Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ảnh hưởng của hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM NGỌC HUỆ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU ĐẾN
ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH LÂN CẬN

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số: 60 - 58 - 02 - 04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

GS.TS. TRỊNH MINH THỤ

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các kết

quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Phạm Ngọc Huệ

2

i


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành được luận văn thạc sĩ, bên cạnh sự nổ lực của bản thân tác giả
còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự động viên của gia đình
và bạn bè trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Hoàng
Việt Hùng người đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn
này.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể Quý thầy cô, đặc biệt là Quý thầy cô
trong Bộ môn Địa Cơ - Nền Móng đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu,
cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn trong suốt thời
gian vừa qua.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người đã không ngừng động
viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tác giả thực hiện luận
văn.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến bạn bè, những người đã động viên tác giả trong thời gian
vừa qua.

3

i


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................................xi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU ...........................................................4
1.1. Tổng quan về hố đào sâu ..........................................................................................4
1.2. Giới thiệu một số công trình hố đào sâu...................................................................6
1.2.1. Trên thế giới [2].....................................................................................................6
1.2.2. Ở Việt Nam............................................................................................................6
1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của đất quanh hố đào sâu [2,5,6] ...........10
1.3.1. Kích thước hố đào ...............................................................................................11
1.3.2. Tình trạng nước ngầm .........................................................................................11
1.3.3. Biện pháp thi công...............................................................................................11
1.3.4. Các hệ số an toàn ổn định....................................................................................11
1.3.5. Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền ................................................12
1.3.6. Ứng suất ngang ban đầu trong đất.......................................................................12
1.3.7. Độ cứng tường .....................................................................................................12
1.3.8. Độ cứng thanh chống...........................................................................................12
1.3.9. Khoảng cách chống .............................................................................................13
1.3.10. Gia tải chống......................................................................................................13
1.4. Giới thiệu về công trình được tiếp cận trong đề tài [7] ..........................................14
1.5. Một số nghiên cứu về hố đào sâu ...........................................................................17
1.6. Kết luận...................................................................................................................17
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA
HỐ ĐÀO SÂU...............................................................................................................18
2.1. Lý thuyết tính toán áp lực đất lên kết cấu chắn giữ của hố đào sâu (Tường liên tục)
.......................................................................................................................................18
2.1.1. Phân loại áp lực ngang của đất [10] ....................................................................18
2.1.2. Lý thuyết Morh – Rankine [10]...........................................................................19
2.1.3.

thuyết
........................................................................................22

Coulomb

[2]

2.1.4. Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm [10] ...............................................................24
3

3


2.1.5. Ảnh hưởng của chuyển vị thân tường đến áp lực đất [2]....................................26
2.2. Phương pháp tính toán áp lực nước lên kết cấu chắn giữ của hố đào sâu (tường
liên tục)[2] .....................................................................................................................28
2.2.1. Phương pháp tính riêng áp lực nước và đất.........................................................28
2.2.2. Phương pháp tính chung áp lực nước và đất .......................................................29
2.3. Phương pháp tính toán kết cấu chắn giữ của hố đào sâu (Tường liên tục) [2] ......30
2.3.1. Phương pháp Sachipana ......................................................................................30
2.3.2. Phương pháp đàn hồi...........................................................................................33
2.3.3. Phương pháp phần tử hữu hạn.............................................................................36
2.4. Phương pháp kiểm tra ổn định của hố đào sâu [2,10,11].......................................36
2.4.1. Kiểm tra ổn định chống trồi của hố đào ..............................................................36
2.4.2. Kiểm tra ổn định chống chảy thấm của hố đào ...................................................46
2.5. Phương pháp dự tính tính dịch chuyển của đất hay công trình gần hố đào
[2,8,12,13] .....................................................................................................................47
2.5.1. Phương pháp kinh nghiệm ..................................................................................47
2.5.2. Phương pháp bán kinh nghiệm............................................................................49
2.5.3. Các phương pháp số ............................................................................................54
2.6. Kết luận: .................................................................................................................55
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU ĐẾN ỔN ĐỊNH
CÔNG TRÌNH LÂN CẬN............................................................................................56
3.1. Đặt vấn đề...............................................................................................................56
3.2. Phương pháp tính toán............................................................................................56
3.3. Mô tả đặc điểm và địa chất của công trình tiếp cận [7] .........................................57
3.3.1. Các đặc điểm cơ bản của công trình....................................................................57
3.3.2. Địa chất công trình ..............................................................................................58
3.4. Phân tích ổn định và biến dạng của hố đào sâu bằng phần mềm Plaxis 8.6 ..........60
3.4.1. Trình tự các bước thi công và mô hình hóa bài toán...........................................60
3.4.2. Các thông số dùng trong mô hình tính toán ........................................................62
3.4.3. Phân tích biến dạng và nội lực của hố đào theo từng giai đoạn thi công............65
3.5. Phạm vi ảnh hưởng do thi công hố đào gây ra.......................................................83
3.6. Phân tích ảnh hưởng của quá trình thi công hố đào sâu đến công trình lân cận có
móng là móng nông.......................................................................................................87

