Phân tích ứng xử ứng suất biến dạng của đất nền xung quanh cống tròn chôn sâu trong cải tạo cơ sở hạ tầng khu vực tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA W X TRẦN QUANG HUY ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN XUNG QUANH CỐNG TRÒN CHÔN SÂU TRONG CẢI TẠO CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành Mã số ngành : Xây dựng đường ôtô đường thành phố : 60 58 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƯỜNG SƠN Cán chấm nhận xét 1: Cán 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 tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA 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: TRẦN QUANG HUY Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1982 Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô đường TP Phái: Nam Nơi sinh: Nha Trang – Khánh Hòa MSHV: 00105014 ITÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN XUNG QUANH CỐNG TRÒN CHÔN SÂU TRONG CẢI TẠO CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH II1 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: Khảo sát toán thiết kế cống ngầm sở tính toán công trình ngầm điều kiện địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh; mô trạng thái ứng suất – biến dạng môi trường đất xung quanh công trình ngầm đánh giá tác động có chúng với công trình hữu NỘI DUNG: Mở đầu Chương 1: Tổng quan cống ngầm số công nghệ thi công công trình ngầm Chương 2: Các phương pháp tính toán cống ngầm Chương 3: Áp dụng tính toán cho công trình thực tế Tp HCM Chương 4: Đặc điểm ứng suất – biến dạng đất xung quanh cống ngầm chôn sâu Kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/02/2007 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/7/2007 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS BÙI TRƯỜNG SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS BÙI TRƯỜNG SƠN TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng năm TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành nỗ lực học viên phải kể đến tận tâm giảng dạy thầy cô giáo Học viên xin chân thành gởi lời cảm ơn đến tất thầy cô giáo tham gia giảng dạy trình đào tạo trường Đặc biệt chân thành cảm ơn tiến só Bùi Trường Sơn, người hỗ trợ lớn mặt tư liệu kiến thức tảng, tư phương pháp nghiên cứu khoa học cho học viên trình thực đề tài Ngoài ra, xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Cầu đường giảng dạy quan tâm giúp đỡ, cung cấp thông tin hữu ích cho học viên trình thực luận văn Xin cảm ơn bạn bè hỗ trợ tài liệu tham khảo cho học viên lónh vực công trình ngầm hồ sơ thiết kế công trình thực tế thành phố Hồ Chí Minh Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình người thân tạo điều kiện tốt cho học viên hoàn thành đề tài thuận lợi tiến độ giao Học viên Trần Quang Huy TÓM TẮT Thi công đường hầm phương pháp đào kín đất yếu rời khu vực thành phố Hồ Chí Minh gây dịch chuyển đất làm ảnh hưởng công trình hạ tầng lân cận công trình xây dựng bề mặt Sự dịch chuyển đất xung quanh cống ngầm phụ thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn, chiều