Ảnh hưởng độ cứng của tường vây lên biến dạng của cọc bên trong hố đào sâu khu vực đất yếu cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ HẢI TRIỀU ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG VÂY LÊN BIẾN DẠNG CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO SÂU KHU VỰC ĐẤT YẾU CẦN THƠ CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (CT) MÃ SỐ: 60 58 61 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Năm 2014 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Lê Trọng Nghĩa Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày………tháng………năm …… Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm 201… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HỒ HẢI TRIỀU Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 20/10/1985 Nơi sinh : Cần Thơ Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng(ct) MSHV: 12834704 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2012 I- TÊN ĐỀ TÀI: ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG VÂY LÊN BIẾN DẠNG CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO SÂU KHU VỰC ĐẤT YẾU CẦN THƠ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn dùng phân tích ảnh hưởng độ cứng tường vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu Chương 3: Ảnh hưởng độ cứng tường vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu khu vực đất yếu Cần Thơ Kết luận kiến nghị II- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ……………………….…………………… III- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ………………………………… IV- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lê Trọng Nghĩa CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ TRỌNG NGHĨA CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS VÕ PHÁN LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Bộ mơn Địa Nền móng, Q Thầy Cô giúp học viên trang bị tri thức, tạo môi trường điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thực Luận văn Với lịng kính trọng biết ơn, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê Trọng Nghĩa, người giúp đỡ, dẫn tận tình ln quan tâm, động viên tinh thần thời gian học viên thực Luận văn Trong suốt thời gian thực Luận văn, bận rộn công việc Thầy giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn học viên Thầy cung cấp cho học viên nhiều hiểu biết truyền đạt cho học viên hiểu phương thức tiếp cận giải vấn đề khoa học, hành trang quí học viên gìn giữ cho trình học tập làm việc Cuối cùng, xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình người bạn động viên, hỗ trợ học viên nhiều suốt q trình học tập, làm việc hồn thành Luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng … năm 201… Học viên Hồ Hải Triều TÓM TẮT LUẬN VĂN Một hố đào sâu 10m tiến hành vùng đất yếu dày để xây dựng đài móng tầng hầm cho cơng trình 18 tầng khu vực thành phố Cần Thơ Địa chất khu vực cơng trình gồm 37m bùn sét có số búa SPT từ đến 1, nằm bên lớp cát pha có giá trị SPT trung bình búa sét pha dày 9m có giá trị SPT trung bình 21 búa Hố đào sâu chống đở xung quanh tường vây cọc ba-rét dày 0.6m dài 22m Trước thi công hố đào, hệ cọc khoan nhồi đường kính 1200mm dài 54m thi cơng để chống đỡ kết cấu bên Chiều sâu hố đào 10m với ba tầng chống cao độ -0.5m, -3.0m -6.0m so với mặt đất tự nhiên Trong luận văn này, tác giả tiến hành phân tích phần tử hữu hạn với phần mềm Plaxis để xét ảnh hưởng độ cứng tường vây đến biến dạng cọc hữu bên hố đào Những kết bao gồm chuyển vị ngang, moment phạm vi cọc bên tường chắn bị ảnh hưởng hố đào xác định trình bày phần kết luận ABSTRACT A large excavation was carried out in the thick soft soil layer to construct the pile cap foundation and the basement floor for the 18 stories building in Can Tho City The soil profile consists of a 37-meter-thick of very soft clay with SPT value of zero laid on a 5.5-meter-thick of clayey sand with average SPT value of and laid on a 9-meter-thick of sandy clay with average SPT value of 21 The excavation was supported by the 0.6-meter-thick and 22-meter-deep diaphragm wall Before the excavation, the bored piles with 1200mm diameter and 54m long were installed to support the superstructure A excavation was carried out to 10 meter depth with three shoring system at the level of -0.5m, -3.0m and -6.0m, respectively The paper presents a numerical analysis to observe the effect of diaphragm wall stiffness on the deformation of the existing piles inside the deep excavation In the results, the lateral displacement, the moment and the distance inside the wall that effect by the excavation to the existing piles were determined MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Ý nghĩa giá trị thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu Giới hạn phạm vi đối tượng nghiên cứu .2 Hạn chế đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sự