Khảo sát sự thay đổi nội lực và chuyển vị của tường trong đất trong quá trình thi công các tầng hầm nhà cao tầng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** ĐOÀN CÔNG NAM KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG TRONG ĐẤT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2004 PHẦN I Nghiên cứu TỔNG QUAN PHẦN II Nghiên cứu sâu phát triển PHẦN III Nhận xét-kếT luận - kiến nghị CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Thầy hướng dẫn: Tiến Siõ CHÂU NGỌC ẨN Thầy chấm phản biện 1: Thầy chấm phản biện 2: Luận văn cao học bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày 06 tháng 09 năm 2004 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ……………………………………………………………………… CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc …………………………………………… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: ĐOÀN CÔNG NAM NGÀY THÁNG NĂM SINH: 25-08-1979 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU PHÁI: NAM NƠI SINH: QUẢNG NAM MÃ SỐ: 31.10.02 I.TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG TRONG ĐẤT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHA ØCAO TẦNG II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu cấu tạo, trình thi công khảo sát làm việc tường đất trình thi công tầng hầm nhà cao tầng 2.NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương : Tình hình phân bố địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh Chương : Giới thiệu chung loại tường chắn đất dạng kết cấu chắn giữ hố móng sâu Chương 3: Nghiên cứu lý thuyết tính toán tường đất PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 4: Nghiên cứu biện pháp thi công kết cấu chắn giữ hố móng xây dựng tầng hầm nhà cao tầng Chương 5: Nghiên cứu lý thuyết phần tử hữu hạn địa phần mềm tính toán địa kỹ thuật Chương 6: Nghiên cứu tính toán công trình thực tế: Tường đất chắn giữ hố móng thi công tầng hầm nhà cao tầng PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương : Nhận xét, kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : THẦY HƯỚNG DẪN TS CHÂU NGỌC ẨN 09/02/2004 10/08/2004 CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG ThS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày 09 tháng 02 năm 2004 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập trường, thời gian nhiều lượng kiến thức mà Thầy Cô trang bị phong phú, làm tảng để phát triển theo nhiều hướng sau Xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô tận tình truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt hai năm học qua Xin chân thành cảm ơn thầy Tiến só Châu Ngọc Ẩn thầy Giáo sư Tiến só khoa học Lê Bá Lương giúp đỡ em nhiều trình lựa chọn đề tài phương hướng nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn thầy Tiến só Châu Ngọc Ẩn tận tình dẫn suốt trình thực luận văn Con vô biết ơn cha, mẹ, anh chị em nhắc nhỡ, động viên để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn anh chị công tác Công ty Cideco, bạn bè tạo điều kiện, hỗ trợ tinh thần, vật chất cho việc thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 08 năm 2004 HV Đoàn Công Nam TÊN ĐỀ TÀI KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG TRONG ĐẤT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TÓM TẮT Nhu cầu khai thác không gian mặt đất xây chen xây dựng công trình, đô thị lớn, ngày nhiều cần phải tiết kiệm đất đai, yêu cầu thông thường thành phố đại Tuy nhiên, việc khảo sát, thiết kế thi công kết cấu chắn giữ hố móng, đặc biệt công trình vừa nhỏ, chưa quan tâm mức Vả lại, có nhiều quan niệm chưa thống việc tính toán kết cấu chắn giữ hố móng Với lòngï đam mê học hỏi, tác giả tham gia vào nghiên cứu lónh vực kết thể qua nội dung Luận văn Từ chương đến chương Luận văn vào nghiên cứu tìm hiểu tình hình phân bố địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh, Các dạng kết cấu chắn giữ phương pháp tính toán thường gặp số tác giả Phần mang tính tìm hiểu lý thuyết Từ chương đến chương sâu vào nghiên cứu biện pháp thi công kết cấu chắn giữ hố móng kết cấu tầng hầm Nghiên cứu việc ứng dụng phương pháp PTHH vào tính toán kết cấu chắn