sâu chôn cống, công nghệ ứng dụng biện pháp giữ ổn định trình thi công Việc phân tích ứng xử ứng suất – biến dạng đất xung quanh cống ngầm dạng tròn có xét đến trình thi công phương pháp kích đẩy với đầu khiên có hệ thống cân áp lực đất nước ngầm Tiến hành tính toán theo hai giai đoạn thi công sử dụng công trình Phân tích toán cho hai trường hợp thi công ổn định thi công với tỷ lệ mát thể tích mặt đào 2% Kết nghiên cứu cho thấy có mặt cống ngầm chôn sâu điều kiện địa chất thành phố Hồ Chí Minh với công nghệ thi công đại không gây tác động lớn đến môi trường xây dựng xung quanh ABSTRACT Tunnelling by trenchless construction methods in cohesionless soil conditions of Ho Chi Minh city may cause ground movements and damage to adjacent facilities and buildings on surface Movements of the ground around circular buried pipe depend on hydro-geological conditions, tunnel depth, applied technologies and support solutions during tunnelling In this research, the behavior of stress – strain of soil around circular buried pipe constructed by pipe jacking method, together with shield machine head with groundwater and earth pressure balance system is analyzed It is calculated in the stages of construction and use Tunnelling is modeled in two different states: stable and unstable with ground loss at excavation face of percent As the result of this research, it is rarely affected to the construction environment by tunnelling in geological conditions of HCMC with modern construction technologies MỤC LỤC MỞ ÑAÀU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỐNG NGẦM VÀ MỘT SỐ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM 1.1 Phân loại cống ngầm phương pháp xây dựng .3 1.1.1 Phân loại ống ngaàm 1.1.2 Lý luận thiết kế thi công công trình ngầm .4 1.1.3 Các phương pháp xây dựng đường hầm Phương pháp thi công đường hầm qua núi .6 Phương pháp thi công đường hầm nông hầm đất mềm .7 Phương pháp thi công đường hầm đáy nước .9 1.2 Công nghệ thi công phương pháp kích đẩy (Pipe Jacking) .10 Nguyên lý 11 Đặc điểm đầu khiên 12 Ưu nhược điểm phương pháp kích đẩy 13 1.3 Khả ứng dụng phương pháp kích đẩy xây dựng cải tạo sở hạ tầng thành phố Hồ Chí Minh 14 1.3.1 Đặc điểm địa chất khu vực Tp HCM 14 1.3.2 Khả ứng dụng phương pháp kích đẩy 19 1.4 Nhận xét nhiệm vụ đề tài .19 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CỐNG NGẦM 21 2.1 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên công trình ngầm 21 2.2 Các loại tải trọng tác dụng lên cống 22 2.2.1 Trọng lượng thân cống 22 2.2.2 Trọng lượng áp lực chất lỏng ống .22 2.2.3 Áp lực địa tầng .24 2.2.4 Áp lực nước ngầm 32 2.2.5 Hoạt tải 33 2.3 Các phương pháp tính toán cống ngầm dạng tròn 36 2.3.1 Tầng địa chất yếu rời 36 2.3.2 Xem địa tầng quanh cống biến dạng cục 37 2.3.3 Xem địa tầng quanh cống biến dạng toàn .39 2.3.4 Xem địa tầng quanh cống môi trường biến dạng liên tục 41 2.4 Nhận xét chương .43 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở TP HCM .45 3.1 Ảnh hưởng địa hình