BCKH Phân tích ổn định tường vây trong hố đào sâu được gia cường bằng cọc xi măng đất

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY TRONG HỐ ĐÀO SÂU ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT LÊ ĐỨC LINH* LÊ BÁ VINH NGUYỄN NHỰT NHỨT Analysis stability of deep excavation reinforced by cement piled Abstract: Method of using the soil cement piles in order to increase the resistance, soil intensity of ground final layer which is constructed below for preventing basal heave instability, controlling wall deflections and reducing the strut loads for braced excavations in deep deposits of soft clay The study presents the optmal method of arranging the soil cement piles that helps to enhance the construction stability, reduce the displacement as well as the wall deflections First, Plaxis 3D method is carried out to simulate and analysise the piles implementation in Song - San Project located in the K1 area of the Taipei Basin In there, the soil cement piles are placed in a triangular grid for improving the soft clay to stabilize the wall and to prevent the sludge protruding out of pits Next, the piles arrangements with different places are caculated, compare and evaluate Results show that the plans for the arrangement of soil cement piles in single-wall strip (PA2) and the arrangement of soil cement piles by block (PA4) presenting in a horizontal displacement of 20%-22% compared with the arrangement of soil cement piles in a triangular grid, effectively controlling the horizontal displacement of the diaphragm wall The value of internal force in the wall is significantly reduced, including torque reduction of about 23% and reduction force of about 22% compared to the arrangement of soil cement piles according to the triangular grid (PA1) This shows that, in the construction of deep excavation pits in areas with weak geological foundation, it is necessary to use soil cement piles to reinforce the foundation under the excavated pit bottom, and at the same time choose the solution of arranging soil cement piles according to the wall or in blocks in direct contact and perpendicular to the diaphragm wall to increase the building stability Keywords: Numerical analysis PLAXIS 3D, Jet grout pile, Ground improvement Finite element analysis Strut force, Wall deflection ĐẶT VẤN ĐỀ * Khi thi cơng tầng hầm cho cơng trình nhà cao tầng, vấn đề phức tạp đặt giải pháp thi công hố đào sâu điều kiện xây chen liên quan đến yếu tố kỹ thuật Thi công hố đào * Bộ môn Địa – Nền móng, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Tr ng Đ i học Bách Khoa - Đ i học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Email: ldlinh.sdh19@hcmut.edu.vn 78 sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng đất xung quanh khu vực hố đào làm thay đổi mực nƣớc ngầm dẫn đến đất bị dịch chuyển lún gây hƣ hỏng cơng trình lân cận Giải pháp chống đỡ thành hố đào thƣờng đƣợc áp dụng tƣờng vây cọc barrette, ƣu điểm giải pháp đảm bảo cƣờng độ nhƣ độ ổn định dƣới tác dụng áp lực đất loại tải trọng đƣợc cắm sâu vào đất, neo ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 đất đƣợc chống đỡ từ lòng hố đào theo nhiều cấp khác nhau, sử dụng giải pháp gia cố chân tƣờng vây cọc barrette để làm giảm chuyển vị ngang tƣờng Đối với khu vực có địa chất yếu, bề dày lớn, việc