Phân tích ứng xử và khả năng ổn định trong thi công cống ngầm thoát nước ở khu vực đất sét mềm có bề dày lớn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LIÊN PHƢỚC HUY PHƢƠNG PHÂN TÍCH ỨNG XỬ VÀ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TRONG THI CÔNG CỐNG NGẦM THỐT NƢỚC Ở KHU VỰC ĐẤT SÉT MỀM CĨ BỀ DÀY LỚN ANALYSIS THE BEHAVIOR AND STABILIZATION WHEN CARRY OUT THE SEWERS AT THE DEEP SOFT CLAYED AREA Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số ngành : 85.80.211 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2021 Cơng trình hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Trƣờng Sơn Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Tô Văn Lận Cán chấm nhận xét 2: TS Đỗ Thanh Hải Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 20 tháng 01 năm 2021 Thành phần Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn thạc sĩ gồm: GS.TS Trần Thị Thanh PGS.TS Tô Văn Lận TS Đỗ Thanh Hải PGS.TS Lê Anh Tuấn TS Lê Trọng Nghĩa Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GS.TS Trần Thị Thanh PGS.TS Lê Anh Tuấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do –Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LIÊN PHƢỚC HUY PHƢƠNG MSHV: 1870111 Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1989 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580211 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ứng xử khả ổn định thi cơng cống ngầm nước khu vực đất sét mềm có bề dày lớn NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Phân tích đánh giá ứng xử khả ổn định môi trường đất đá khu vực có lớp đất yếu có bề dày khác q trình thi cơng kích đẩy phương pháp giải tích mơ  Phân tích khả ổn định có xét đến làm việc với vỏ cơng trình q trình sử dụng phương pháp giải tích mơ II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/02/2020 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/01/2021 IV CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS TS Bùi Trƣờng Sơn TP HCM, ngày 03 tháng 01 năm 2021 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS BÙI TRƢỜNG SƠN PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS LÊ ANH TUẤN LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Phân tích ứng xử khả ổn định thi cơng cống ngầm nước khu vực đất sét mềm có bề dày lớn” thực với kiến thức tác giả thu thập suốt trình học tập trường Cùng với cố gắng thân giúp đỡ, động viên thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp gia đình suốt trình học tập thực luận văn Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Bùi Trường Sơn, người Thầy nhiệt tình hướng dẫn, động viên tơi suốt q trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy mơn Địa Cơ Nền Móng, người cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập trường Xin gửi lời cảm ơn đến học viên chuyên ngành Địa Kỹ thuật Xây Dựng khóa 2018, người bạn đồng hành giúp đỡ suốt trình học Luận văn hồn thành khơng thể tránh thiếu sót hạn chế Rất mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Trân trọng! Học viên Liên Phước Huy Phương TÓM TẮT Luận văn dựa sở lý thuyết đàn hồi đàn hồi dẻo học cơng trình ngầm, xây dựng nội dung tính tốn giải tích sử dụng phần mềm Phase2 áp dụng tính tốn phân tích đánh giá khả ổn định q trình thi cơng khoan đào lắp vỏ cống trịn đường kính ngồi 3900 mm điều kiện thực tế khu vực quận 2, TP HCM Việc tính tốn bao gồm phân tích khả xảy vùng biến dạng dẻo, mức độ chuyển vị đường viền q trình thi cơng áp lực đất tác dụng lên vỏ sau lắp đặt Đối với đất sét mềm bão hòa nước ổn định mức độ chuyển vị lớn q trình khoan đào, có khả gây phá hoại cơng trình bên trên, việc xử lý trụ đất xi măng giải pháp hợp lý sử dụng để gia cường thi công công trình ngầm ABSTRACT This thesis is based on the theory of elasticity and elastoplasticity in underground engineering mechanics, establishing the calculation by analysis and using Phase2 software applying analytical calculation to evaluate stability during drilling and installing round sewers with outer diameter of 3900 mm in actual conditions in district 2, city HCM City The calculation includes analysis of the possibility of plastic deformation zone, the degree of displacement on the contour during construction and soil pressure exerted on the shell after installation For watersaturated soft clay ground makes unstable water and too large displacement during drilling, potentially causing damage to the above structures, the treatment of foundation with Soil-Cement Column is a suitable solution for reinforcement when constructing underground system LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn PGS TS Bùi Trường Sơn Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung trình bày luận văn Tp HCM, ngày 02 tháng 01 năm 2021 Liên Phước Huy Phương MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết ý nghĩa khoa học đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Hạn chế đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỐNG NGẦM VÀ PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1 Phân loại cống ngầm phương pháp xây dựng 1.1.1 Phân loại cống ngầm 1.1.2 Lý luận thiết kế thi cơng cơng trình ngầm 1.2 Phương pháp thi cơng cơng trình ngầm 1.2.1 Phương pháp thi công đào hở 1.2.2 Phương pháp đào kín 1.3 Ứng xử ứng suất – biến dạng xung quanh hầm đào ngang 11 1.3.1 Tổng quan mô hình phân tích 11 1.3.2 Điều kiện toán sơ đồ toán khối đất đá đồng 15 1.3.3 Các phương trình 16 1.4 Nhận xét chương 19 CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH CỐNG NGẦM 20 2.1 Các loại tải trọng tác dụng lên cống 20 2.1.1 Trọng lượng thân cống 21 2.1.2 Trọng lượng áp lực chất lỏng ống 21 2.1.3 Áp lực nước ngầm 23 2.1.4 Hoạt tải 24 2.2 Ứng xử ứng suất -biến dạng môi trường đàn hồi đàn hồi dẻo 26 2.2.1 Mơ hình khối đất đá đàn hồi 26 2.2.2 Mơ hình khối đất đá đàn hồi dẻo 31 2.3 Phân tích tương tác vỏ với khối đất đá ứng dụng mơ hình học 45 2.4 