Để xác định bộ tham số cho mơ hình HSM, lấy các thơng số khác như mơ
hình HS, riêng các thơng số hiệu chỉnh gồm φ’, c’, E50ref,Eoedref,Eurref , m lấy theo kết quả nghiên cứu ở Chương 3 và Chương 4 như Bảng 5.3.
Bảng 5.15 Các thông số đất nền cho mơ hình HSM
Thơng số Cát lấp Lớp 1a Lớp 2 Lớp 1b Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Bùn sét Sét yếu Bùn sét Eref [kPa] 20000 3296 4567 3955 27500 37500 51200 78800 ' [độ] 41 21 23 22 35 34 24 37 c’[kPa] 2 5.09 2.11 5 2 2 34 2 [độ] 11 - - - 5 4 - 7 γunsat [kN/m3] 19.5 15.0 16.27 15.0 16.46 16.48 16.29 16.51 γsat [kN/m3] 20.2 15.3 19.43 15.3 19.54 19.48 19.69 19.54
kx [m/ngày] 2.0 1.22e-5 2.32e-5 1.25e-5 0.11 1.5 0.02 0.5
ky [m/ngày] 1.0 0.61e-5 1.16e-5 0.63e-5 0.055 0.75 0.01 0.25
0.25 0.35 0.25 0.35 0.3 0.25 0.35 0.25 Thông số Cát lấp Lớp 1a Lớp 2 Lớp 1b Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Bùn sét Sét yếu Bùn sét 50 ref E [kPa] 20000 3296 4567 3955 27500 37500 51200 78800 ref oed E [kPa] 20000 3296 4567 3955 27500 37500 51200 78800 ref ur E [kPa] 60000 9888 17301 11865 82500 113000 154000 236000 c’[kPa] 2 5.09 2.11 5 2 2 34 2 ' [độ] 41 21 23 22 35 34 24 37 11 - - - 5 4 - 7 m 0.5 1 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 Thông số Lớp 1a Lớp 2 Lớp 1b Bùn sét Sét yếu Bùn sét 50, ref RTC E [kPa] 5273.6 7307.2 3628 , ref oed RTC E [kPa] 2953.22 5115 2031.68 , ref ur RTC E [kPa] 23731.20 36536 16326 'RTC c [kPa] 4.17 1.73 4.10 ' RTC[độ] 17.22 19.78 18.04 m 0.86 0.80 0.86
5.3.3 Kết cấu hệ thanh chống Bảng 5.16 Các thông số về thanh chống Bảng 5.16 Các thông số về thanh chống Các thơng số Tính chất vật liệu Độ cứng dọc trục Sức chịu nén lớn nhất Khoảng cách
Ký hiệu Material Type EA Fmax, com Ls
Đơn vị - kN kN m
2H300x300x10x15 Elasto Plastic 4.914x106 1700 1 2H350x350x12x19 Elasto Plastic 6.99x106 3200 1 2H400x400x13x21 Elasto Plastic 8.8032x106 4800 1 Dầm giằng BTCT Linear Elastic 244x106 - -
5.3.3.1 Xác định các thông số của tường chắn
Tường chắn BTCT dày 1200 mm. Bê tơng mác 400, E=3.25x107 kN/m2
Diện tích mặt cắt ngang tính trên 1 m dài tường: A=1.2 m2
EA=3.9x107 kN/m
Moment quán tính trên 1 m dài tường: I=0.144 m4
EI=4.68x106 kNm2/m
Bảng 5.17 Các thông số cho tường chắn
EA [kN/m] EI [kNm2/m] D [m] ν [-]
3.9x107 4.68x106 1.2 0.15
5.3.3.2 Xác định các thông số của thanh chống
Loại chống: H300x300x10x15, E=2.1x108 kN/m2
Diện tích tiết diện: A=117 cm2 = 117x10-4 m2
EA=2.457x106 kN
2H300x300x10x15 có EA=4.914 x106 kN
Loại chống: H350x350x12x19, E=2.1x108 kN/m2
Diện tích tiết diện: A=166.6 cm2 = 166.6x10-4 m2
EA=3.4986x106 kN
2H350x350x12x19 có EA=6.99x106 kN
Diện tích tiết diện: A=209.6 cm2 = 209.6x10-4 m2
EA=4.4016x106 kN
2 H400x400x13x21 có EA=8.8032x106 kN
5.3.4 Trình tự thi cơng
Bảng 5.18 thống kê trình tự thi cơng hố đào. Để giám sát tải trọng lên hệ thanh chống, bộ cảm biến được gắn liền trên hai mặt của hệ chống sắt. Tải trọng trong thanh chống sau đó sẽ được tính tốn dựa trên biến dạng đo được.
