Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu mái hầm đến lún bề mặt với công trình hầm chui

Do quỹ đất đô thị có giới hạn nên ngày nay nhu cầu thi công các công trình ngầm để làm bãi đỗ xe, đường giao thông ngầm qua các điểm giao cắt ngày càng tăng. Vì vậy việc nghiên cứu trạng thái chuyển vị của nền đất và độ lún phía trên công trình ngầm mang tính khoa học và thực tiễn rõ rệt.

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU MÁI HẦM ĐẾN LÚN BỀ MẶT VỚI CƠNG TRÌNH HẦM CHUI NGUYỄN THỊ QUỲNH NHƢ* Influence of flat roof structure of shallow tunnels on the settlement of the ground Abstract: This article introduces the research results about the comparision of the influences of the dome structure and flat roof of shallow tunnels on the settlement of the ground above them The article also presents the displacement of the ground above the structure within the interaction of the tunnel roof of the tunnel constructed by the barrette construction method From the results of research, some comments, reviews and recommendations are resulted in Keywords: Foundation; tunnel roof; displacement; stress; underground; barrette GIỚI THIỆU CHUNG Do quĩ đất thị có giới hạn nên ngày nhu cầu thi cơng cơng trình ngầm để làm bãi đỗ xe, đường giao thông ngầm qua điểm giao cắt ngày tăng Tuy nhiên việc thi cơng cơng trình ngầm thường gây ảnh hưởng đến kết cấu cơng trình lân c n khơng tính tốn trước l a chọn biện pháp thi cơng phù hợp Vì v y việc nghiên cứu trạng thái chuyển vị đất độ lún phía cơng trình ngầm mang tính khoa học th c tiễn rõ rệt PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, l a chọn phương án cấu tạo mái, l a chọn sơ đồ tính, phương pháp tính tốn phù hợp Từ phân tích kết tính tốn phần mềm Plaxis, đưa nh n xét phương án hợp lý 2.2 Sơ đồ tính tốn hầm Hình Sơ đồ tính tốn cho trường hợp mái phẳng Hình Sơ đồ tính tốn cho trường hợp mái vòm - Để* tính tốn, tác giả th c tính tốn cho cơng trình hầm giả định có mái phẳng mái vòm, vùng khảo sát rộng 50m cao 25m, hầm cách mặt đất 5m, độ hầm 10m Kích thước chọn cho chuyển vị ngang từ biên đứng chuyển vị đứng biên ngang * ThS y d ng Cầu hầm Tr ng Đ i h c V n tải DĐ: 0982 187716 Email: quynhu61@utc.edu.vn 10 iao thông ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2019 - Xét tốn có m c nước ngầm cách mặt đất 20m - Kết cấu đặt lên lớp đất đồng đẳng hướng với số liệu sau: môi trường xung quanh đất sét có trọng lượng riêng sat = 18 kN/m3, góc ma sát  = 250, l c dính Cref = kN/m2 - Xét toán phẳng, chiều dọc hầm lấy 1m - Các đặc trưng hình học từ sơ đồ tính gồm Tường BTCT M300 dày dtường = 1,0m, độ cứng dọc tr c EA = 2,65*106KN/m, độ cứng chống uốn EI = 2,21*105KNm2/m, BTCT M300 Hình ớng chuyển vị n n đất cơng trình (n c phẳng) dày dnóc = 1,0m, độ cứng dọc tr c EA = 2,9*106KN/m, độ cứng chống uốn EI = 2,42*105KNm2/m - Tải trọng mặt đất q = 20kN/m2 lấy theo tiêu chuẩn KẾT QUẢ NGHI N CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CẤU TẠO MÁI VÕM ĐẾN ĐỘ LÖN Ề MẶT SO VỚI MÁI PHẲNG KHI HẦM ĐẶT NƠNG 3.1 Khảo sát tính tốn ảnh hƣởng kết cấu hầm phẳng đến lún bề mặt với cơng trình hầm Hình Sơ đồ chuyển vị hệ (n c phẳng) 3.2 Khảo sát tính tốn ảnh hưởng kết cấu hầm cong đến lún bề mặt với cơng trình hầm ình ớng chuyển vị n n đất cơng trình (nóc vòm cong) Sau khảo sát chuyển vị mặt đất nghiên cứu điểm cách 1m, điểm nằm mặt đất, tr c đối xứng hầm Do hệ đối xứng, chịu tải ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2019 ình Sơ đồ chuyển vị hệ (nóc vòm cong) trọng đối xứng nên tiến hành khảo sát bên kết cấu, điểm khảo sát xuất phát từ tr c đối xứng cơng trình, bề rộng khảo sát sang bên tính từ tr c đối xứng 11 25m Sau hầm lấy theo giá trị khác 0,6m; 0,8m; 1,0m; 1,2m; 1,4m để thu n tiện cho việc khảo sát tính tốn ình