giữ thông qua phần mềm tính toán địa kỹ thuật, cụ thể Phần mềm Plaxis Sau đó, ứng dụng vào tính toán công trình thực tế Trong chương Luận văn đưa nhận xét, kết luận việc lựa chọn giải pháp thi công, chiều sâu hợp lý, phản lực chống, ảnh hưởng việc cấu tạo liên kết đến nội lực chuyển vị hệ kết cấu chắn giữ Ngoài ra, tác giả đưa mặt hạn chế việc tính toán hướng nghiên cứu tieáp TITLE VARIANT OBSERVATION OF INTERNAL FORCE AND DISPLACEMENT OF THE DIAPHRAGM WALL DURING THE BASEMENTS CONSTRUCTION OF MULTI STORIES BUILDING THESIS SUMMARY Exploitation of underground space, and inserting structure during construction works are becoming more than more requested at big urban center, due to the restricting area of construction, to the normal requirements of advanced cities However, the observation, designing and execution of the soil retaining walls protected excavation, especially at constructions of small and average size, are still not be put in consideration as it would be Further more there are still many differences in method for the soil retaining structures calculation With his passion for new learning, the author had participate into the research of the captioned matter, the result of which is described through the thesis ‘s contents From chapter to chapter 3, the thesis will concentrate into the study of the geologic distribution in Ho Chi Minh City Territories, the types of soil retaining structure protected excavation, the usual calculation methods of some authors The part is mainly a theory aimed one From chapter to chapter 6, the thesis will enforce in the study of execution solution in respect of the basement structure and soil retaining structure protected excavation, the finite element method application is particularly explained during the soil retaining structure calculation through computer software for geotechnics calculation We would like to concern with Plaxis Software And then its application in the calculation of actual construction projects In Chapter 7, the thesis will suggest some comments, and conclusion on the choice of the execution solution, on the reasonable depth, on the reaction of the supports, while describing the limit of the calculation method and his next to come study plan ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 3 PHƯƠNG HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI PHAÀN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN TÌNH HÌNH PHÂN BỐ ĐỊA CHẤT KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT 1.1.1 Phân chia lớp đất 1.1.2 Các đặc trưng tiêu chuẩn 1.1.3 Các đặc trưng tính toán 1.2 MỘT SỐ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH 1.2.1 Mặt cắt địa chất khu vực Quận 1.2.2 Mặt cắt địa chất khu vực Quận 12 1.2.3 Mặt cắt địa chất khu vực Quaän 16 1.2.3.1 Cấu tạo địa chất 16 1.2.3.2 Xử lý số liệu đầu vào phân tích Plaxis 19 1.3 CÁC NHẬN XÉT – KẾT LUẬN 20 GIỚI THIỆU CHUNG CÁC LOẠI TƯỜNG CHẮN ĐẤT VÀ CÁC DẠNG KẾT CẤU CHẮN GIỮ HỐ MÓNG SÂU 2.1 CÁC LOẠI TƯỜNG CHẮN ĐẤT 22 2.1.1 Tường trọng lực 22 2.1.2 Tường cắm sâu 24 2.1.3 Tường đất gia cường 26 2.1.4 Tường hỗn hợp 28 2.2 CÁC DẠNG KẾT CẤU CHẮN GIỮ HỐ MÓNG SÂU 29 2.2.1 Phân loại tường vây hố móng 29 2.2.2 Lựa chọn kết cấu chắn giữ hố móng 31 - 177 - NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Các kết nghiên cứu từ chương đến chương cho phép rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau: 1) Việc thi công kết cấu chắn giữ hố móng đặc biệt hố móng sâu công việc vô khó khăn Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố từ điều kiện cụ thể nơi xây dựng điều kiện địa chất – thuỷ văn, công trình lân cận, môi trường xung quanh… đến thiết bị xây dựng phát triển ngày tốt Cần nhấn mạnh loại công trình xây dựng mà khâu từ khảo sát, thiết kế, thi công quan trắc (công trình lân cận, hệ kết cấu chắn giữ) lại có yêu cầu gắn bó chặt chẽ công trình chắn giữ hố móng 2) Trước tiến hành thi công thiết phải lập quy trình thi công cụ thể, đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng công trình, đẩy nhanh tiến độ thi công có hiệu kinh