Bảng 5.18 Các giai đoạn thi cơng cơng trình
Giai đoạn
thi công Hoạt động xây dựng
Xây dựng tường chắn 1
Đào đến cao độ +1.0 m
Lắp thép hình 2H300×300×10×15 đầu tiên ở chân chống (cao độ +1.5m) với tải trước 50 kN/m
2
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -1.0m
Lắp thép hình 2H350×350×10×15 ở cao độ -0.5m với tải trước 200 kN/m
3
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -3.85 m
Lắp thép hình 2H400×400×10×15 ở cao độ -3.35m) với tải trước 200 kN/m
4
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -7.0 m
Lắp thép hình 2H350×350×10×15 ở cao độ -6.5m) với tải trước 50 kN/m
5
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -9.35 m
Lắp thép hình 2H400×400×10×15 ở cao độ -8.75m với tải trước 300 kN/m
6
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -11.5 m
Lắp thép hình 2H350×350×10×15 ở cao độ -11.0 m) với tải trước 200 kN/m
7
Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -14.5 m
Lắp thép hình 2H350×350×10×15 ở cao độ -14.0 m) với tải trước 200 kN/m
8 Hạ mực nước ngầm và đào đến cao độ -17.3 m Đổ bê tơng bản đáy tại cao trình -17.3m
5.3.5 Quan trắc chuyển vị
Tường chắn gồm 24 cọc barret liền nhau như Hình 5.21. Các ống nghiêng INC-1, INC-2, INC-3, INC-4, INC-5, INC-6, INC-7 đã được lắp đặt trong tường,
để đo chuyển vị ngang của tường (Hình 5.20). Những điểm đo chuyển vị ngang đặt cách nhau 0.5m từ đỉnh đến đáy tường để có thể xác định hình dạng chuyển
vị của tường một cách liên tục.
Hình 5.20 Sơ đồ bố trí thiết bị quan trắc ở cơng trường [6]
5.3.6 Mơ phỏng q trình thi công
Lưới phần tử và điều kiện biên sử dụng trong phân tích như Hình 5.21.
Tác giả phân tích bài tốn trên mặt cắt A-A, mặt cắt này tương đối thõa mãn điều kiện không gian biến dạng 2 chiều (2D). Giới hạn vùng đất để phân tích với lưới phần tử là rộng 140m và sâu 67m. Nó chứa 1623 phần tử tam giác 15 nút, kích
thước lưới phần tử trung bình là 2.42m. Hệ thanh chống thép được mơ hình trong
Plaxis với phần tử “anchor” bố trí tại các cao độ theo các giai đoạn thi cơng như Hình 5.21.
Hình 5.21 Mơ hình HĐS trong phần mềm Plaxis
5.3.7 Phân tích và đánh giá kết quả
Hình 5.22 thể hiện kết quả tính tốn chuyển vị ngang của tường chắn với mơ hình HSM khi so sánh với kết quả từ mơ hình HS, mơ hình MC và số liệu quan trắc.
Hình 5.22 Chuyển vị và biến dạng của hố đào ở giai đoạn thi cơng cuối cùng
Hình dạng của biểu đồ chuyển vị ngang đồng dạng với kết quả quan trắc, tuy nhiên có sự khác biệt lớn trong tính tốn bằng các mơ hình nền khác nhau. Tại chân tường chắn hầu như chuyển vị không đáng kể (trừ mơ hình MC),
chuyển vị lớn nhất xuất hiện tại đáy hố đào khi đào đến giai đoạn cuối cùng. Tại
đỉnh tường chuyển vị là nhỏ nhất.