Phân tích tương tác vỏ với khối đất đá thành phần cấu tạo phương pháp tính toán vỏ 47 2.5 Đánh giá độ bền vỏ 48 2.6 Nhận xét chương 49 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ỨNG XỬ MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐÁ XUNG QUANH VÀ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TRONG THI CÔNG VÀ SỬ DỤNG CỐNG NGẦM THỐT NƯỚC Ở KHU VỰC ĐẤT SÉT MỀM CĨ BỀ DÀY LỚN 50 3.1 Giới thiệu dự án điều kiện địa chất cơng trình 50 3.1.1 Địa điểm xây dựng dự án 50 3.1.2 Đặc điểm địa hình 50 3.1.3 Quy mô dự án 53 3.2 Ứng xử môi trường đất đá khả ổn định cống lớp đất tốt 56 3.2.1 Chuyển vị đường viền q trình khoan đào mơi trường đàn hồi 58 3.2.2 Chuyển vị đường viền q trình khoan đào mơi trường đàn hồi dẻo 58 3.2.3 Áp lực lên vỏ cống nằm lớp sét cứng 62 3.3 Ứng xử môi trường đất khả ổn định cống lớp sét mềm có bề dày lớn xử lý biện pháp đất trộn xi măng 66 3.3.1 Đánh giá khả ổn định thi công lớp sét mềm chưa xử lý 66 3.3.2 Đặc điểm xử lý chọn lựa đặc trưng tương đương phục vụ tính tốn 68 3.3.3 Chuyển vị đường viền trình khoan đào môi trường đàn hồi 70 3.3.4 Chuyển vị đường viền trình khoan đào môi trường đàn hồi dẻo 71 3.3.5 Áp lực lên vỏ cống nằm lớp sét mềm xử lý trụ đất xi măng độ sâu 17 m 73 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Thi cơng tái lập mặt thi công cống ngầm theo phương pháp đào hở TP HCM Hình 1.2 Thi cơng cơng trình cống ngầm theo phương pháp đào kín TP.HCM Hình 1.3 Sơ đồ thi công hầm theo phương pháp NATM Hình 1.4 Thi cơng khối đá bở rời, sử dụng ván thép tạo ô bảo vệ Hình 1.5 Sơ đồ thi công đào khiên Hình 1.6 Thi cơng kích ống 3200mm (Dự án vệ sinh môi trường giai đoạn 1) 11 Hình 1.7 Một số dạng mặt cắt cơng trình ngầm, cấu trúc khối đất đá 12 Hình 1.8 Phân bố ứng suất xung quanh đường hầm khối đất đá đàn hồi 13 Hình 1.9 Sơ đồ vùng biến dạng dẻo phân bố ứng suất quanh hầm (a); 14 Hình 1.10 Mơ hình phân tích q trình biến đổi học khối đất đá xung quanh cơng trình ngầm tiết diện trịn 16 Hình 1.11 Các thành phần ứng suất dịch chuyển phân tố thể tích dV 17 Hình 2.1 Áp lực địa tầng hoạt tải xe tĩnh tải đất tác dụng 21 Hình 2.2 Áp lực nước cống a) Phân bố áp lực cống không áp; b) Phân bố áp lực cống có áp 23 Hình 2.3 Biểu đồ áp lực nước ngầm: (a) Thành phần phân bố đều, (b) Thành phần phân bố không 23 Hình 2.4 Phân bố tải trọng động 24 Hình 2.5 Ứng suất lan tỏa đất tác dụng tải trọng động 25 Hình 2.6 Áp lực ngang đất chiều sâu H bán kính ảnh hưởng R tác dụng tải trọng tập trung W theo lý thuyết Boussinesq 26 Hình 2.7 Quy luật phân bố thành phần ứng suất môi trường đất dá xung quanh hầm đào 31 Hình 2.8 Mơ hình học khối đất đá đàn hồi dẻo xung quanh hầm tròn đào ngang 32 Hình 2.9 Trạng thái ứng suất – biến dạng khối đất đá điều kiện hình thành vùng biến dạng dẻo 32 Hình 2.10 Biểu đồ biểu thị tương tác vỏ với khối đất đá 37 Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất – biến dạng khối đất Lyberman 39 Hình 2.12 Phân bố ứng