải kích thủy lực từ chống đến chuyển vị tường tầng hầm giai đoạn thi công hố đào tương ứng với trường hợp đến tầng hầm với dạng tự nhiên khu vực thành phố Hà Nội Gia tải từ chống giải pháp hợp lý để giữ ổn định hố đào giảm chuyển vị ngang tường tầng hầm đặc biệt chuyển vị ngang bụng tường đỉnh tường Abstract This paper presents effect of loading with hydraulic jack from struts to the displacement of the basement wall construction phase pits corresponding to each case to basements with every form of natural background Hanoi city areas Loading from the strut is reasonable solution to stabilize the pit and lower horizontal displacement basement walls especially abdominal wall horizontal displacement and the top wall Đặt vấn đề Trong đó: Cùng với q trình thị hóa, đại hóa thành phố lớn như: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng nhu cầu nhà ở, nhà làm việc, trung tâm thương mại lớn Với phạm vi đất thị hạn chế, cơng trình cao tầng mọc lên nhiều nhằm giải nhu cầu Đi theo với cơng trình cao tầng tầng hầm, nhằm phục vụ mục đích để xe, trung tâm thương mại Việc đưa giải pháp thi công chống đỡ thành hố đào thi công tường tầng hầm quan trọng định thành bại cơng trình Tuy nhiên thực tế quan trắc cho thấy tất cơng trình giai đoạn thi công hố đào, tường tầng hầm chuyển vị tương đối lớn sử dụng giải pháp thi công đào mở dẫn đến cố thi công hố đào mức độ khác gây ảnh hưởng đến kết cấu, kiến trúc tường tầng hầm, lún, sụt, nghiêng cơng trình xung quanh Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng hệ chống đỡ chủ động (kích thủy lực kết hợp với hệ văng chống thép hình) đến chuyển vị tường tầng hầm giai đoạn thi công hố đào với dạng thành phố Hà Nội Từ làm sở khoa học ứng dụng vào thi công thực tế nhằm làm giảm chuyển vị tường tầng hầm, giảm cố xảy giai đoạn thi công hố đào A – đơn lớp; Chuyển vị đất tường tầng hầm [1] 1.1 Chuyển dịch đất thi công hố đào Thi công hố đào đô thị ngày quan tâm nhiều xây dựng nhà cao tầng khu vực đông dân cư, nơi có cơng trình tồn khai thác Thi cơng hố đào sâu lấy hàng vạn mét khối đất, làm thay đổi mực nước ngầm, làm cho đất bị dịch chuyển Sự chuyển dịch biểu hình thái sau đây: ThS Phạm Quang Vượng Bộ môn Công nghệ tổ chức thi công, Khoa Xây dựng ĐT: 0975527523 Email: phamquangvuong.kt.hn@gmail.com TS Nghiêm Mạnh Hiến Bộ mơn Cơng trình ngầm, Khoa Xây dựng Email: hiennghiem@ssisoft.com 62 Hình Bản đồ chia địa chất cơng trình thành phố Hà Nội theo mức độ thuận tiện xây dựng cơng trình ngầm B – hai lớp; C – đa lớp có đất yếu [5] + Ảnh hưởng của kích thước hố đào + Ảnh hưởng tính chất của đất nền đất + Ảnh hưởng của giá trị ứng suất ngang ban đầu + Ảnh hưởng điều kiện nước ngầm + Ảnh hưởng độ cứng của hệ thống chống đỡ thành hố đào + Tác động của gia tải trước + Ảnh hưởng sử dụng các phương pháp thi công + Ảnh hưởng chất lượng của công tác xây dựng 1.3 Một số phương pháp dự báo, tính toán dịch chuyển đất tường tầng hầm thi công hố đào Sự dịch chuyển đất hố đào gia cố tường (tường cừ, tường Baret ) hệ chống dự báo theo nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn phương pháp kinh nghiệm, bán kinh nghiệm, phương pháp phần tử hữu hạn sai phân hữu hạn, phương