Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ top down trong xây dựng nhà cao tầng ở hà nội

LỜI CẢM ƠN Em xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Tiến Chương tận tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn nâng cao lực nghiên cứu khoa học Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy Lợi tận tình giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thành luận văn Tác giả luận văn Dương Việt Nga CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi Phòng Đào tạo ĐH Sau ĐH trường Đại học Thuỷ lợi Tên là: Dương Việt Nga Học viên cao học lớp: 20ĐKT Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 128580204031 Theo Quyết định số 116/QĐ-ĐHTL Hiệu trưởng trường Đại học Thuỷ Lợi việc giao đề tài luận văn cán hướng dẫn cho học viên cao học khoá 20 đợt năm 2012 Ngày 23 tháng 01 năm 2014, nhận đề tài: “ Nghiên cứu hiệu sử dụng tường đất kết hợp với công nghệ Top-down xây dựng nhà cao tầng Hà Nội ” hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Chương Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tài liệu trang website theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2014 Người làm đơn Dương Việt Nga MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 1.1 Tình hình phát triển xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm 1.1.1 Khái niệm nhà cao tầng tầng hầm 1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm 1.2 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 1.2.1 Các phương pháp thi công đào mở 1.2.2 Phương pháp thi công Top-down 14 1.3 Kết cấu tường cừ chắn giữ thành hố đào 20 1.3.1 Tường cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang 20 1.3.2 Tường cọc ván thép 22 1.3.3 Tường cọc hàng 24 1.3.4 Tường liên tục đất 27 1.4 Đặc điểm địa chất cơng trình đất khu vực Hà Nội 31 1.4.1 Điều kiện địa chất tổng thể .31 1.4.2 Đánh giá dạng Hà Nội phục vụ thi cơng xây dựng cơng trình ngầm 34 1.5 Tóm tắt chương 37 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN HỐ ĐÀO SÂU 39 2.1 Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ 39 2.2 Áp lực đất 39 2.2.1 Áp lực đất tĩnh 39 2.2.2 Lý thuyết áp lực đất Rankine 40 2.2.3 Lý thuyết áp lực đất Coulomb 41 2.2.4 Nhận xét lý thuyết tính áp lực đất .44 2.3 Phương pháp tính toán 45 2.3.1 Tính tường làm việc độc lập với đất 45 2.3.2 Tính tường làm việc đồng thời với đất 56 2.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 59 2.4 Tóm tắt chương 65 CHƯƠNG 3.1 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG 67 Giới thiệu phần mềm tính tốn 67 3.1.1 Giới thiệu PLAXIS 67 3.1.2 Các mơ hình PLAXIS 67 3.1.3 Các thơng số mơ hình Hardening Soil .68 3.2 Các trường hợp tính tốn điển hình 69 3.2.1 Dạng điển hình 69 3.2.2 Chiều sâu tầng hầm điển hình .69 3.2.3 Tải trọng tác động 70 3.2.4 Các giai đoạn thi công 71 3.2.5 Vật liệu sử dụng cho tường vây hệ kết cấu phần ngầm .72 3.2.6 Tính tốn điển hình khả chịu lực tường vây theo vật liệu .73 3.3 Dạng loại A – Trung tâm cơng nghệ cao bưu viễn thơng 76 3.3.1 Giới thiệu cơng trình .76 3.3.2 Phân tích mơ hình tốn ứng suất .80 3.3.3 Tổng hợp đánh giá hiệu sử dụng tường đất - Nền loại A .83 3.4 Dạng loại B – Mipec Tower 85 3.4.1 Giới thiệu cơng trình .85 3.4.2 Phân tích mơ hình toán ứng suất .90 3.4.3 Tổng hợp đánh giá hiệu sử dụng tường đất – Nền loại B 93 3.5 Dạng loại C – Ký túc xá – Khu tổng hợp Vĩnh Tuy 95 3.5.1 Giới thiệu công trình .95 3.5.2 Phân tích mơ hình tốn ứng suất 101 3.5.3 Tổng hợp đánh giá hiệu sử dụng tường đất – Nền loại C 104 3.6 Nhận xét, đánh giá kết 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Nhà cao tầng có tầng hầm Hà