suất mơi trường giịn lý tưởng 40 Hình 2.13 Đường bao ứng suất 40 Hình 2.14 Tổng quát ba vùng ứng suất xung quanh đường hầm 42 Hình 2.15 (a) Sơ đồ xác định sức kháng vỏ với chuyển vị đất đá (b) biểu đồ sức kháng vỏ 46 -67- lớp sét mềm Kết tính tốn sơ tỷ số phạm vi vùng biến dạng dẻo re/ro = 73 cho thấy môi trường đất có khả ổn định q trình đào Dĩ nhiên, trường hợp kết mô cho thấy phạm vi vùng dẻo xuất toàn khu vực giá trị chuyển vị lớn, không đảm bảo điều kiện ổn định hay hầm đào hồn tồn sụp đổ khơng chống (Hình 3.15) Trong trường hợp việc lắp đặt vỏ chống kịp thời để ngăn cản sụp đổ xuất vùng dẻo môi trường xung quanh mức độ chuyển vị đất mơi trường xung quanh có giá trị định (Hình 3.16) gây ảnh hưởng đến môi trường lân cận nên khả ổn định cơng trình khơng đảm bảo Hình 3.15 Tổng chuyển vị phạm vi vùng biến dạng dẻo mơi trường sét mềm xung quanh hầm trịn đào khơng chống -68- Hình 3.16 Tổng chuyển vị phạm vi vùng biến dạng dẻo môi trường sét mềm sau lắp vỏ chống 3.3.2 Đặc điểm xử lý chọn lựa đặc trưng tương đương phục vụ tính tốn Để đảm bảo an tồn ổn định q trình thi cơng khai thác, biện pháp trụ đất trộn xi măng đề nghị áp dụng phục vụ gia cố Ở đây, trụ đất trộn xi măng đường kính m cách 1,5 m thi cơng dọc theo vị trí tuyến cống qua trước khoan đào kích đẩy tồn khu vực cống qua Sau thí nghiệm chọn lựa hàm lượng xi măng nước phù hợp, trụ đất trộn xi măng thi công đại trà sau kiểm định mẫu lõi khoan trường thử nghiệm Với hàm lượng xi măng 240 kg/m3 tỷ lệ nước / xi măng: 0,8, cường độ sức kháng nén mẫu đất trộn xi măng trung bình qu = 900 kN/m2, module biến dạng Ec = 180.000 kN/m2 Xem góc ma sát vật liệu đất xi măng tương đương với sét mềm, từ trạng thái cân giới hạn, lực dính vật liệu đất xi măng tính lại có giá trị cc = 400 kN/m2 Khu vực kế cận giếng đứng, mật độ trụ đất xi măng dày để đảm bảo không xảy phá hoại cục bắt đầu khoan kích giai đoạn thu nhận kiên đào kết thúc chu kỳ thi công Nội phân tích phần chủ yếu đề cập tới khả ổn định q trình thi cơng khoan kích cống giếng -69- Hình 3.17 Sơ đồ bố trí trụ đất xi măng đoạn cống qua đất yếu độ sâu 17 m Nền đất sau gia cố xem hệ tương đương đất– xi măng Khi tính tốn, hệ quy đổi thành khối tương đương có đặc trưng lý phụ thuộc vào đặc trưng lý đất - trụ đất – xi măng dạng bố trí trụ đất-ximăng Nền trụ đất đáy móng xem đồng với số liệu cường độ φtđ, ctđ, Etđ nâng cao Gọi as tỉ lệ diện tích trụ xi măng – đất thay diện tích đất nền: as = As/Ap = (πD2/4)/S2 = 0,349 γtđ = as.γc + (1-as).γnền =15,8 (kN/m3) φtđ = as.φtrụ + (1-as).