Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ sâu hố đào với chiều sâu tường vây khi hạ nước ngầm theo điều kiện đất nền tại Quận 2 thành phố Hồ Chí Minh

Bài viết cho thấy mối tương quan giữa độ sâu đào và chiều dài của tường vây khi nước ngầm hạ thấp tùy thuộc vào cấu trúc địa chất ở Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Các kỹ sư sau đó có thể dựa trên các kết quả để điều chỉnh và tính toán chiều dài của sơ đồ của đào sâu theo cách chính xác và tương ứng hơn với các công trình thực tế trong lĩnh vực này.

Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 NGHIEÂN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ SÂU HỐ ĐÀO VỚI CHIỀU SÂU TƯỜNG VÂY KHI HẠ NƯỚC NGẦM THEO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN TẠI QUẬN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thành Đạt(1), Nguyễn Kế Tường(2), Đỗ Văn Lâm(3) (1) Trường Đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh (2) Trường Đại học Thủ Dầu Một (3) Công ty Truyền hình Cáp SAIGONTOURIST TÓM TẮT Nội dung báo thiết lập mối quan hệ độ sâu hố đào với chiều dài tường vây hạ nước ngầm theo điều kiện đất Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh Từ đó, giúp cho người thiết kế dựa vào mối quan hệ để điều chỉnh tính toán chiều dài tường vây cho hố đào sâu xác phù hợp với thực tế công trình Từ khóa: tường vây, độ sâu hố đào * Đặt vấn đề Cao ốc Pacific: Đây công trình đề cập nhiều cố thi công Tại thành phố Hồ Chí Minh xảy tầng hầm Quy mô công trình có tầng nhiều cố sạt lở hố móng đào đất hầm, 18 tầng Tường vây chắn thi công Cụ thể số công trình điển đất tầng hầm bê tông cốt thép hình nêu đây: (BTCT) dày 1m Khi đào đất để thi công Cao ốc Residence: Quy mô hầm, tầng hầm thứ phát lỗ 11 tầng Khi đào đất độ sâu 8m, thủng lớn tường tầng hầm, dòng nước phát nước ngầm phun lên mạnh mạnh theo nhiều đất cát chảy từ theo cát hạt nhỏ Hậu lề vào hố móng qua lỗ thủng đường Nguyễn Siêu có hố sụt rộng x 4m tường tầng hầm sâu từ 3÷4m, chung cư Casaco đường Thi Sách bò lún nghiêm trọng Qua cố điển hình nêu trên, nhận thấy rằng: Cao ốc văn phòng Bến Thành TSC: Tổng mặt 10x40m bao gồm tầng  Về hình thức công trình có hầm Trong đào hố móng nước cố: Tường vây chắn đất không đủ tốt ngầm đáy phun lên làm bụt đáy hố, để ngăn nước ngầm nên hút hạ xê dòch tường cừ cọc ván thép mực nước ngầm thi công móng tầng khoảng 8cm hầm chênh lệch cột nước 58 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 thành hố đào tạo nên áp lực lớn đẩy tích thấm theo phương pháp PTHH nước luồn qua chân tường vây đẩy trồi đất Nhưng lại có hai phần mềm làm sụt đáy hố đào Nước đất từ sử dụng rộng rãi Việt bên theo đất cát chảy vào hố Nam phần mềm SEEP/W móng bơm hút bên làm sụt chương trình GeoSlope Canada lún công trình xung quanh gần phần mềm Plaxis Trong viết sử dụng phương pháp PTHH - phần mềm  Nguyên nhân dẫn đến cố hố đào: GeoSlope, modun SEEP/W để giải khảo sát đất không không toán phân tích thấm cho hố móng xác thí nghiệm xác đònh hệ số sâu Qua xác đònh gradient thủy lực thấm; thiết kế không hợp lí việc giảm lưu tốc thấm, xác đònh áp lực hệ số thấm chống xói; thi công không thấm lên đáy công trình, làm sở để đảm bảo chất lượng kết cấu chắn đất tính toán thiết lập mối quan hệ độ cản nước sâu hố đào với chiều dài tường vây theo  Những cố thi công móng sâu chênh lệch cột nước tầng hầm đề cập 2.1 Lí thuyết tính toán phần nguyên nhân liên quan đến tính mềm SEEP/W thấm lớp đất chưa tính toán giải pháp tường vây giải pháp hạ Xác đònh hàm thấm mực nước ngầm Hàm thấm theo Green Corey:  Việc nghiên cứu giải pháp bảo đảm k   j  ổn đònh thành hố móng trình thi công nhằm