Nội Bảng 1-2: Cấu tạo địa tầng Hà Nội 32 Bảng 1-3: Các dạng tự nhiên khu vực thành phố Hà Nội 33 Bảng 3-1: Các trường hợp tính tốn tường vây 70 Bảng 3-2: Thông số vật liệu dùng cho kết cấu phần ngầm 73 Bảng 3-3: Khả chịu lực hiệu tiết diện 75 Bảng 3-4: Các tiêu lí đất – Nền loại A 79 Bảng 3-5: Tổng hợp kết nội lực, chuyển vị đất trường hợp tính tốn cho dạng loại A 82 Bảng 3-6: Hiệu sử dụng tường đất kết hợp với công nghệ Top-down đất loại A 83 Bảng 3-7: Khả chịu mô men tường – Nền loại A 84 Bảng 3-8: Khả chịu lực cắt tường – Nền loại A 84 Bảng 3-9: Các tiêu lí đất – Nền loại B 89 Bảng 3-10: Tổng hợp kết nội lực, chuyển vị đất trường hợp tính toán cho dạng loại B 92 Bảng 3-11: Hiệu sử dụng tường đất kết hợp với công nghệ Top-down 93 Bảng 3-12: Khả chịu mô men tường – Nền loại B 94 Bảng 3-13: Khả chịu lực cắt tường – Nền loại B .94 Bảng 3-14: Các tiêu lí đất – Nền loại C 100 Bảng 3-15: Tổng hợp kết nội lực, chuyển vị đất trường hợp tính tốn cho dạng loại C 103 Bảng 3-16: Hiệu sử dụng tường đất kết hợp với công nghệ Top-down 104 Bảng 3-17: Khả chịu mô men tường – Nền loại C 104 Bảng 3-18: Khả chịu lực cắt tường – Nền loại C 105 Bảng 3-19: Bảng tồng hợp hiệu sử dụng tường đất 106 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phương pháp đào hở Hình 1.2: Sơ đồ hệ văng chống tường tầng hầm Hình 1.3: Hình ảnh thi cơng phương pháp văng chống Hình 1.4: Trình tự thi cơng neo đất 11 Hình 1.5: Hình ảnh thi cơng phương pháp neo 12 Hình 1.6: Hình ảnh thi cơng phương pháp đào đảo 13 Hình 1.7: Trình tự thi cơng Top-down 17 Hình 1.8: Sơ đồ thi công Top-down 17 Hình 1.9: Cột chống tạm thi công Top-down 18 Hình 1.10: Hình ảnh thi cơng phương pháp Top-down 18 Hình 1.11: Các giải pháp tường cừ chống giữ hố đào thông dụng 20 Hình 1.12: Tường cừ cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang .21 Hình 1.13: Các mơ đun tường cừ thép 22 Hình 1.14: Giải pháp chắn giữ hố đào cọc ván thép .23 Hình 1.15: Trình tự thi cơng cọc đúc chỗ .24 Hình 1.16: Trình tự thi cơng tường cọc nhồi bê tơng cốt thép .25 Hình 1.17: Hình ảnh tường chắn cọc nhồi bê tông cốt thép 25 Hình 1.18: Quy trình thi công cọc xi măng đất trộn sâu 26 Hình 1.19: Hình ảnh thi cơng tường cọc xi măng đất trộn sâu .27 Hình 1.20: Trình tự thi cơng tường đất 30 Hình 1.21: Hình ảnh thi cơng tường đất 30 Hình 1.22: Kết cấu tường đất .31 Hình 1.23: Chia khu địa chất cơng trình thành phố Hà Nội theo mức độ thuận tiện xây dựng cơng trình ngầm 35 Hình 2.1: Áp lực đất tĩnh 39 Hình 2.2: Áp lực chủ động bị động Rankine 41 Hình 2.3: Áp lực chủ động Coulomb 42 Hình 2.4: Áp lực bị động Coulomb 43 Hình 2.5: Tính cọc conson phương pháp cân tĩnh 46 Hình 2.6: Sơ đồ tính theo Blum, tải trọng tác động mômen 48 Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ chống với chuyển dịch thân tường trình đào đất 49 Hình 2.8: Sơ đồ tính tường chắn theo phương pháp Sachipana .50 Hình 2.9: Phương pháp đường đàn hồi 51 Hình 2.10: Phương pháp đàn hồi 52 Hình 2.11: Phương pháp kể đến lực trục chống nội lực thân tường biến thiên trình đào đất 53 Hình 2.12: Quan hệ áp lực đất lên tường với chuyển dịch thân tường .55 Hình 2.13: Sơ đồ tính xem tường conson kết thúc lần đào thứ 55 Hình 2.14: Các bước tính tốn đào đất giai đoạn n 56 Hình 2.15: Sơ đồ phân tích tường theo phương pháp dầm đàn hồi 57 Hình 2.16: Sơ đồ lò xo đất 58 Hình 2.17: Sơ đồ tính phương pháp số gia 58 Hình 2.18: Các thơng số mơ hình học đất trạng thái giới hạn 63 Hình 3.1: Thang đánh giá khả chịu mô men tường đất .75 Hình 3.2: Thang đánh giá khả chịu lực cắt tường đất 75 Hình 3.3: Bản đồ vị trí cơng trình 76 Hình 3.4: Phối cảnh cơng trình .77 Hình 3.5: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại A 78 Hình 3.6: Bản đồ vị trí cơng trình Mipec Tower 85 Hình 3.7: Phối cảnh cơng trình Mipec Tower .86 Hình 3.8: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại B 88 Hình 3.9: Bản đồ vị trí dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy 95 Hình 3.10: Phối cảnh dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy .96 Hình 3.11: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại C 99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Es Mô đun đàn hồi đất E0 Mô đun biến dạng đất E 50 , E 25 Mô đun đàn hồi cát tuyến E50ref Độ cứng thứ cấp thí nghiệm trục, có nước ref Eoed Độ cứng thí nghiệm trục Eurref Độ cứng gia tải/dỡ tải Et Mô đun đàn hồi tiếp tuyến υ Hệ số Poisson υt Hệ số Poisson tiếp tuyến φ Góc ma sát đất ε Biến dạng đất εe Biến dạng đàn hồi đất εp Biến dạng dẻo đất Ro Cường độ chịu tải quy ước đất K0 Hệ số áp lực đất tĩnh Ka Hệ số áp lực đất chủ động Kp Hệ số áp lực đất bị động K 0,NC Hệ số áp lực đất trạng thái cố kết bình thường K 0,OC Hệ số áp lực đất trạng thái cố kết OCR Hệ số cố kết đất Ea Áp lực đất chủ động Ep Áp lực đất bị động Ks Hệ số [K] Ma trận độ cứng tổng thể {δ} Ma trận chuyển vị nút {R} Ma trận tải trọng nút [σ] Vec tơ ứng suất [D] Ma trận độ cứng đất [ε] Vec tơ biến dạng t Độ sâu ngàm vào đất tường cừ kể từ mặt hố đào σ v' Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng σ h' Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang ux Chuyển vị theo phương x uy Chuyển vị theo phương y M, N, V Mô men, lực dọc, lực cắt tường Mu Khả chịu Mô men tường Vu Khả chịu lực cắt tường As, 𝜇 Diện tích cốt thép yêu cầu, hàm lượng cốt thép Và ký hiệu khác giải thích cơng thức CHƯƠNG TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO NỀN LOẠI C 3.1 Trường hợp tầng hầm Hình 3.1: Mơ hình tính tốn Hình 3.2: Chuyển vị ngang đất U x Hình 3.3: Chuyển vị đứng đất U y Hình 3.4: Biểu đồ chuyển vị ngang tường vây Hình 3.5: Biểu đồ mơ men tường vây Hình 3.6: Biểu đồ lực cắt tường vây 3.2 Trường hợp tầng hầm Hình 3.7: Mơ hình tính tốn Hình 3.8: Chuyển vị ngang đất U x Hình 3.9: Chuyển vị đứng đất U y Hình 3.10: Biểu đồ chuyển vị ngang tường vây Hình 3.11: Biểu đồ mơ men tường vây Hình 3.12: Biểu đồ lực cắt tường vây 3.3 Trường hợp tầng hầm Hình 3.13: Mơ hình tính tốn Hình 3.14: Chuyển vị ngang đất U x Hình 3.15: Chuyển vị đứng đất U y Hình 3.16: Biểu đồ chuyển vị ngang tường vây Hình 3.17: Biểu đồ mơ men tường vây Hình 3.18: Biểu đồ lực cắt tường vây 3.4 Trường hợp tầng hầm Hình 3.19: Mơ hình tính tốn Hình 3.20: Chuyển vị ngang đất U x Hình 3.21: Chuyển vị đứng đất U y Hình 3.22: Biểu đồ chuyển vị ngang tường vây Hình 3.23: Biểu đồ mơ men tường vây Hình 3.24: Biểu đồ lực cắt tường vây 3.5 Trường hợp tầng hầm Hình 3.25: Mơ hình tính tốn Hình 3.26: Chuyển vị ngang đất U x Hình 3.27: Chuyển vị đứng đất U y Hình 3.28: Biểu đồ chuyển vị ngang tường vây Hình 3.29: Biểu đồ mơ men tường vây Hình 3.30: Biểu đồ lực cắt tường vây ... sở ban đầu làm để lựa chọn giải pháp kết cấu tường cừ phù hợp 2 Với lí trên, tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu hiệu sử dụng tường đất kết hợp với công nghệ Top- down xây dựng nhà cao tầng Hà Nội. .. cao số tầng nhà, Uỷ ban nhà cao tầng Quốc tế phân nhà cao tầng thành loại sau[3]: - Nhà cao tầng loại 1: 9~16 tầng (Chiều cao ≤ 50m) - Nhà cao tầng loại 2: 17 ~ 25 tầng (Chiều cao ≤ 75m) - Nhà. .. mức độ hiệu sử dụng tường đất - Trên sở kết tính tốn, đưa đánh giá mức độ phù hợp phạm vi áp dụng giải pháp tường đất kết hợp với công nghệ Top- down thi công tầng hầm nhà cao tầng điều kiện đất