thủy văn khu vực Tp HCM vấn đề thoát nước đô thị 45 3.2 Vị trí xây dựng, đặc điểm địa chất khu vực xây dựng sơ lược công trình .46 3.3 Tải trọng tác dụng lên cống tính toán kết cấu vỏ cống .49 3.3.1 Áp lực địa tầng tác dụng lên cống 49 3.3.2 Áp lực nước tác dụng bên cống .50 3.3.3 Tính toán vỏ cống 52 Phương pháp tính toán vỏ khuyên tròn biến dạng tự 52 Mô chương trình PLAXIS 56 Đặc điểm mô hình Cam clay 58 Kết tính toán 63 3.4 Kết luận chương 67 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN XUNG QUANH CỐNG NGẦM CHÔN SÂU .68 4.1 Trong trường hợp thi công đào ổn định 68 4.2 Tác động biện pháp thi công đến biến dạng đất xung quanh cống ngầm, độ lún bề mặt mức độ tiếp cận trạng thái tới hạn .74 4.3 Kết luận chương 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHÒ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 -1- MỞ ĐẦU Tình trạng ngập lụt mưa lớn ô nhiễm nặng hệ thống sông rạch vấn đề xúc thành phố Hồ Chí Minh (Tp HCM) số thành phố khác nước Những vấn đề tưởng chừng ảnh hưởng cục song lại gây tác động xấu đến hệ thống Trong đó, vấn đề nảy sinh như: chất lượng đường sá, hệ thống công trình ngầm sở hạ tầng mau chóng xuống cấp, tắt nghẽn giao thông, môi trường đô thị bị ô nhiễm nặng nề hơn, dẫn đến sức khỏe tâm sinh lý người dân không tốt Các yếu tố gây tổn thất đáng kể mặt kinh tế, xã hội Vì vậy, xây dựng bản, cần có chiến lược mục tiêu lâu dài để giải hệ thống thoát nước xử lý nước thải Hiện thành phố Hồ Chí Minh thực dự án “Cải thiện môi trường nước” với mục đích cải tạo hệ thống thoát nước mưa, thu gom xử lý nước thải, khôi phục cải tạo hệ thống kênh, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực Dự án gồm nhiều hạng mục cải tạo hệ thống thoát nước bơm, nạo vét kênh, xây dựng tuyến cống bao, trạm bơm chuyển tiếp nước, xây dựng tuyến cống chuyển tải, nhà máy xử lý nước thải… Trong đó, hệ thống cống thu gom nước thải thi công sâu lòng đất 12m với đường kính từ ∅900 - ∅2200 giải pháp tối ưu lựa chọn Giải pháp thực nhờ tiến kỹ thuật đại xây dựng Ngoài ra, tiềm xây dựng hệ thống cống ngầm Việt Nam mà đặc biệt TP HCM lớn Ở đòi hỏi chất lượng độ xác cao việc triển khai công nghệ thi công đại dự báo tác động, ảnh hưởng môi trường xây dựng điều kiện đô thị Do vậy, vấn đề phân tích ứng xử ứng suất – biến dạng đất xung quanh cống chôn sâu công tác cải tạo sở hạ tầng khu vực TP HCM vấn đề cấp thiết - 77 - trước mặt đào vị trí đáy khiên xảy tượng dỡ tải Tuy nhiên, giá trị chuyển vị không lớn, không ảnh hưởng đến ổn định công trình Hình 4.2.1 Chuyển vị đất xung quanh cống giai đoạn thi công với tỷ lệ mát thể tích mặt đào ΔV/V = 2% Trong giai đoạn sử dụng thi công, độ lún cực đại đất tăng dần khoảng từ cao độ mặt đất đến cao độ đỉnh cống, phạm vi triền lún co hẹp lại Tại độ sâu chôn cống 14,5m, độ lún cực đại điểm A mặt đất 1,4cm điểm B đỉnh cống 1,92cm trình thi công, hình dạng triền lún hướng chuyển vị phân tố đất thể hình 4.2.2 4.2.3 Hình 4.2.2 Biểu đồ độ lún mặt đất giai đoạn thi công với tỷ lệ mát thể tích mặt đào ΔV/V = 2%, giá