Nghiên cứu gia tăng độ ổn định tường vây thành hố đào sâu bằng giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÁI TÀI NHÂN NGHIÊN CỨU GIA TĂNG ĐỘ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG GIẢI PHÁP PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) Chuyên ngành: Mã số: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS TRẦN XUÂN THỌ Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn Thạc sĩ bảo vệ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐHQG TP HCM Ngày … tháng … năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: 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 TRƯỞNG KHOA KTXD ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc TP.HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÁI TÀI NHÂN Ngày, tháng, năm sinh: 28 - 04 - 1988 Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Phái: Nam Nơi sinh: Quảng Trị MSHV: 11090318 I TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIA TĂNG ĐỘ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG GIẢI PHÁP PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Nghiên cứu gia tăng độ ổn định tường vây thành hố đào sâu giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) Nội dung: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan giải pháp giữ ổn định thành hố đào sâu - Chương 2: Công nghệ phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) - Chương 3: Nghiên cứu gia tăng độ ổn định tường vây thành hố đào sâu giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) - Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 02 tháng 07 năm 2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 21 tháng 06 năm 2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS TRẦN XUÂN THỌ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS TRẦN XUÂN THỌ BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày …… tháng …… Năm …… PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kết tổng hợp kiến thức mà tác giả tích lũy sau hai năm học tập Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Để hồn thành luận văn này, bên cạnh nỗ lực thân tác giả cịn có hướng dẫn nhiệt tình q Thầy Cơ, động viên gia đình bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đặc biệt đến Thầy PGS TS Trần Xuân Thọ, người tận tình hướng dẫn tác giả suốt thời gian thực luận văn Cầu chúc thầy sớm bình phục sức khỏe Cảm ơn Thầy TS Đỗ Thanh Hải đóng góp ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn thiện luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể Q thầy Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt Quý thầy Bộ mơn Địa Cơ – Nền Móng hết lòng truyền đạt kiến thức quý giá, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, ln kề vai sát cánh, động viên trình tác giả học tập thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến anh chị công tác Tổng Công Ty Xây Dựng Số (CC1), bạn bè tạo điều kiện, hỗ trợ tác giả suốt thời gian qua TP.Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013 Nguyễn Thái Tài Nhân NGHIÊN CỨU GIA TĂNG ĐỘ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG GIẢI PHÁP PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) Tóm tắt Trong luận văn tác giả tập trung nghiên cứu phân tích gia tăng độ ổn định tuờng vây thành hố đào sâu cơng trình Saigon Center giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting), phân tích nguy xảy cố cơng trình thi cơng tường vây bên cạnh tường vây hữu cơng trình cũ, cách lớp đất mỏng 0,5m Sử dụng biện pháp phun vữa xi măng áp lực cao gia cố lớp đất mỏng hai tường vây, ngăn ngừa nguy sạt lở thành hố đào đào hố thi công tường vây Chuyển vị hệ tường vây q trình thi cơng giảm Chuyển vị ngang lớn tường 53.06mm Chuyển vị ngang lớn đỉnh tường 0.77mm Hệ số an toàn tổng thể FSmin = 3.7 Moment uốn lớn 1672 kNm/m thỏa mãn điều kiện chịu lực tường Những kết nghiên cứu làm tiền đề cho việc nghiên cứu, tính tốn sâu thiết kế biện pháp thi công gia cố tường vây thành hố đào sâu cho công trình xây dựng kế sát có điều kiện tương tự IMPROVING THE STABILITY OF DIAPHRAGM WALLS FOR DEEP EXCAVATION USING JET GROUTING METHOD Abstract This thesis focuses on the research and analysis of the stability improvement of diaphragm walls (DWs) for deep excavation using jet grouting method which will be applied for Saigon Center building The thesis also analyses the failure probability when excuting new DW next to existing DW having a 0.5m-width soil layer between them Using jet grouting method to reinforce the thin soil layer between two DWs prevents the collapse of soil body during excavating for the construction of new DW In addition, the DWs displacement during contruction is reduced The maximum horizontal displacement of the wall and at the wall top are 53.06mm and 0.77mm respectively The obtained overall safety factor (FSmin) is 3.7 The maximum bending moment is 1672kNm/m satisfying wall bearing conditions The findings of the study may premise for further study of the stabilization method of diaphragm wall for deep excavation which could be implemented to similar circumstances having adjacent structures MỤC LỤC MỞ ĐẦU - 1 Tính cấp thiết đề tài - Nội dung nghiên cứu đề tài - Phƣơng pháp nghiên cứu đề tài - Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài - Hạn chế đề tài - CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP GIỮ ỔN ĐỊNH THÀNH HỐ ĐÀO SÂU - 1.1 Tổng quan hố móng đào sâu - 1.2 Các giải pháp thi công tƣờng chắn hố đào sâu - 1.2.1 Giữ ổn định tƣờng cừ thép - 1.2.2 Giữ ổn định cọc xi măng đất - 1.2.3 Giữ ổn định cọc bê tông cốt thép - 1.2.4 Giữ ổn định tƣờng chắn cọc khoan nhồi - 1.2.5 Giữ ổn định tƣờng bê tông cốt thép liên tục đất - 1.3 Những yếu tố ảnh hƣởng đến chuyển vị đất quanh hố đào sâu - 1.3.1 Kích thƣớc hố đào - 1.3.2 Tình trạng nƣớc ngầm - 1.3.3 Biện pháp thi công - 1.3.4 Tác động thay đổi ứng suất đất - 1.3.5 Ứng suất ngang ban đầu đất - 1.3.6 Đặc tính đất - 1.4 Những nguyên nhân gây ổn định hố đào cơng trình lân cận - 1.4.1 Các nguyên nhân khách quan - 1.4.2 Các nguyên nhân chủ quan - 1.4.3 Những cố hố móng đào sâu xảy địa bàn thành phố Hồ Chí Minh - 10 1.5 Lý thuyết tính toán áp lực đất lên kết cấu chắn giữ hố đào sâu (tƣờng liên tục) - 11 1.5.1 Lý thuyết Mohr – Rankine - 11 1.5.2 Áp lực chủ động - 12 1.5.3 Áp lực bị động - 14 1.5.4 Ảnh hƣởng chuyển vị thân tƣờng đến áp lực đất - 15 - 1.5.5 Các tính tốn kiểm tra tính ổn định kết cấu chắn giữ [2]: - 18 1.5.6 Tính tốn ổn định hố đào sâu tƣờng vây - 19 1.6 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn - 21 1.6.1 Giới thiệu - 21 1.6.2 Các mơ hình đất phần mềm Plaxis - 22 CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) - 