Phân tích ứng xử của công trình hố đào tòa nhà VICEM, cầu giấy, hà nội có xét đến sự làm việc đồng thời giữa kết cấu và đất nền

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô giảng dạy chương trình cao học chuyên ngành Địa Kỹ Thuật Cơng trình ngầm, người truyền đạt cho em kiến thức hữu ích mơn học chương trình đào tạo, làm sở cho em thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hồng Nam tận tình giúp đỡ cho em thời gian thực luận văn Rất nhiều tài liệu hữu ích em nhận từ thầy giúp cho em nhiều việc thực luận văn Sau cùng, em xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người ln ủng hộ, động viên em suốt q trình học tập trường thời gian thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu thân hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô Hà Nội, 23/05/201 Học viên Nhữ Văn Dũng BẢN CAM KẾT HỌC VIÊN Tôi xin cam kết rằng, tất nội dung thể luận văn sản phẩm nghiên cứu tôi, số liệu sử dụng q trình tính tốn hồn tồn trung thực Tơi xin chịu tồn trách nhiệm nội dung luận văn trước Ban giám hiệu nhà trường Học viên Nhữ Văn Dũng CHƯƠNG 1.CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng hố móng sâu giới Cơng trình có tầng hầm xây dựng từ lâu giới, hầu hết cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm Độ sâu số tầng hầm phụ thuộc vào điều kiện địa chất, công nghệ công sử dụng cơng trình Đa phần cơng trình có từ đến tầng hầm, cá biệt có cơng trình u cầu cơng sử dụng có đến 5÷10 tầng hầm Đa số cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm sâu tập trung chủ yếu nước phát triển như: Mỹ, Philipin, Australia, Đài Loan… Tuy nhiên, năm gần đây, nước phát triển xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm sâu ngày nhiều như: Singapore, Thailand,… cho thấy cần thiết xu phát triển tất yếu cơng trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm Vì cơng trình có nhiều tầng hầm xây dựng lâu giới nên quy trình cơng nghệ, thiết bị dùng để xây dựng cơng trình có nhiều tầng hầm phát triển với nhiều công nghệ đại, tiên tiến Việc lựa chọn công nghệ xây dựng tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể cơng trình Một số công nghệ, giải pháp chống đỡ thường sử dụng phổ biến để xây dựng cơng trình có nhiều tầng hầm giới: tường cừ thép, tường cừ cọc nhồi bêtông cốt thép (BTCT), tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ BTCT thi công công nghệ tường đất BTCT đúc sẵn… Hầu thành phố lớn giới, cần tiết kiệm đất đai giá đất ngày cao nên tìm cách cải tạo xây thị với ý tưởng chung triệt để khai thác sử dụng không gian mặt đất cho nhiều mục đích khác kinh tế, xã hội, văn hóa mơi trường Một số ngành công nghiệp yêu cầu dây chuyền công nghệ ( nhà máy luyện kim, cán thép, làm phân bón ) đặt phần khơng nhỏ dây chuyền nằm sâu mặt đất Formatted: Bullets and Numbering Các trạm bơm lớn, cơng trình thủy điện cần đặt sâu vào long đất nhiều phận chức với diện tích đến hang vài chục ngàn mét vuông sâu đến hàng trăm mét Hướng xây dựng “ thành phố theo chiều thẳng đứng” ưu việt thập niên tới Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị cách sâu vào lòng đất biện pháp giải tỏa đông đúc mật độ dân cư họ với giải pháp lên cao lấn biển Ở Tokyo có quy định xây nhà cao tầng phải có 5-8 tầng hầm Ở Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2-3 tầng hầm mặt đất tòa nhà cao tầng, có nhà thiết tầng hầm, kích thước mặt lớn lên đến 274x187m, diện tích khoảng 51.000m2, hố móng sâu tới 32m Hình 1 Một cơng trình ngầm Trung Quốc( Nguồn: Internet) Một gara lớn có