cố lệch cọc bị lệch q trình thi cơng hố đào sâu 1.2 Khu vực nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Một số nghiên cứu trước 1.4.1 Các trạng thái ứng xử cọc đất yếu 1.4.2 Ảnh hưởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào 16 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG VÂY LÊN BIẾN DẠNG CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN .27 2.1 Phân tích phần tử hữu hạn PLAXIS 27 2.1.1 PLAXIS 3D Foundation .27 2.1.2 Mơ hình 28 2.1.3 Tính tốn 28 2.1.4 Xuất kết 29 2.2 Tạo mơ hình .29 2.3 Chia lưới phần tử 30 2.4 Mơ hình ứng xử đất 33 2.4.1 Mơ hình Morh – Coulumb (MC) 33 2.4.2 Mơ hình Hardening Soil (HS) .34 2.4.3 Thông số đầu vào đất .37 2.5 Đặc trưng vật liệu tường vây cọc .40 2.6 Đặc trưng vật liệu phần tử dầm (wailing beam) 40 2.7 Đặc trị vật liệu phần tử cọc (Pile) 41 2.8 Phần tử lò xo (Spring) .42 2.9 Các lỗi thường gặp với mơ hình Plaxis 3D foundation 42 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG VÂY LÊN BIẾN DẠNG CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO SÂU KHU VỰC ĐẤT YẾU CẦN THƠ 47 3.1 Phương pháp tính tốn 47 3.2 Phân tích ảnh hưởng cọc bên hố đào ứng với công trình thực tế 49 3.2.1 Các đặt điểm cơng trình 49 3.2.2 Số liệu địa chất cơng trình 50 3.2.3 Các thông số mơ hình vật liệu 52 3.2.3.1 Thông số đất sử dụng mơ hình 52 3.2.3.2 Thơng số tường vây cọc 53 3.2.3.3 Thông số hệ chống thép hình H350 53 3.2.3.4 Phụ tải mặt đất .54 3.2.3.5 Điều kiện mực nước ngầm .54 3.3 Mơ hình tính tốn Plaxis 8.5 54 3.3.1 Các bước mơ tốn Plaxis .55 3.3.2 Các Phase giải toán Plaxis .57 3.4 Ảnh hưởng chuyển vị tường chắn đến chuyển vị cọc 57 3.5 Các kết tính tốn 60 3.5.1 Chuyển vị ngang tường chắn hố đào ứng với thay đổi chiều dài tường .60 3.5.2 Chuyển vị cọc bên hố đào thay đổi chiều dài tường chắn.62 3.5.2.1 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 22m 62 3.5.2.2 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 29m 63 3.5.2.3 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 36m 64 3.5.2.4 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 43m 65 3.5.3 Moment cọc bên hố đào thay đổi chiều dài tường chắn 68 3.5.3.1 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 22m 68 3.5.3.2 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 29m 69 3.5.3.3 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 36m 70 3.5.3.4 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 43m 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .74 Kết luận 74 Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Toàn cảnh cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy Cao ốc Phường Thảo Điền .3 Hình 1.2: Sự cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy – Cao ốc Khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Quận 7, Tp Hồ Chí Minh .4 Hình 1.3: Khu vực cọc bị nghiêng lệch – Cơng trình 13 tầng Khu đô thị Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh .4 Hình 1.4: Tồn cảnh hố đào – Cơng trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ CHí Minh Hình 1.5: Cọc bị nghiêng lệch tiến hành đào đến cao độ đáy đài – Công trình 15 tầng, Quận 8, Tp Hồ CHí Minh .5 Hình 1.6: Mặt mặt cắt mơ hình tính tốn (Bransby Springman, 1995) Hình 1.7: Chuyển vị nhóm cọc tác dụng tải tăng cường Hình1.8: Áp lực bên cọc tác dụng tải tăng cường (chỉ phân tích theo phương pháp PTHH) Hình1.9: So sánh theo biểu đồ p-δ độ sâu 3.15m phía trước sau hàng cọc Hình1.10: Mối quan hệ chuyển vị cực đại tường chắn, hệ chống hệ số an toàn bùng Hình 1.11: Bài toán Poulos-Chen (1996) 11 Hình 1.12: Mặt cắt ngang hố đào (Goh, 2003) .12 Hình 1.13: Mặt bố trí cọc máy đo chuyển vị (Goh, 2003) 13 Hình 1.14: Kết đo chuyển vị ngang cọc đất (Goh, 2003) 13 Hình 1.15: Kết quan trắc dự đốn BCPILE chuyển vị mơmen uốn cọc (Goh, 2003) 14 Hình 1.16: Thiết lập mơ hình máy ly tâm (kích thước ngun mẫu ngoặc) Leung (2003) 15 62 3.5.2 Chuyển vị cọc bên hố đào thay đổi chiều dài tường chắn 3.5.2.1 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 22m Hình 3.9: Chuyển vị cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 22m 63 3.5.2.2 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 29m Hình 3.10: Chuyển vị cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 29m 64 3.5.2.3 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 36m Hình 3.11: Chuyển vị cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 36m 65 3.5.2.4 Kết chuyển vị cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 43m Hình 3.12: Chuyển vị cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 43m 66 67 Hình 3.13: Chuyển vị cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn Nhận xét: Kết tính tốn tổng hợp Hình 3.13 cho thấy cọc cách xa hố đào ảnh hưởng hố đào đến chuyển vị cọc giảm, vào khoảng 85.59% xét với cọc cách