25 2.1 Giới thiệu công nghệ trộn sâu (Deep Mixing) tạo trụ xi măng - đất - 25 2.2 Phạm vi áp dụng phƣơng pháp jet grouting - 27 2.3 Ƣu điểm khuyết điểm phƣơng pháp jet grouting - 28 2.4 Nguyên lý làm việc công nghệ vữa xi măng áp lực cao jet grouting 30 2.5 Các thông số công nghệ jet grouting - 30 2.6 Vữa chế tạo vữa - 32 2.6.1 Nguyên lý gia cố xi măng đất - 32 2.6.2 Bản chất vai trò vữa - 33 2.6.3 Các tính chất chung vữa - 34 2.6.4 Những thông số vữa làm sở cho thiết kế - 36 2.7 Các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng jet grouting - 37 2.7.1 Áp lực phun - 37 2.7.2 Thể tích, lƣu lƣợng phun - 38 2.7.3 Tốc độ rút cần, tốc độ xoay cần - 39 2.7.4 Loại xi măng, vữa - 39 2.7.5 Ảnh hƣởng loại đất trƣờng - 41 2.8 Tổng hợp mối quan hệ tham khảo tính chất lý trụ xi măng – đất 43 2.9 Thi công jet grouting - 45 2.9.1 Thiết bị thi công jet grouting - 45 2.9.2 Ƣu nhƣợc điểm hệ thống thi công jet grouting - 46 2.9.3 Kiểm soát chất lƣợng trụ xi măng đất thi công công nghệ jet grouting - 46 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIA TĂNG ĐỘ ỔN ĐỊNH TƢỜNG VÂY THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG GIẢI PHÁP PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) - 48 - DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Chuyển vị cần thiết tƣờng để sinh áp lực đất chủ động áp lực đất bị động, “Sổ tay cơng trình móng”- Phƣơng Hiểu Dƣơng - 17 Bảng 2-1: Các thông số jet grouting ( [13,11,10]) - 31 Bảng 2-2:Mối quan hệ trọng lƣợng riêng đƣờng kính trụ xi măng – đất [22] - 45 Bảng 2-3: Ƣu nhƣợc điểm hệ thống thi công jet grouting [13] - 46 Bảng 3-1: Các tiêu lý đất - 54 Bảng 3-2: Các tiêu lý đất (tiếp theo) - 55 Bảng 3-3: Thông số trụ xi măng đất - 56 Bảng 3-4: Thông số hệ giằng chống hố đào - 56 Bảng 3-5: Thông số hệ khung tầng hầm cơng trình hữu: - 57 Bảng 3-6: Thông số tƣờng vây bê tông cốt thép (DW): - 57 Bảng 3-7: Hệ số giảm cƣờng độ bề mặt tiếp xúc Rinter - 58 Bảng 3-8:Các giai đoạn đào thi công tƣờng vây nhƣ sau: - 62 Bảng 3-9: Các giai đoạn đào thi công tƣờng vây - 65 Bảng 3-10: Các giai đoạn thi công - 70 Bảng 3-11: Kết chuyển vị tƣờng vây DW900 qua giai đoạn thi công đào đất - 71 Bảng 3-12: Các giai đoạn thi công - 74 Bảng 3-13: Kết chuyển vị tƣờng vây DW900 qua giai đoạn thi công đào 74 Bảng 3-14: Chuyển vị ngang tƣờng vây DW900 theo độ sâu giai đoạn thi công đào -19.5m đến đáy hố móng, hạ mực nƣớc ngầm - 77 Bảng 3-16: Tính tốn khả chịu moment giới hạn tƣờng DW900 - 81 Bảng 3-17: Lực nén dọc trục N (kN/m) hệ giằng chống theo giai đoạn thi công 82 - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Điều kiện phát sinh áp lực chủ động bị động đất - 11 Hình 1-2: Áp lực chủ động đất hệ toạ độ (, ) - 12 Hình 1-3: Biểu đồ tính áp lực chủ động - a) Đất rời; b) Đất dính - 13 Hình 1-4: Biểu đồ tính áp lực bị động - a) Đất rời; b) Đất dính - 14 Hình 1-5: Ảnh hƣởng chuyển vị tƣờng chắn đến áp lực đất - 16 Hình 1-6: Kiểm tra tính ổn định tổng thể - 21 Hình 1-7: Xác định Eoedref - 24 Hình 1-8: Xác định E50ref, Eurref - 24 Hình 2-1: Tổng kết ứng dụng công nghệ trộn sâu [6] - 25 Hình 2-2: Sơ đồ thi công phƣơng pháp trộn ƣớt - 26 Hình 2-3: Các lƣỡi khoan công nghệ trộn ƣớt - 27 Hình 2-4: Quan hệ khoảng cách xói áp lực phun [9] - 38 Hình 2-5: Tốc độ xoay chu kỳ lặp lại ảnh hƣởng đƣờng