4

4


3.6.1. Kết quả tính toán .................................................................................................89
3.6.2. Phân tích kết quả tính toán. .................................................................................90
3.7. Phân tích ảnh hưởng của chiều sâu tường cắm vào đất đến chuyển vị của tường
chắn và chuyển vị của đất nền xung quanh hố đào. ......................................................91
3.7.1. Kết quả tính toán .................................................................................................91
3.7.2. Phân tích kết quả tính toán ..................................................................................98
3.8. Kết luận.................................................................................................................100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................101
1. Kết luận....................................................................................................................101
2. Kiến nghị .................................................................................................................103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................104

5

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Phối cảnh công trình Cao ốc văn phòng Nguyễn Lâm.....................................6
Hình 1.2 Mặt bằng hệ giằng lớp 1...................................................................................7
Hình 1.3 Mặt bằng thi công tầng hầm 2..........................................................................7
Hình 1.4 Công tác đào đất và tiến hành lắp đặt tầng chống thứ 2. .................................8
Hình 1.5 Phối cảnh công trình Tòa nhà The Centec Tower............................................8
Hình 1.6 Tầng chống thứ nhất tường tầng hầm. .............................................................9
Hình 1.7 Tầng chống thứ hai, ba của tường tầng hầm. ...................................................9
Hình 1.8 Lắp đặt tầng chống thứ nhất. ..........................................................................10
Hình 1.9 Đào đất đến cao độ sàn hầm 1........................................................................10
Hình 1.10 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của tường, độ cứng của hệ thống chống và
hệ số an toàn chống đẩy trồi..........................................................................................11
Hình 1.11 Chuyển vị hông của tường và sụt lún mặt đất của hố đào TNEC: (a) chuyển
vị hông của tường và (b) sụt lún mặt đất.......................................................................13
Hình 1.12 Quan hệ giữa áp lực đất, lực chống, và phản lực của đất.............................14
Hình 1.13 Phối cảnh công trình.....................................................................................14
Hình 1.14 Mặt bằng tường vây và cọc. .........................................................................15
Hình 1.15 Mặt cắt cột thép hình. ...................................................................................16
Hình 1.16 Sàn tầng hầm thứ nhất. .................................................................................16
Hình 1.17 Đào đất thi công tầng hầm thứ hai. ..............................................................16
Hình 1.18 Vận chuyển đất ra khỏi hố đào.....................................................................17
Hình 2.1 Sự thay đổi áp lực ngang của đất theo độ dịch chuyểncủa vật chắn[14]. ......19
Hình 2.2 Điều kiện phát sinh áp lực chủ động và bị động của đất................................19
Hình 2.3 Áp lực chủ động của đất trong hệ toạ độ (, )..............................................20
Hình 2.4 Biểu đồ tính áp lực chủ động. ........................................................................21
Hình 2.5 Biểu đồ tính áp lực bị động. ...........................................................................22
Hình 2.6 Sơ đồ tính toán áp lực đất chủ động Coulomb. ..............................................23
Hình 2.7 Biểu đồ áp lực đất khi tường không dịch chuyển. .........................................26
Hình 2.8 Biểu đồ áp lực đất khi đỉnh tường cố định, chân tườngdịch chuyển. ............26
Hình 2.9 Biểu đồ áp lực đất khi tường không dịch chuyển. .........................................27