pháp trường vận tốc v v Trong phạm vi nghiên cứu báo tác giả dùng phần mềm Plaxis 8.2 để tính tốn chuyển vị đất tường tầng hầm + Hiện tượng lún sụt đất xung quanh hố đào : lún sụt đào hố móng, lún hạ thấp mực nước ngầm, lún sụt chấn động; Gia tải từ chống để giảm chuyển vị tường + Hiện tượng chuyển dịch đất theo phương ngang gây ổn định thành hố đào; Điều kiện địa chất cơng trình ln có ảnh hưởng lớn tới đến cơng trình q trình thiết kế thi công Rất nhiều cố phần ngầm cơng trình dân dụng xuất phát từ phức tạp địa chất cơng trình Việc tính tốn lựa chọn kết cấu biện pháp thi công chịu ảnh hưởng nhiều điều kiện địa chất + Hiện tượng đẩy trồi đáy hố đào 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới dịch chuyển đất xung quanh hố đào [1] T„P CHŠ KHOA H“C KIƯN TRC - XY DẳNG + nh hng ca s thay đổi ứng suất đất 2.1 Điều kiện địa chất 2.2 Các trường hợp tính tốn Từ dạng đất Hà Nội, toán nhiều trường hợp khác thiết lập để nghiên cứu ảnh hưởng gia tải từ chống đến chuyển vị tường vây tương ứng với trường hợp 2,3 tầng hầm với dạng tự nhiên khu vực thành phố Hà Nội, từ đưa bảng thống kê, hình vẽ thể mối liên hệ đó, phục vụ cho việc áp dụng cho cơng trình sau Bài tốn mơ ứng xử tường vây q trình đào đất, thi cơng sàn tầng hầm thực chương trình PLAXIS phiên 8.2 Đặc trưng hố đào cơng trình ngầm đối xứng nên mơ hình tính chọn bên tường thực với toán phẳng 2D, bước tính hồn tồn phù hợp với trình tự thi công : đào đất + hạ mực nước ngầm hố đào; lắp chống + kích chống; đến đúc đáy, kết cấu dầm sàn Các giá trị tải trọng xung quanh hố đào với khoảng cách tính từ miệng hố đào 2m phân bố vùng ảnh hưởng q=10kN cho 18m tiếp giáp a Trường hợp cơng trình tầng hầm Trên thực tế thiết kế thi công, trường hợp tầng hầm thường sử dụng tường vây dày 0,6m có chiều dài khoảng lần chiều sâu hố đào Số liệu đầu vào toán ta chọn chiều cao tầng hầm 3,3 m chiều sâu hố đào 8,5 m chiều sâu tường 20 m Hệ chống đỡ: Sử dụng thép hình H 350x350x10x15 có EA=2877000 KN Sức chịu tải chống 360 nên gia tải cho kích giá trị gia tải không vượt sức chịu tải chống Khoảng cách chống thường lấy bề rộng đốt tường từ 2-6 m Để đánh giá xác tác dụng gia tải kích ta lấy khoảng cách chống lớn 6m để tăng khả giới hóa thi cơng Tính tốn qua phần mềm Plaxis 8.2 với bước thực sau: S¬ 25 - 2017 63 KHOA HC & CôNG NGHê Bng Các dạng tự nhiên khu vực thành phố Hà Nội [5] Loại Dạng Các đặc trưng A1 Đất loại sét, tầng Vĩnh Phúc, nguồn gốc sông–biển, tuổi Pleixtoxen, đồng thành phần tính chất Sức mang tải tiêu chuẩn R0=0.25-0.3 MPa Mo dun biến dạng E =10MPa A Đơn lớp đồng Đất loại sét, tầng Thái Bình, nguồn gốc sơng, tuổi Holoxen, đồng thành phần tính chất A2 Diện phân bố Tây nam Từ Liêm; Đông Anh Nội thành Hà Nội R0=0.08-0.10 MPa. E =0.5-0.8 MPa Lớp 1: Đất loại sét, tầng Vĩnh Phúc, dày 10m; B1 B Hai lớp Lớp 2: Đất cát, tầng Vĩnh Phúc, chặt trung bình, dày tới 20 m Lớp 1: Đất loại sét, tầng Thái Bình, dày 5-10m; B2 Lớp 2: Đất cát, tầng Thái Bình, chặt trung bình, dày tới 20 m Bắc Đông Anh Nam Đông Anh Thanh trì; Gia Lâm Lớp1: Đất loại sét, tầng Vĩnh Phúc, dày tới 10m; Lớp2: Đất hữu cơ, tầng Vĩnh Phúc, dày tới 10 m, R0=0.05-0.07 MPa. Bắc Đông Anh E =0.3-0.5 MPa C1 Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng A1 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng A2 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng B1 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng B2 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng C1 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng C2 trường hợp tầng hầm Lớp thứ 3: Cát, tầng Vĩnh Phúc Lớp 1: Đất loại sét, tầng Thái Bình, dày 5-10m; C Đa lớp có Lớp 2: Đất hữu cơ, tầng Hải Hưng, dày tới 10m R0 = 0.05 MPa. Đông Anh, Gia Lâm E = 0.3 Mpa (khoảnh nhỏ) C2 đất yếu Lớp 3: Đất sét (cát), tầng Vĩnh Phúc Lớp 1: Đất loại sét, tầng Thái Bình, dày 5-10m; Lớp 2: Đất bùn hữu cơ, tầng Hải Hưng, dày tới 5-30m, R0 < 0.05 MPa, E < 0.3 MPa C3 Thanh Trì, nam Từ Liêm Lớp 3: Đất sét (cát), tầng Vĩnh Phúc Bảng Bảng tra lực kính với dạng tương ứng với TH tầng hầm Dạng A1 A2 B1 B2 C1 Lực kích (Tấn/m) q ≤ 33.3 q ≤ 33.3 q ≤ 33.3 q ≤ 33.3 q ≤ 33.3 - Giai đoạn 1: Thi công tường vây, chất tải - Giai đoạn 2: Đào đất đến cốt-4,00m - Giai đoạn 3: Thi công hệ văng chống cốt -3.0 m - Giai đoạn 4: Thi công lắp đặt gia tải cho hệ kích thủy lực cốt -3.0m - Giai đoạn 5: Đào đất đến cốt -8,50 m Ta vẽ đồ thị biểu diễn chuyển vị theo phương ngang tường theo chiều sâu tường tương ứng với trường hợp đặt kích • Nhận xét: Kích có tác dụng giảm chuyển vị đỉnh bụng tường không làm giảm chuyển vị chân tường Chuyển vị đáy hố đào giảm đáng kể so với trường hợp chưa kích Khi lực kích tăng chuyển vị giảm đỉnh tường bị đẩy theo chiều hướng ngồi hố đào Biểu đồ bao mơ men, độ võng tường chuyển dịch đất thay đổi không đáng kể Với dạng A1, 64 A2 bắt đầu tăng lực kích P độ võng tường thay đổi khơng nhiều có xu hướng giảm so với trường hợp lực kích P=0, đến giá trị P=300T độ võng tường bắt đầu tăng lớn P=0 Với dạng B1, B2 bắt đầu tăng P độ võng tường tăng lớn độ võng tường với trường hợp P=0 Với dạng C1 đất tương đối yếu kích có tác dụng làm giảm chuyển vị lớn bụng độ võng tường tăng đáng kể so với trường hợp P=0 Với dạng C2 dạng đất yếu chuyển vị chân tường lớn nên khuyến cáo trước thi công tường tầng hầm nên gia cố đất chân tường phương pháp khoan trộn sâu để giảm chuyển vị chân tường áp dụng giải pháp sử dụng kích để chống đỡ thi cơng hố đào Căn vào kết tính tốn tường tầng hầm ứng với trường hợp kích với dạng tác giả đưa giá trị kích phân bố tường hợp lý dạng Lực phân bố giá trị lực kích chia cho khoảng cách chống 6m T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG Sơ 25 - 2017 65 KHOA HC & CôNG NGHê Hỡnh th biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng A1 trường hợp tầng hầm Hình Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng A2 trường hợp tầng hầm Hình 12 Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng C1 trường hợp tầng hầm Hình 13 Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng C2 trường hợp tầng hầm Bảng Bảng tra lực kính với dạng tương ứng vơi TH tầng hầm Dạng A1 A2 B1 B2 C1 Lực kích q1 ≤ 33.3 q1 ≤ 33.3 q1 ≤ 33.3 q1 ≤ 33.3 q1 ≤ 33.3 (Tấn/m) q2 ≤ 50 q2 ≤ 50 q2 ≤ 50 q2 ≤ 50 q2 ≤ 50 - Giai đoạn 5: Đào đất đến cốt -8,00 m - Giai đoạn 6: Thi công hệ văng chống cốt -7.0 m - Giai đoạn 7: Thi công lắp đặt