φnền = 7o ctđ = as.ctrụ + (1-as).cnền= 157,1 + 7,8 = 147,4kN/m2 Etđ = as.Etrụ + (1-as).Enền= 62820 + 706 = 63526kN/m2 Trong đó: Ap – Diện tích đất thay trụ đất-xi măng -70- As – Diện tích đất cần thay Bảng 3.1 Tổng hợp tiêu lý đất trước sau gia cố trụ đất-ximăng Đất tự Trụ đất - xi Nền tương măng đương 20 20 20 15,8 15,8 15,8 Lực dính c (KN/m2) 12 400 147,4 Góc ma sát 0 7o0 7o0 7o0 1.085 180.000 63.526 Các tiêu lý nhiên trước gia cố Chiều dày trung bình h (m) Trọng lượng tự nhiên γ (KN/m3) Module tổng biến dạng Eo (KN/m2) 3.3.3 Chuyển vị đường viền trình khoan đào môi trường đàn hồi Xem môi trường đất trộn xi măng môi trường đàn hồi, chuyển vị xuyên tâm điểm có tọa độ xác định sau: Ở độ sâu 17 m khu vực lớp sét mềm, thành phần ứng suất: p1    i H i   H  268,6 KN/m2 p2    Với: G  p1  115,1 KN/m2 E 63.526   24433 KN/m2 2(1  ) 2(1  0,3) Giả thiết đường kính gương đào lớn đường kính ngồi cống bán kính đào chưa chống vỏ có giá trị ro = 2,0 m Chuyển vị đường viền trình khoan đào theo lý thuyết đàn hồi xác định sau:  Tại hông hầm   o : u r0  0,0137 m  Tại góc nghiêng   45o : u r0  0,0081 m  Tại đỉnh đáy hầm   90o : ur0  0,0024 m -71- Như vậy, chuyển vị xuyên tâm hầm tròn đào xử lý gia cường trụ đất trộn xi măng có giá trị khơng đáng kể, khoảng hở cần thiết phù hợp cho việc kích đẩy sau khoan đào 3.3.4 Chuyển vị đường viền q trình khoan đào mơi trường đàn hồi dẻo Phạm vi vùng dẻo đất xử lý xung quanh hầm đào độ sâu 17 m xác định biểu thức sau: re   H  c.cot    1  sin  r0  p  c.cot   Với:   2sin   0,278 Phạm vi vùng dẻo thu nhận sau:  sin  o re  268,6  147, 4.cot   1  sin o  r0   147, 4.cot o  0,278  1, 296 Từ đó, phạm vi vùng dẻo theo lời giải tích: re  1, 296r0  1, 296 x  2,59 (m) Kết tính tốn phương pháp giải tích cho thấy phạm vi vùng biến dạng dẻo xử lý xung quanh hầm trịn chơn sâu 17 m xảy phạm vi cách đường viền 0,59 m so với trường hợp sét cứng độ sâu 22 m Chuyển vị xuyên tâm đường viền sở lý thuyết đàn hồi dẻo xác định sau: r  r ur0  sin    H  c.cot    e  2G  r0  ur0 = 0,0123 m = 1,23 cm Khi xét giãn nở phạm vi vùng dẻo, chuyển vị đường viền có dạng:  r  H  c.cot   sin  ur0  sin    H  c.cot   1  sin   2G p  c.cot    ur0 = 0,0132 m = 1,32 cm -72- Như vậy, xử lý, xuất vùng dẻo xung quanh hầm tròn đào bán kính m biến dạng chuyển vị đường viền có giá trị khơng đáng kể, đảm bảo điều kiện thi cơng cơng trình Kết mơ phân tích q trình khoan đào cống qua lớp sét mềm xử lý trụ đất xi măng thể Hình 3.18 3.19 Hình 3.18 Phạm vi vùng biến dạng dẻo sét mềm xử lý trụ đất xi măng trình khoan đào Hình 3.19 Chuyển vị sét mềm xử lý trụ đấtxi măng trình khoan đào Kết mô cho thấy phạm vi vùng dẻo phát triển bên ngồi mơi trường đất gần với giá trị tính tốn theo phương pháp giải tích tập trung nhiều đáy hầm đào -73- Kết tính tốn sử dụng phần mềm Phase2 cho giá trị chuyển vị đường viền xấp xỉ giá trị xác định từ tính tốn giải tích khơng xét biến dạng thể tích vùng dẻo Ở đây, chuyển vị nhỏ 0,0024 m đỉnh, lớn hông 0,0137 m Giá trị chuyển vị đường viền lớn theo kết mô xấp xỉ giá trị trung bình tính theo phương pháp giải tích 3.3.5 Áp lực lên vỏ cống nằm lớp sét mềm xử lý trụ đất xi măng độ sâu 17 m Xác định giá trị tính tốn chuyển vị đất đá khơng có vỏ môi trường đàn hồi: ∆ ≥ r0 (0) , tức là: 2G u = (1,95+0,05)  268,6  0,011m  24433 Như vậy, kết tính theo lý thuyết đàn hồi đất vỏ có khoảng hở đồng