6

6


Hình 2.10 Biểu đồ áp lực đất khi tường nghiêng ra phía ngoài, quay theo trung tâm của
đoạn dưới tường.............................................................................................................27
Hình 2.11 Biểu đồ tính toán áp lực đất và áp lực nước lên tường.................................28
Hình 2.12 Sơ đồ tính toán chính xác theo phương pháp Sachipana..............................31
Hình 2.13 Sơ đồ tính gần đúng theo phương pháp Sachipana. .....................................32
Hình 2.14 Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi Nhật Bản. .................................33
Hình 2.15 Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi sau khi sửa đổi..........................33
Hình 2.16 Sơ đồ tính chống trồi đáy hố đào theo phương pháp Tarzeghi – Peck.........37
Hình 2.17 Sơ đồ tính chống trồi đáy hố đào theo phương pháp Tarzeghi cải tiến........38
Hình 2.18 Sơ đồ tính toán chống trồi mặt đáy hố đào theo Caquot - Kerisel. ..............39
Hình 2.19 Biểu đồ xác định hệ số N h . ...........................................................................40
Hình 2.20 Biểu đồ xác định hệ số t .............................................................................40
Hình 2.21 Biểu đồ xác định hệ số d .............................................................................40
Hình 2.22 Biểu đồ xác định hệ số w ............................................................................41
Hình 2.23 Vị trí tâm mặt trượt trong phương pháp cung trượt. ....................................42
Hình 2.24 Phân tích phá hoại đẩy trồi theo phương pháp cung trượt ...........................42
Hình 2.25 Mối quan hệ giữa kích thước mặt phá hoại và hệ số an toàn chống đẩy trồi
xác định bởi phương pháp khả năng chống chịu, phương pháp khả năng chống chịu
2
ngược, và phương pháp cung trượt (su = 25 kN/m ).....................................................44
Hình 2.26 Mối quan hệ giữa kích thước mặt phá hoại và hệ số an toàn chống đẩy trồi
xác định bởi phương pháp khả năng chống chịu, phương pháp khả năng chống chịu
ngược, và phương pháp cung trượt (s u /𝜎�� v ’ =
0.3). ........................................................45
Hình 2.27 Hệ số an toàn tăng khi cung phá hoại vượt quá chiều rộng hố đào..............45
Hình 2.28 Phân tích đẩy trồi trong đất yếu phân tầng. ..................................................46
Hình 2.29 Biểu đồ thực nghiệm để dự tính độ lún của đất quanh hố đào (Peck, 1969)47
Hình 2.30 Tương quan kinh nghiệm giữa độ lún cựa đại của đất và chuyển dịch ngang
cực đại của tường...........................................................................................................48
Hình 2.31 Biểu đồ xác định độ lún của đất ở xung quanh tường. .................................50
Hình 2.32 Sơ đồ xác định độ lún và chuyển vị ngang của móng ở gần hố đào. ...........51
Hình 2.33 Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất của tường theo độ sâu hố đào trong cát.53
Hình 2.34 Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất của tường theo độ sâu hố đào trong đất á
cát và á sét......................................................................................................................53

7

7


Hình 2.35 Biểu đồ chuyển vị ngang lớn nhất của tường theo độ sâu hố đào trong đất
sét...................................................................................................................................54
Hình 3.1 Mặt bằng tường vây. ......................................................................................57
Hình 3.2 Mặt cắt ngang hố đào. ....................................................................................58
Hình 3.3 Mặt cắt địa chất công trình.............................................................................60
Hình 3.4 Mô hình mô phỏng trình tự các bước thi công hố đào. ..................................62
Hình 3.5 Hướng dịch chuyển của đất sau khi thi công xong hầm 1. ............................65
Hình 3.6 Biểu đồ chuyển vị ngang của những điểm nằm trên mặt cắt A-A’................65
Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị đứng của những điểm nằm trên mặt cắt A-A’ .................66
Hình 3.8 Biểu đồ chuyển vị đứng (a) và ngang (b) của những điểm trên mặt cắt B-B’
.......................................................................................................................................66
Hình 3.9 Biểu đồ chuyển vị đứng của những điểm nằm trên mặt cắt C-C’..................67
Hình 3.10 Biểu đồ chuyển vị ngang của những điểm nằm trên mặt cắt C-C’ ..............67
Hình 3.11 Biểu đồ chuyển vị ngang (a)và đứng (b) của tường.....................................68
Hình 3.12 Biểu đồ lực cắt (a) và moment (b) của tường sau khi thi công sàn hầm 1...69
Hình 3.13 Hướng dịch chuyển của đất sau khi thi công xong hầm 2. ..........................69
Hình 3.14 Biểu đồ chuyển vị ngang của những điểm nằm trên mặt phẳng D-D’.........70
Hình 3.15 Biểu đồ chuyển vị đứng của những điểm nằm trên mặt phẳng D-D’ .........70
Hình 3.16 Biểu đồ chuyển vị đứng (a) và ngang (b)của những điểm trên mặt cắt E-E’
.......................................................................................................................................71
Hình 3.17 Biểu đồ chuyển vị ngangcủa những điểm trên mặt cắt F-F .........................71
Hình 3.18 Biểu đồ chuyển vị đứng của những điểm trên mặt cắt F-F ..........................71
Hình 3.19 Biểu đồ chuyển vị ngang (a) và đứng (b) của tường....................................72
Hình 3.20 Biểu đồ lực cắt (a) và moment (b) của tường sau khi thi công sàn hầm 2...73
Hình 3.21 Dòng thấm khi hạ mực nước ngầm. .............................................................73
Hình 3.22 Hướng dịch chuyển của đất sau khi thi công xong hầm 3. ..........................74
Hình 3.23 Biểu đồ chuyển vị ngang của những điểm nằm trên mặt phẳng G-G’.........74
Hình 3.24 Biểu đồ chuyển vị đứng của những điểm nằm trên mặt phẳng G-G’. .........74
Hình 3.25 Biểu đồ chuyển vị đứng (a)và ngang (b) của những điểm trên mặt cắt H-H’.
.......................................................................................................................................75
Hình 3.26 Biểu đồ chuyển vị ngang (a) và đứng (b) của tường....................................76
Hình 3.27 Biểu đồ lực cắt (a) và moment (b) của tường sau khi thi công sàn hầm 2...76