kính xói [9] - 39 Hình 2-6: Quan hệ cƣờng độ hàm lƣợng xi măng sử dụng [10] - 40 Hình 2-7: Phạm vi ứng dụng công nghệ jet grouting loại đất (Keller Group) - 41 Hình 2-8: Quan hệ áp lực phun đƣờng kính trụ xi măng - đất với hai loại đất dính rời ( [10]nguồn Langbehn 1986) - 42 Hình 2-9: Bố trí thiết bị thi công jet grouting (Keller Group) - 45 Hình 3-1: Dự án khu phức hợp Saigon Center - 48 Hình 3-2: Vị trí lớp đất mỏng 500mm nằm tƣờng vây - 49 Hình 3-3: Mặt tƣờng vây cơng trình hữu giai đoạn cơng trình giai đoạn 2&3 - 51 Hình 3-4: Chi tiết dãy trụ jet grouting, Mặt cắt 1-1 - 52 Hình 3-5: Máy đào tƣờng vây điển hình (http://www.bauer.de) - 58 Hình 3-6: Sơ đồ mơ áp lực ngang (kN/m2) giữ ổn định thành dung dịch Bentonite - 59 Hình 3-7: Sơ đồ áp lực đứng (kN/m2) tác dụng lên đáy hố đào bentonite - 60 Hình 3-8: Mơ ½ hố đào thi công DW900 phần mềm plaxis - 61 Hình 3-9: Chi tiết mơ hình phần mềm plaxis - 61 Hình 3-10: Kết chuyển vị sau giai đoạn đào -20m, bơm bentonite đầy hố móng, hố đào bị phá hoại trƣợt - 62 Hình 3-11: Ổn định điểm điểm “A”, vịng trịn Mohr – Coulomb tiếp xúc với đƣờng bao chống cắt, đất điểm “A” bị phá hoại (trƣợt) - 63 - - 75 - Tổng chuyển vị Chuyển vị ngang Mô men uốn Hình 3-25: Kết chuyển vị tƣờng vây giai đoạn thi công 15 – (đào xuống độ sâu -19.5m, hạ MNN) -60 -50 -40 -30 -20 -10 10 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 Chuyển vị ngang Ux (mm) Chiều sâu tƣờng vây (m) -5 Ghi chú: – GĐ đào -2.0m – GĐ đào -5.5m – GĐ đào -8.5m – GĐ đào -11.5m – GĐ đào -14.5m – GĐ đào -17.5m – GĐ đào -19.5m Hình 3-26: Chuyển vị ngang tƣờng vây DW900 theo giai đoạn thi công - 76 -1500 -1000 -500 500 1000 1500 2000 Chiều sâu tƣờng vây (m) -5 -10 -15 -20 -25 Ghi chú: – GĐ đào -2.0m – GĐ đào -5.5m – GĐ đào -8.5m – GĐ đào -11.5m – GĐ đào -14.5m – GĐ đào -17.5m – GĐ đào -19.5m Hình 3-27: Moment uốn -30 tƣờng vây DW900 qua -35 giai đoạn thi công -40 Moment uốn (kNm/m) -2000 -1000 1000 2000 Chiều sâu tƣờng vây (m) -5 1672 -10 -15 Hình 3-28: Biểu đồ bao Moment uốn tƣờng vây -1196.19 -20 DW900 qua giai đoạn -25 thi công -30 -35 -40 Moment uốn (kNm/m) 3.6.3 Phân tích kết - 77 3.6.3.1 So sánh kết chuyển vị ngang tƣờng vây Bảng 3-14: Chuyển vị ngang tƣờng vây DW900 theo độ sâu giai đoạn thi công đào -19.5m đến đáy hố móng, hạ mực nƣớc ngầm Độ sâu (m) 0.00 -1.00 -2.00 -3.00 -4.00 -5.00 -5.50 -7.00 -8.00 -8.50 -10.00 -11.00 -12.00 -13.00 -14.00 UX (mm) THTQ1 THTQ2 10.83 0.77 8.68 0.84 6.52 0.88 4.31 0.79 1.95 0.41 -0.67 -0.51 -2.11 -1.23 -6.99 -4.56 -10.75 -7.76 -12.78 -9.61 -19.26 -15.82 -23.8 -20.30 -28.4 -24.87 -32.87 -29.31 -37.16 -33.57 Y (m) -14.50 -16.00 -17.00 -18.00 -19.00 -19.50 -20.96 -22.42 -23.88 -28.25 -32.63 -37.00 -37.75 -40.00 UX (mm) THTQ1 THTQ2 -39.21 -35.61 -44.72 -41.11 -47.80 -44.21 -50.35 -46.84 -52.31 -48.93 -53.08 -49.78 -54.63 -51.61 -55.33 -52.64 -55.42 -53.06 -53.63 -52.18 -50.95 -50.22 -48.20 -48.24 -47.66 -47.9 -45.74 -46.89 Ở trƣờng hợp không sử dụng trụ xi măng đất, phần tƣờng vây chịu áp lực chống truyền từ hệ giằng chống vào, nên đỉnh tƣờng DW900 bị chuyển vị ngang hƣớng tới cơng trình cũ, ép vào lớp đất mỏng 0.5m tƣờng vây, chuyển vị ngang ghi nhận đƣợc đỉnh tƣờng 10.83mm Trong trƣờng hợp 2, sau gia cố dãy trụ xi măng đất tƣờng vây, đỉnh tƣờng hầu nhƣ khơng cịn chuyển vị nữa, chuyển vị ngang ghi