lựa chọn tƣờng vây cọc barrette để giữ ổn định hố đào thi công tầng hầm phù hợp Tuy nhiên, cần phải cắm sâu chân tƣờng vây đến lớp đất tốt hiệu Giải pháp xử dụng cọc xi măng đất làm tăng sức kháng cắt, cƣờng độ đất nhằm giữ chân tƣờng vây cọc barrette chống bịt đáy hố đào tăng khả ổn định cơng trình đƣợc xem xét Trong nghiên cứu này, tác giả phân tích, tính tốn phƣơng án bố trí cọc xi măng đất để khảo sát, lựa chọn phƣơng án tối ƣu kiến nghị giải pháp gia cố làm giảm chuyển vị ngang tƣờng vây thi cơng hố đào sâu:  PA1: Bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác [hình 1(a)]  PA2: Bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn [hình 1(b)]  PA3: Bố trí cọc xi măng đất theo cờ [hình 1(c)]  PA4: Bố trí cọc xi măng đất theo khối [hình 1(d)] (a) (b) (c) (d) Hình 1: (a) Bố trí theo l ới tam giác; (b) bố trí theo dải t ng; (c) bố trí theo c ; (d) bố trí theo khối Phần mềm PLAXIS 3D đƣợc sử dụng để phân tích ổn định hố đào sâu đƣợc gia cƣờng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 cọc xi măng đất trƣờng hợp [hình 2] Hình 2: Ph ơng án cải thiện đất hố đào sâu cọc xi măng đất CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hố đào sâu a) Đặc điểm hố đào sâu Cơng tác thi cơng hố đào sâu địi hỏi phải tiến hành khảo sát, tính tốn, kiểm tra thật kỹ lƣỡng trƣớc thi cơng Khi đào hố móng cơng trình tầng hầm khu vực có địa chất yếu, mực nƣớc ngầm cao nhiều điều kiện phức tạp khác dễ sinh ổn định hố đào, phình trồi đáy hố đào, kết cấu chắn giữ bị phá hoại, ảnh hƣởng nghiêm trọng cơng trình lân cận Vì tốn ổn định hố đào sâu, địi hỏi phải phân tích lựa chọn giải pháp tƣờng chắn đủ cứng để chống lại phá hoại kết cấu chuyển vị ngang mức b) Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang tường vây Các nhân tố ảnh hƣởng đến chuyển vị ngang tƣờng vây hố đào sâu đƣợc Kung, 2009 đƣa Độ cứng tƣờng vây, hệ chống, chiều dài tƣờng vây; Hình dạng hố đào; Cải thiện đất cơng trình Các phƣơng pháp thi cơng; Tính chất lý đất nền, lịch sử chịu lực đất nền, mực nƣớc ngầm - Chang-Yu Ou (2006) [1] nêu lên nhân tố ảnh hƣởng đến chuyển vị ngang tƣơng vây hố đào sâu bao gồm: cân lực, độ cứng tƣờng vây, hệ thống h trợ hệ số an toàn c) Các nghiên cứu ảnh hưởng đến chuyển vị ngang tường vây 79 - Ảnh hưởng c a hệ số an toàn chống trồi đáy Hệ số an toàn chống trồi đáy đƣợc Clough O’Rourke (1990) nghiên cứu Clough O’Rourke đƣa mối tƣơng quan thông qua biểu đồ sau [hình 3] Mối liên hệ chiều sâu hố đào với chuyển vị ngang tƣờng vây hố đào sâu đƣợc Ou đồng (1993) nghiên cứu Kết nghiên cứu chuyển vị ngang lớn tƣờng vây hố đào sâu khoảng từ 0,2-0,5% chiều sâu hố đào: min = (0,2-0,5%) He [hình 4] - Ảnh h ởng chiều sâu ngàm t ng Chang-Yu Ou (2006) [1] đề cập đến mối liên hệ chiều sâu cắm tƣờng vây (Hp) đến chuyển ngang tƣờng vây [hình 5] Hình 3: Mối tương quan,Clough O’Rour (1990) Clough O’Rourke (1990) đƣa kết luận hố đào sâu điển hình chuyển vị ngang tƣờng tỷ lệ thuận với chiều rộng hố đào sâu Khi chiều rộng hố đào lớn cân lực chênh lệch chuyển vị ngang tƣờng lớn Trong đất sét yếu, chiều rộng hố đào lớn hệ số an toàn chống trồi đáy giảm, chuyển vị ngang lớn - Ảnh h ởng chiều sâu hố đào Hình 5: Chiều sâu ngàm t ng Hp, Chang-Yu Ou (2006) Hình 6: Tương quan chi u s u ngàm tường chuyển vị ngang c a tường (Chang-Yu Ou 2006) Hình 4: Mối t ơng quan chuyển vị ngang lớn t ng vây với chiều sâu hố đào Ou đồng sự, 1993 80 Tác giả tiến hành phân tích hố đào sâu 20m phƣơng pháp phần tử hữu hạn [hình 6] Khi sức kháng thơng thƣờng đất Su/’v = 0,36, chiều sâu ngàm chân tƣờng Hp= 4m tƣờng bị tƣợng đá chân (phá hoại), lúc chuyển vị ngang tƣờng tăng lên nhanh chóng Trong trƣờng hợp Su/’v = 0,28, tƣờng bị phá hoại H p=10m lúc ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 chuyển vị ngang tƣờng tăng lên nhanh chóng Do tƣờng trạng thái ổn định chiều sâu ngàm chân tƣờng ảnh hƣởng không đáng kể đến chuyển vị ngang tƣờng - Ảnh h ởng độ cứng t ng phân bố đất tốt - đất yếu Khi chƣa lắp chống tƣờng chuyển vị nhƣ dầm hẫng, lắp chống, độ cứng chống đủ lớn tƣờng chuyển vị dạng xoay quanh điểm tiếp giáp tƣờng chống chuyển vị ngang lớn tƣờng gần đáy hố đào [hình 7] Nếu lớp đất vị trí đáy hố đào đất yếu chuyển vị ngang lớn tƣờng nằm dƣới đáy hố đào, ngƣợc lại lớp đất đáy hố đào lớp đất tốt chuyển vị ngang lớn tƣờng nằm đáy hố đào Khi độ cứng hệ thống chống không đủ lớn chuyển vị ngang tƣờng có dạng dầm hẫng trƣờng hợp chuyển vị lớn tƣờng vị trí đỉnh tƣờng (Chang-Yu Ou, 2006) [hình 8] Hình 7: a giai đo n đào ch a có chống, b giai đo n có chống, c giai đo n l p nhiều tầng chống, Chang-Yu Ou (2006) Hình 8: a giai đo n đào ch a có chống, (b) giai đo n có chống, c giai đo n l p nhiều tầng chống, Chang-Yu Ou (2006) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 d) Các phương pháp phân tích chuyển vị ngang tường vây hố đào sâu Theo Chang-Yu Ou (2006) [1] có ba phƣơng pháp phân tích chuyển vị ngang tƣờng vây: phƣơng pháp giản đơn, phƣơng pháp dầm đàn hồi phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phương pháp giản đơn dựa trƣờng hợp qua khứ để xây dựng nên biểu đồ mối quan hệ nhân tố khác với chuyển vị ngang tƣờng vây đƣợc sử dụng để dự đoán sơ chuyển vị tƣờng vây trƣờng hợp tƣơng tự Do vậy, phƣơng pháp giản đơn có nhiều hạn chế chuyển vị ngang tƣờng vây tổng hợp tác động nhiều nhân tố khác nhau, điều kiện địa chất khác nên việc áp dụng cho cơng trình khu vực khác kết có độ tin cậy thấp Phương pháp dầm đàn hồi phương pháp phần tử hữu hạn Phƣơng pháp dầm đàn hồi phƣơng pháp phần tử hữu hạn hai phƣơng pháp thơng dụng phân tích chuyển vị ngang tƣờng vây hố đào sâu Ƣu điểm hai phƣơng pháp mơ gần trọn vẹn nhân tố ảnh hƣởng đến chuyển vị ngang tƣờng vây hố đào sâu Tuy nhiên lý thuyết hai phƣơng pháp khơng thật đơn giản đặc biệt phƣơng pháp phần tử hữu hạn Trong phƣơng pháp phần tử hữu hạn M.Mitew [2] sử dụng mơ hình MohrCoulomb phần mềm Plaxis 2D để phân tích Độ cứng đất đƣợc M.Mitew chia làm bốn trƣờng hợp; FEM 1: độ cứng đất dựa theo tiêu chuẩn Ba Lan, FEM 2: độ cứng đất dựa theo nghiên cứu trƣớc đó, FEM 3: độ cứng đất dựa vào kết khảo sát địa chất, FEM 4: độ cứng đất dựa vào kết đo đạc ứng suất trƣờng Tất kết phân tích đƣợc so sánh với kết quan trắc trƣờng M.Mitew nhận xét việc tính tốn phƣơng pháp 81 ứng suất phụ thuộc cho kết biến động phụ thuộc nhiều vào cách xác định hệ số Kh Trong việc tính tốn phƣơng pháp phần tử hữu hạn cho kết tính biến động gần sát với kết quan trắc 2.2 Tƣờng vây cọc barrette Đã có nhiều nghiên cứu làm việc hệ tƣờng vây cọc barrette thi công hố đào sâu, nhƣng hầu hết nghiên cứu mô tƣờng vây phần tử Plate liên tục [hình 9] Hình 10: T Hình 11: T Hình 9: T ng vây mơ hình Plate Xét phƣơng