8

8


Hình 3.28 Biểu đồ chuyển vị ngang tại vị trí đỉnh tường theo quá trình thi công. .......77
Hình 3.29 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường tại vị trí sàn hầm 1 theo quá trình thi
công ...............................................................................................................................77
Hình 3.30 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường tại vị trí sàn hầm 2 theo quá trình thi
công ...............................................................................................................................78
Hình 3.31 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường tại vị trí sàn hầm 3 theo quá trình thi
công. ..............................................................................................................................78
Hình 3.32 Chuyển vị củatường sau khi thi công sàn tầng hầm 1. .................................79
Hình 3.33 Chuyển vị của tường sau khi thi công sàn tầng hầm 2. ................................80
.......................................................................................................................................80
Hình 3.34 Chuyển vị của tường sau khi thi công sàn tầng hầm 3. ................................80
Hình 3.35 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường theo chiều sâu đào đất. .......................80
Hình 3.36 Biểu đồ chuyển vị ngang của đỉnh tường theo chiều sâu đào đất. ...............83
Hình 3.37 Vùng ảnh hưởng do hố đào gây ra. ..............................................................84
Hình 3.38 Biểu đồ quan hệ giữa bán kính ảnh hưởng và chuyển vị ngangcực đại của
tường..............................................................................................................................86
Hình 3.39 Biểu đồ quan hệ giữa u xmax với tỉ số (z/L)....................................................87
Hình 3.40 Sơ đồ phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu đến công trình lân cận có móng
là móng nông. ................................................................................................................88
Hình 3.41 Mô hình phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu đến công trình lân cận có
móng là móng nông. ......................................................................................................88
Hình 3.42 Chuyển vị của móng khi chưa thi công hố đào. ...........................................89
Hình 3.43 Chuyển vị của móng sau khi thi công hố đào...............................................89
Hình 3.44 Biểu đồ quan hệ giữa độ lún của móng do hố đào gây ra với tỉ số giữa chiều
sâu đào đất và chiều sâu tường. .....................................................................................90
Hình 3.45 Biểu đồ chuyển vị ngang (a); đứng (b) và tổng chuyển vị (c) của tường.....91
Hình 3.46 Biểu đồ chuyển vị đứng của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ..........................91
Hình 3.47 Biểu đồ chuyển vị ngang của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ........................92
Hình 3.48 Biểu đồ tổng chuyển vị của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ...........................92
Hình 3.49 Biểu đồ chuyển vị ngang (a); đứng (b) và tổng chuyển vị (c) của tường.....92
Hình 3.50 Biểu đồ chuyển vị đứng của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ..........................93
Hình 3.51 Biểu đồ chuyển vị ngang của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ........................93
Hình 3.52 Biểu đồ tổng chuyển vị của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ...........................93

9

9


Hình 3.53 Biểu đồ chuyển vị đứng của bề mặt đất bên ngoài hố đào...........................93
Hình 3.54 Biểu đồ chuyển vị ngang của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ........................94
Hình 3.55 Biểu đồ tổng chuyển vị của bề mặt đất bên ngoài hố đào............................94
Hình 3.56 Biểu đồ chuyển vị ngang (a); đứng (b) và tổng chuyển vị (c) của tường. ...94
Hình 3.57 Biểu đồ chuyển vị ngang (a); đứng (b) và tổng chuyển vị (c) của tường. ...95
Hình 3.58 Biểu đồ chuyển vị đứng của bề mặt đất bên ngoài hố đào...........................95
Hình 3.59 Biểu đồ chuyển vị ngang của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ........................95
Hình 3.60 Biểu đồ tổng chuyển vị của bề mặt đất bên ngoài hố đào............................96
Hình 3.61 Biểu đồ chuyển vị ngang (a); đứng (b) và tổng chuyển vị (c) của tường. ...96
Hình 3.62 Biểu đồ chuyển vị đứng của bề mặt đất bên ngoài hố đào...........................96
Hình 3.63 Biểu đồ chuyển vị ngang của bề mặt đất bên ngoài hố đào. ........................97
Hình 3.64 Biểu đồ tổng chuyển vị của bề mặt đất bên ngoài hố đào............................97
Hình 3.65 Biểu đồ quan hệ giữa (u xmax /H) và (D/H). ...................................................98
Hình 3.66 Biểu đồ quan hệ giữa (u oymax /H) và (D/H). ..................................................99

