Nghiên cứu ảnh hưởng của hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN CÔNG KHANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU ĐẾN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH LÂN CẬN CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN XUÂN THỌ CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: …………………………………………………… CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: ……………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày 06 tháng 09 năm 2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH - CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC - Tp HCM, ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN CÔNG KHANH Ngày, tháng, năm sinh: 04/05/1982 Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Phái : Nam Nơi sinh : Đồng Tháp MSHV : 00905220 I- TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU ĐẾN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH LÂN CẬN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1- Nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận 2- Nội dung: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan hố đào sâu Chương 3: sở lý thuyết tính toán ổn định biến dạng hố đào sâu chắn giữ tường liên tục Chương 4: Phân tích ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận Chương 5: Kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày tháng năm 2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ngày tháng năm 2007 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN XUÂN THỌ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS TRẦN XUÂN THỌ CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày 05 tháng 07 năm 2007 TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc só, bên cạnh nổ lực thân tác giả có hướng dẫn nhiệt tình quý Thầy Cô, động viên gia đình bạn bè suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy T.S Trần Xuân Thọ, người tận tình hướng dẫn tác giả suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể Quý thầy cô, đặc biệt Quý thầy cô Bộ môn Địa Cơ – Nền Móng tận tình truyền đạt kiến thức quý báo, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn suốt thời gian vừa qua Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người không ngừng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian tác giả thực luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn đến bạn bè, người động viên tác giả thời gian vừa qua TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI: “ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU ĐẾN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH LÂN CẬN” TÓM TẮT: Việc xây dựng công trình có hố đào sâu điều kiện phải xây chen công trình khác đòi hỏi người làm công tác thiết kế thi công phải dự tính chuyển vị kết cấu chắn giữ, phạm vi mức độ ảnh hưởng việc thi công hố đào sâu gây cho công trình lân cận Vì vậy, tác giả tiếp cận đề tài luận văn: “ Nghiên cứu ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận” chọn phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích vấn đề sau: Phân tích ổn định biến dạng hố đào sâu thi công biện pháp top-down trình thi công Thiết lập biểu thức biểu đồ quan hệ chuyển vị ngang cực đại tường theo chiều sâu đào đất; chuyển vị ngang cực đại tường chắn với bán kính ảnh hưởng việc thi công hố đào gây theo giai đoạn thi công hố đào Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận Thiết lập biểu thức biểu đồ quan hệ độ lún móng công trình lân cận thi công hố đào gây với chiều sâu đào đất (như tỉ lệ với chiều sâu tường) trình thi công hố đào Phân tích ảnh hưởng chiều sâu tường cắm vào đất đến chuyển vị tường chắn chuyển vị đất xung quanh hố đào Từ đưa giải pháp hạn chế chuyển vị tường đất xung quanh hố đào, đảm bảo ổn định cho công trình lân cận Từ kết phân tích, tác giả đưa biểu thức quan hệ để dự tính bán kính ảnh hưởng, độ lún công trình lân cận, chọn chiều sâu tường cắm vào đất hợp lý cho công trình hố đào sâu có địa chất tương tự SUMMARY OF THESIS NAME OF THESIS: “ STUDY ON THE EFFECT OF DEEP EXCAVATION ON STABILITY OF SURROUNDING CONSTRUCTIONS” SUMMARY: Constructing deep excavation in parenthetic condition demands civil Engineers calculate displacement of diagram wall and effect of constructing deep excavation on surrounding constructions Hence, the thesis: “ Study on the effect of deep excavation on stability of surrounding constructions” have been choosen to analyse problems: Analysing stability and displacement of excavation constructed by top-down method Establishing relationship between maximum displacement and radius of effect of constructing deep excavation horizontal Analysing effect of constructing deep excavation to stability of surrounding constructions and establish relationship between settlement of foundation and depth of excavation Analysing effect of depth of wall in soil to displacement of wall and arround soil excavation Therefrom, choose solution to restrict displacement of wall and arround soil excavation From analysis, author will propose expressions to calculate radius of effect, settlement of foundation for similar excavation constructions MỤC LỤC Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan hố đào sâu 2.1 Tổng quan hố đào sâu 2.2 Giới thiệu số công trình hố đào sâu 2.2.1 Trên giới 2.2.2 Ở Việt Nam 2.2.2.1 Cao ốc Fideco 2.2.2.2 Cao ốc văn phòng – thương mại Golden Tower 2.2.2.3 Công trình trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè 10 2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị đất quanh hố đào sâu 12 2.4 Giới thiệu công trình tiếp cận đề tài – Công trình nhà điều hành sản xuất công ty điện lực Tp.HCM 13 2.5 Một số nghiên cứu hố đào sâu 18 Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra ổn địnhcủa hố đào sâu 3.1 Lý thuyết tính toán áp lực đất lên kết cấu chắn giữ hố đào sâu 19 3.1.1 Phân loại áp lực ngang đất 19 3.1.2 Lý thuyết Morh – Rankine 20 3.1.3 Lý thuyết Coulomb 24 3.1.4 Lý thuyết cân giới hạn điểm 26 3.1.5 Ảnh hưởng chuyển vị thân tường đến áp lực đất 27 3.2 Phương pháp tính toán áp lực nước lên kết cấu chắn giữ hố đào sâu (tường liên tục) 30 3.2.1 Phương pháp tính riêng áp lực nước đất 30 3.2.2 Phương pháp tính chung áp lực nước đất 31 3.3 Phương pháp tính toán kết cấu chắn giữ hố đào sâu (tường liên tục) 3.3.1 Phương pháp Sachipana (Nhật) 31 3.3.2 Phương pháp đàn hồi 34 3.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 37 3.4 Phương pháp kiểm tra ổn định hố đào sâu 37 3.4.1 Kiểm tra ổn định chống trồi hố đào 37 3.4.1.1 Phương pháp Terzaghi – Peck 37 3.4.1.2 Phương pháp Caquot kerisel 39 3.4.1.3 Phương pháp tình ổn định chống trồi đáy hố theo Goh (1994) 40 3.4.1.4 Tính ổn định chống trồi theo quy trình hố móng Thượng Hải 42 3.4.2 Kiểm tra ổn định chống chảy thấm hố đào 3.4.2.1 Kiểm tra ổn định chống phun trào 43 3.4.2.2 Kiểm tra ổn định chống cột nước có áp 43 3.5 Phương pháp dự tính tính dịch chuyển đất hay công trình gần hố đào 3.5.1 Phương pháp kinh nghiệm 44 44 3.5.1.1 Phương pháp Peck (1969) 44 3.5.1.2 Phương pháp Clough Mana (1981) 45 3.5.2 Phương pháp bán kinh nghiệm 3.5.2.1 Phương pháp Caspe ( 1966 ) Bowles ( 1988 ) 45 3.5.2.2 Phương pháp Bauer ( 1984 ) 46 3.5.2.3 Phương pháp Moscomarchitextura (1999) 47 3.5.3 Các phương pháp số 3.6 Nhận xét 51 52 Chương 4: phân tích ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận 4.1 Đặt vấn đề 53 4.2 Phương pháp tính toán 53 4.3 Mô tả đặc điểm địa chất công trình tiếp cận 4.3.1 Các đặc điểm công trình 54 4.3.2 Địa chất công trình 55 4.4 Phân tích ổn định biến dạng hố đào sâu phần mềm Plaxis version 8.2 57 4.4.1 Trình tự bước thi công hố đào sâu 57 4.4.2 Các thông số đưa vào tính toán 57 4.4.2.1 Các thông số tường chắn 57 4.4.2.2 Các thông số sàn tầng hầm 57 4.4.2.3 Các thông số thép hình 57 4.4.2.4 Các thông số địa chất 58 4.4.2.5 Các thông số cọc khoan nhồi 58 4.4.3 Phân tích biến dạng nội lực hố đào theo giai đoạn thi công 59 4.4.3.1 Kết tính toán 59 4.4.3.2 Phân tích kết tính toán 70 Biến dạng tường chắn 70 So sánh kết tính toán với kết quan trắc thực tế 75 4.5 Phạm vi ảnh hưởng thi công hố đào gây 76 4.6 Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận 80 4.6.1 Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận có móng móng sâu 80 4.6.1.1 Kết tính toán 83 4.6.1.2 Phân tích kết tính toán nhận xét 86 4.6.2 Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận có móng móng nông 88 4.6.2.1 Kết tính toán 89 4.6.2.2 Phân tích kết tính toán nhận xét 90 4.7 Phân tích ảnh hưởng chiều sâu tường cắm vào đất đến chuyển vị tường chắn chuyển vị đất xung quanh hố đào 4.7.1 Kết tính toán 4.7.2 Phân tích kết tính toán nhận xét 4.8 Nhận xét Kết luận kiến nghị 92 92 100 102 103 Chương GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, nhiều công trình cao tầng có tầng hầm công trình ngầm xây dựng khắp nơi giới, Việt Nam Việc xây dựng công trình dẫn đến xuất hàng loạt kiểu hố đào sâu, biện pháp chắn giữ nhằm ổn định thành vách hố đào trình xây dựng công trình Vì vậy, điều kiện thi công cụ thể công trình phải đưa biện pháp chắn giữ thành vách biện pháp thi công hố đào phù hợp Đặc biệt, điều kiện công trình phải xây chen công trình khác, phải đặc biệt ý đến ảnh hưởng việc thi công hố đào đến công trình lân cận Do đó, để xây dựng công trình có tầng hầm bên công trình hay công trình ngầm điều kiện thi công tương đối khó khăn phải xây chen công trình khác, nhà thầu thiết kế thi công cần phải xem xét đến vấn đề thiết yếu sau: - Chọn giải pháp chắn giữ phù hợp để hố đào ổn định trình thi công - Khống chế chuyển vị tường chắn, tránh gây ảnh hưởng đến công trình lân cận - Biện pháp thiết bị quan trắc dịch chuyển tường chắn - Dự tính phạm vi mức độ ảnh hưởng đến công trình lân cận dịch chuyển tường chắn,… Trong tương lai, thành phố lớn nước ta có nhiều công trình cao tầng có tầng hầm bên công trình ngầm xây dựng điều kiện phải xây chen, khó khăn cho việc thi công Vì vậy, để giải phần nhỏ vấn đề nêu trên, tác giả tiếp cận số liệu công trình Nhà điều hành sản xuất Công ty Điện lực Tp HCM, công trình phải xây dựng điều kiện xây chen, tương đối khó khăn cho việc thi công để thực đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận” 1.2 Mục đích nghiên cứu Phân tích ổn định biến dạng hố đào sâu thi công biện pháp top-down trình thi công ... thi công hố đào gây 76 4.6 Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận 80 4.6.1 Phân tích ảnh hưởng trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận có móng móng sâu. .. độ lún công trình lân cận nằm vùng ảnh hưởng hố đào biểu thức quan hệ độ lún công trình lân cận với chiều sâu đào đất Từ xác định mức độ ảnh hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận Thiết... hưởng hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận? ?? 1.2 Mục đích nghiên cứu Phân tích ổn định biến dạng hố đào sâu thi công biện pháp top-down trình thi công 2 Xác định phạm vi ảnh hưởng hố đào sâu