gia tải cho hệ kích thủy lực cốt -7.0m - Giai đoạn 8: Đào đất đến cốt -12,00 m Ta vẽ đồ thị biểu diễn chuyển vị tường theo chiều sâu tường tương ứng với trường hợp gia tải kích • Nhận xét: Hình 10 Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng B1 trường hợp tầng hầm Hình 11 Đồ thị biểu diễn chuyển vị tường tầng hầm ứng với trường hợp kích dạng B2 trường hợp tầng hầm b Trường hợp cơng trình tầng hầm Trên thực tế thiết kế thi công, trường hợp tầng hầm thường sử dụng tường vây dày 0,8m có chiều dài khoảng lần chiều sâu hố đào Số liệu đầu vào toán ta chọn chiều cao tầng hầm 3,3m chiều sâu hố đào 12 m chiều sâu tường 25 m Hệ chống đỡ: Sử dụng thép hình H 350x350x10x15 có EA=2877000 KN 66 Trình tự tính tốn: - Giai đoạn 1: Thi công tường vây, chất tải - Giai đoạn 2: Đào đất đến cốt -4,00m - Giai đoạn 3: Thi công hệ văng chống cốt -3.0 m - Giai đoạn 4: Thi công lắp đặt gia tải cho hệ kích thủy lực cốt -3.0m T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG Vi dng nn tt A1, A2, B1, B2 có lớp đất phía chân tường tốt kích có tác dụng giảm chuyển vị đỉnh tường bụng tường chuyển vị chân tường khơng thay đổi Với dạng đất yếu C1 kích có tác dụng giảm chuyển vị đỉnh bụng tường rõ rệt nhất, chân tường chuyển vị thay đổi không đáng kể Với dạng yếu C2 kích có tác dụng giảm chuyển vị đỉnh, bụng chân tường lực kích tăng Chuyển vị đáy hố đào giảm đáng kể so với trường hợp chưa kích Khi lực kích P1 tăng chuyển vị đỉnh tường giảm nhiều tường có xu bị đẩy theo chiều hướng hố đào Khi P2 tăng chuyển vị đáy hố đào giảm, chuyển vị bụng tường giảm Đối với đất yếu chuyển vị chân tường giảm P2 tăng Biểu đồ bao mô men, độ võng tường chuyển dịch đất thay đổi không đáng kể Với dạng C2 dạng đất yếu chuyển vị chân tường lớn nên khuyến cáo trước thi công tường tầng hầm nên gia cố đất chân tường phương pháp khoan trộn sâu để giảm chuyển vị chân tường áp dụng giải pháp sử dụng kích để giảm chuyển vị tường tầng hầm thi công hố đào Căn vào kết tính tốn tường tầng hầm ứng với trường hợp kích với dạng tác giả đưa giá trị kích phân bố tường hợp lý dạng Lực phân bố giá trị lực kích chia cho khoảng cách chống 6m Kết luận - Hệ chống đỡ tường tầm hầm thi công hố đào sâu cần đảm bảo đủ độ cứng để hạn chế dịch chuyển ngang tường, giảm thiểu cố xảy Tuy nhiên, tăng số lượng chống để đảm bảo đủ độ cứng dẫn đến tăng chi phí cho biện pháp thi cơng giảm khơng gian làm việc q trình thi công - Chống đỡ tường tầng hầm nhà cao tầng hệ chống đỡ chủ động giải pháp hiệu nhằm hạn chế chuyển vị ngang tường chắn đất đảm bảo điều (xem tiếp trang 70) S¬ 25 - 2017 67 ... P1 tăng chuyển vị đỉnh tường giảm nhiều tường có xu bị đẩy theo chiều hướng hố đào Khi P2 tăng chuyển vị đáy hố đào giảm, chuyển vị bụng tường giảm Đối với đất yếu chuyển vị chân tường giảm P2... tính tốn: - Giai đoạn 1: Thi cơng tường vây, chất tải - Giai đoạn 2: Đào đất đến cốt -4,00m - Giai đoạn 3: Thi công hệ văng chống cốt -3.0 m - Giai đoạn 4: Thi công lắp đặt gia tải cho hệ kích thủy... q2 ≤ 50 - Giai đoạn 5: Đào đất đến cốt -8,00 m - Giai đoạn 6: Thi công hệ văng chống cốt -7.0 m - Giai đoạn 7: Thi công lắp đặt gia tải cho hệ kích thủy lực cốt -7.0m - Giai đoạn 8: Đào đất đến