diện tốn phẳng nhƣ [hình 9] phù hợp với cơng trình có nhịp tƣờng vây liên tục mét dài Hiện phân tích tƣờng vây mơ hình 3D, nhƣng xem phần tử liên tục làm việc theo hai phƣơng Thực tế tƣờng vây cọc barrette hệ tƣờng gồm khối cọc barrette đơn nguyên bố trí liên tục với tạo thành hệ tƣờng [hình 10], độ cứng hệ tƣờng vây cọc barrtte theo phƣơng đứng phƣơng ngang hoàn toàn khác 82 ng vây cọc barrette ng vây cọc barrette thực tế Tƣờng vây hệ cọc barrette riêng biệt đƣợc bố trí nối đoạn tƣờng lại với đầu nối đặc biệt, mà độ cứng hệ tƣờng vây làm việc theo phƣơng đứng, mô men kháng uốn tƣờng vây theo phƣơng ngang khơng [hình 11] 2.3 Cọc i măng đất a Phương pháp tính tốn theo quan điểm trụ làm việc cọc Theo quan điểm địi hỏi trụ phải có độ cứng tƣơng đối lớn đầu trụ đƣợc đƣa vào tầng đất chịu tải Khi lực truyền vào móng chủ yếu vào trụ xi măng đất (bỏ qua làm việc dƣới đáy móng) Khả chịu lực cơng trình phụ thuộc vào số lƣợng cách bố trí trụ khối móng, đảm bảo cho móng trụ khơng phát sinh biến dạng lún lớn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 b Phương pháp tính tốn theo quan điểm tương đương Để cho tiện việc tính tốn mơ phỏng, cọc Jet Grouting đất đƣợc xem nhƣ làm việc theo khối đồng đƣợc quy đổi thành khối vật liệu tƣơng đƣơng [hình 12] Hình 12: Cải t o đất duới đáy hố đào Với việc áp lực đất tác dụng lên bề mặt h n hợp bao gồm khu đất đƣợc cải tạo khu vực đất không đƣợc cải tạo dƣới đáy hố đào, cơng thức tính đề nghị đánh giá tính chất vật liệu tổng thể h n hợp mặt đất theo Chang-Yu Ou, Tzong-Shiann Wu, Hsii-Sheng Hsieh (2007) Peq = PgIrm + Pc(1-Irm) PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƢỜNG VÂY TRONG HỐ ĐÀO SÂU ĐƢỢC GIA CƢỜNG BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Chang-Yu Ou (2007) [3] cho chuyển vị tƣờng độ lún nguyên nhân gây phá hủy đến cơng trình lân cận để giải vấn đề tác giả sử dụng cọc xi măng đất để gia cƣờng đất yếu q trình thi cơng hố đào sâu Trong nghiên cứu tác giả sử dụng công trình thực tế thuộc khu vực Đài Bắc, chiều dài cơng trình 51m, rộng 24m đào sâu 9,31m, tƣờng Diaphragm wall dày 600mm, cắm sâu đến độ sâu -21m, có lắp đặt 05 thiết bị quan trắc chuyển vị ngang SI-1, SI-2, SI-3, SI-4, SI-5 [hình 14] ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 Hình 14: Mặt Dự án Song - San Tác giả đƣa nhiều giải pháp thiết kế từ phân tích phƣơng pháp số, đƣa kết luận hiệu ứng góc nên không cần thiết phải tăng cƣờng cọc xi măng đất khu vực hố đào, phạm vi 8m từ góc tƣờng vây [hình 15, 16] Hình 15: Ảnh h ởng hiệu ứng góc, Chang-Yu Ou (2007) 83 nằm khu vực K1 lƣu vực Đài Bắc Địa tầng gồm lớp đất đắp dày 1,5m, hệ tầng gồm nhiều lớp phù sa lớp đất sét yếu, mực nƣớc ngầm xuất độ sâu GL-3,3m Tƣờng vây Diaphragm wall dày 600mm, sâu đến độ sâu 21m Hố đào sâu 9,31m, với ba cấp độ chống đƣợc sử dụng để h trợ q trình thi cơng hố đào [hình 17] Mặt cơng trình có chiều dài 51m, rộng 24m đƣợc sử dụng để nghiên cứu [hình 18] Hình 16: Kết nghiên cứu đ c áp d ng, Chan-Yu Ou (2007) Wengang Zhang (2020) [4] nghiên cứu hiệu sử dụng cọc xi măng đất xử lý đất yếu thi công hố đào sâu Tác giả sử dụng cọc xi măng đất đƣợc thi công công nghệ Jet grout piles (JGP) để cải tạo lớp đất dƣới đáy hố móng nhằm giữ ổn định chân tƣờng vây giảm tải cho hệ chống Hình 18: Mặt Dự án hệ chống Hình 17: Mặt c t ngang hố đào Dự án Song - San