10

10


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Hệ số f 1 ..........................................................................................................51
Bảng 2.2 Hệ số f 2 ..........................................................................................................51
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của nền đất. .......................................................................59
Bảng 3.2 Các thông số về đất nền và mô hình đất nền..................................................64
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị ngang của tường tại các vị trí được chống
đỡ theo quá trình thi công(mm) .....................................................................................79
Bảng 3.4 So sánh chuyển vị ngangcủa tường với kết quả quan trắc thực tế.................82
Bảng 3.5 Bảng tổng hợp kết quả phạm vi ảnh hưởng do hố đào gây ra trong quá trình
thi công ..........................................................................................................................85
Bảng 3.6 Chuyển vị của móng công trình lân cận theo quá trình thi công hố đào .......89
Bảng 3.7 Chuyển vị của tường và đất xung quanh hố đào theo chiều sâu tường cắm
vào đất (mm)..................................................................................................................97
Bảng 3.8 Chuyển vị của tường và đất xung quanh hố đào theo chiều sâu tường cắm
vào đất so với chiều sâu hố đào (mm) ...........................................................................98

11

11



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, các thành phố lớn của Việt Nam có tốc độ đô thị hóa rất nhanh, nhiều công
trình cao tầng có tầng hầm đã được xây dựng. Việc xây dựng những công trình này
dẫn đến sự xuất hiện hàng loạt kiểu hố đào sâu, cũng như các biện pháp chắn giữ nhằm
ổn định thành vách hố đào trong quá trình xây dựng công trình. Đặc biệt, trong điều
kiện công trình phải xây chen giữa các công trình khác, chúng ta phải đặc biệt chú ý
đến ảnh hưởng của việc thi công hố đào đến các công trình lân cận.
Do đó, để xây dựng được những công trình có tầng hầm bên dưới công trình trong điều
kiện thi công tương đối khó khăn như phải xây chen giữa các công trình khác, nên các
nhà thầu thiết kế và thi công phải cần phải xem xét đến các vấn đề thiết yếu sau:
- Chọn giải pháp chắn giữ để hố đào được ổn định trong quá trình thi công.
- Khống chế chuyển vị của tường chắn, tránh gây ảnh hưởng đến các công trình lân
cận.
- Biện pháp và thiết bị quan trắc sự dịch chuyển của tường chắn.
- Dự tính mức độ ảnh hưởng đến công trình lân cận do dịch chuyển của tường chắn,…
Trong tương lai, tại các thành phố lớn ở nước ta như: Hà Nội,Thành phốHồ Chí
Minh…sẽ có rất nhiều công trình cao tầng có tầng hầm bên dưới được xây dựng trong
điều kiện phải xây chen, rất khó khăn cho việc thi côngvới điều kiện địa chất phức tạp.
Chính vì thế, tác giả đã tiếp cận các số liệu của công trình Tòa nhà Ánh Quang Plazađể
thực hiện đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của hố đào sâu đến ổn định công trình
lân cận" nhằmđể giải quyết được một phần nhỏ các vấn đề cần quan tâm nêu trên.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng hố đào của công trình Tòa nhà Ánh Quang Plaza đến các công
trình lân cận.

1

1


3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Công trình Tòa nhà Ánh Quang Plaza.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a. Cách tiếp cận:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tính toán và kiểm tra ổn định, biến dạng của hố đào
sâu.
- Thu thập các thông tin về hiện trạng, tài liệu địa hình, địa chất, tài liệu thiết kế công
trình Tòa nhà Ánh Quang Plaza.
- Sử dụng phần mềm Plaxis để phân tích, tính toán chuyển vị, biến dạng của tường vây
trong quá trình thi công đào đất, so sánh với kết quả quan trắc.
b. Phương pháp nghiên cứu:
Trong quá trình nghiên cứu các mục đích nêu trên, tác giả đã lựa chọn các phương
pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu về lý thuyết: Cơ sở lý thuyết về tính toán và kiểm tra ổn định, biến dạng
của hố đào sâu.
+ Lý thuyết tính toán tường chắn liên tục trong đất.
+ Lý thuyết kiểm tra ổn định của hố đào sâu.
+ Lý thuyết tính toán chuyển vị của đất quanh hố đào sâu.
- Quan trắc hiện trường: Quan trắc sự dịch chuyển của kết cấu chắn giữ thành hố đào
(Tường liên tục trong đất).
- Mô phỏng: Sử dụng phần mềm mô phỏng Plaxis để phân tích, tính toán.
5. Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích ổn định và biến dạng của hố đào sâu trong quá trình thi công bằng phương
pháp Top - Down.
- Thiết lập biểu thức và biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị ngang cực đại của tường chắn
với bán kính ảnh hưởng do việc thi công hố đào gây ra theo từng giai đoạn thi công hố
đào.
- Phân tích ảnh hưởng của việc thi công hố đào sâu đến ổn định công trình lân cận là