nhận đƣợc giảm xuống rõ rệt 0.77mm (giảm 98.88%) Nguyên nhân dãy trụ xi măng đất tƣờng vây có cƣờng độ lớn nhiều so với đất nền, chịu đƣợc lực tƣơng tác ép truyền từ hệ giằng chống - 78 Chuyển vị ngang Ux (mm) -60 -40 -20 20 -10 Trƣờng hợp -15 -20 Trƣờng hợp -25 -30 Chiều sâu tƣờng vây (m) -5 -35 -40 Trƣờng hợp TQ 1: không sử dụng biện pháp gia cố Trƣờng hợp TQ 2: sử dụng giải pháp Jet grouting Hình 3-29: So sánh chuyển vị ngang tƣờng vây trƣờng hợp  Chuyển vị ngang lớn tƣờng vây DW900 Khi không sử dụng giải pháp gia cố tƣờng vây (trƣờng hợp 1), chuyển vị ngang tƣờng DW900 lớn 55.42mm độ sâu -23.88m dƣới mặt đất, sau gia cố giải pháp jet grouting (trƣờng hợp 2), chuyển vị ngang lớn tƣờng DW900 giảm 53.06mm độ sâu -23.88m, tức giảm 4.26% Kết giảm không đáng kể - 79 Chuyển vị ngang lớn (mm) -50 -40 -30 -20 -10 1.28 -6.41 -15.59 -25.9 -36.58 -47.93 -55.42 10 1.26 -5.85 -14.36 -24.18 -34.58 -45.63 Đào -2m Đào -5.5m Đào -8.5m Đào -11.5m Giai đoạn thi công -60 Đào -14.5m Đào -17.5m -53.06 Đào -19.5m Trường hợp TQ 1: Không sử dụng giải pháp Jet grouting Trường hợp TQ 2: Khi có sử dụng giải pháp Jet grouting Hình 3-30: Chuyển vị ngang lớn tƣờng DW900 qua giai đoạn đào đất trƣờng hợp  Điều kiện ổn định chuyển vị ngang Chuyển vị ngang lớn tƣờng vây: U xmax =53.06mm Chuyển vị ngang cần thiết để gây áp lực đất bị động chủ động - hình thành hình thức dịch chuyển: song song, xoay… tƣờng chắn (Bảng 1-1): U 1x   0.004  H  0.004  40,000  160mm Chuyển vị ngang cho phép tƣờng chắn, với h – chiều sâu hố đào: 1 U x2   h  19.5  0.078m  78mm 250 250 => U xmax  {[U 1x ],[U x2 ]} , tƣờng đạt điều kiện ổn định chuyển vị ngang lớn - 80 3.6.3.2 Hệ số an toàn tổng thể qua giai đoạn thi công Bảng 3-15: Hệ số an toàn FS qua giai đoạn đào, hạ MNN Hệ số an toàn FS Đánh giá TH1: khơng jetTH2: có jetΔFS grouting grouting Đào -2.0m 5.42 5.42 0.00% Đào -5.5m 5.43 5.42 -0.18% Đào -8.4m 5.67 5.48 -3.35% Đào -11.5m 4.32 4.46 +3.24% Đào -14.5m 3.61 3.91 +8.31% Đào -17.5m 3.05 3.70 +21.31% Đào -19.5m 2.97 4.57 +53.87% Khi sử dụng biện pháp gia cố jet grouting, hệ số an tồn tổng thể cơng trình Mô tả giai đoạn thi công giai đoạn thi công cuối (đào đến đáy hố móng, sâu -19.5m) FS = 4.57, tăng 53.87% so với không sử dụng biện pháp gia cố (FS = 2.97) Hệ số an toàn nhỏ (tại giai đoạn đào -17.5m): FSmin = 3.7 > [FS] = 2, cơng trình thỏa điều kiện an toàn, ổn định tổng thể 3.6.3.3 Kiểm tra khả chịu lực hệ tƣờng vây, chống hố đào trƣờng hợp sử dụng giải pháp gia cố phun vữa xi măng áp lực cao  Kiểm tra khả chịu lực hệ tƣờng vây DW900 -2000 -1000 1000 2000 Chiều sâu tƣờng vây (m) -5 -10 THTQ2: Sử dụng Jet grouting THTQ2: Sử dụng Jet grouting THTQ1: Không gia cố THTQ1: Không gia cố -15 -20 -25 -30 -35 -40 Đƣờng bao Moment uốn (kNm/m) Hình 3-31: Đƣờng bao moment tƣờng vây DW900 qua giai đoạn thi công trƣờng hợp - 81 Moment uốn lớn tƣờng: Mu = 1672kNm/m Xét dải tƣờng DW900 rộng b = 1m, h = 0.9m => Mu=1672kNm Bê tông B35, Rb = 19.5MPa Cốt thép CIII, Rs = 365MPa Tƣờng DW900: Cốt thép trên: d40@150 + d32@150 =>As = 14.426.10-3 (m2) Cốt thép dƣới: d32@150 +d40@150 => As’= 14.426.10-3 (m2) Từ Rb, Rs => ξR = 0.536 (Phụ lục 9A, “TCXDVN 356 2005: Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế”) Bảng 3-16: Tính tốn khả chịu moment giới hạn tƣờng DW900 at = As1a1  As a2 As 0.086 (m) h0 = h-at Rs As Rbbh0 0.814(m) 0.3317 ( Tƣờng đảm bảo điều kiện chịu moment uốn Nhận xét: moment âm lớn tƣờng vây THTQ2 (có xử lý jet grouting) 1196.19 kNm/m, nhỏ so với THTQ1 (khi không xử lý) 1292.68kNm/m, giảm 7.46%; nhiên moment dƣơng lớn tƣờng THTQ2 1672 kNm/m, lại lớn so với THTQ1 923.22 kNm/m, tăng 81.21% Nguyên nhân dãy trụ jet grouting có cƣờng độ modulus đàn hồi lớn nhiều lần so với đất tự nhiên, gây cản trở chuyển vị ngang tƣờng vây dẫn đến gia tăng moment uốn tƣờng, nhiên qua kiểm tra gia tăng moment nằm khoảng giới hạn cho phép tƣờng đảm bảo điều kiện chịu lực với hệ số an toàn cho phép Tuy nhiên yếu tố bất lợi cần đƣợc lƣu tâm - 82  Kiểm tra nội lực chống qua giai đoạn thi công: Bảng 3-17: Lực nén dọc trục N (kN/m) hệ giằng chống theo giai đoạn thi công Giai đoạn Hệ giằng Hệ giằng Hệ giằng Hệ giằng Hệ giằng Hệ giằng Đào -2.0m - Đào -5.5m -163.5 - Lực nén hệ giằng chống N (kN/m) Đào Đào Đào Đào -8.5m -11.5m -14.5m -17.5m -156.3 -91.98 -23.91 16.49 -220.6 -299.2 -298.7 -272.7 -272.2 -381.4 -406.5 -311.3 -456.9 -363.1 - Đào -19.0m 36.6 -257.5 -405.8 -494.8 -491.4 -294.2 Nmax -163.5 -299.2 -406.5 -494.8 -491.4 -294.2 Kết lực dọc hệ giằng chống xuất từ Plaxis có thứ nguyên kN/m, tức lực 1m chiều sâu tƣờng, hệ giằng chống thép hình H400x400x13x21, modulus đàn hồi E = 2.1x108 kN/m2, khoảng cách thép hình Lspacing = 4m Lực dọc tính tốn lớn tác dụng lên giằng (tại hệ giằng 4, giai đoạn đào -19m): Ntt = Nmax.Lspacing = 494.8x4 = 1979.2 kN - Kiểm tra điều kiện bền:   Với: Ntt  f  c An An = 218.7x10-4 m2: diện tích tiết diện thực thép hình f = 2.1x105 kN/m2: cƣờng độ tính tốn vật liệu γc = 0.9 : hệ số điều kiện làm việc => σ = 90.498x103 kN/m2 ≤ f.γc = 189x103 kN/m2 => Thanh chống thỏa điều kiện bền - Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: + Bề rộng hố đào B = 40m, có kingpost giữ ổn định giằng – giảm chiều dài tính tốn, khoảng cách 10m => chiều dài tính tốn: l0 = μ.l = 1*10 = 10m + Bán kính quán tính: iy  Iy A  2.24 104  0.1012 2.187 102 - 83 + Độ mảnh giằng theo phƣơng đứng: y  ly iy  10  98.81 0.1012 f 2.1105  98.81  3.12 + Độ mảnh quy ƣớc:    E 2.1108 + Hệ số uốn dọc υmin, với 2.5    3.12  4.5 : min  1.47  13 f f f  (0.371  27.3 )  (0.0275  5.53 )  0.598 E E E + Điều kiện ổn định tổng thể: Ntt min A  f  c  151.446  103  199.5  103 (kN / m2 ) => Vậy giằng thỏa điều kiện ổn định tổng thể - 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Q trình thi cơng đào hố tƣờng vây khơng có biện pháp xử lý lớp đất mỏng tƣờng vây tƣờng vây cũ, gây phá hoại trƣợt, sạt lở thành hố đào Giải pháp xử lý gia cố lớp đất mỏng hai tƣờng công nghệ phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) giải đƣợc triệt để nguy nêu Sau đƣợc xử lý gia cố, chuyển vị lớn vách hố đào giai đoạn thi công nhỏ (Utot = 17.35mm), thành vách hố đào ổn định, đảm bảo chất lƣợng thi công tƣờng vây Sau xử lý gia cố thành hố đào giải pháp vữa xi măng áp lực cao jet grouting thi công xong hệ tƣờng vây DW900, q trình thi cơng hố móng đào sâu: – Chuyển vị ngang lớn tƣờng vây DW900 giảm nhƣng khơng đáng kể, từ 55.42mm xuống cịn 53.06mm (giảm 4.26%) Giải pháp gia cố lớp đất mỏng hai tƣờng vây không đạt hiệu với mục đích giảm chuyển vị ngang thi cơng hố đào sâu – Chuyển vị ngang đỉnh tƣờng giảm từ 10.83mm xuống 0.77mm (giảm 98.88%) Giải pháp đạt hiệu