mô theo Ou Trong nghiên cứu này, Zhang kế thừa phát triển nghiên cứu Chang-Yu Ou (2007), khảo sát cơng trình thực tế thuộc Dự án Song - San 3.1 Mơ hình tốn số Phần mềm Plaxis 3D [5] đƣợc sử dụng để tiến hành phân tích số Để đơn giản tính đối xứng, mơ ¼ hình chữ nhật (mặt 51m x 24m) Biên mơ hình 50m x 100m x 40m (trục xyz) đƣợc sử dụng để phân tích a) Thơng số đất Bảng 1: Thông số địa chất lớp đất PLAXIS 3D Thông Đ ơn Lớp Lớp số vị (Fill) (Silty clay) Đ ộ sâu m 0,0-1,5 1,5-3,8 HS HS Mơ hình 84 Lớp Lớp Lớp Lớp (Silty clay) (Silty clay) (Silty clay) 3,8-9,7 9,7-15 15-20 > 20 HS HS HS HS (Silty sand) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 Thông Đ ơn Lớp Lớp số vị (Fill) (Silty clay) Phân tích Undrained Drained (B) Lớp (Silty sand) Drained Lớp Lớp Lớp (Silty clay) (Silty clay) (Silty clay) Undrained Undrained Undrained (B) (B) (B) γunsat kN/m3 18,0 17,76 18,34 18,54 17,76 18,05 γsat kN/m3 18,0 17,76 18,34 18,54 17,76 18,05 kx m/day 1 0 ky m/day 1 0 E50ref kN/m2 5000 7500 7500 20400 27600 54000 Eeodref kN/m2 5000 7500 7500 20400 27600 54000 Eurref kN/m2 15000 22500 22500 61200 82800 162000 m (-) 0,5 0,5 0 Su kN/m2 - 15 - 34 46 87 c’ref kN/m2 - - - - φ' φ' (O) 28 - 29 - - - υur (-) 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 pref kN/m2 100 100 100 100 100 100 Rf (-) 0,6 0,9 0,6 0,9 0,9 0,9 b) Thông số cọc xi măng đất Bảng 2: Thông số cọc i măng đất Thông số Base slab Jet grout pile γ (kN/m3) 18,5 18,5 c) Thông số tường vây chống Tƣờng vây đƣợc mô hình hóa phần tử đàn hồi tuyến tính với độ cứng E wI w = 4,12×105 kPa Các chống thép đƣợc ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 Su (kPa) 170 115 E0 (MPa) 100 67 Kích thƣớc (m) Dày 0,8 m Dài 11,4m, D1600 mơ hình hóa phần tử dầm đàn hồi tuyến tính với diện tích mặt cắt A= 218,69 cm cƣờng độ Es = 2,06×108 kPa (H400x400x13x21) 85 3.2 Các phƣơng án bố trí cọc i măng a) Bố trí cọc xi măng đất theo lưới tam giác Khoảng cách cọc xi măng đất (s) 3,05m x 3,23m, đƣờng kính cọc 1,6m, dài 11,4m, tỷ lệ thay cọc Li=72%L = 72% x 51m = 36,8m [hình 19] Hình 21: Bố trí cọc xi măng đất theo dải t đơn PA2 Hình 19: Mặt bố trí cọc JGP ng c) Bố trí cọc xi măng đất theo cờ Hình 22: Bố trí cọc xi măng đất theo ô c PA3 d) Bố trí cọc xi măng đất theo khối Hình 20: Bố trí cọc xi măng đất theo l ới tam giác (PA1) b) B trí tƣờ 86 ọ i ă đất t eo dải ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 Hình 23: Bố trí cọc xi măng đất theo khối PA4 3.3 Mô Pla is 3D Cọc xi măng đất đƣợc mô hình hóa phần tử volume Plaxis 3D Hình 24: Mơ hình cọc xi măng đất bố trí theo l ới tam giác phần mềm PLAXIS 3D Hình 26: Mơ hình cọc xi măng đất bố trí theo ô c phần mềm PLAXIS 3D Hình 27: Mô hình cọc xi măng đất bố trí theo khối phần mềm PLAXIS 3D 3.4 Kết u ể vị v ội l ủ tƣờ vâ t eo p ƣơ X, vị trí ảo sát SI-1 a) Kết chuyển vị ngang (Ux) tường Hình 25: Mơ hình cọc xi măng đất bố trí theo dải t ng đơn phần mềm PLAXIS 3D ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 87 chống diễn đồng thời nên tƣờng không bị chuyển vị trƣớc, nhiên đầu tƣờng vây dễ bị dịch chuyển âm kích hoạt hệ chống tải ứng suất trƣớc Từ kết phân tích, quan sát thấy kết phân tích từ phần tử hữu hạn Plaxis 3D mô theo phép đo ch cách hợp lý định tính định lƣợng, xác định mơ hình số Do đó, mơ hình số đƣợc tác giả sử dụng để phân tích trƣờng hợp bố