2

2


móng nông.
- Phân tích ảnh hưởng của chiều sâu tường chắn cắm vào đất đến chuyển vị của tường
chắn và chuyển vị của đất nền xung quanh hố đào. Từ đó đưa ra giải pháp hạn chế
chuyển vị của tường chắn và đất nền xung quanh hố đào, đảm bảo sự ổn định cho
những công trình lân cận.
6. Kết quả đạt được
Từ các kết quả phân tích và nghiên cứu, thu được các quả kết quả như sau:
- Đánh giá ổn định và biến dạng của hố đào sâu trong quá trình thi công bằng phương
pháp Top - Down.
- Thiết lập biểu thức và biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị ngang cực đại của tường chắn
với bán kính ảnh hưởng do việc thi công hố đào gây ra theo từng giai đoạn thi công hố
đào.
- Thiết lập biểu thức và biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị cực đại của tường chắn với độ
lún của công trình lân cận trong quá trình thi công hố đào. Từ đó xác định được mức
độ ảnh hưởng của hố đào sâu đến ổn định các công trình lân cận.
- Đưa ra giải pháp hạn chế chuyển vị của tường chắn và đất nền xung quanh hố đào,
đảm bảo sự ổn định cho những công trình lân cận.
- Từ cơ sở lý thuyết tính toán cho ta hiểu thêm về ảnh hưởng hố đào sâu đến công trình
lân cận.

3

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU
1.1. Tổng quan về hố đào sâu
Thời gian qua, cùng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng của đô thị Việt Nam, ngày
càng nhiều công trình hố đào được xây dựng với nhiều mục đích khác nhau, từ đơn
giản cho đến phức tạp chẳng hạn như: Hệ thống cấp thoát nước, hệ thống bể chứa và
xử lý nước thải, bãi đậu xe ngầm, ga và đường tàu điện ngầm, tầng hầm dưới các nhà
cao tầng,…
Theo Terzaghi, Peck và các cộng sự đề nghị (1977), hố đào có thể được chia thành hai
loại [1]:
- Hố đào nông: Khi chiều sâu đào không quá 6m.
- Hố sâu sâu: Khi chiều sâu đào lớn hơn 6m. Tuy nhiên, trong một số trường hợp chiều
sâu đào của hố móng nhỏ hơn 6 m nhưng phải thi công trong điều kiện địa chất công
trình và địa chất thuỷ văn tương đối phức tạp thì vẫn phải ứng xử như hố đào sâu.
Căn cứ vào phương pháp thi công, hố đào có thể được chia thành hai loại:
- Đào không có chắn giữ.
- Đào có chắn giữ.
Theo chức năng, kết cấu chắn giữ hố đào có thể được chia làm hai bộ phận chủ yếu là
bộ phận chắn đất và bộ phận chắn giữ kiểu kéo giữ.
- Bộ phận chắn đất:Được chia thành hai loại chủ yếu là kết cấu chắn đất thấm nước và
kết cấu chắn đất ngăn nước.
+ Kết cấu chắn đất, thấm nước bao gồm các loại sau: Cọc thép chữ H hay chữ I có bản
cài, cọc nhồi đặt thưa trát mặt xi măng lưới thép, cọc hai hàng chắn đất, chắn bằng
đinh đất, ...
+ Kết cấu chắn đất, ngăn nước bao gồm các loại sau: Tường liên tục trong đất, tường
trộn xi măng đất dưới tầng sâu, cọc trộn xi măng dưới tầng sâu, giữa cọc đặt dày thêm
cọc phun xi măng cao áp, tường vòm cuốn khép kín,…
- Bộ phận chắn giữ kiểu kéo giữ:Ống thép hay thép hình chống đỡ (chống ngang), ống
thép hay thép hình chống đỡ (chống chéo), thanh neo vào trong đất, chống đỡ bằng

4

4


bản sàn các tầng hầm (đối với những công trình thi công bằng phương pháp top down), hệ dầm vòng chống đỡ.
Một số loại tường vây thường sử dụng cho các công trình hố đào:
- Tường chắn bằng đất trộn ximăng ở tầng sâu:Trộn cưỡng chế đất với ximăng (dạng
dung dịch hoặc dạng bột), lợi dụng một số phản ứng hoá lý xảy ra giữa đất với xi
măng, sau khi đóng rắn sẽ tạo thành tường chắn có dạng bản liền khối có cường độ
nhất định. Loại tường chắn này thích hợp cho các loại công trình hố đào có chiều sâu
đào từ 3 m đến 6m.
- Cọc bản thép:Dùng thép máng sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản thép khóa
miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U hoặc Z. Dùng phương pháp đóng hoặc rung
để hạ chúng vào trong đất. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ, chúng có thể được
thu hồi và sử dụng lại. Loại tường này thích hợp cho các hố đào có độ sâu từ 3 m đến
10 m.
- Cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực:Dùng các cọc có chiều dài từ6 m đến 12 m hạ
bằng phương pháp xói nước. Sau khi hạ cọc vào đất, trên đỉnh cọc đổ một dầm vòng
bằng bê tông cốt thép đặt một dãy chắn giữ hoặc thanh neo. Loại tường này có thể
dùng cho các hố đào có chiều sâu từ 3 m đến 6 m.
- Tường chắn bằng cọc khoan nhồi:Dùng các cọc khoan nhồi có đường kính từ 0,6 m
đến 1,0m, dài từ 15 m đến 30 m làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh
cọc đổ dầm vòng bằng bê tông cốt thép. Loài tường này thích hợp cho các hố đào có
độ sâu từ 6 mđến 13 m.
- Tường liên tục trong đất:Dùng các máy đào đặc biệt để đào thành hố đào thành
những đoạn có độ dài nhất định (có dùng dung dịch bentonite để giữ ổn định), sau đó
đem các lồng thép đã chế tạo sẵn đặt vào. Dùng ống dẫn đổ bê tông cho từng đoạn
tường rồi nối các đoạn tường này lại với nhau bằng các đầu nối đặc biệt (ống đầu nối
hoặc hộp nối) để tạo thành tường liên tục trong đất bằng bê tông cốt thép.Loại tường
này thích hợp cho những hố đào có độ sâu từ 10 m trở lên hoặc trong những trường
hợp điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn tương đối phức tạp, gây khó
khăn cho việc thi công hố đào.

