CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18
3.8. Ảnh hưởng hệ chống đến chuyển vị tường chắn trong quá trình thi công
Chuyển vị của tường chắn sẽ giảm khi độ cứng của tường chắn tăng lên. Tuy nhiên giá trị giảm không có mối quan hệ tuyến tính với giá trị tăng độ cứng của tường. Việc tăng bề dày hoặc độ cứng của tường để giảm chuyển vị thì không hiệu quả hoàn toàn, nhưng việc tăng chiều dài tường vây thì khác (Hsieh, 1999). Việc giảm chuyển vị của tường bằng cách tăng bề dày (độ cứng tăng) của tường sẽ không đem lại hiệu quả hoàn toàn (Ou. Chang-Yu, 2006).
3.8.2. Ảnh hưởng của độ cứng hệ chống
Trường hợp hệ thanh chống độ cứng lớn
Như hình 3.11 khi bắt đầu đào đất giai đoạn 1, chuyển vị của tường chắn sẽ xuất hiện
và có dạng như mọt consol (hình a). Sau khi lắp đặt thanh chống lớp 1 và tiến hành đào đất giai đoạn 2, nếu hệ thanh chống có độ cứng đủ lớn, lực nén của hệ chống khá nhỏ, tường chắn sẽ xoay xung quanh điểm tiếp xúc giữa hệ thanh chống và tường chắn, khi đó biến dạng tường chắn có dạng (hình b). Chuyển vị lớn nhất của tường chắn xảy ra gần bề mặt hố đào. Khi lắp đặt tầng thanh chống lớp 2 và tiến hành đào đất gia đoạn 3, giả định độ cứng của hệ chống lớp 2 đủ lớn. Tường chắn sẽ tiếp tục xoay xung quanh điểm tiếp xúc giữa tầng chống 2 và tường, và biến dạng của tường lần nữa xảy ra. Vị trí chuyển vị lớn nhất nằm gần bề mặt hố đào (hình c). Nếu đất bên dưới hố đào là đất yếu, lực chống để ngăn cản chuyển vị của tường chắn bên trong hố đào nhỏ, khi đó chuyển vị lớn nhất của tường chắn thường xảy ra ở bên dưới mặt hố đào. Ngược lại khi bên dưới là lớp đất tốt, chuyển vị lớn nhất của tường chắn thường xuất hiện trên bề mặt hố đào.Vị trí chuyển vị lớn nhất được tìm thấy gần bệ mặt hố đào trong hầu hết các trường hợp đào đất ở Taipei (Ou. và cộng sự, 1993).
(a) Đào đất giai đoạn 1 (b) Đào đất giai đoạn 2 (c) Đào đất giai đoạn 3 Hình 3. 11. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn với cây chống có độ cứng lớn
Trường hợp hệ thanh chống độ cứng nhỏ
(a) Đào đất giai đoạn 1 (b) Đào đất giai đoạn 2 (c) Đào đất giai đoạn 3 Hình 3. 12. Mối quan hệ giữa biến dạng của tường chắn với cây chống có độ cứng nhỏ
Tường chắn Đáy hố đào
Cây chống
Tường chắn Đáy hố đào
Cây chống
Như hình 3.12, với độ cứng thanh chống không đủ lớn, lực nén của hệ chống khá lớn. Điều đó làm chuyển vị tường vây lớn xung quanh những điểm tiếp xúc giữa tường vây và hệ chống trong suốt giai đoạn đào đất lần 2 và lần 3. Chuyển vị cuối cùng của tường chắn có dạng consol và chuyển vị lớn nhất xuất hiện ở đỉnh của tường chắn.
3.8.3. Khoảng cách của hệ chống
Khoảng cách của hệ chống có thể được chia thành khoảng cách theo phương ngang và khoảng cách theo phương đứng. Sự thu hẹp khoảng cách theo phương ngang làm gia tăng độ cứng của hệ chống trên đơn vị bề rộng hố đào, khi đó biến dạng của tường chắn tương ứng với trường hợp thanh chống có độ cứng lớn được trình bày ở mục 3.8.2 bên trên.
Sự rút ngắn khoảng cách theo phương đứng của hệ chống có thể làm giảm biến dạng của tường chắn vì độ cứng của hệ chống được tăng lên. Độ cứng tăng, biến dạng của tường chắn cũng được giảm. Nói một cách khác, vì biến dạng của tường chắn là kết quả tích lũy xuyên suốt của tất cả giai đoạn đào đất, với chiều dài không chống đỡ (unsupported length) trong mỗi giai đoạn đào đất giảm do sự rút ngắn khoảng cách theo phương đứng, biến dạng tường chắn sẽ giảm. Thuật ngữ “unsupported length” là khoảng cách giữa cao độ tầng chống thấp nhất và bề mặt hố đào (Ou. Chang-Yu, 2006).
3.8.4. Ảnh hưởng của việc gia tải trước
Khi sử dụng phương pháp đào mở có hệ giằng chống, hệ thanh chống thường được gia tải trước. Giả định rằng hệ chống được lắp đặt ở cao độ nông, áp lực ngang của đất nền còn bé, do đó việc kích tải trước cho hệ chống có thể đẩy tường chắn ra ngoài. Nếu hệ thanh chống được lắp đặt ở độ sâu hơn, áp lực ngang của đất nền gia tăng theo độ sâu, khi đó việc kích tải trước cho hệ chống sẽ không thể đẩy tường chắn ra ngoài một cách dễ dàng (Ou. và cộng sự, 1998).
Thực sự, sẽ không có vấn đề gì khi việc kích tải trước gây ra sự di chuyển của tường chắn, việc kích gia tải trước luôn luôn hữu ích đối với việc giảm chuyển vị của tường chắn cũng như độ lún bề mặt của đất nền. Lý do có thể giải thích cho việc này là khi tiến hành đào đất thi công tầng hầm, tường chắn sẽ không tránh khỏi chuyển vị hướng vào bên trong hố đào, và hiện tượng tượng này sẽ làm cho áp lực đất sau lưng tường đạt dần đến giá trị áp lực đất chủ động. Hình 5.13 cho thấy phương pháp sử dụng hệ thanh chống và phản lực đất bên trong hố đào để chống lại áp lực ngang của đất sau lưng tường chắn.
Theo nguyên tắc cân bằng lực của tường chắn, khi hệ chống chịu tải lớn hơn áp lực đất vì lực kích trước, thì đất bên dưới bề mặt hố đào sẽ chịu tải ít hơn, từ đó dẫn đến giảm chuyển vị của tường chắn hoặc độ lún mặt đất tự nhiên.