tế 3) Các phương pháp tính toán giải tích nêu chương chưa kể đến làm việc đồng thời tường đất Khi gặp trường hợp có điều kiện biên phức tạp việc áp dụng phương pháp để tính toán hệ tường đất trởû nên khó khăn thường phải chấp nhận giả thiết gần 4) Sai số tính toán giải tích xuất phát từ số nguyên nhân chủ yếu sau: xác định áp lực đất mà không kể đến chuyển vị tường, xác định điểm áp lực đất nước mơ hồ theo phương pháp kinh nghiệm, chưa xét đến đường bão hoà hạ mực nước ngầm để thi công móng chưa kể đến chuyển vị gối tựa 5) Có thể nhận thấy rằng, sau lắp đặt tầng chống thứ phản lực tầng chống thứ gần không thay đổi Nhưng sau lắp đặt tầng chống thứ phản lực tầng chống thứ thay đổi Trong số phương pháp giới thiệu chương 3, tác giả cho sau đặt chống phía lực chống chống phía coi không đổi Đây kết luận cần phải kiểm tra lại giải toán nhiều tầng chống 6) Liên kết tường sàn không ảnh hưởng đáng kể đến nội lực sàn tường chịu áp lực đất - nước trình thi công Có thể lý giải - 178 chuyển vị ngàm hay khớp phụ thuộc vào góc xoay tường sàn điểm nút Mà góc xoay phụ thuộc vào độ cứng tường, sàn tải trọng tác dụng Trong trường hợp toán này, độ cứng tường áp lực đất nước định nội lực sàn (chủ yếu lực chống) cấu tạo liên kết tường với sàn 7) Khi tăng chiều dài tường chuyển vị nội lực tường tăng Do đó, tăng chiều sâu tường để hạn chế nước chảy vào hố móng phải tiến hành kiểm tra lại toán, điều dễ bị nhầm lẫn bỏ qua cho tăng chiều sâu an toàn 8) Trong điều kiện cho phép, tăng chiều dài tường để tường cắm vào lớp đất có hệ số thấm nhỏ nhằm hạn chế ngăn cách nước chảy vào hố móng đồng thời thuận tiện cho việc chống thấm công trình 7.2 MỘT SỐ KIẾN NGHỊ 1) Khi tiến hành phân tích phần mềm vấn đề định tính xác giá trị thông số vật liệu phù hợp với sơ đồ giai đoạn tính, tải trọng nhập vào điều kiện biên Chúng ta cần kết hợp với phương pháp kinh nghiệm, thí nghiệm thực nghiệm trường để kiểm soát mức độ sai số 2) Việc lựa chọn mô hình đất gần với thực tế quan trọng, ảnh hưởng lớn đến kết tính toán Cần phải tiến hành thí nghiệm thực nghiệm để có số liệu tin cậy tính chất lý đất đưa vào tính toán 3) Trình tự biện pháp thi công ảnh hưởng nhiều đến nội lực chuyển vị tường đất Cần phải có biện pháp thi công hợp lý 4) Trong trình thi công, cần thiết phải tiến hành quan trắc thường xuyên chuyển vị tường, hệ chống, đất xung quanh công trình lân cận tuỳ theo mức độ quan trọng để có điều chỉnh thích hợp 7.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Để có kết luận mang tính tổng quát cần phải tiến hành nghiên cứu với nhiều số liệu địa chất khác nhiều trường hợp làm việc khác hệ tường đất – chống Đề nghị số phương hướng nghiên cứu tiếp theo, sau: ♦ Nghiên cứu sâu phương pháp tính toán vữa sét bentonite dùng để giữ ổn định vách hố đào, đặc biệt hố đào tiết diện chữ nhật ♦ Nghiên cứu mô hình tính toán cấu tạo hệ chống neo đất phục vụ cho việc thi công hố móng sâu - 179 ♦ Cần làm rõ số giả định khác việc lấy điểm không áp lực đất để xác định vị trí gối lời giải giải tích Thường thấy có: - Điểm cân moment uốn áp lực chủ động với moment uốn áp lực bị động phía hàng chống cuối cùng, tức điểm moment uốn không - Một điểm bên mặt thi công đào đất, độ sâu tương đương với khoảng 20% độ sâu phải đào - Điểm bất động thứ dầm gối tựa đàn hồi dài nửa vô hạn, đầu cố định - Với giai đoạn đào đất cuối cùng, điểm gối theo lý luận dầm liên tục đất lấy độ sâu 0,6t phía mặt đáy hố đào (t độ sâu cắm vào đất tường kể từ mặt đáy hố đào) ♦ Tìm mô hình ứng xử tốt loại đất Đặc biệt có thí nghiệm trường để kiểm chứng, hiệu chỉnh kết đóng góp quan trọng TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÂU NGỌC ẨN, Nền Móng, NXB ĐHQG TP HCM, 2002 CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học: “ Ổn định nền”, ĐH BK TP HCM CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học: “ Áp lực đất lên tường chắn”, ĐHBK TP HCM CHÂU NGỌC ẨN, Tập giảng cao học:“ Giải pháp móng hợp lý 1”, ĐHBK TP HCM JOHN ATKINSON, An introduction to the mechanic of soil and foudations, McGRAW-HILL N.I BÊDUKHỐP, Cơ sở Lý thuyết đàn hồi – Lý