rõ rệt mục đích giảm chuyển vị ngang đỉnh tƣờng, nhiên khơng cần thiết chuyển vị ngang đỉnh tƣờng vốn nhỏ đảm bảo an toàn – Hệ số ổn định tổng thể cơng trình (FSmin) tăng 24.6%, từ 2.97 tăng lên đạt 3.7, thỏa mãn điều kiện an toàn (FSmin = 3.7 > [FS] = 2) Giải pháp đạt hiệu rõ rệt mục đích gia tăng hệ số ổn định tổng thể – Moment âm lớn tƣờng 1196.19 kNm/m (giảm 7.46% so với 1292.68kNm/m), nhiên moment dƣơng lớn 1672 kNm/m (tăng 81.21% so với 923.22kNm/m) Sự gia tăng moment uốn tƣờng đảm bảo điều kiện chịu lực với hệ số an toàn cho phép, - 85 nhƣng chứng tỏ giải pháp xử lý gia cố khơng thể ứng dụng với mục đích giảm moment uốn tƣờng vây – Nội lực lớn tác dụng lên hệ chống Nmax = 494.8kN/m, thỏa điều kiện kiểm tra khả chịu lực ổn định tổng thể Biện pháp khoan vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) tỏ có hiệu trƣờng hợp gia cố thành hố đào sâu tồn lớp đất mỏng nằm tƣờng DW tƣờng DW cơng trình hữu, áp dụng cho tịa nhà Saigon Center cơng trình có điều kiện tƣơng tự KIẾN NGHỊ Các lớp địa chất vị trí xử lý khoan vữa có thay đổi tính chất, trạng thái… theo độ sâu (từ sét, sét pha, cát pha…), cần có thí nghiệm hàm lƣợng trộn, lƣu lƣợng phun, tốc độ rút – xoay cần … ứng với lớp đất để định số thi cơng thực tế trƣờng, nhằm đảm bảo kích thƣớc cƣờng độ dãy trụ xi măng đƣợc đồng thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật Nội lực tƣờng vây giai đoạn thi công lớn, thỏa điều kiện khả chịu lực ổn định nhƣng cần thiết bố trí thiết bị quan trắc chuyển vị dọc theo tƣờng vây cũ tƣờng vây để kịp thời đánh giá, đƣa hƣớng xử lý thích hợp q trình thi cơng Các hệ giằng chống thứ 1, chịu lực tác dụng giai đoạn thi công tƣơng đối nhỏ hệ giằng cịn lại, tính tốn giảm tiết diện hệ giằng để tiết kiệm chi phí thi cơng Cần có nghiên cứu chi tiết lý thuyết thực nghiệm trƣờng hệ số suy giảm cƣờng độ bề mặt tiếp xúc Rinter Đƣa hệ số xác đóng vai trị quan trọng đánh giá ổn định tính hiệu giải pháp HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm trƣờng hệ số suy giảm cƣờng độ bề mặt tiếp xúc Rinter dƣới ảnh hƣởng tải trọng động thiết bị thi công - 86 Nghiên cứu mô trƣờng hợp tốn mơ hình khơng gian 3D, so sánh với kết mơ hình 2D có Nghiên cứu đề xuất tối ƣu hóa giải pháp hỗn hợp có hiệu tiết kiệm chi phí giải pháp gia cố khoan vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Duy Sơn, "Nghiên Cứu Ổn Định Thành Hố Móng Đào Sâu Đƣợc Xử Lí Bằng Cọc Đất Trộn Ximăng, LVThS," 2008 [2] Nguyễn Bá Kế, Thiết Kế Và Thi Cơng Hố Móng Sâu.: NXB Xây Dựng, 2002 [3] Nguyễn Cơng Hn, "Phân Tích ảnh Hƣởng Của Hố Móng Đào Sâu Nhà Cao Tầng Đến Cơng Trình Lân Cận, LVThS," 2010 [4] Triệu Tây An, & nnk, Thiết Kế Và Thi Công Kết Cấu Nhà Cao Tầng.: Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 1996 [5] TS Nguyễn Quốc Dũng, KS Phùng Vĩnh An, Viện Khoa học Thủy lợi, "Công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất khả ứng dụng để gia cố đê đập," [6] A.Porbaha et al, State of the art in deep mixing technology, part II - Ground improvement., 1998 [7] PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, & nnk, "Giới thiệu kết ứng dụng công nghệ khoan cao áp (Jet grouting) để chống thấm cho số cơng trình thuỷ lợi," in Hội thảo: Công nghệ khoan tiên tiến xây dựng cơng trình thuỷ lợi, 08/2006 [8] Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng, "TCXDVN 