5

5


1.2. Giới thiệu một số công trình hố đào sâu
1.2.1. Trên thế giới [2]
Tại thủ đô Mát-xcơ-va của nước Nga, một nhà để xe có quy mô xây dựng làdài 156 m,
rộng 54 m, cao 27 m, 7 tầng, sức chứa 2.000 ôtô con. Để xây dựng công trình
3

3

3

này,người ta đã đào 274.000m đất, 4.000m bêtông đổ tại chổ và 19.500m bê tông cốt
thép đúc sẵn. Các tường chịu lực được xây dựng trong 6 tháng bằng phương pháp
tường trong đất.
Ngoài ra, một nhà để xe khác được xây dựng ngầm 7 tầng, có kiến trúc hình tròn với
đường kính 57m, sâu 28m, sức chứa 530 ôtô con, sàn trên cùng cách mặt đường phố
3m, các tầng được xếp theo đường xoắn ốc. Đây là công trình được xây dựng bằng
phương pháp giếng chìm.
1.2.2. Ở Việt Nam
1.2.2.1. Công trình Cao ốc văn phòng Nguyễn Lâm [3]

Hình 1.1 Phối cảnh công trình Cao ốc văn phòng Nguyễn Lâm.

6

6


Công trình Cao ốc văn phòng Nguyễn Lâmtọa lạc tại số 133,133A, 135A, 119/16/12,
109/22/12D, 109/22/12E, 119/16/22 Đường Dương Bá Trạc,Phường 1,Quận 8, Thành
phố Hồ Chí Minh. Công trìnhdo công ty ACCCO thiết kế, gồm 2 tầng hầm, 1 trệt và1
2

lửng, 11 lầu, sân thượng và mái bê tông cốt thép, tổng diện tích sàn trên 9.000m .
Công trình bố trí tường chắn bê tông cốt thép dày 1,0 m kết hợp hệ chống chắn giữ
theo suốt chu vi tầng hầm, cao độ đỉnh tường vây là -1,275m và mũi tường vây là 30,075m (cao độ tầng trệt là ±0,000 m). Chiều sâu hố đào h = 9,0m (tính đến cao trình
đáy đài móng lớn nhất - vị trí hố thang máy).
Một số hình ảnh trong quá trình thi công của công trình được thể hiện bởi Hình 1.2,
Hình 1.3 và Hình 1.4.

Hình 1.2 Mặt bằng hệ giằng lớp 1.

Hình 1.3 Mặt bằng thi công tầng hầm 2.

7

7


Hình 1.4 Công tác đào đất và tiến hành lắp đặt tầng chống thứ 2.
1.2.2.2. Công trình The Centec Tower [4]

Hình 1.5 Phối cảnh công trình Tòa nhà The Centec Tower.
Công trình được xây dựng tại số 72 - 74 Đường Nguyễn Thị Minh Khai, Quận 3,

8

8


Thành phố Hồ Chí Minh như được thể hiện bởi Hình 1.5. Công trình gồm 22 tầng trên
mặt đất và 3 tầng hầm. Tổng chiều cao công trình là 97,8m.
Phương án tường chắn đất được chọn là phương án tường liên tục, dày 0,6m, sâu 24m.
Để chống đỡ tường liên tục này, người ta tiến hành bố trí 3 tầng hệ giằng chống ở các
cao độ khác nhau: -1,900m, -5,500m, -9,100m (cao độ đỉnh tường là ±0,000 m).
Một số hình ảnh trong quá trình thi công của công trình được thể hiện bởi Hình 1.6,
Hình 1.7.

Hình 1.6 Tầng chống thứ nhất tường tầng hầm.

Hình 1.7 Tầng chống thứ hai, ba của tường tầng hầm.

9

9


1.2.2.3. Công trình Cao ốc văn phòng - thương mại Golden Tower [4]
Công trình được xây dựng tại số 06,Đường Nguyễn Thị Minh Khai,Phường ĐaKao,
Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, công trình gồm 13 tầng cao và 02 tầng hầm. Đây là
công trình có hố đào sâu được chắn giữ bằng tường liên tục, chiều dày tường là
0,6m.Một số hình ảnh trong quá trình thi công của công trình được thể hiện bởi Hình
1.8, Hình 1.9.