trị lún cực đại (tại điểm A) 1,4cm - 78 - Hình 4.2.3 Biểu đồ độ lún mặt cắt ngang qua điểm B giai đoạn thi công với tỷ số mát thể tích mặt đào ΔV/V = 2%, giá trị lún cực đại 1,92cm Để so sánh với lý thuyết bán thực nghiệm dự đoán hình thành triền lún mặt đất lớp đất bên Peck đề xuất lần vào năm 1969 Phương trình đường cong lõm Gaussian có dạng [19]: ⎛ x2 ⎞ S ( x ) = S max exp⎜⎜ − ⎟⎟ ⎝ 2i ⎠ (4.2.1) Trong x khoảng cách điểm phát sinh từ trục trung tâm, i khoảng cách từ đường trung tâm đến điểm uốn triền lún, i xác định từ phương trình quan hệ (4.2.2) thông số bề rộng 2i/D chiều sâu đặt hầm z/D rút từ nghiên cứu Peck (1969) Cording, Hansmire (1975) cho điều kiện địa tầng khác [19]: 2i ⎛ z ⎞ =⎜ ⎟ D ⎝D⎠ ,8 (4.2.2) Trong D đường kính cống ngầm z chiều sâu chôn cống Thiết lập biểu đồ so sánh kết tính toán từ chương trình Plaxis lý thuyết bán kinh nghiệm Peck cho giai đoạn thi công sử dụng, kết thể hình 4.2.4 Rõ ràng ta thấy, với kết thu từ chương trình Plaxis, triền lún nông trải dài Nguyên nhân đất đất rời nên bị lún đất bị sụt lở mặt đào, hạt đất tự xếp lại bề mặt nhờ đất trạng thái rời có góc ma sát lớn Trong đó, triền lún theo lý thuyết - 79 - Peck lại trũng chiều dài triền lún nhỏ so với kết tính toán từ chương trình Plaxis Do vậy, toán cụ thể hình dạng triền lún Peck, Cording, Hansmire kết tính toán có khác biệt đáng kể Peck giai đoạ n thi cô ng Peck giai đoạ n sử dụ ng -10 -8 -6 -4 Plaxis giai đoạ n thi cô ng Plaxis giai đoạ n sử dụ ng 0.000 -2-0.002 10 Độ lún, S (m) -0.004 -0.006 -0.008 -0.010 -0.012 -0.014 -0.016 Bề rộ ng triề n lú n, x (m) Hình 4.2.4 Triền lún phát triển mặt đất chiều sâu chôn cống z = -14,5m Hình dạng triền lún cho dạng tương tự độ lún cực đại mặt đất thay đổi theo thay đổi đường kính cống cách lập biểu đồ quan hệ S/D x/D, D đường kính cống ngầm Quan hệ độ sâu chôn cống độ lún cực đại mặt đất cao độ đỉnh cống trình thi công sử dụng trường hợp có tính toán đến sụt lở mặt đào 2% tương tự phân tích mục 4.1 Khảo sát hai điểm quan trắc A B cho giá trị bảng 4.2.2 Bảng 4.2.2 Độ lún cực đại Smax (cm) Quan trắc Điểm A Điểm B Giai đoạn Thi công Sử dụng Thi công Sử dụng 6,5 -1,94 -2,18 -1,88 -2,15 Chiều sâu chôn cống z (m) 8,5 10,5 12,50 -1,76 -1,60 -1,48 -1,95 -1,74 -1,58 -1,87 -1,84 -1,88 -2,08 -2,00 -2,01 14,50 -1,40 -1,46 -1,92 -2,02 - 80 - Smax giai đoạn thi công (điểm A) Sc giai đoạ n thi cô ng (điể m B) 4.5 6.5 8.5 Smax giai đoạn sử dụng (điểm A) Sc giai đoạ n sử dụ ng (điể m B) 10.5 12.5 14.5 0.00 Độ lún - S (cm) -0.50 -1.00 A B -1.50 -2.00 -2.50 -3.00 Chieàu sâu chôn cống - z (m) Hình 4.2.5 Biểu đồ quan hệ độ lún cực đại chiều sâu chôn cống hai điểm quan trắc A, B cho giai đoạn thi công sử dụng Theo biểu đồ hình 4.2.5, thi công đào đất khiên đào, chiều sâu chôn cống giảm chênh lệch giá trị lún cực đại Smax đáy triền lún điểm A mặt đất trị số lún Sc điểm B nằm cao độ đỉnh cống giảm theo hai giai đoạn thi công sử dụng Theo tính toán này, từ độ sâu chôn cống z < -6,5m trở đi, độ lún mặt đất có xu hướng lớn độ lún cao độ đỉnh cống Ngoài