trí cọc xi măng đất theo phƣơng án khác Hình 28: Kết chuyển vị ngang t ng vây ph ơng án bố trí cọc xi măng đất theo l ới tam giác t i vị trí khảo sát SI-1 Qua phân tích phần tử hữu hạn Plaxis 3D [hình 28], cho thấy chuyển vị lớn tƣờng vây theo phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1) vị trí khảo sát SI-1 35,8mm chuyển vị lớn theo quan trắc vị trí SI-1 35,6mm (Chang-Yu Ou, 2007) Kết chuyển vị lớn tƣờng vây theo PA1 so với kết quan trắc có tƣơng đồng độ lớn hình dạng đƣờng cong chuyển vị ngang tƣờng theo độ sâu Kết quan trắc đƣợc đo đạc, kiểm chứng trƣờng có khác biệt so với kết thu đƣợc từ phân tích số độ sâu từ 0m đến 6m [hình 29], sau thi công xong tƣờng vây, bắt đầu tiến hành bƣớc đào đất sau lắp đặt hệ chống, tƣờng vây bị chuyển vị chống chƣa đƣợc lắp đặt; Đối với kết mơ tính tốn phần mềm Plaxis 3D, sau thi công xong tƣờng vây, việc thi cơng bƣớc đào kích hoạt 88 Hình 29: Kết chuyển vị ngang t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-1 Kết phân tích trình thi cơng hố đào chƣa gia cố cọc xi măng đất (PA0), chuyển vị ngang tƣờng vây lớn 62,3mm Khi đƣợc cải thiện, gia cố cọc xi măng đất tỷ lệ thay cọc chiều dài mặt Li=72%L = 72% x 51m = 36,8m [hình 19] với thể tích xi măng đất thay nhƣ khoảng 500m3 chuyển vị tƣờng vây vị trí SI-1 cho kết nhƣ sau [hình 29]: ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1) cho kết chuyển vị ngang tƣờng vây 35,8mm  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) cho kết chuyển vị 27,7mm  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo ô cờ (PA3) cho kết chuyển vị 32,4mm  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị 28,7mm Nhƣ vậy, phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) đem lại hiệu việc khống chế chuyển vị ngang tƣờng vây b) Kết nội lực tường vây theo phương X Mô men lớn trƣờng hợp không xử lý có giá trị 1.640,5 kNm [hình 30], đƣợc gia cố cọc xi măng đất với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác, giá trị Mô men lớn 940,3 kNm [bảng 3], giảm 43%; Đối với phƣơng án bố trí xi măng đất tiếp xúc trực tiếp vào tƣờng vây giá trị Mô men giảm từ 51%-59% so với trƣờng hợp không xử lý giảm từ 14%-28% so với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác Lực cắt lớn trƣờng hợp khơng xử lý có giá trị 2.112,8 kN [hình 31], đƣợc gia cố cọc xi măng đất với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác có giá trị lực cắt lớn 1.309,7 kN [bảng 3], giảm 38%; Đối với phƣơng án bố trí xi măng đất tiếp xúc trực tiếp vào tƣờng vây giá trị lực cắt giảm từ 46%-56% so với trƣờng hợp không xử lý giảm từ 14%-28% so với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác Hình 30: Mơ men uốn t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-1 Hình 31: Lực c t t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-1 Bảng 3: Tổng hợp kết chu ển vị ngang nội lực tƣờng vâ SI-1 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 89 492,9 0,0 492,9 35,8 940,3 1309,7 472,5 27,7 765,7 1110,0 478,8 32,4 806,4 1130,8 475,2 28,7 674,5 936,7 Thể tích xi măng đất (m3) Phƣơng án Kết quan trắc PA0 - Không xử lý PA1 - Bố trí cọc xi măng theo lƣới tam giác PA2 - Bố trí cọc xi măng theo dải tƣờng đơn PA3 - Bố trí cọc xi măng theo cờ PA4 - Bố trí cọc xi măng theo khối Chuyển vị ngang lớn SI-1 (mm) 35,6 62,3 đất đất đất đất M11 max SI-1 (kNm) Lực