Nghiên cứu ảnh hưởng các thống số không thoát nước xung quanh hố đào sây trên nền đất yếu

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ HOÀNG VIỆT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ KHÔNG THOÁT NƯỚC XUNG QUANH HỐ ĐÀO SÂU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Chuyên Ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2009 CÔNG TRÌNH ĐƯC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn nhận xét: PGS TS CHÂU NGỌC ẨN Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Trường Đại học BÁCH KHOA TP.HCM, ngày ……… tháng ……… năm 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -oOo Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày sinh Chuyên ngành Khoá I TÊN ĐỀ TÀI: : LÊ HOÀNG VIỆT : 17/04/1971 : Điạ kỹ thuật xây dựng : 2007 Giới tính: Nam Nơi sinh : Tiền Giang MSHV: 00907556 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ KHÔNG THOÁT NƯỚC XUNG QUANH HỐ ĐÀO SÂU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN : Nhiệm Vụ Phân tích ảnh hưởng thông số không thoát nước xung quanh hố đào sâu đất yếu Xác định bán kính vùng ảnh hưởng đến đất xung quanh hố đào sâu Nội dung đề tài nghiên cứu Mở đầu Chương I : Tổng quan hố đào công trình cao tầng Chương II : Tổng quan tường vây liên tục đất Chương III : Cơ sở lý thuyết tính toán tường chắn hố đào Chương IV : Phân tích ảnh hưởng hố đào sâu cho công trình Times Square Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V CAÙN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN TS VÕ PHÁN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG - Họ tên - Ngày sinh : LÊ HOÀNG VIỆT :17-04-1971 Phái : Nam Nơi sinh: Tiền Giang - Điạ liên lạc : Số 69/30B đường Phó Cơ Điều, Phường 3, Thành phố Vónh Long, tỉnh Vónh Long Điện thoại : 070.6250240 - 0979853988 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 1989 đến 1993 : Học Trường Sư phạm Kỹ Thuật Năm tốt nghiệp : 1993 Ngành học : Cơ khí chế tạo máy Hệ đào tạo: Chính qui dài hạn 4.5 năm Từ 09/2000 đến 12/2000: Học Trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ Thuật Vónh Long Năm tốt nghiệp : 2001 Ngành học : Cơ khí chế tạo máy Hệ đào tạo : Bổ túc kiến thức (Chuyên tu) Từ 1996 đến 2001 : Học Trường Đại học Kiến Trúc TP Hồ Chí Minh Năm tốt nghiệp : 2001 Ngành học Hệ đào tạo : Xây dựng dân dụng công nghiệp : Tại chức dài hạn năm Tháng 09/2007 đến nay: Học Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành : Điạ kỹ thuật xây dựng Khoá đào tạo : 2007 Mã số học viên : 00907556 QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 02/1994 đến 09/2003:Giảng viên trường CĐ Sư phạm kỹ thuật Vónh Long Từ 10/2003 đến 08/2007: Công tác Ban quản lý dự án Công nghiệp & dân dụng tỉnh Vónh Long Từ tháng 09/2007 nay: Học viên cao học ngành Địa kỹ thuật xây dựng trường Đại học Bách Khoa Tp HCM LỜI CẢM ƠN # " Trước hết, học viên xin chân thành cảm ơn đến tất quý thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa TP.HCM truyền dạy kiến thức khoa học tảng để học viên hoàn thành luận văn thạc só Đặc biệt, học viên xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn PGS TS Châu Ngọc Ẩn người định hướng nghiên cứu, tư duy, phương pháp luận phương pháp nghiên cứu khoa học, hỗ trợ tinh thần dẫn tận tình chuyên môn, giúp đỡ cho học viên suốt trình thực luận văn Học viên xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô giáo thuộc môn Bộ môn Địa - Nền móng, quý thầy cô giáo thuộc khoa xây dựng tham gia giảng dạy, cảm ơn tất bạn bè khoá 2007 hỗ trợ tinh thần, tài liệu chia kinh nghiệm thi công công trình thực tế có liên quan đến đề tài nghiên cứu khoa học học viên Kính gởi đến cha, mẹ kính yêu lòng biết ơn vô hạn, xin cám ơn anh, chị, gia đình ủng hộ, tạo điều kiện tốt để học viên vượt qua khó khăn hoàn thành luận văn thạc só này./ Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009 LÊ HOÀNG VIỆT TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Xuất