Nghiên cứu ứng xử giữa đất và tường chắn công trình hầm thủ thiêm trong quá trình thi công

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -W X - NGUYỄN NGỌC ÂN NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THIÊM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM - WœX - Cán hướng dẫn nhận xét: TS VÕ PHÁN 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 ……… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA › CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc X W Tp.HCM, ngày …… tháng …… năm…… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN NGỌC ÂN Giới tính: Nam Ngày sinh: 04/04/1982 Nơi sinh: Hà Tónh Chuyên ngành: xây dựng đường ôtô đường thành phố MSHV: 00105002 Khoá: 2005 I TÊN ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THIÊM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN NHIỆM VỤ Phân tích ứng xử đất tường chắn công trình hầm Thủ Thiêm trình thi công NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Mở đầu Chương 1: Tổng quan tường chắn liên tục đất Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán tường chắn Chương 3: Phân tích thông số đất hầm để phục vụ mô phỏng, tính toán phân tích Chương 4: Phân tích ứng xử đất tường chắn Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIIỆM VU:Ï IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS VÕ PHÁN 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 TS VÕ PHÁN TS LÊ THỊ BÍCH THUỶ LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, tiếp thu lượng kiến thức vô q báu Tôi tin tưởng rằng: kiến thức q báu có ích cho xã hội thân sau Trên cở sở đó, với nỗ lực thân, hướng dẫn nhiệt tình q thầy cô, động viên giúp đỡ gia đình, đồng nghiệp bạn bè thân hữu, tác giả hoàn thành tốt Luận Văn Thạc só Xin chân thành tri ân sâu sắc đến thầy TS Võ Phán tận tình giúp đỡ dẫn cặn kẽ thời gian thực luận văn, giúp cho tác giả có nhiều kiến thức, phương pháp luận q báu làm tảng cho công việc học tập, nghiên cứu Xin chân thành cám ơn q thầy cô Bộ môn Cầu Đường nhiệt tình dạy bảo em thời gian qua Gửi đến cha mẹ kính yêu lòng biết ơn vô hạn nuôi dạy, động viên tạo điều kiện tốt cho học tập Xin chân thành cám ơn anh chị em đồng nghiệp, bạn bè thân hữu tạo điều kiện, hỗ trợ tinh thần, vật chất thời gian để tác giả hoàn thành tốt luận văn Tp.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2007 NGUYỄN NGỌC ÂN TÓM TẮT LUẬN VĂN Lý thuyết phân tích ứng xử đất tường vây hố đào sâu có kết hợp chống có nhiều, từ phương pháp cổ điển đến phương pháp đại Tuy nhiên, việc áp dụng cho thực tế điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh chưa thống Kết tính toán thực tế chênh lệch nhiều Vì vậy, tác giả thực nghiên cứu đề tài: “phân tích ứng xử đất tường chắn công trình hầm Thủ Thiêm trình thi công” nhằm mục đích xem xét sâu vấn đế liên quan nói Từ kết nghiên cứu tác giả đưa nhận xét, kết luận hướng nghiên cứu vấn đề ABSTRACT There are many theories about analysing behavior between soil and diaphragm supported by props, involving classical theories and modern theories However, practical application for Ho Chi Minh city still hasn’t been unanimous The calculation is different from pratical observation Therefore, the paper about “Analysing behavior between soil and diaphragm for Thu Thiem tunnel during construction” in order to consider above related problem deeply As a result, some comments and conclusions are given Some following directions of study will be developed i MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ TƯỜNG CHẮN LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 1.2 THI CÔNG TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT [10] 1.2.1 Thiết bị thi công tường liên tục đất .6 1.2.1.1 Thiết bị đào mương raõnh 1.2.1.2 Hệ thống dung dịch sét 1.2.1.3 Hệ thống đổ bêtông 1.2.2 Phương pháp thi công tường liên tục đất 1.2.2.1 Phần rãnh daãn .7 1.2.2.2 Đào hào 1.2.2.3 Thi công mối nối tường liên tục đất 1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT 1.3.1 Các công trình nước 1.3.1.1 Cao oác Harbour View 1.3.1.2 Trạm bơm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè 1.3.2 Một số công trình nước .9 1.3.2.1 Hệ thống nhà ga, tuyến xe điện ngầm Bắc-Nam Amsterdam, Hà Lan [20] .9 1.3.2.2 1.4 Hệ thống nhà ga xe điện BangKok, Thái Lan [25] 10 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 11 ii 1.4.1 Trong nước 11 1.4.2 Trên giới 14 1.5 CÔNG TRÌNH ĐƯC TIẾP CẬN TRONG ĐỀ TÀI 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN 2.1 SƠ LƯC VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 18 2.1.1 Nhoùm theo lý thuyết cân giới hạn khối .18 2.1.2 Nhóm theo lý thuyết cân giới hạn điểm .19 2.2 PHÂN LOẠI ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT [1] 20 2.3 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT THEO LÝ THUYẾT CÂN BẰNG GIỚI HẠN KHỐI C.A COULOMB 22 2.3.1 Xác định áp lực đất chủ động .22 2.3.1.1 Đối với đất rời [1] .22 2.3.1.2 Đối với đất dính [14] 23 2.3.2 p lực đất bị động [2] 24 2.3.2.1 Đối với đất rời 24 2.3.2.2 Đối với đất dính 25 2.