Với mơ hình MC, kết quả dự báo chuyển vị lớn hơn quan trắc thực tế rất nhiều, đặc biệt chuyển vị lớn nhất lớn hơn quan trắc trong cơng trình này đến 47.50% (Bảng 5.18). Tại đỉnh tường và chân tường đều có chuyển vị lớn, đặc biệt là tại chân tường chắn. Có sự chênh lệch này là do các thông số cho mơ hình lấy từ số liệu thí nghiệm trong phịng khơng phản ánh chính xác nền đất thực tế. Mẫu đất thí nghiệm trong phịng ngay sau khi lấy mẫu đã khơng cịn ngun dạng. Mặt khác mơ hình MC chỉ xét đến mơ đun đàn hồi ban đầu E0 nên khi tính tốn thiên về an tồn do đó kém về mặt kinh tế.
Bảng 5.19 So sánh kết quả tính tốn chuyển vị ngang từ các mơ hình MC, HS,
HSM và Quan trắc
Chuyển vị ngang MC HS HSM Quan trắc
Tại đỉnh tường [mm] 16.95 7.69 7.29 7.69 Chuyển vị ngang lớn nhất [mm] 51.07 33.54 30.32 26.81 Chênh lệch so với quan trắc [%] 47.50 20.07 11.59 - Kết quả dự báo từ mơ hình HSM phù hợp với chuyển vị thực tế của tường
hơn kết quả dự báo từ mơ hình HS và MC. Chuyển vị ngang lớn nhất của tường
tính tốn từ mơ hình HSM và HS lớn hơn quan trắc lần lượt là 11.59% và 20.07%.
Tại đỉnh tường và chân tường chuyển vị gần giống với thực tế, lớn hơn
không đáng kể. Mơ hình HSM sử dụng bộ tham số hiệu chỉnh của tác giả tính
tốn cho cơng trình này tỏ ra rất an toàn và hiệu quả khi so sánh với các mơ hình HS nguyên thuỷ và MC. Mơ hình này cho kết quả chuyển vị ngang lớn nhất
chính xác hơn mơ hình HS ngun thuỷ 8.48%. Hình 5.23 thể hiện kết quả tính
Hình 5.23 Chuyển vị ngang từ các mơ hình MC, HS, HSM và Quan trắc ở giai
đoạn thi công cuối cùng (GĐ8)
Nhìn chung, hình dạng chuyển vị của tường khi phân tích bằng các mơ
hình MC, HS và HSM tương đối giống với chuyển vị thực tế của tường. Tuy
nhiên, từ kết quả đã chỉ ra, ta nhận thấy tại đỉnh và chân tường chắn, khi phân
tích bằng mơ hình HSM kết quả chuyển vị ngang gần như giống chuyển vị ngang thực tế của tường. Cịn kết quả chuyển vị ngang khi phân tích bằng mơ hình MC từ giai đoạn thi cơng thứ 2 (tức là thời điểm tường khơng cịn làm việc như một
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 10 20 30 40 50 60 Chiều sâ u c hô n t ường ( m ) Chuyển vị ngang (mm)
Chuyển vị ngang của tường ở GĐ8
QT HSM HS MC
console nữa) có sự khác biệt đáng kể, chuyển vị ngang lớn nhất tại đây xuất hiện
ở giai đoạn cuối, khi kết thúc hố đào ở độ sâu -17m.
Hình 5.24 Độ lún của nền tính từ mơ hình HSM ở giai đoạn thi cơng cuối cùng
Mơ hình HSM cho ra kết quả biến dạng bề mặt rất gần với kết quả quan trắc, Hình 5.24 thể hiện độ lún bề mặt ở giai đoạn thi công thứ 8 – là giai đoạn cuối cùng của hố đào, độ lún lớn nhất xuất hiện tại vị trí cách tường chắn 2m với giá trị là 7.791 cm, nhỏ hơn độ lún cho phép trong thiết kế là 8cm.