phát từ nhu cầu khai thác không gian ngầm mặt đất xây dựng công trình đô thị lớn ngày nhiều đa dạng Những công trình phần công trình loại đặt sâu lòng đất, việc chịu tải trọng công trình phải chịu tác động đặc biệt môi trường đất, áp lực nước xung quanh công trình Đặc biệt Thành phố Hồ Chí Minh thành phố trẻ chuyển sang thành phố đại nên xây dựng nhiều loại công trình ngầm Kết tính toán lý thuyết thực tế quan trắc ứng xử đất với tường vây hố đào sâu khác biệt lớn Để có kết xác thực tác giả chọn đề tài nghiên cứu khoa học “Ảnh hưởng thông số không thoát nước xung quanh hố đào sâu đất yếu” Nhằm phân tích ứng xử đất tường vây hố đào sâu công trình Times square” Từ kết nghiên cứu tác giả đưa nhận xét, kết luận, kiến nghị định hướng nghiên cứu chuyên sâu vấn đề ABSTRACT Nowadays, the demand of underground space utilization in construction in big cities is too much and various The projects or some parts of these projects are constructed underground They are affected by project load above and special impaction of soil environemtn and water pressure surround the project at the same time Especially, Ho Chi Minh is one the biggest and most modern city in Viet Nam with a lot of underground projects under construction There is a quite big difference between calculalated theory and actual monitoring result regarding soil behaviour with retaining structures in deep excavation In oder to have more accurate results, the author has chosen the thesis “Affection of undrained parameters surrounding deep excavtion in soft soil so as to analyze soil behaviour with retaining structures in deep excavation of Times Square Project” From the results, the author offers some comments, conclusions, recommendations and orientation for futher issues of this thesis i MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1  1.GIỚI THIỆU 1  2.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2  3.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3  4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3  5.Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3  6.HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 4  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO TRONG CÁC CÔNG TRÌNH CAO TẦNG .5  1.1.TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN TRONG HỐ ĐÀO 5  1.2.CÁC DẠNG TƯỜNG CHẮN TRONG HỐ ĐÀO SÂU 6  1.3.TÍNH TOÁN KIỂM TRA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO 6  1.4.MỘT SỐ SỰ CỐ CÔNG TRÌNH DO THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU 7  CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 9  2.1.TỔNG QUAN TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 9  2.1.1.Mô tả bước thi công tường liên tục đất 9  2.1.2.Thiết bị thi công tường liên tục đất 10  2.1.3.Trình tự thi công tường liên tục đất 11  2.2.MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 11  2.2.1.Cao ốc Harbour View 11  2.2.2.Trụ sở Vietcombank Hà Noäi 12  2.2.3.Hệ thống nhà ga xe điện BangKok, Thái Lan 13  2.2.4.Toà tháp đôi Malaysia 13  ii 2.3.MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI VỀ HỐ ĐÀO ĐƯC ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG CHẮN THEO HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 14  2.3.1.Trong nước 14  2.3.2.Trên giới 15  2.4.CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY LÚN VÀ TÍNH ĐỘ LÚN XUNG QUANH CÔNG TRÌNH HỐ ĐÀO TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 16  CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN TRONG HỐ ÑAØO 18  3.1.LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN KẾT CẤU CHẮN GIỮ CỦA HỐ ĐÀO SÂU (TƯỜNG LIÊN TỤC): 18  3.1.1.Tính áp lực ngang đất tác dụng lên tường: 18  3.1.2.Lý thuyết Mohr – Rankine [7] 18  3.1.3.Lý thuyết Coulomb [7] 21  3.1.4.Lý thuyết Cân giới hạn [4] 26  3.