ra, hai giai đoạn thi công sử dụng, chiều sâu chôn cống tăng độ lún điểm A có xu hướng giảm Trong đó, độ lún điểm B không thay đổi, có xu hướng tăng nhẹ, thể rõ hình 4.2.5 Từ phân tích cho thấy rằng, cống ngầm độ sâu lớn trình thi công hay sử dụng không làm ảnh hưởng lún sụt mặt đất, nghóa mặt đất tự nhiên không lún, lúc tính toán áp lực đất thẳng đứng bên cống theo lý thuyết vòm áp lực, đề cập mục 2.2.3 - 81 - Để thuận tiện việc dự đoán độ lún Smax mặt đất tự nhiên (điểm A), độ lún Sc cao độ đỉnh cống (điểm B) theo chiều sâu đường kính cống, tiến hành lập biểu đồ quan hệ Smax/Sc z/D, từ số liệu thực tế tính toán bảng 4.2.3 Bảng 4.2.3 Số liệu tính toán thu từ chương trình Plaxis với D = 2,4m Thông số Smax Sc Smax/Sc z/D Chiều sâu chôn cống z (m) 6,5 8,5 10,5 12,5 14,5 -2,179E-02 -1,948E-02 -1,741E-02 -1,579E-02 -1,465E-02 -2,145E-02 -2,080E-02 -2,005E-02 -2,015E-02 -2,021E-02 1,016 0,936 0,869 0,784 0,725 2,708 3,542 4,375 5,208 6,042 Từ số liệu bảng 4.2.3, thiết lập quan hệ tỷ số Smax/Sc z/D biểu đồ hình 4.2.6 Phương trình đại diện quan hệ có dạng: S max ⎛ z⎞ = 1,58⎜ ⎟ Sc ⎝D⎠ −0 , 42 (4.2.3) Tỷ số độ lún, Smax/Sc 1.1 Số liệ u bả ng 4.2.3 1.0 0.9 0.8 Smax/Sc = 1.58(z/D)-0.42 0.7 0.6 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Tỷ số chiều sâu - đường kính, z/D Hình 4.2.6 Biểu đồ quan hệ tỷ số độ lún tỷ số chiều sâu – đường kính cống 7.0 - 82 - Như vậy, với loại điều kiện địa chất, phương pháp thi công, vật liệu hình dạng cống thông số đầu vào giới thiệu chương 3, với trình thi công khống chế tốt tỷ lệ mát thể tích đất mặt đào khoảng 2% hoàn toàn dùng công thức 4.2.3 để dự đoán độ lún cực đại Smax mặt đất từ độ lún quan trắc đỉnh cống Sc trình thi công, ứng với chiều sâu chôn cống z đường kính cống D thay đổi Sự ổn định mặt đào làm cho vùng đất xung quanh đầu khiên trước mặt đào bị xáo trộn nhiều Ứng suất cắt phát sinh lớn hai bên hông cống, đặc biệt vị trí khoảng 450 so với trục trung tâm, ứng suất đạt xấp xỉ ứng suất cắt cực đại đất Mức độ tiếp cận trạng thái giới hạn đạt 96,7% vùng đất xáo động thể qua điểm L hình 4.2.7 4.2.8 Tổng hợp kết tính toán với áp lực địa tầng thay đổi tương ứng với chiều sâu chôn cống z = -6,5m, -8,5m, -10,5m, -12,5m, -14,5m thấy rằng, vùng đất xáo động xung quanh cống với tỷ lệ mát thể tích mặt đào 2% bắt đầu phát sinh vùng dẻo sát mép vỏ cống, đặc biệt mở rộng khu vực góc 450 ÷ 1350 từ -450 ÷ -1350 so với trục trung tâm E: 0,383 F: 0,467 G: 0,550 H: 0,633 I: 0,717 J: 0,800 K: 0,883 L: 0,967 Hình 4.2.7 Mức độ tiếp cận trạng thái giới hạn đất xung quanh cống z = -14,5m giai đoạn thi công với tỷ lệ mát thể tích mặt đào ΔV/V = 2% - 83 - E: 0,383 F: 0,467 G: 0,550 H: 0,633 I: 0,717 J: 0,800 K: 0,883 L: 0,967 Hình 4.2.8 Mức độ tiếp cận trạng thái giới hạn đất xung quanh cống z = -14,5m giai đoạn sử dụng với tỷ lệ mát thể tích mặt đào ΔV/V = 2% Nếu lượng mát thể tích cao dẫn tới việc mở rộng vùng biến dạng dẻo, làm cho ổn định khu vực xung quanh cống Với điều kiện địa chất lớp cát mịn lẫn bột, sét công trình tính toán, đất bị long rời gây lún sụt lớn Do vậy, cần khống chế tỷ lệ mát thể tích đất kịp thời không việc lún sụt khống chế 4.3 Kết luận chương Độ lún cực đại Smax mặt đất thay đổi theo chiều sâu chôn cống đường kính cống Cụ thể Smax tăng chiều sâu chôn cống giảm đường kính cống tăng Độ lún cực đại Smax mặt đất Sc vị trí đỉnh cống có mối tương quan với Với loại điều kiện địa chất, phương pháp thi công, vật liệu hình dạng cống thông số đầu vào giới thiệu chương luận văn này, trình thi công khống chế tốt tỷ lệ mát thể tích đất mặt đào khoảng 2% hoàn toàn dùng công thức quan hệ - 84 - S max ⎛ z⎞ = 1,58⎜ ⎟ Sc ⎝D⎠ −0 , 42 để dự đoán độ lún cực đại Smax mặt đất từ độ lún quan trắc đỉnh cống Sc trình thi công, ứng với chiều sâu chôn cống z đường kính cống D thay đổi Khi độ sâu chôn cống tăng cao độ lún Smax mặt đất giảm đáng kể, độ lún Sc đỉnh cống không thay đổi Ứng với tỷ lệ mát thể tích đất mặt đào 2% điều kiện nghiên cứu này, đất xung quanh cống bắt đầu hình thành vùng biến dạng dẻo sát mép cống, đặc biệt mở rộng khu vực góc 450 ÷ 1350 -450 ÷ -1350 so với trục trung tâm Nếu tỷ lệ mát thể tích đất tăng thêm làm khối đất xung quanh cống trượt, làm phát triển rộng thêm vùng biến dạng dẻo làm cho cống chuyển vị lớn, đồng thời gây lún sụt mặt đất tự nhiên - 85 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết tính toán mô cống tròn chôn sâu điều kiện địa chất rời rạc khu vực Tp HCM cho phép rút kết luận: Trong điều kiện thi công cống ngầm chôn sâu khiên đào bịt kín ổn định, biến dạng đất xung quanh công trình bề mặt không đáng kể, không gây ảnh hưởng đến môi trường xây dựng Sự mát thể tích đất trình thi công ảnh hưởng đáng kể lên giá trị chuyển vị đất xung quanh cống ngầm độ lún mặt đất Trong trình thi công đào có mát thể tích đất, độ lún cực đại mặt đất thay đổi theo chiều sâu chôn cống: độ sâu chôn cống lớn độ lún bề mặt bé Với việc thi công đào kín khống chế tốt tỷ lệ mát thể tích đất khoảng 2% tỷ số độ sâu chôn cống đường kính cống quan hệ với tỷ số độ lún bề mặt độ lún đỉnh cống theo biểu thức: S max ⎛ z⎞ = 1,58⎜ ⎟ Sc ⎝D⎠ −0 , 42 Trong trình thi công, vùng biến dạng dẻo xuất xung quanh cống tròn phạm vi góc 450 ÷ 1350 -450 ÷ -1350 so với trục trung tâm Sau lắp đặt vỏ cống, phạm vi vùng co hẹp lại Khi vỏ cống không đủ khả chịu lực cống cống cứng bị nứt gẫy vị trí đỉnh, đáy hai bên hông cống, cống mềm trước bị phá hoại biến dạng gần giống với hình dạng biểu đồ mômen Ở giai đoạn sử dụng, cống có áp lực nước hướng tâm tác dụng từ cống bị kéo dãn làm cho thành phần lực - 86 - dọc trục giảm so với ban đầu vỏ cống phải chịu trình thi công Trong hai thành phần mômen lực cắt tăng không đáng kể Trong trường hợp cụ thể địa chất xét, giá trị chuyển vị đỉnh cống phụ thuộc không đáng kể vào độ sâu chôn cống Kiến nghị Từ kết tính mô phỏng, kết luận rút ra, kiến nghị luận văn trình bày sau: Trong thi công hầm hay cống ngầm chôn sâu nên tính toán biện pháp thi công hợp lý, tránh làm mát thể tích đất xung quanh cống nhằm giảm độ lún đất xung quanh bề mặt S ⎛ z⎞ Biểu thức max = 1,58⎜ ⎟ Sc ⎝D⎠ −0 , 42 cho phép kiểm nghiệm điều chỉnh thực tế thi công công tác quan trắc liên tục trình thi công Đặc biệt phương pháp thi công khiên đào với đường hầm có kích thước lớn, vỏ hầm lắp ghép biểu thức hữu ích để dự đoán tương đối độ lún mặt đất trình thi công Khi thi công cống có kích thước lớn hay chiều sâu chôn cống nông cần ý đến mức độ dịch chuyển đất xung quanh cống độ lún mặt đất Vì công trình lân cận mặt đất có khả bị ảnh hưởng đáng kể - 87 - Phương hướng nghiên cứu Đặc điểm thi công thiết kế đường hầm công tác thiết kế hỗ trợ tiến hành thi công ngược lại trình thi công cần theo dõi, đo đạc liên tục trả số liệu phòng thiết kế để theo dõi kiểm chứng lại hồ sơ thiết kế Do vậy, để tiếp tục xu hướng nghiên cứu cần thu thập thông số đo đạc thực tế từ công trình hầm trường để xây dựng biểu thức quan hệ tính toán thi công đường hầm, lập nên công thức lý thuyết thực nghiệm xây dựng đường hầm điều kiện địa chất khác khu vực Tp HCM tỉnh khác toàn quốc Tiến hành hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam lónh vực thiết kế xây dựng loại đường hầm - 88 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học Đất, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [2] Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt, Tính toán Công trình Ngầm, NXB Xây dựng, 2002 [3] Trần Quang Hộ, Công trình Đất yếu, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2004 [4] Lê Ngọc Hồng, Sức bền Vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998 [5] Vilen AlếchXêVích Ivácnhúc, Thiết kế Xây dựng Công trình Ngầm Công trình đào sâu, NXB Xây dựng, 2004 (bản dịch) [6] G K Klein, Tính toán Cống ngầm, Nhà in Minh Sang Hà Nội, 1978 (bản dịch) [7] L V Makốpski, Công trình Ngầm Giao thông Đô thị, NXB Xây dựng, 2004 (bản dịch) [8] Trần Văn Mô, Giáo trình Thoát nước Đô thị, NXB Xây dựng, Hà Nội 1979 [9] Lê Văn Nam, Giáo trình môn học Đường hầm, 2006 [10] Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Quốc Hùng, Thiết kế Công trình Hầm Giao thông, NXB Giao thông Vận tải, 2004 [11] Chu Quốc Thắng, Phương pháp Phần tử Hữu hạn, NXB Khoa học Kỹ thuật, [12] Nguyễn Xuân Trọng, Thi công Hầm Công trình Ngầm, NXB Xây dựng Hà Nội, 2004 - 89 - [13] Lê Văn Thưởng, Đinh Xuân Bảng, Nguyễn Tiến Cường, Phí Văn Lịch, Cơ sở Thiết kế Công trình Ngầm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1981 [14] 20 TCN 104-83, Quy phạm Kỹ thuật Thiết kế đường phố, đường, quảng trường đô thị, ban hành theo Quyết định số 08BXD/KHKT ngày 8/1/1983 Bộ Xây dựng [15] ITA Working Group, Guidelines for the Design of Tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol 3, No 3, pp 237-249, 1988 [16] Kiesselbach, G., Curvature Pipe Jacking with HOBAS CC-GRP Pipes, Water & Wastewater Europe 4-6 March 2003, Nice, France [17] Leca, E., et al., presented by the WG “Research”, Settlements induced by Tunneling in Soft Ground, Tunnelling and Underground Space Technology 22 (2007) 119-149 [18] Lee, C J., and B.R Wu, H.T Chen, K.H Chiang, Tunnel stability and arching effects during tunneling in soft clayey soil, Tunnelling and Underground Space Technology 21 (2006), 119-132 [19] Lee, C J., and Bing-Ru WU, and Shean-Yau CHIOU, Soil Movements Around a Tunnel in Soft Soils, Proc Natl Sci Counc ROC (A), Vol 23, No 2, 1999, pp 235-247 [20] Moser, A P., Buried Pipe Design, second edition, McGraw-Hill, 2001 [21] Nishimatsu Construction Co., Ltd – Ebara Corp – Shimizu Corp Joint Venture, Pipe Jacking Works for Main Intercepter Sewer Construction, Ho Chi Minh City Water Environment Improvement Project [22] Nishimatsu Construction Co., Ltd – Ebara Corp – Shimizu Corp Joint Venture, Reinforced Concrete Jacking Pipe Manufacture, Ho Chi Minh City Water Environment Improvement Project - 90 - [23] Plaxis Manual, Version 8, A.A Balkema Publishers, a member of Swets & Zeitlinger Publishers, 2002 [24] Research Center Technology and Industrial Equipment (RECTIE), the Ho Chi Minh City University of Technology, Soil Investigation Report for Intermediate Wasterwater Pumping Station, 06/2005 [25] Watkins, R K., Loren Runar Anderson, Structural Mechanics of Buried Pipes, CRC Press LLC, 2000 [26] Whittaker, B N., Russell C Frith, Tunnelling Design, Stability and Construction, The Institution of Mining and Metallurgy, 1990 [27] Vermeer, P A., On a Smart Use of 3D-FEM in Tunnelling, Plaxis Bulletin No 11, September 2001 [28] В.Ш Барбакадзе, С Мураками: Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах, Москва, Стройиздат (1989) JuK LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : TRẦN QUANG HUY Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 25/12/1982 Nơi sinh : Nha Trang – Khánh Hòa Địa liên lạc : 207 lô B chung cư 43 Hồ Văn Huê – Phường – Quận Phú Nhuận – Tp Hồ Chí Minh Điện thoại liên lạc : 0908588911 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2000 – 2004 : sinh viên ngành Xây dựng cầu đường, Đại học Hồng Bàng Tp Hồ Chí Minh 2001 – 2002 : học viên trung cấp kỹ thuật viên tin học trung tâm Lê Văn Sỹ trực thuộc khoa Điện tử, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh 2005 – 2007 : học viên cao học ngành Xây dựng đường ôtô đường thành phố, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2005 – 2006 : nhân viên thiết kế Công ty TNHH Đầu tư – Tư vấn Xây dựng ICC, Tp Hồ Chí Minh 2006 – 2007 : nhân viên quản lý chất lượng liệu Công ty Silkroad Việt Nam, Tp Hồ Chí Minh ... Hòa MSHV: 00105014 ITÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN XUNG QUANH CỐNG TRÒN CHÔN SÂU TRONG CẢI TẠO CƠ SỞ HẠ TẦNG KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH II1 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:... biến dạng đất xung quanh cống chôn sâu công tác cải tạo sở hạ tầng khu vực TP HCM vấn đề cấp thiết -2- Việc phân tích trạng thái ứng suất – biến dạng đất xung quanh công trình ngầm theo sở lý... đích phân tích ứng xử ứng suất – biến dạng đất xung quanh cống ngầm điều kiện địa chất khu vực TP HCM Nội dung nghiên cứu phân tích tính toán đề tài sở chọn lựa mô hình đất đàn hồi – dẻo – hóa cứng,