thời giá trị chuyển vị đường viền sở đàn hồi dẻo có khơng có xét thay đổi thể tích cho thấy chuyển vị đường viền không vượt bề rộng khe hở (∆ = 0,05 m) Theo công thức (3.3) xác định áp lực lên vỏ dung dịch Độ cứng dung dịch nhỏ đáng kể so với đất (module cắt), tính tốn xem B→∞, cơng thức (3.3) viết dạng: p  (0)  2G  r0 Thay giá trị: p  268,6   24433 0,05  953 KN/m2< Như vậy, môi trường đất xử lý, q trình khoan đào lắp đặt cống kích đẩy không gặp nhiều vấn đề phức tạp môi trường có khả tự ổn định Kết tính toán theo lý thuyết đàn hồi đàn hổi dẻo cho thấy α* < nên độ ổn định cơng trình xem bảo đảm -74- Kết mô sau lắp vỏ cho thấy môi trường sét cứng không xuất vùng biến dạng dẻo giá trị chuyển vị không đáng kể Khả ổn định cơng trình hồn tồn đảm bảo Hình 3.20 Chuyển vị sét mềm xử lý trụ đất xi măng sau lắp vỏ chống Hình 3.21 Áp lực theo phương đứng xung quanh vỏ sét mềm xử lý trụ đất xi măng sau lắp vỏ chống Kết Hình 3.20 3.21 cho thấy chuyển vị áp lực đất tác dụng lên vỏ sau lắp đặt không đáng kể Trong trường hợp này, giá trị chuyển vị áp lực theo phương đứng tác dụng lên vỏ tương tự trường hợp cống bố trí lớp sét cứng, có giá trị khơng đáng kể cơng trình đảm bảo ổn định Ở đây, giá trị -75- chuyển vị chưa đến mm áp lực phạm vi từ 260 đến 280 KN/m2 Với bề dày vỏ 350 mm khả làm việc ổn định lâu dài đảm bảo Khi chịu áp lực tối đa cột nước 17 m tác dụng phía bên vỏ áp lực xung quanh vỏ biến dạng cho thấy không xuất ứng suất kéo vỏ bê tông nên vỏ đảm bảo không bị nứt trình vận hành Hình 3.22 Ứng suất theo phương đứng cống lớp sét mềm xử lý trụ đất xi măng chịu áp lực nước vận hành 3.4 Kết luận chương Kết phân tích, đánh giá ứng xử môi trường đất đá xung quanh hầm tròn đào ngang lấy từ điều kiện thực tế dự án nước thị giai đoạn khu vực Quận sở mơ hình đàn hồi đàn hồi dẻo cho phép rút kết luận sau:  Chuyển vị đường viền từ kết tính tốn giải tích sở lý thuyết học cơng trình ngầm mơ phần mềm có giá trị xấp xỉ  Kết tính tốn mơ cho thấy khoan đào, môi trường xung quanh sét cứng sét mềm xử lý trụ đất xi măngxuất vùng biến dạng dẻo Tuy nhiên, giá trị chuyển vị đất không đáng kể nên không gây trở ngại cho việc thi cơng kích đẩy gây áp lực lớn lên vỏ cống -76- KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Căn sở lý thuyết đàn hồi đàn hồi dẻo học cơng trình ngầm, xây dựng nội dung tính tốn giải tích sử dụng phần mềm Phase áp dụng tính tốn phân tích đánh giá khả ổn định q trình thi cơng khoan đào lắp vỏ cống trịn đường kính ngồi 3900 mm điều kiện thực tế khu vực quận 2, TP HCM Việc tính tốn bao gồm phân tích khả xảy vùng biến dạng dẻo, mức độ chuyển vị đường viền q trình thi cơng áp lực đất tác dụng lên vỏ sau lắp đặt Kết tính tốn phân tích từ luận văn cho phép rút kết luận sau: Ở khu vực có lớp đất sét mềm nhỏ 16 m, độ sâu chôn cống chọn lựa lớn bố trí lớp sét cứng độ sâu 22 m Kết tính tốn cho thấy: - Phạm vi vùng dẻo theo phương pháp giải tích lớn không đáng kể so với kết từ phần