5.4 Dự án Pearl Plaza
Dự án Pearl Plaza tọa lạc tại số 561A Điện Biên Phủ, P.25, Quận Bình
Thạnh, TP. HCM. Dự án có tổng diện tích đất là 5.983,2 m², xây dựng hoàn
thành và đưa vào sử dụng đầu nằm 2016. Cơng trình có 32 tầng nổi và 4 tầng
hầm. Phần ngầm cơng trình được thi cơng bằng biện pháp Topdown với hố đào
có kích thước trung bình Dài x Rộng x Sâu = 98 x 60 x 14.2m gồm hệ tường vây
là loại tường barret bê tông cốt thép có bề dày 1m sâu 40m cắm vào tầng cát pha, là tầng đất tương đối thuận lợi (Hình 5.26). Chống đỡ tường vây là hệ kết cấu
Hình 5.25 Dự án Pearl Plaza
5.4.1 Điều kiện địa chất
Căn cứ kết quả khoan khảo sát tại các hố khoan [11], địa tầng tại vị trí xây
dựng cơng trình được phân thành các lớp: Lớp san lấp dày 2-3m gồm: rác, xà
bần, cát lấp…; Lớp 1: là lớp bùn sét, xám đen, trạng thái chảy phân bố trên diện rộng với chiều dày trung bình khoảng 20 - 21m; Lớp 2: là lớp sét yếu, xám đen, trạng thái dẻo chảy, độ dày trung bình 10-11m; Lớp 3: là lớp cát pha lẫn sỏi sạn thạch anh, xám đen, xám tro, xám trắng, xám nâu, trạng thái dẻo, có chiều dày lớn, từ 50 đến 70m; Lớp 4: là lớp sét pha, màu nâu – xám trắng, trạng thái nửa cứng đến cứng với SPT > 80 búa.
Hình 5.26 Hình trụ hố khoan dự án Pearl Plaza
Hình 5.27 Một số chỉ tiêu cơ lý của đất nền dự án Pearl Plaza
60 m
14.2m m
5.4.2 Xác định thông số đất cho các mơ hình nền
Từ hồ sơ khảo sát địa chất của dự án [11], các thông số cho mơ hình MC
được xác định như Bảng 5.20.
Bảng 5.20 Các thơng số đất nền cho mơ hình MC
Các thơng số cho mơ hình HS bao gồm các thơng số từ mơ hình MC, ngồi ra cịn có các tham số mơ đun biến dạng, tham số mũ m với các giá trị mặc định theo Plaxis:
50
ref ref oed
E =E và Eurref =3E50ref [25]
Bảng 5.21 Các thơng số đất nền cho mơ hình HS
Các thông số tác giả hiệu chỉnh cho mơ hình HS từ kết quả thí nghiệm đã thực hiện ở Chương 3 và Chương 4 cho Lớp bùn sét và Lớp sét yếu như Bảng 5.3. Các thông số khác lấy như mơ hình HS gốc và từ hồ sơ địa chất cơng trình.
Thơng số Lớp san lấp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Bùn sét Sét yếu Cát pha ref E [kPa] 10000 1153.5 1841.0 13013.1 c’[kPa] 5.0 5.7 9.2 8.7 ' [độ] 25.0 20.5 22.8 24.12 [độ] 0 0 0 0 γunsat [kN/m3] 19.5 12.70 13.70 16.80 γsat [kN/m3] 20.2 14.64 15.90 20.03
kx [m/ngày] 1.5 1.38e-5 3.32e-5 0.12
ky [m/ngày] 0.75 0.69e-5 1.66e-5 0.06
0.25 0.35 0.35 0.3 Thông số Lớp san lấp Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Cát Bùn sét Sét yếu Cát pha 50 ref E [kPa] 10000 1153.5 1841.0 13013.1 ref oed E [kPa] 10000 1153.5 1841.0 13013.1 ref ur E [kPa] 30000 3460.5 5523 39039.3 c’[kPa] 5.0 5.7 9.2 8.7 ' [độ] 25 20.5 22.8 24.12 [độ] 0 0 0 0 m 0.5 1 1 0.5
Kết quả như sau:
Bảng 5.22 Các thông số đất nền tác giả hiệu chỉnh cho mơ hình HS
Thơng số Lớp 1 Lớp 2 Bùn sét Sét yếu 50, ref RTC E [kPa] 1845.6 2945.6 , ref ur RTC E [kPa] 8305 14728 , ref oed RTC E [kPa] 1033 2209 'RTC c [kPa] 4.68 7.54 ' RTC[độ] 16.81 16.70 m 0.86 0.80
Mực nước ngầm ổn định theo quan trắc tại thời điểm bắt đầu đào tầng
hầm nằm ở độ sâu 2.0 m bên dưới mặt đất.