tường vây 11.5m, tường vây dày 800mm, chiều dài tường 43m Chuyển vị cọc giảm không nhiều tăng chiều dài tường vây từ 22m lên 43m, khoảng 12.06% ứng với cọc 4, tường vây dày 1000mm 68 3.5.3 Moment cọc bên hố đào thay đổi chiều dài tường chắn 3.5.3.1 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 22m Hình 3.14: Moment cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 22m 69 3.5.3.2 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 29m Hình 3.15: Moment cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 29m 70 3.5.3.3 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 36m Hình 3.16: Moment cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 36m 71 3.5.3.4 Kết Moment cọc ứng với chiều dài tường chắn L = 43m Hình 3.17: Moment cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn L = 43m 72 73 Hình 3.18: Moment cọc bên hố đào ứng với chiều dài tường chắn Nhận xét: Hình 3.18 cọc cách xa hố đào ảnh hưởng hố đào đến Moment cọc giảm, vào khoảng 88.37% với trường hợp cọc tường vây dài 36m, dày 1000mm Khi tăng chiều dài tường vây tường từ 22m lên 43m moment cọc giảm khơng nhiều, vào khoảng 18.79% với cọc tường vây dày 1000mm 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Dựa vào kết phân tích với chiều dài bề dày tường thay đổi cho cơng trình hố đào sâu ảnh hưởng đến biến dạng cọc bên hố đào khu vực đất yếu Tp Cân Thơ, tác giả có kết luận sau: - Chuyển vị ngang lớn u max tường giảm không đáng kể tăng chiều dài tường giảm nhiều tăng bề dày tường - Cọc xa tường có chuyển vị, moment nhỏ bị ảnh hưởng hố đào Khi cọc cách tường 1.25 lần chiều sâu hố đào cọc có chuyển vị đầu cọc khơng, hay cọc khơng cịn bị ảnh hưởng hố đào Kiến nghị Cần có biện pháp hạn chế chuyển vị ngang tường chắn sử dụng biện pháp gia cố cọc xi măng đất đáy hố đào Sẽ tiến hành phân tích với loại tường chắn hố đào khác Sẽ tiến hành phân tích cho nhiều cơng trình hố đào sâu để rút biểu thức quan hệ đại lượng để từ dự tính phạm vi ảnh hưởng thi công hố đào (đặc biệt đất yếu) gây cho cọc bên hố đào 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chen, L.T and Poulos, H.G., 1997 Piles subjected to lateral soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 123, No 9, pp 802-811 [2] Finno, R.J., Samir, A.L., Nabil, F.A and Indra, S.H., 1991 Analysis of performance of pile groups adjacent to deep excavations Journal of Geotechnical Engineering Vol 117, No.6, pp 934-955 [3] Kok, S.T., Bujang, B.K.H., Jamoloddin, N., Mohd Saleh, J., and Gue, S.S (2009-Accepted for publication) A case study of passive piles failure in open excavation DFI Journal, Vol 3, No 2, pp 50-57 [4] Leung, C.E., Ong, D.E.L and Chow, Y.K., 2006 Pile behaviour due to excavation-induced soil movement in clay II: Collapsed Wall Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 132, No 1, pp 45-43 [5] Leung, C.F., Lim, J.K., Shen, R.F and Chow, Y.K., 2003 Behaviour of pile groups subject to excavation-induced soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 129, No 1, pp 58-65 [6] G Wayne Clough, F ASCE and D O’Rourke (1990) Construction included movements of institu walls [7] Chang- Yu Ou (2006) Deep Excavation, Theory and Practice [8] Ou, C Y and Lin, Y W (1994) Finite element analysis of deep excavation in layered sandy soil deposits [9] Nguyễn Minh Tâm Tài liệu plaxis 8.5 [10] David M.Potts and Lidija Zdravkovic Finite element analysis in geotechnical engineering [11] PLAXIS 3D FOUNDATION Material Models Manual version 1.6 [12] Hồ Hải Triều, Lê Trọng Nghĩa, 2014 Phân tích ảnh hưởng độ cứng tường vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu khu vực đất yếu Cần Thơ Tạp chí Bộ xây dựng, số 554, tháng 2014, trang 90-93 LÝ LỊCH KHOA HỌC Họ tên Ngày sinh Nơi sinh Địa liên lạc Điện thoại Email : : : : : : Hồ Hải Triều 20/10/1985 Cần Thơ 129 Châu Văn Liêm, P An Lạc, Q Ninh Kiều, Tp Cần Thơ 0937.399.632 haitrieu85@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO   2003 – 2008 : Sinh viên Đại học Cửu Long 2012 – Nay : Học viên Cao học Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC  2008 – Nay : Cơng ty TNHH XD TM Viễn thông Hồng Đức ... hạn dùng phân tích ảnh hưởng độ cứng tường vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu Chương 3: Ảnh hưởng độ cứng tường vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu khu vực đất yếu Cần Thơ Kết luận kiến nghị... đất yếu 1.4.2 Ảnh hưởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào 16 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐỘ CỨNG CỦA TƯỜNG VÂY LÊN BIẾN DẠNG CỦA CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP... vây lên biến dạng cọc bên hố đào sâu khu vực đất yếu Cần Thơ? ?? Mục đích nghiên cứu đề tài: Mục đích luận văn tìm hiểu ảnh hưởng việc thi công hố đào sâu đất yếu tác động đến cọc bên hố đào chưa có