thuyết dẻo – Lý thuyết từ biến, NXB ĐH THCN, 1978 BRAJA M DAS, Principples of Foudation Engineering, PWSKENT_BOSTON, 1984 A.B FADEEV, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trong Địa Cơ Học, NXB Giáo Dục, 1995 TRẦN THANH GIÁM, Địa kỹ thuật thực hành, NXB Xây Dựng, 1999 10 NGUYỄN BÁ KẾ, Thiết kế Thi công Hố móng sâu, NXB Xây Dựng, 2002 11 LÊ BÁ LƯƠNG số tác giả, Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam, NXB ĐHQG TP HCM 12 LÊ BÁ LƯƠNG, Tập giảng cao học: “ Tường cọc bản”, ĐHBK TP HCM 13 RALPH B PECK - WALTER E HANSON –THOMAS H THORNBURN, Kỹ thuật Nền móng tập 1,2, NXB Giáo Dục, 1997 14 PHAN TRƯỜNG PHIỆT, Tính toán áp lực đất tường chắn đất, NXB Nông Nghiệp, 1980 15 NGUYỄN VĂN QUẢNG, Nền Móng Nhà Cao Tầng, NXB KH&KT, 2003 16 Bùi Công Thành, Cơ Kết Cấu Nâng Cao, NXB ĐHQG TP HCM, 2002 17 CHU QUỐC THẮNG, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn, NXB KH&KT, 1997 18 R WHITLOW, Cơ học đất tập 1,2, NXB Giáo Dục, 1999 19 TCVN 4087-1985, Sử dụng máy xây dựng – Yêu cầu chung, 1985 20 TCVN 4447-1987, Công tác đất – Quy phạm thi công nghiệm thu, 1987 21 TCVN 4252-1988, Quy trình lập thiết kế tổ chức xây dựng thiết kế thi công, 1988 22 TCVN 4516-1988, Hoàn thiện mặt xây dựng – Quy phạm thi công nghiệm thu, 1988 23 TCVN 5640-1991, Bàn giao công trình xây dựng – Nguyên tắc bản, 1991 24 TCXD 79-1980, Thi công nghiệm thu công tác móng, 1980 Dưới xin giới thiệu thêm số hình ảnh việc thi công kết cấu móng – tầng hầm công trình Hình Thi công đào đất công trình 25 - Láng Hạ – Hà Nội Hình Thi công vách tầng hầm công trình cao ốc Sun Wah – Tp HCM Hình Thi công vách tầng hầm công trình cao ốc Sun Wah – Tp HCM Hình Thi công vách tầng hầm công trình cao ốc Sun Wah – Tp HCM Hình Thi công dầm sàn tầng hầm công trình cao ốc Sun Wah – Tp HCM Hình Hệ chống xiên giữ thành hố móng công trình IBC Hình Hệ chống giữ thành hố móng công trình IBC Hình Hệ chống giữ thành hố móng công trình IBC Hình Hệ chống giữ thành hố móng công trình IBC Hình 10 Hệ giằng chống tường đất công trình 25 – Láng Hạ – Hà Nội Hình 11 Hệ giằng chống bê tông cốt thép Hình 12 Một dạng hệ giằng chống giữ tường cừ Larsen Hình 13 Toàn cảnh công trình sử dụng tường neo đất Hình 14 Thi công đà mũ công trình cao ốc Harbour View Hình 15 Đào đất giai đoạn công trình cao ốc Harbour View Hình 16 Vận chuyển đất giai đoạn công trình cao ốc Harbour View Hình 17 Chi tiết thép dầm qua cột công trình cao ốc Harbour View Hình 18 Thi công sàn tầng hầm công trình cao ốc Harbour View TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : ĐOÀN CÔNG NAM Sinh ngày : 25 – 08 – 1979 Nơi sinh : Quảng Nam Địa thường trú: Huyện Duy Xuyên – Tỉnh Quảng Nam Nơi nay: 171 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 7, Quận Tân Bình Cơ quan công tác nay: Công ty cổ phần Tư Vấn Thiết Kế Xây Dựng (CIDECO) Địa liên lạc : 171 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 7, Quận Tân Bình Điện thoại : 0918 283787 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1997 → 2002 : Học Ngành xây dựng dân dụng công nghiệp, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh 2002 → 2004 : Học cao học Ngành Công Trình Trên Đất Yếu, Khóa 13, Trường ĐH Bách Khoa T.P Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2002 → 2003 : Công tác Công ty Liên doanh Công Nghệ Môi Trường Việt Nam – Đan Mạch 2003 → nay: Công tác Công ty cổ phần Tư Vấn Thiết Kế Xây Dựng (CIDECO) ... VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG TRONG ĐẤT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG CÁC TẦNG HẦM NHA ? ?CAO TẦNG II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu cấu tạo, trình thi công khảo sát làm việc tường đất trình thi. .. định chiều sâu hợp lý tường đất Khảo sát phân phối nội lực vị trí giao tường sàn Khảo sát thay đổi nội lực, chuyển vị tường đất giai đoạn thi công kết cấu tầng hầm nhà cao tầng -6- TÌNH HÌNH PHÂN... Đặc điểm tầng hầm công trình nhà cao tầng 65 4.1.2 Các giải pháp kỹ thuật thi công tầng hầm nhà cao tầng 65 4.1.3 Các yêu cầu kỹ thuật quy trình chung thi công tầng hầm 66 4.1.3.1 Công tác