tránh tượng sạt ks 30T F ksc g  n2 m   j   2i  h j 1 2 i  (1) k()j: Hệ số thấm tính toán lở, lún sụp trở nên cấp thiết mang độ ẩm xác đònh; tính thời ks/ksc: Hệ số phù hợp (giá trò đo/giá Trong phạm vi viết thiết lập trò bão hoà tính toán); mối quan hệ độ sâu hố đào với chiều dài tường vây hạ mực nước ngầm theo T: Sức căng bề mặt nước; điều kiện đất Quận thành phố : Khối lượng đơn vò nước; Hồ Chí Minh Giải pháp tài liệu : Độ nhớt; tham khảo để tính toán chiều dài tường vây cho hố đào sâu xác phù ξ: Độ rỗng bão hoà nước; hợp với thực tế công trình n: Tổng số lớp lỗ rỗng i m; Tổng quan chương trình hi: Cột áp nước lỗ rỗng âm ứng với phân tích thấm theo phương pháp lớp lỗ rỗng đầy nước phần tử hữu hạn (PTHH) Sử dụng công thức Green Hiện nay, giới phát triển Corey để xác đònh dạng hàm thấm giá nhiều chương trình phần mềm phân trò áp lực nước lỗ rỗng 0: 59 Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 m Mô hình hoá toán (2) ksc    j   2i  hi2  j 1 Lập lưới phần tử, xác đònh k 30T  F Lấy giá trò hàm s 1 ksc g  n2 tính chất vật liệu điều kiện biên… Chia miền tính toán thành Khi có hệ số thấm bão hoà ks cho phần tử tam giác tứ giác nối đường cong hàm thấm dòch chuyển lên với điểm nút Toạ độ xuống theo hệ số ks/ksc để hàm điểm bên phần tử x, y thấm thích hợp xác đònh thông qua toạ độ điểm Hệ số thấm xác đònh nút xác thí nghiệm thấm x = {X} phòng trường trình (3) khảo sát đòa chất Từ vẽ lưới y = {Y} thấm xác đònh theo (2) đạt độ : Hàm dạng phần tử; xác tốt nhất, phù hợp với thực tế {X},{Y}: Toạ độ điểm nút phần trình thi công tử Hình 1: Phần tử tứ giác phần tử tam giác * Điều kiện Neiman: h  q( x, y) N S2 Cột nước thấm h điểm phần tử xác đònh sau: h = {H} (4) Lập giải phương trình {H}: Cột nước thấm điểm nút PTHH Gradient thấm theo phương x,y: h  N ix   H  x x (5)  N h iy   H  y y Các điều kiện biên: * Điều kiện Dirichlet: H  H ( x, y) S1   B  C  B  dv H      T Xây dựng lắp ghép phương trình phần tử, khử điều kiện biên, giải hệ phương trình toàn cục để tìm giá trò nút cuối tính toán giá trò phần tử Áp (6) N T (7) dụng phương pháp PTHH Galerkin: N  dv H  , t  q   N  dA T A 60 (8) Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 Thiết lập mối quan hệ độ [B]: Ma trận gradient; sâu hố đào với chiều dài tường vây [C]: Ma trận hệ số thấm phần tử; hạ nước ngầm theo điều kiện đất T = : Ma trận khối Quận thành phố Hồ Chí Minh lượng; 3.1 Số liệu đòa chất công trình h : Biến thiên cột nước thấm {H }, t  t theo t; công trình cụ thể khu vực quận 2, q: Lưu lượng thấm vào biên phần thành phố Hồ Chí Minh, lớp đất theo Căn vào báo cáo khảo sát đòa chất thứ tự từ xuống sau: tử;  Lớp 1: Bùn sét, màu xám đen, trạng Viết gọn lại: [K] {H}+ [M] {H},t = {Q} [K]: Ma trận độ cứng;   [ K ]  t   B  C  B  dA T thái dẻo chảy, xuất tất hố (9) khoan từ độ sâu 1,3 – 3,6m Bề dày lớp từ 1,5 – 2,1m; (10)  Lớp 2a: Sét pha nhẹ, màu xám trắng- A [M]: Ma trận khối lượng;   [ M ]  t    N   n  dA T xám xanh, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng, (11) xuất hố HK1 HK3 từ độ sâu A 3,1 – 8,5m Bề dày lớp từ 3,5 – 5,4m; {Q}: Véc tơ lưu lượng nút   {Q}  q.t   N  dL T (12) - Lớp 2: Cát pha, màu xám vàng-nâu hồng - nâu đỏ - xám xanh, chặt vừa, xuất L 2.2 Phương trình thấm cho tất hố khoan từ độ sâu 3,2 - toán phẳng 8,4m Bề dày lớp từ 18,7 - 25m;  Lớp 3: Sét, màu nâu vàng - nâu đỏ - Một cách tổng quát ta có:   H    H   Q   kx    ky x  x  y  y  t xám trắng, trạng thái nửa cứng, xuất (13) tất hố khoan từ độ sâu 27,3 - 23,5m Bề dày lớp từ 3,4 – 4,1m; kx, ky: hệ số thấm theo hai phương x, y;  Lớp 4: Cát pha, màu nâu vàng - nâu t: thời gian; hồng-xám hồng-xám vàng, đôi