Hình 1.8 Lắp đặt tầng chống thứ nhất.

Hình 1.9 Đào đất đến cao độ sàn hầm 1.
1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của đất quanh hố đào sâu [2,5,6]
Theo kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả, đất và công trình ở gần hố đào bị chuyển vị
với một giá trị độ lớn nào đó. Chuyển vị này do các yếu tố chủ yếu gây ra bởi:

10

10


1.3.1. Kích thước hố đào
Hình dạng mặt bằng, diện tích mặt bằng, độ sâu vàsự xuất hiện của những góc lồi của
hố đào có ảnh hưởng rất lớn tới sự mở rộng và sự dịch chuyển của đất xung quanh và
bên dưới đáy hố đào.
1.3.2. Tình trạng nước ngầm
Tác động của nước ngầm đối với độ lún của đất rất đa dạng và xảy ra ở các giai đoạn
đào khác nhau. Dòng thấm là nguyên nhân làm giảm áp lực nước ngầm, làm gia tăng
ứng suất hữu hiệu và độ lún bên ngoài biên hố đào.
1.3.3. Biện pháp thi công
Việc lựa chọn các biện pháp thi công tổng thể đối với tầng hầm như biện pháp topdown hay bottom-up, kỹ thuật sử dụng thanh chống, khoảng thời gian tiến hành các
giai đoạn đào,…tất cả đều có ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của đất ở quanh hố móng.
1.3.4. Các hệ số an toàn ổn định

Hình 1.10 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của tường, độ cứng của hệ thống chống và
hệ số an toàn chống đẩy trồi.
Trong đó: EI là độ cứng của tường;γw là trọng lượng đơn vị của nước;
cứng của hệ thống tường chắn.

11

11

EI
là độ
h4
w avg


Hệ số an toàn càng nhỏ thì ổn định của hố đào càng thấp. Khi hố đào sụp đổ do hệ số
an toàn không đủ, nó sẽ gây ra chuyển vị lớn cho tường chắn. Do vậy, chúng ta có thể
thấy rằng chuyển vị của tường liên quan mật thiết với hệ số an toàn. Thực tế mối liên
quan giữa chuyển vị tường hố đào với hệ số an toàn của rất nhiều trường hợp đã được
tổng hợp bởi Clough và O’Rourke (1990) và được trình bày bởi Hình .
Theo hình này, hệ số an toàn chống phá hoại đẩy trồi (F b ) càng nhỏ thì chuyển vị của
tường chắn càng lớn. Khi hệ số an toàn tiệm cận về 1, hố đào sẽ tiến tới sự sụp đổ và
chuyển vị lớn của tường sẽ xuất hiện. Sự liên hệ giữa hệ số an toàn chống phá hoại đẩy
vào và chuyển vị tường tương tự như được thể hiện bởi Hình .
1.3.5. Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền
Sự giảm ứng suất tổng thể theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang xảy ra trong
quá trình đào đất dẫn đến sự xuất hiện của áp lực đất chủ động trong đất nền và việc
thay đổi sự cân bằng áp lực nước lỗ rỗng có tác động tới biến dạng của đất.
1.3.6. Ứng suất ngang ban đầu trong đất
Trong các vùng đất cao, tồn tại ứng suất theo phương ngang ở trong đất kiểu như trong
đất sét quá cố kết, giá trị của hệ số áp lực đất lớn hơn K o , biến dạng của đất xung
quanh hố đào lớn. Đối với đất có tính nén thấp, giá trị của hệ số áp lực đất ở trạng thái
nghỉ là K o , biến dạng của đất xung quanh hố đào thường nhỏ hơn.
1.3.7. Độ cứng tường
Về lý thuyết, chuyển vị tường sẽ giảm cùng với sự gia tăng độ cứng tường. Tuy vậy,
lượng giảm chuyển vị không liên quan tuyến tính với việc tăng độ cứng. Sự gia tăng
của chiều dày tường hay độ cứng tường chắc chắn làm giảm chuyển vị hiệu quả nhưng
chỉ tới một giới hạn nhất định (Hsieh, 1999). Do đó, giảm chuyển vị bằng việc tăng
chiều dày tường không phải là hoàn toàn hiệu quả.
1.3.8. Độ cứng thanh chống
Chuyển vị hông của tường tương ứng với từng giai đoạn đào trong trường hợp TNEC
(Ou et al., 1998) được thể hiện như Hình 1.11. Vì phương pháp đào ngược được áp
dụng trong trường hợp này, độ cứng dọc trục của sàn khá lớn và đặc điểm biến dạng
tường giống như thể hiện trong Hình 1.11với chuyển vị tường lớn nhất nằm tại bề mặt


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×