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN TRONG HỐ ĐÀO: 27  3.2.1.Các phương hướng tính toán ổn định tường chắn hố đào 27  3.2.1.1.Phương hướng 1: 27  3.2.1.2.Phương hướng 28  3.2.1.3.Phương hướng 28  3.2.2.Các phương pháp tính toán tường chắn hố đào: 29  3.2.2.1.Phương pháp dầm liên tục 29  3.2.2.2.Phương pháp tính lực trục chống, nội lực thân tường biến đổi theo trình đào móng: 30  3.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA HỐ ĐÀO SÂU [3] 31  3.3.1.Kiểm tra ổn định đáy hố móng [5] 31  iii 3.3.2.Kieåm tra ổn định chống cột nước có áp cao 32  3.3.3.Lý thuyết tính toán ổn định tổng thể cho hệ tường khối đất trước sau tường [12] 33  3.3.4.Tính lún xung quanh hố đào quan trắc thực địa 34  3.4.LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN KẾT CẤU CHẮN GIỮ CỦA HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN: 36  3.4.1.Mô hình Mohr – Coulomb 36  3.4.2.Mô hình Hardening – Soil (HS) 36  3.4.3.Mô hình Soft – Soil (SS) 37  CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU CÔNG TRÌNH TIMES SQUARE 40  4.1.GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH 40  4.2.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH [17] 42  4.3.MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH THI CÔNG 46  4.3.1.Thi coâng tường dẫn 46  4.3.2.Các bước thi công đào đất 49  4.3.2.1.Thi công lớp 50  4.3.2.2.Thi công lớp 50  4.3.2.3.Thi công lớp 51  4.3.2.4.Thi công lớp 51  4.3.2.5.Thi coâng lớp 52  4.3.2.6.Hạ mực nước ngầm 52  4.3.3.Thiết bị đo đạc kiểm tra trình thi công 52  4.3.3.1.Chuyển vị tường 52  4.3.3.2.Đo lực dọc chống 54  4.3.4.Đặc điểm địa chất công trình khu vực xây dựng 54  iv 4.3.4.1.Phương pháp xác định thông số địa chất công trình 54  4.3.4.2.Các thông số địa chất 55  4.4.MÔ PHỎNG BÀI TOÁN BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 8.5 57  4.4.1.Sơ đồ toán 57  4.4.2.Xác định kích thước mô hình hình học toán 57  4.4.3.Các thông số sàn tầng hầm, tường chắn chống 58  4.4.4.Tải trọng tác dụng lên bề mặt khu vực thi công 59  4.4.5.Lực hệ choáng 60  4.4.6.Phần tử tiếp xúc 62  4.4.7.Thiết lập giai đoạn tính toán 62  4.4.8.Các phase tính toán 62  4.5.PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN 64  4.5.1.Mục đích 64  4.5.2.Phaân tích ứng xử tường chắn theo giai đoạn thi công đào đất 65  4.5.2.1.Chuyển vị đứng tường theo giai đoạn thi công ( độ lún tường ) 65  4.5.2.2.Chuyển vị ngang tường theo giai đoạn thi công 67  a.  Chuyển vị ngang tường sau thi công lớp 67  b.  Chuyển vị ngang tường sau lắp kích chống 67  c.  Chuyển vị ngang tường sau thi công lớp 68  d.  Chuyển vị ngang tường sau lắp kích chống 68  e.  Chuyển vị ngang tường sau thi công lớp 69  f.  Chuyển vị ngang tường sau lắp kích chống 69  g.  Chuyển vị ngang tường sau thi công lớp 70  h.  Chuyển vị ngang tường sau lắp kích chống 70  i.  Chuyển vị ngang tường sau thi công lớp 71  j.  Chuyển vị ngang tường sau đổ bê tông đáy 71  83 Chuyển vị theo phương đứng khối đất tách làm nhóm: Nhóm 1: Đất sau lưng tường Khối đất chuyển vị theo phương đứng xuống, kết xác với thực tế, phạm vi vùng ảnh hưởng chuyển dịch xuống là: 115 m Nhóm 2: Đất đáy hầm Khối đất chuyển vị theo phương đứng lên có giá trị lớn hầm giảm phi tuyến xa tâm, có giá trị nhỏ sát tường hầm Chuyển vị đứng độ trương nở đất dỡ tải ép ngang tường vây bị biến dạng ngang Nếu đất đáy hố đào đất loại sét (có tính thấm bé) chuyển vị áp lực thấm đẩy trồi chênh lệch mực nước ngầm hố đào trình hạ mực nước ngầm Khi chiều sâu hố đào tăng, chuyển vị đứng đất đáy hố đào tăng Quá trình kích hệ chống ảnh hưởng không đáng kể đến mức độ chuyển vị 4.6.2 Chuyển dịch theo phương ngang khối đất sau lưng tường Hình 4-23: Chuyển dịch theo phương ngang khối đất 84 Theo tiêu chuẩn ASTM, chuyển vị ngang cho phép tường 38mm Tổng chuyển vị đất (độ chuyển dịch cho phép đất nền) tuỳ thuộc vào loại công trình bị ảnh hưởng Theo Brian Brenner, David L.Druss Beatrice J.nessen [5], nhà tư vấn Mỹ đưa ra: với tổng chuyển vị đất t