chỗ lẫn Q: lưu lượng biên tác dụng; sạn sỏi thạch anh, chặt vừa đến chặt, : hàm độ ẩm thể tích phụ thuộc vào áp lực nước lỗ rỗng;   VW V VW: thể tích nước; xuất tất hố khoan từ độ sâu 31 - 91,7m Bề dày lớp từ 45,5 - 60,3m;  Lớp 5: Sét pha nhẹ lẫn sạn thạch anh, màu xám xanh - xám trắng, trạng thái V: thể tích tổng; nửa cứng, xuất HK1 HK3, từ độ Trong nội dung viết ta xét trường hợp dòng thấm ổn đònh, có nghóa là:   , phương trình (11) viết lại: t   H    H  (14) Q   kx    ky x  x  y  y  saâu 86,5 - 94,5m Bề dày lớp từ 3,7 - 5m;  Lớp 6: Sét pha nặng, màu xám xanh trạng thái cứng, xuất tất hố khoan từ độ sâu 91,3 – 100m Bề dày lớp từ 5,5 – 8,7m 61 Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 Bảng 1: Chỉ tiêu lí lớp đất hiểm Trong nội dung trường hợp tính toán trình bày kết tính toán với MNN cao Phương án hố móng chọn phương án thoả mãn điều kiện lưu lượng thấm, áp lực thấm không bụt đáy hố móng phương án kinh tế Bảng 2: Kết thí nghiệm thấm Trường hợp Trong trường hợp 2, Cùng chiều sâu hố đào hh = 19m, chiều sâu tường vây, ta thay đổi MNN tương ứng Trường hợp 3, Cùng chiều sâu hố đào hh = 19m, cấu tạo đòa chất khác 3.2 Các dạng toán giải có chiều dài tường vây Trường hợp Trong trường hợp 1, toán với hai phương án cao độ mực nước ngầm (MNN): MNN cao ứng với trạng thái triều cường MNN thấp ứng với triều kiệt Xét khía cạnh đòa chất khu vực quận 3.3 Kết tính toán 2, ảnh hưởng thuỷ triều theo chế độ bán Trường hợp 1: nhật triều Do tính toán thấm thay đổi mực nước ngầm trường hợp  Sử dụng phần mềm SEEP/W:  Xét toán: Chiều sâu hố đào hh = mực nước cao triều cường nguy 7m, chiều sâu tường cừ Ht = 7, 18, 24 30m 62 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 Hình 2: Sơ đồ mặt cắt hố đào Hình 3: Phân bố đường dòng, hh = 7m đường lưu lượng thấm qua mặt cắt Hình 4: Trường véc tơ vận tốc thấm Hình 5: Đồ thò tương quan Gradient thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo thay đổi chiều sâu tường vây Hình 6: Đồ thò tương quan vận tốc thấm Hình 7: Đồ thò tương quan lưu lượng qua mặt cắt đáy hố đào theo thay đổi thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo chiều sâu tường vây thay đổi chiều sâu tường vây Nhận xét trường hợp tính toán 1: khu vực gần mép hố đào Điều dẫn  Cùng chiều sâu hố đào: đến khu vực gần mép hố đào ổn đònh dễ gây tượng trượt, lở đất * Chiều sâu tường cừ chống thấm thành hố đào, ảnh hưởng đến việc lún sụt tăng gradient thấm, vận tốc chung quanh hố đào thấm lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy  Để giảm gradient thấm, vận tốc hố đào giảm; * Hố đào sâu gradient thấm, thấm lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy vận tốc thấm lưu lượng thấm qua mặt hố đào bảo đảm an toàn cần tăng cắt đáy hố đào tăng, tập trung chiều sâu tường cừ chống thấm 63 Journal of Thu Dau Mot university, No2(4) – 2012 Trường hợp 2: Cùng chiều sâu  Điều nói lên rằng, MNN hố đào hh = 19m, chiều sâu tường cao (trường hợp lúc triều cường đồng thời vây, ta thay đổi MNN tương ứng với lượng mưa lớn) dẫn đến áp lực thấm lớn, gây nguy hiểm cho hố đào làm * Sử dụng phần mềm SEEP/W: cho thành đáy hố đào ổn đònh dễ gây tượng phá hoại hố đào, lở đất thành hố đào…, ảnh hưởng đến công trình lân cận  Để giảm gradient thấm, vận tốc thấm lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy hố Hình 8: Đồ thò tương quan Gradient đào bảo đảm an toàn cần tận dụng thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo chiều thời điểm triều thấp không mưa sâu MNN Trường hợp 3: Cùng chiều sâu hố đào hh = 19m, cấu tạo đòa chất khác có chiều dài tường vây Hình 9: Đồ thò tương quan vận tốc thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo chiều sâu MNN Hình 11: Đồ thò tương quan lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo trụ khoan HK4 Hình 10: Đồ thò tương quan lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo chiều sâu MNN Nhận xét trường hợp tính toán 2: Hình 12: Đồ thò so sánh lưu lượng  Cùng chiều sâu hố đào, thấm qua mặt cắt đáy hố đào theo trụ chiều sâu tường vây MNN thay đổi khoan HK3 HK4 giảm dần gradient thấm, vận tốc Nhận xét trường hợp tính toán 3: thấm lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy  Cùng chiều sâu hố đào, áp lực nước ngầm, chiều sâu tường vây hố đào giảm 64 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2(4) - 2012 chống thấm khác tính chất cấu tạo  Cùng chiều sâu hố đào, áp lực đòa tầng gradient thấm, vận tốc thấm nước ngầm chiều sâu tường vây phải thay lưu lượng thấm qua mặt cắt đáy hố đổi cho phù hợp với đòa tầng thay đổi đào thay đổi tương ứng theo khác  Cùng chiều sâu hố đào, chiều sâu tường biệt cừ chống thấm, MNN thay đổi giảm dần Nhận xét kiến nghò gradient thấm, vận tốc thấm lưu lượng  Cùng chiều sâu hố đào, chiều sâu thấm qua mặt cắt đáy hố đào giảm tường cừ chống thấm tăng  Khi thiết kế, thi công xây dựng công gradient thấm, vận tốc thấm lưu lượng trình tầng hầm hay móng sâu, mực nước thấm qua mặt cắt đáy hố đào giảm ngầm chênh lệch cột nước lớn cần  Hố đào sâu, gradient thấm, phải thí nghiệm để xác đònh gradient tới vận tốc thấm lưu lượng thấm qua mặt hạn cho lớp đất hai bên tường vây theo cắt đáy hố đào tăng, tập trung nhiều trạng thái cột nước không đổi, cột khu vực gần mép hố đào nước thay đổi, thấm ngang để tính toán biện pháp an toàn kinh tế cho công trình * RESEARCH ON CORRELATION BETWEEN THE EXCAVATION DEPTH AND THE LENGTH OF DIAPHRAGM WALLS WHEN GROUNDWATER IS LOWERED DEPENDING ON GEOLOGICAL STRUCTURE IN DISTRICT HO CHI MINH CITY Nguyen Thanh Ñat(1), Nguyen Ke Tuong(2), Ño Van Lam(3) (1) Ho Chi Minh city University of Transport; (2) Thu Dau Mot University; (3) Saigontourist Cable Television Company Limited (SCTV Co.Ltd) ABSTRACT The paper demonstrates the correlation between the excavation depth and the length of diaphragm walls when groundwater is lowered depending on geological structure in District 2, Hochiminh-City Engineers could then base on the results to adjust and to calculate a length of diagram wall of the deep excavation in a more accurate and corresponding ways to the actual constructions in the field Keywords: diaphragm walls, excavation depth TAØI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bá Kế, Thiết kế thi công móng sâu, NXB Xây dựng, 2002 [2] Phan Trường Phiệt, Cơ học đất ứng dụng tính toán công trình đất theo trạng thái giới hạn, NXB Xây dựng, 2005 [3] Đỗ Văn Đệ (2010), Phần mềm SEEP/W ứng dụng vào tính toán thấm cho công trình thủy ngầm, NXB Xây dựng, 2010 [4] Prof Chandrakant S Desai, Eng John T Christian, Numerical Methods in Geotechnical Engineering, McGRAW-HILL Book Company, New York, 1977 65 ... toán); mối quan hệ độ sâu hố đào với chiều dài tường vây hạ mực nước ngầm theo T: Sức căng bề mặt nước; điều kiện đất Quận thành phố : Khối lượng đơn vò nước; Hồ Chí Minh Giải pháp tài liệu : Độ. .. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2( 4) - 20 12 Thiết lập mối quan hệ độ [B]: Ma trận gradient; sâu hố đào với chiều dài tường vây [C]: Ma trận hệ số thấm phần tử; hạ nước ngầm theo điều kiện đất. .. đáy  Cùng chiều sâu hố đào, áp lực nước ngầm, chiều sâu tường vây hố đào giảm 64 Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2( 4) - 20 12 chống thấm khác tính chất cấu tạo  Cùng chiều sâu hố đào, áp lực