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT THEO LÝ THUYẾT CÂN BẰNG GIỚI HẠN ĐIỂM MORH-RANKIN [1] 26 2.4.3 Xác định áp lực đất chủ động .27 2.4.3.1 Đối với đất dính 28 2.4.3.2 Đối với đất rời 28 2.4.4 Xác định áp lực đất bị động 29 iii 2.4.4.1 Đối với đất dính 29 2.4.4.2 Đối với đất rời 30 2.5 LÝ THUYẾT CÂN BẰNG GIỚI HẠN ĐIỂM V.V.SOKOLOVSKI [1] 30 2.6 TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT DO TẢI TRỌNG NGOÀI GÂY RA [13] .32 2.6.1 Tải trọng lực tập trung thẳng đứng bề mặt – toán không gian .32 2.6.2 Tải trọng phân bố – toán phẳng 33 2.7 ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT LÊN CÔNG TRÌNH THỰC [1] 35 2.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG TRONG ĐẤT 35 2.8.1 Các hướng giải toán [7] 35 2.8.1.1 Phương hướng 36 2.8.1.2 Phương hướng 36 2.8.1.3 Phương hướng 38 2.8.2 Những phương pháp tính toán tường đất giải tích 38 2.8.2.1 Phương pháp dầm liên tục [7] 38 2.8.2.2 Phương pháp Sachipana (Nhật) [10] 40 2.8.2.3 Phương pháp đàn hồi [10] 45 2.8.2.4 Phương pháp tính lực trục chống, nội lực thân tường biến đổi theo trình đào móng [10] .49 2.8.3 Phương pháp phần tử hữu hạn [10] 52 2.8.3.1 Phương pháp PTHH hệ đàn hồi 53 2.8.3.2 Phương pháp PTHH mỏng đàn hồi 53 2.8.3.3 Phương pháp PTHH vỏ mỏng đàn hồi 53 2.8.3.4 Phương pháp PTHH hai chiều 54 2.8.4 Các mô hình tính toán tường ứng dụng tin học [30] 55 2.8.4.1 Mô hình đất Mohr – Coulomb (MC) 56 iv 2.8.4.2 Mô hình neàn Hardening – Soil (HS) 58 2.8.4.3 Mô hình Soft – Soil (SS) .59 2.8.4.4 Moâ hình Soft – Soil – Creep (SSC) 63 2.9 NHẬN XÉT CHƯƠNG 65 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐẤT VÀ HẦM ĐỂ PHỤC VỤ MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH 3.1 GIỚI THIỆU 66 3.2 QUÁ TRÌNH THI CÔNG 67 3.2.1 Thi công tường dẫn .67 3.2.2 Các bước đào đất 71 3.2.2.1 Thi công lớp .72 3.2.2.2 Thi coâng lớp .73 3.2.2.3 Thi công lớp .73 3.2.2.4 Thi công lớp .74 3.2.2.5 Thi công lớp .74 3.2.2.6 Thi công lớp .75 3.2.2.7 Hạ mực nước ngầm 75 3.3 THIẾT BỊ ĐO ĐẠC VÀ KIỂM TRA QUÁ TRÌNH THI CÔNG 76 3.3.1 Chuyển vị tường 76 3.3.2 Đo lực dọc chống 77 3.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC XÂY DỰNG 77 3.4.1 Phương pháp xác định thông số địa chất công trình [10] .77 3.4.2 Các thông số địa chất 79 v 3.5 MÔ PHỎNG BÀI TOÁN TRÊN PHẦN MỀM PLAXIS 2D 80 3.5.1 Sơ đồ toán .80 3.5.2 Kích thước mô hình hình học 80 3.5.3 Các thông số tường chắn chống 81 3.5.4 Tải trọng bề mặt khu vực thi công tường chắn .82 3.5.5 Lực hệ choáng 83 3.5.6 Phần tử tiếp xúc 85 3.5.7 Thiết lập giai đoạn tính toán 85 3.6 NHẬN XÉT CHƯƠNG 87 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THIÊM 4.1 MỤC ĐÍCH 88 4.2 PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƯỜNG CHẮN 88 4.2.1 Độ lún tường 88 4.2.2 Chuyển vị ngang tường bước thi công 90 4.2.2.1 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 90 4.2.2.2 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 90 4.2.2.3 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 91 4.2.2.4 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 91 4.2.2.5 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 92 4.2.2.6 Chuyển vị ngang tường thi công lớp 92 4.2.3 So sánh chuyển vị ngang tường chắn với thực tế 93 4.2.4 Biểu đồ nội lực tường giai đoạn thi công 95 ... TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THI? ?M TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN NHIỆM VỤ Phân tích ứng xử đất tường chắn công trình hầm Thủ Thi? ?m trình thi công. .. việc thi công công trình ngầm Vì vậy, tính cấp thi? ??t đề tài “ Phân tích ứng xử đất tường chắn công trình hầm Thủ Thi? ?m trình thi công? ?? nhằm mục đích sau: Phân tích ứng xử đất tường trình thi công. .. TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THI? ?M 4.1 MỤC ĐÍCH 88 4.2 PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƯỜNG CHẮN 88 4.2.1 Độ lún tường 88 4.2.2 Chuyển vị ngang tường