cắt Q13 max SI-1 (kN) 1640,5 2112,8 Kết phân tích đƣợc tổng hợp [bảng 3], ta thấy đƣợc cải thiện, gia cố cọc xi măng đất theo tỷ lệ thay cọc Li=72%L = 72% x 51m = 36,8m [hình 19], với thể tích xi măng đất thay nhƣ khoảng 500m3 phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị, mô men lực cắt theo phƣơng X nhỏ 3.5 Kết chu ển vị ngang nội lực tƣờng vâ theo phƣơng Y, vị trí khảo sát SI-2 a) Kết chuyển vị ngang (Uy) tường Hình 32: Kết chuyển vị ngang t ng vây ph ơng án bố trí cọc xi măng đất theo l ới tam giác t i vị trí khảo sát SI-2 90 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 Hình 33: Kết chuyển vị ngang t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-2 Qua phân tích phần tử hữu hạn Plaxis 3D [hình 32], cho thấy chuyển vị lớn tƣờng vây theo phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1) vị trí khảo sát SI-2 thu đƣợc 30,4mm chuyển vị lớn theo quan trắc vị trí SI-2 31,7mm (theo Chang-Yu Ou, 2007) So sánh kết chuyển vị lớn tƣờng vây theo PA1 với kết quan trắc có tƣơng đồng độ lớn hình dạng đƣờng cong chuyển vị ngang tƣờng vây theo độ sâu Kết phân tích q trình thi công hố đào chƣa gia cố cọc xi măng đất (PA0), chuyển vị ngang tƣờng vây lớn 43,8mm Khi đƣợc cải thiện, gia cố cọc xi măng đất tỷ lệ thay cọc chiều dài mặt Li=72%L = 72% x 51m = 36,8m [hình 19] với thể tích xi măng đất thay nhƣ khoảng 500m3 chuyển vị tƣờng vây vị trí SI-2 cho kết nhƣ sau [hình 33]:  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1) cho kết chuyển vị ngang tƣờng vây 30,4mm ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) cho kết chuyển vị 25,2mm  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo ô cờ (PA3) cho kết chuyển vị 27,2mm  Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị 26,1mm Nhƣ vậy, phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) đem lại hiệu việc khống chế chuyển vị ngang tƣờng vây b) Kết nội lực tường vây theo phương Y Mô men lớn trƣờng hợp không xử lý có giá trị 827,3 kNm [hình 34], đƣợc gia cố cọc xi măng đất với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác có giá trị Mô men lớn 537,8 kNm [bảng 4], giảm 35%; Đối với phƣơng án bố trí xi măng đất tiếp xúc trực tiếp vào tƣờng vây giá trị Mô men giảm từ 38%-42% so với trƣờng hợp không xử lý giảm từ 5%-11% so với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác Lực cắt lớn trƣờng hợp không xử lý có giá trị 1.250,5 kN [hình 35], đƣợc gia cố cọc xi măng đất với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác có giá trị lực cắt lớn 861,3 kN [bảng 4], giảm 31%; Đối với phƣơng án bố trí xi măng đất tiếp xúc trực tiếp vào tƣờng vây giá trị lực cắt giảm từ 36%-39% so với trƣờng hợp không xử lý giảm từ 6%-12% so với phƣơng án bố trí theo lƣới tam giác 91 Kết phân tích đƣợc tổng hợp [bảng 4], đƣợc cải thiện, gia cố cọc xi măng đất theo tỷ lệ thay cọc Li=72%L = 72% x 51m = 36,8m [hình 19], với thể tích xi măng đất thay nhƣ khoảng 500m3 phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị, mơ men, lực cắt theo phƣơng Y nhỏ Hình 34: Mô men uốn t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-2 Hình 35: Lực c t t ng vây ph ơng án t i vị trí khảo sát SI-2 Bảng 4: Tổng hợp kết chu ển vị ngang nội lực tƣờng vâ SI-2 Phƣơng án Kết quan trắc (Chang - Yu Ou) PA0 - Không xử lý PA1 - Bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác PA2 - Bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn PA3 - Bố trí cọc xi măng đất theo cờ PA4 - Bố trí cọc xi măng đất theo khối 92 Thể tích xi Chuyển vị ngang măng đất lớn (m ) SI-2 (mm) M11 max SI-2 (kNm) Lực cắt Q13 max SI-2 (kN) 492,9 31,7 43,8 827,3 1250,5 492,9 30,4 537,8 861,3 472,5 25,2 478,9 770,9 478,8 475,2 27,2 26,1 510.3 485.0 806,5 761,4 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 KẾT LUẬN Qua kết phân tích, so sánh phƣơng án bố trí cọc xi măng đất để gia cố nhằm làm giảm chuyển vị ngang tƣờng vây thi công hố đào sâu, rút số kết luận sau:  Tại vị trí quan trắc SI-1: Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị nhỏ 27,7mm 28,7mm, giảm từ 20%-22% so với phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác, mang lại hiệu việc khống chế chuyển vị ngang tƣờng vây; Đồng thời, giá trị nội lực tƣờng vây gồm Mô men giảm khoảng 23% lực cắt giảm khoảng 22% so với phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1)  Tại vị trí quan trắc SI-2: Phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn (PA2) phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo khối (PA4) cho kết chuyển vị nhỏ 25,2mm 26,1mm, giảm từ 14%-17% so với phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác, mang lại hiệu việc khống chế chuyển vị ngang tƣờng vây; Đồng thời, giá trị nội lực tƣờng vây gồm Mô men giảm khoảng 10% lực cắt giảm khoảng 11% so với phƣơng án bố trí cọc xi măng đất theo lƣới tam giác (PA1) Kiến nghị: Mặc dù có nhiều phƣơng án bố trí cọc xi măng đất để gia cố đáy hố đào, giữ ổn Ng định chân tƣờng vây, nhiên nên bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng theo khối tiếp xúc trực tiếp vuông góc với tƣờng vây để mang lại hiệu việc khống chế chuyển vị ngang làm giảm nội lực tƣờng Lời cảm ơn Chúng xin cảm ơn Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM h trợ thời gian, phƣơng tiện sở vật chất cho nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chang-Yu Ou Deep Excavation Theory and Practice London:Taylor & Francis Group, 2006 [2] M.Mitew (2006) "Numerial analysis of displacement of diaphragm wall" Geotechnical aspects of underground construction in soft ground, pp.615-62,Tailor & Framcis, London, UK, 2006 [3] Chang-Yu Ou, Fu Chen Teng, I-Wen Wang “Analysis and design of partial ground inprovement in deep excavation’’, Computers and Geotechnics 35, pp 576-584, 2007 [4] Wengang Zhang, Yongqin Li, A.T.C Goh, Runhong Zhang “Numerical study of the performance of jet grout piles for braced excavations in soft clay”, Computers and Geotechnics 124 (2020) 103631 [5] PLAXIS 3D Manual 2018 i phản biện: PGS,TS NGUYỄN VĂN DŨNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 93 ... khối Phần mềm PLAXIS 3D đƣợc sử dụng để phân tích ổn định hố đào sâu đƣợc gia cƣờng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 cọc xi măng đất trƣờng hợp [hình 2] Hình 2: Ph ơng án cải thiện đất hố đào sâu cọc xi. .. Bố trí cọc xi măng đất theo dải t đơn PA2 Hình 19: Mặt bố trí cọc JGP ng c) Bố trí cọc xi măng đất theo cờ Hình 22: Bố trí cọc xi măng đất theo ô c PA3 d) Bố trí cọc xi măng đất theo khối Hình... tam giác PA2 - Bố trí cọc xi măng đất theo dải tƣờng đơn PA3 - Bố trí cọc xi măng đất theo cờ PA4 - Bố trí cọc xi măng đất theo khối 92 Thể tích xi Chuyển vị ngang măng đất lớn (m ) SI-2 (mm)