kích thước 156x54x27m gồm tầng xây dựng Mátcơva, có sức chứa 2000 ô tô mà làm mặt đất cần 50.000m2 Để xây dựng cơng trình này, người ta phải đào 274.000m3 đất, 4000m3 bê tông đổ chỗ 19.500m3 bê tông đúc sẵn Hình Hố móng sâu tịa nhà Lotte Tower Super Tower Hàn Quốc( Nguồn: Internet) Ở Genever (Thụy Sĩ) xây dựng phương pháp giếng chìm gara ngầm tầng hình trịn cho 530 tơ con, đường kính gara 57m, sâu 28m, sàn cách mặt đường 3m Các tầng xếp theo đường xoắn ốc với độ nghiêng không lớn Một giếng chìm có kết cấu thành mỏng, gồm nhiều đoạn đúc sẵn có đường kính 37.8m, sâu 57.8m hạ vào đất có điều kiện địa chất cơng trình địa chất thủy văn phức tạp vào năm 1972 Mikahilovski (Nga) (Theo Nguyễn Bá Kế, 2012) Mặc dù cơng trình có nhiều tầng hầm xây dựng từ lâu giới với nhiều cơng nghệ khác nhau, nhiên, mức độ khó khăn, phức tạp, ẩn chứa nhiều rủi ro nên việc thi cơng tầng hầm cơng trình giới xảy khơng cố, tai nạn mà điển hình cố cơng trình trạm bơm nước thải Bangkok – TháiLan có kích thước 20,3m đường kính, sâu 20,2m, bị sập ngày 17 – –1997 vừa hồn tất cơng tác đào lắp đặt hệ chống Kết cấu cơng trình gồm hệ tường vây liên kết (diaphragm wall) giữ vai trò tường chắn thi cơng đào sâu giữ vai trị tường hầm sau đúc bê tông sàn hầm Đặc biệt cơng trình có kích thước hồn tồn giống cơng trình tương tự thi công thành công Frankfurt - Đức 1.2 Tổng quan tình hình xây dựng hố móng sâu Việt Nam Trong năm gần nước ta, thành phố lớn Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh bắt đầu sử dụng tầng hầm nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục mét chiều sâu tường đất đến 40m, tổng số có đến 10 cơng trình Bảng 1 Các cơng trình ngầm thi cơng Việt Nam(Nghiêm Hữu Hạnh, 2012) TT Tên cơng trình Thiết kế Đơn vị thi công Đặc điểm thi công tầng hầm Bachy Soletanche - Tường barrette Văn phòng chung cư 27 Láng Hạ CDCC Trụ sở kho bạc NN 32 Cát Linh CDCC Delta Toà nhà 70-72 Bà Triệu CDCC Delta VP Chung cư 47 Huỳnh Thúc Kháng VNCC Đơng Dương Tồ nhà Vincom 191 Bà Triệu VNCC Delta Chung cư cao tầng 25 Láng hạ VNCC Cty XD số HN TT Viễn thông VNPT 57 Huỳnh Thúc Kháng CDC Bachy Soletanche Toà nhà tháp đơi HH4 Mỹ Đình CDC TCty XD Sơng Đà Trụ sở văn phòng 59 Quang Trung Cty KT& XDHội KTS Cty XD số 1, HN 10 Ocean Park số Đào Duy Anh Tr ĐH KT HN Cty XD số 1, HN 11 Cty XD số HN - Đào hở, chống dàn thép - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Không chống - Tường barrette - Đào hở, chống dàn thép - Tường barrette - Top – down - Tường bê tông thường - Cọc xi măng đất Khách sạn Sun Way - Tường barrette 19 Phạm Đình Hổ - Neo đất 12 Toà nhà tháp Vietcombank 13 Pacific Place 83 Lý Thường Kiệt Indochine Group Archrtype, Pháp Cty XD Sông Đà - Tường barrette - Neo đất - Tường barrette - Top – down Như trình bày trên, việc thi cơng cơng trình ngầm gặp nhiều rủi ro Ở Việt Nam, cố cơng trình ngầm tịa cao ốc Pacific nằm đường Minh Khai, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh cố điển hình việc xây dựng cơng trình ngầm Việt Nam Tòa cao ốc Pacific cấp phép xây dựng tháng 2/2005, diện tích mặt 1.750 m2, cao 78.45m, gồm ba tầng hầm tầng kỹ thuật (chiều sâu 11.8m); 20 tầng lầu; tổng diện tích sàn xây dựng 22.000 m2 Tuy nhiên q trình thi cơng, chủ đầu tư cao ốc Pacific điều chỉnh thiết kế (tuy chưa Sở Xây dựng thành phố cho phép) lên thành sáu tầng hầm (chiều sâu 21.1m), tầng trệt, 21 lầu, tổng diện tích sàn xây dựng lên tới 41.000m2 với hệ khung gồm 16 cột có tiết diện 1400x1400 mm sàn ngang Cơng trình sử dụng móng bè BTCT đặt 65 cọc barrette kích thước 2.8x1.2m sâu 67m Theo thiết kế, hệ tường vây gồm 50 panel kích thước từ 2.8 đến 5.7m, dày 1m sâu 45m thi công Công ty Pacific thay đổi thành 24 panel kích thước 2.8 đến 7.7m, dày 1m sâu 45m Gioăng cách nước panel không định chiều dài thiết kế nên đơn vị thi công đặt đến đáy tầng hầm, tức khoảng 22m Thi công tầng ngầm theo phương pháp “bán ngược” (semi topdown) sử dụng hệ chống đỡ ngang hệ dầm sàn BTCT dày 230mm 250mm tựa lên cột biên tạo hệ chống ngang phía tường vây Hình Hố móng tịa cao ốc Pacific Do khơng có hệ quan trắc để theo dõi diễn biến (lực chuyển vị/biến dạng) hệ kết cấu chống giữ hố đào cơng trình chung quanh nên thông tin sau chủ yếu thu thập từ phương tiện truyền thông người chứng kiến lúc xảy cố - Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi cơng sàn tầng hầm, đến tháng 10/2007 thi công bốn tầng hầm bắt đầu thi công tầng hầm thứ Trước xảy cố thi công xong panel tường vây, cọc barrette thi công đổ bê tông đến sàn tầng trục 1-3 6-8 Phần khoảng hở từ trục đến trục sử dụng thép I400 để làm hệ chống đỡ tường vây - Ngày 9/10/2007, khoảng 18 30 đào đất để chuẩn bị đổ bê tơng móng vị trí tiếp giáp tường vây cao trình âm 21m so với cốt tầng công trình Pacific, tường vây xuất lỗ thủng rộng 30-35 cm, dài 168 cm Do áp lực mạnh nước ngầm vị trí lỗ thủng nên gây tràn nước lơi đất phía ngồi tường vào tầng ngầm, khoảng 19 dãy nhà trụ sở Viện 10 Khoa học Xã hội vùng Nam Bộ gồm lầu bất ngờ đổ sập, bị vùi sâu lòng đất 10m; phần lại khu nhà có nguy đổ sập Hình Sự cố cơng trình ngầm tịa cao ốc Pacific - Lúc 17 ngày 23 tháng năm 2008, tháng sau cố sập Viện Khoa học Xã hội vùng Nam Bộ, khu vực để xe Sở Ngoại vụ số Alexandre de Rode, quận 1, đấu lưng với cao ốc Pacific, sụt lún lỗ rộng 10m2, sâu 3m làm xe gắn máy rơi xuống hố nứt tường khu vệ sinh qc Sức kháng mũi đất thí nghiệm CPT Rinter Hệ số phá hoại kết cấu đất N Chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT ϕ Góc ma sát đất γsat, unsat Dung trọng bão hịa, khơng bão hịa đất γ Dung trọng riêng đất ν Hệ số Poisson Ki Độ cứng lò xo k Hệ số đất I Mơ ment qn tính trung tâm tiết diện Lspacing khoảng cách chống ngang q Tải trọng phân bố bề mặt σa,p Áp lực đất chủ động, bị động đất 3 12 13 13 14 14 14 15 16 16 16 17 17 18 22 24 24 25 25 26 29 30 32 33 34 35 35 35 36 37 48 48 48 57 57 59 61 63 63 63 78 90 107 111 112 114 114 115 115 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN Ứngdun 115 116 116 117 117 122 125 127 130 132 133 137 145 147 10 11 11 21 26 26 27 27 28 28 35 36 37 39 40 41 41 47 49 51 52 55 56 58 59 60 61 61 62 67 68 69 70 72 73 74 76 81 87 88 89 90 91 91 96 96 97 97 98 98 99 99 99 99 104 104 104 105 105 106 106 120 121 121 122 122 122 122 122 123 124 124 124 124 125 125 125 125 125 126 126 128 128 128 128 131 131 131 131 135 135 135 135 22 33 44 50 53 54 60 64 65 65 67 77 79 82 83 84 86 90 92 94 95 99 100 101 102 104 106 118 120 123 123 124 125 126 128 130 131 133 35 45 360 ng CHƯƠNG 1.PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Khai thác sử dụng cách có hiệu khơng gian mặt đất đô thị đại xu tất yếu phát triển Những cơng trình ngầm, chẳng hạn hệ thống tàu điện ngầm, bãi đỗ xe ngầm…, phần công trình nằm mặt đất tầng hầm cơng trình…, ngồi việc phải chịu tác động giống cơng trình mặt đất, cịn chịu tác động môi trường xung quanh không giai đoạn sử dụng mà giai đoạn thi cơng Việc thi cơng loại cơng trình ngầm nêu phức tạp, khơng gian thị chật hẹp, có nhiều cơng trình lân cận cơng trình nhà cao tầng, viện bảo tàng, di tích lịch sử, hệ thống đường giao thơng hay hệ thống kỹ thuật…, gây ảnh hưởng xấu đến chúng: lún, hư hỏng, phá hủy… gây an tồn thi công, làm ảnh hưởng chất lượng, tiến độ thi công cơng trình Hiện nay, đơn vị thi cơng áp dụng nhiều biện pháp thi công khác để chống giữ vách hố đào cơng trình ngầm Các biện pháp thi công phụ thuộc vào điều kiện cụ thể cơng trình thiết bị thi cơng sử dụng Tính tốn khả chịu lực xác định chuyển vị, biến dạng kết cấu giai đoạn thi công cách xác giúp cho việc lựa chọn biện pháp thi cơng hợp lí Luận văn tổng quan vấn đề thiết kế, thi cơng hố móng sâu giới, Việt Nam Vấn đề thiết kế đảm bảo ổn định an toàn cho việc thi cơng đào sâu đất ln tốn khó, dù có nhiều tiến việc mơ tốn mơ hình diễn tả ứng xử đất gần với thực tế xảy cố cơng trình xây dựng Luận văn phân tích so sánh kết tính tốn lý thuyết với kết đo đạc q trình thi cơng cơng trình hố đào sâu tòa nhà Vicem Cầu Giấy, Hà Nội nhằm rút số kết luận, sở lý thuyết tốn thiết kế, thi cơng hố móng sâu, hy vọng ứng dụng cho cơng trình tương tự khác Formatted: Bullets and Numbering II Mục đích đề tài - Tính tốn nội lực, chuyển vị, nội lực tường vây kết cấu chắn giữ hố Formatted: Font: 13 pt, Vietnames móng sâu phương pháp phần tử hữu hạn, có xét đến làm việc đồng thời Formatted: Font: 13 pt, Vietnames đất kết cấu chống đỡ hố móng cơng trình tịa nhà Vicem, Cầu Giấy, Formatted: Font: 13 pt, Vietnames Hà Nộivà đất sét bao quanh cơng trình Formatted: Font: 13 pt, Vietnames Formatted: Font: 13 pt, Vietnames - So sánh kết tính tốn chuyển vị với kết quan trắc chuyển vị hố móng trong, sau q trình thi cơng, đưa kết luận kiến nghị q trình thi cơng đảm bảo an toàn hiệu III Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: hố móng sâu tịa nhà Vicem, Cầu Giấy, Hà Nội, với kết cấu tường vây bê tông cốt thép Tường chắn kết cấu chắn đất kết hợp làm tường tầng hầm IV - Phương pháp tính tốn: Tính tốn nội lực hệ chống, hệ tường vây theo phương pháp dựa lý thuyết áp lực đất Coulomb tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 8.2 cho phép tính tốn kiểm tra ổn định đất theo giai đoạn thi công V.IV Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu làm việc hố móng sâu tịa nhà Vicem, Cầu Giấy, Hà Nội có xét đến làm việc đồng thời kết cấu đất sét bao quanh VI.V Phương pháp nghiên cứu Tính tốn nội lực hệ chống, hệ tường vây theo phương pháp dựa lý thuyết áp lực đất Coulomb tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 8.2 cho phép tính tốn kiểm tra ổn định đất theo giai đoạn thi cơng VII - Theo lý thuyết tính tốn áp lực đất Coulomb VIII - Theo phương pháp phần tử hữu hạn Formatted: Left, Indent: First line: 0,5 cm, Space Before: pt, After: pt IX.VI Kết đạt Đưa kết tính tốn chuyển vị, nôi lực kết cấu giai đoạn thi công so sánh với kết quan trắc thực tế, từ có giải pháp thiết kế cơng trình đảm bảo hiệu an tồn cơng trình tương tự ... nhà Vicem 3.1.3 Kết cấu cơng trình - Kết cấu phần thân cơng trình kết cấu vách kết hợp khung bê tơng cốt thép toàn khối Sàn tầng thiết kế sàn bê tông cốt thép dự ứng lực - Kết cấu móng: kết cấu. .. dựng hố móng sâu Việt Nam Trong năm gần nước ta, thành phố lớn Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh bắt đầu sử dụng tầng hầm nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục mét chiều sâu tường đất đến. .. thuộc vào điều kiện địa chất, công nghệ công sử dụng cơng trình Đa phần cơng trình có từ đến tầng hầm, cá biệt có cơng trình u cầu cơng sử dụng có đến 5÷10 tầng hầm Đa số cơng trình nhà cao tầng có