5.4.3 Kết cấu hệ chống đỡ
Tường barette bê tông cốt thép dày 1m, dài 40m được mơ hình dưới dạng
plate và xem như dầm dẻo tuyến tính (elastic beam). Trong tính tốn, chọn tính
cường độ bê tơng đổ dưới nước của tường vây bằng 80% cường độ bê tông đổ
trên cạn. Cường độ đặc trưng của bê tông mẫu lập phương đổ dưới nước sau 28
ngày Rb=0.8 x17=13.6 Mpa. Mô đun đàn hồi của bê tông dưới nước sau 28 ngày
(nội suy theo giá trị B22.5_Rb=13 MPa và B25_Rb=14.5 MPa): Eb=29100 Mpa.
Bảng 5.23 Các thông số cho tường chắn
Thành phần Thông số Trị số Đơn vị
Loại mơ hình Material type Elastic
Độ cứng dọc trục EA 2.91x107 kN/m
Độ cứng chống uốn EI 2.4x106
kNm2/m Sàn tầng hầm, với độ cứng lớn theo phương ngang, giữ vai trò như
các hệ giằng chống tường vây trong phương án thi cơng Top down trong q
trình đào đất. Cơng trình có 4 hầm, trong đó sàn B1, B2, B3 dày 300mm và sàn
B4 dày 1000mm. Mô đun đàn hồi của bê tông sàn (Mác bê tông B30) ở 28 ngày tuổi là: Ec=32500 Mpa.
Hình 5.28 Mặt cắt ngang tường vây
Sàn hầm B1, B2 và B3 được mơ hình dưới dạng anchor với độ cứng như
Bảng 5.24.
Bảng 5.24 Các thông số hệ chống đỡ
Thành phần Thông số B1-B2 B3 Đơn vị
Loại mơ hình Material type Elastic Elastic
Độ cứng dọc trục EA 325000 500000 kN/m
Khoảng cách Lsp 1 1 m
5.4.4 Quan trắc tại hiện trường
- Giai đoạn thi công tường vây: đo 1 lần/ngày
- Giai đoạn đào đất tầng hầm: đo 3-5 lần/ngày
Trong luận án này, số liệu quan trắc chuyển vị tác giả lấy từ vị trí ID-03 trong Hình 5.29. Mặt cắt tính tốn hố đào cắt ngang vị trí đặt Incliometer ID- 03 này. B C G 1 10400 10400 10400 10400 10400 10400 10400 2 3 4 5 6 7 8 D E H I M L F A 2375 895 5105 8679 2260 7894 4742 5105
: Vị trí đ ie åm ñ a ët thie át b ò q u a n tra éc c hu y e ån vò ng a ng c u ûa tư ơ øng va ây - Ta âm o áng c a ùc h m e ùp c a ïnh d a øi p a ne l 300m m
Q T - So á lư ơ ïng : 14 đ ie åm
- C a ùc o áng the ùp ñ e n D114x3, c hie àu d a øi & c a o ñ o ä đ a ët tư ơ ng tö ï o áng sie âu a âm - Ta àn su a át ñ o : G ia i ñ o a ïn thi c o âng tư ơ øng va ây : 1 la àn/ ng a øy G ia i ñ o a ïn ñ a øo ñ a át ta àng ha àm : 3-5 la àn/ ng a øy Q T Q T 2340 Q T Q T 3940 1900 Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T
- Tu øy va øo c a ùc h c hia p a ne l, nha ø tha àu c o ù the å ñ ie àu c hỉnh c a ùc đ ie åm q u a n tra éc c ho p hu ø hô ïp