mềm Ở đây, phạm vi vùng dẻo từ giải tích đến 0,92 m mơi trường ngồi đường viền hầm đào giá trị chuyển vị đạt đến 0,0587 m Chuyển vị đường viền theo kết mô từ 0,034 đến 0,044 m - Khoảng hở vỏ đất đủ để đảm bảo thi cơng kích đẩy áp lực lên vỏ không đáng kể sau lắp đặt Biến dạng sau lắp vỏ không đáng kể nên đảm bảo khơng ảnh hưởng đến cơng trình bên - Khi chịu áp lực tối đa cột nước cao 22 m vỏ khơng xuất ứng suất kéo áp lực cột đất đủ lớn để giữ cho vỏ cống không xuất ứng suất kéo gây nứt bê tông Ở khu vực có lớp đất yếu có bề dày lớn 25 m, độ sâu chôn cống theo tuyến 17 m Kết tính tốn mơ cho thấy: - Nền đất sét mềm bão hòa nước ổn định trình khoan đào mức độ chuyển vị lớn khơng đảm bảo điều kiện thi cơng có khả gây phá hoại cơng trình bên trình khoan đào - Sau xử lý trụ xi măng đất, phạm vi vùng dẻo tính tốn giải tích q trình khoan đào có giá trị 0,59 m môi trường xung quanh chuyển -77- vị đường viền có giá trị 0,0123 đến 0,0132 m Kết mô cho thấy vùng dẻo xấp xỉ 0,2 m chuyển vị đường viền lớn 0,013 m - Sau xử lý trụ xi măng đất, chuyển vị đường viền nhỏ, đảm bảo thi cơng kích đẩy cống có đường kính vỏ 3,9 m thuận tiện chuyển vị đường viền bé nên khoảng hở lại đủ đảm bảo cho việc thi cơng kích đẩy lắp vỏ Áp lực lên vỏ vừa lắp đặt không đáng kể hay không xảy - Áp lực lên vỏ cột đất từ 260 đến 280 KN/m2 đảm bảo làm việc ổn định cơng trình - Khi chịu áp lực cột nước cao 17 m vỏ cống khu vực sét mềm xử lý trụ đất xi măng không xuất ứng suất kéo áp lực cột đất đủ lớn để giữ cho vỏ cống không xuất ứng suất kéo gây nứt bê tơng KIẾN NGHỊ Từ kết tính tốn, mơ phân tích từ luận văn, số kiến nghị rút sau: - Mặc dù khả ổn định tính tốn có xét đến làm việc đồng thời với vỏ chống đảm bảo, phạm vi vùng dẻo sét mềm bão hòa nước xuất phạm vi rộng q trình khoan đào gây sụp đổ cơng trình bên Nên tính tốn thiết kế, thiết xét đến khả ổn định giai đoạn thi công - Giải pháp trụ đất trộn xi măng làm tăng độ bền tổng thể giảm đáng kể mức độ chuyển vị đường viền áp lực lên vỏ cơng trình độ cứng (module biến dạng) tăng lên đáng kể Do đó, giải pháp hợp lý sử dụng để gia cường thi cơng cơng trình ngầm phương pháp kích đẩy, mà độ lớn khoảng hở đường kính khiên đào vỏ đóng vai trị quan trọng áp lực lên vỏ, khả lún bề mặt Thực vậy, khoảng hở nhỏ áp lực lên vỏ lớn biến dạng thể đất nhỏ không gây độ lún bề mặt, khoảng hở lớn áp lực lên vỏ sau lắp nhỏ khơng đảm bảo -78- kiểm soát áp lực kéo cột nước bên vỏ độ lún bề mặt xảy biến dạng thể tích đất khoảng hở Các hạn chế đề tài: chưa sâu phân tích nội lực vỏ chống tác dụng tải trọng cột đất loại đất mơi trường xung quanh; chưa phân tích đánh giá khả ổn định trình khai thác xét đến thay đổi cột nước cống HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU Đề tài chưa đề cập đến khả ổn định ảnh hưởng giếng thi cơng phục vụ việc kích đẩy ảnh hưởng thay đổi áp lực nước đưa vào sử dụng Phạm vi nghiên cứu đề tài xét hai trường hợp: trường hợp lớp đất yếu có bề dày