Biểu đồ chuyển vị hầm n c phẳng ình Biểu đồ chuyển vị hầm n c vòm ình Biểu đồ so s nh chuyển vị U n c vòm n c phẳng Hình 10 Biểu đồ so s nh chuyển vị theo ph ơng đứng n c vòm n c phẳng ình 11 Biểu đồ so s nh chuyển vị hi độ dày vòm thay đổi ình 12 Biểu đồ so s nh chuyển vị ph ơng đứng hi độ dày vòm thay đổi Hình 13 Khảo sát chuyển vị theo ph ơng đứng hi độ s u thay đổi 12 Kết đưa số liệu, từ biểu đồ chuyển vị đất xây d ng biểu đồ sau: NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ Hình thể chuyển vị tổng U mặt đất trường hợp phẳng vòm khác Hầm phẳng có độ lún lớn phía vị trí =0,043m, cách xa tường khoảng 4m độ lún max= 0,093m Hầm vòm có độ lún phía vị trí =0,021m, xa tường khoảng 4m độ lún max= 0,062m Do ta thấy độ lún mơi trường đất đá phẳng lớn độ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2019 lún môi trường đất đá phía vòm Điều hiểu tường có chiều cao đến mặt đất tường bị nghiêng vào Hình 10 so sánh chuyển vị lún theo STT Chuyển vị Chuyển vị max Chuyển vị Nóc phẳng -0,071 0,00 Chuyển vị tr c đối xứng 0,014 Khi xa khỏi tường hầm chuyển vị tiến giá trị ban đầu 0, theo bảng số liệu với hầm phẳng, phạm vi an tồn cho cơng trình liền kề cần đảm bảo xa tường so với hầm vòm Trong thành phố ch t hẹp, nhiều cơng trình gần kề việc l a chọn phương án hầm vòm có lợi cần xem xét kỹ Hình 11 cho ta thấy thay đổi độ cứng vòm với giá trị 1m, 0,8m, 0,6m chuyển vị lún phía vòm thay đổi, vòm 0,6m có chuyển vị lún lớn vòm 0,8m lớn vòm 1m, điểm có chuyển vị lún lớn có vị trí giá trị khác biểu đồ Hình 12 cho ta thấy thay đổi độ dày vòm, chuyển vị lún Uy mặt đất tr c đối xứng giảm rõ rệt từ -0,06 đến -0,04 Vòm mỏng độ lún lớn, vị trí ngồi tường xa khoảng 17m độ lún mặt đất nhau, khơng ph thuộc chiều dày hầm Độ lún mặt đất lớn theo phương đứng có tọa độ X =33,0 m Khi độ cứng thay đổi cho hai phương án mái phẳng mái vòm, chuyển dịch thay đổi Do cần phải tính tốn với độ cứng Ng phương đứng Uy phẳng vòm có chiều dày d = 1m Xét chuyển vị vị trí tr c đối xứng nóc, vị trí có giá trị max (cách tường khoảng 4m) vị trí cho giá trị min, ta có bảng kết Nóc vòm -0,053 0,00 0,020 Ghi Cách xa tường 4m Cách xa tường 20m Cách xa tường 17m cần thiết đảm bảo sức mang tải kết cấu từ kết lu n độ lún bề mặt Hình 13 cho ta thấy ta khảo sát chuyển vị lún độ sâu khác độ lún khác nhau, độ sâu 22m lún nhiều độ sâu 23,5m 25m Từ kết thấy việc l a chọn độ sâu cần phân tích c thể Khi độ sâu lớn độ lún nhỏ giá thành cơng trình tăng cao cần có phân tích cho trường hợp để l a chọn chiều sâu hợp lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Phùng, “Công nghệ thi cơng cơng trình ngầm phương pháp tường đất”, NXB Giao thông V n tải Hà Nội, 1998 [2] Nguyễn Văn Quảng, “Chỉ dẫn thiết kế thi công cọc Baret, tường đất, neo đất”, NXB Xây D ng, 2003 [3] Đỗ Như Tráng, “Giáo trình cơng trình ngầm”, NXB HV Kỹ thu t Qn s , 1995 [4] Nguyễn Quốc Hùng, Nguyễn Thế Phùng, “Thiết kế cơng trình hầm giao thơng”, NXB Giao thơng V n tải Hà Nội, 2004 [5] Nguyễn Bá Kế, “Thiết kế thi cơng hố móng sâu”, NXB Xây d ng, 2002 i phản biện: GS.TS ĐỖ NHƯ TRÁNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2019 13 ... NGHI N CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CẤU TẠO MÁI VÕM ĐẾN ĐỘ LÖN Ề MẶT SO VỚI MÁI PHẲNG KHI HẦM ĐẶT NƠNG 3.1 Khảo sát tính tốn ảnh hƣởng kết cấu hầm phẳng đến lún bề mặt với cơng trình hầm Hình Sơ đồ chuyển... tính tốn ảnh hưởng kết cấu hầm cong đến lún bề mặt với cơng trình hầm ình ớng chuyển vị n n đất cơng trình (nóc vòm cong) Sau khảo sát chuyển vị mặt đất nghiên cứu điểm cách 1m, điểm nằm mặt đất,... chuyển vị lún Uy mặt đất tr c đối xứng giảm rõ rệt từ -0,06 đến -0,04 Vòm mỏng độ lún lớn, vị trí ngồi tường xa khoảng 17m độ lún mặt đất nhau, khơng ph thuộc chiều dày hầm Độ lún mặt đất lớn