385:2006, Gia cố đất yếu trụ đất ximăng," [9] Essler, R Yoshida, H., "Ground improvement," in Jet Grouting, K Moseley M.P and Kirsch, Ed., 2004, pp 160-196 [10] P.P et al Xanthakos, "Ground Control and Improvement," in Jet Grouting, John Willey & Sons, Ed., 1994, pp 580-683 [11] Choi R.F.Y., "Review of the Jet Grouting method, Bachelor thesis at University of Southern Qeensland," 2005 [12] F.C Townsend, J Brian Anderson, Florida Department of Transportation., Jet Grouting, A Compendium of Ground Modification Techniques., 2004 [13] Lý Hữu Thắng & Trần Nguyễn Hoàng Hùng, "Đánh giá bƣớc đầu ứng dụng công nghệ vữa cao áp (jet grouting) điều kiện Việt Nam," [14] Trần Quang Hộ, Cơng trình đất yếu.: NXB ĐHQG Tp.HCM, 2005 [15] Lê Hồng Anh, "Cơng tác phụt, thơng số vữa mơ hình hóa vữa," in Cơng nghệ khoan tiên tiến xây dựng đập lớn [16] Hoang-Hung Tran Nguyen, Thang Huu Ly, Thanh Tho Le, "A Field Trial Study on Jet Grouting to Improve the Subsoil in Ho Chi Minh City, Vietnam," in 4th International Graduate Conference on Engineering, Science & Humanities (IGCESH), 2013 [17] "FHWA-SA-98-86, FHWH- RD -99 -138, USA Standard.," [18] Jean-Louis Briaud, et al, "Behavior of full - scale vert wall in sand," Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, pp 808-818, September, 2000 [19] Harro J van Ree Almer E.C van der Stoel, "Strength & stiffness parameters of jet grouting columns: full scale test Amsterdam," [20] PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng, NCS Phùng Vĩnh An, "Xử lý đập khe ngang cọc ximăng đất theo phƣơng pháp Jet - Grouting," Viện Thủy công - Viện KHTL Việt nam, [21] E W Bahner, "Design and construction of a deep soil mix retaining wall for the lake Parkway freeway extension," [22] J Morey and D W Campo, "Quality control of jet grouting on the Cairo metro," [23] Naval Facilities Engineering Command - Department of Defence of USA, SOIL DYNAMICS AND SPECIAL DESIGN ASPECTS United Stated of America: Department of Defence of United Stated of America, 1997 TÓM TẮT LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên : NGUYỄN THÁI TÀI NHÂN Sinh ngày : 28 – 04 – 1988 Nơi sinh : Hướng Hóa - Quảng Trị Địa liên lạc : 28/3 Phạm Văn Đồng, Lao Bảo, Hướng Hóa, Quảng Trị Điện thoại : 0979.773.225 Q TRÌNH ĐÀO TẠO - Năm 2006 – 2011: Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM - Năm 2011 – 2013: Cao học ngành Địa Kỹ Thuật Xây Dựng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC - Tháng 03 – 2011 đến nay: Công tác Tổng Công Ty Xây Dựng Số – TNHH MTV (CC1) ... TÀI NGHIÊN CỨU GIA TĂNG ĐỘ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY THÀNH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG GIẢI PHÁP PHUN VỮA XI MĂNG ÁP LỰC CAO (JET GROUTING) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nhiệm vụ: Nghiên cứu gia tăng độ ổn định tường vây. .. vây thành hố đào sâu giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) Nội dung: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan giải pháp giữ ổn định thành hố đào sâu - Chương 2: Công nghệ phun vữa xi măng áp. .. măng áp lực cao (jet grouting) - Chương 3: Nghiên cứu gia tăng độ ổn định tường vây thành hố đào sâu giải pháp phun vữa xi măng áp lực cao (jet grouting) - Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM