chương 1, nêu bậc lên các yếu tố được xem xét trong hố đào như: thông số đất nền, hệ thanh chống, quan hệ độ cứng giữa tường và hệ thanh chống đỡ trong quá trình đào. - 20 - Khảo sát vấn đề * Tập chí xuất bản Xác định vấn đề * Bài báo khoa học Hồ sơ khảo Nghiên cứu thông số sát địa chất * Chỉ số SPT * Mođuyn Eref * Hệ thanh chống Công trình thực tế * Phân tích plaxis * Phân tích Etabs Ứng suất thanh chống Ứng suất thanh chống * Tính toán mô hình * Quan trắc hiện trường * Dạng hệ thanh chống So sánh và phân tích Kết luận Hình 1. - 21 - Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên đây, tác giả lựa chọn các phương pháp nghiên cứu cụ thể như sau: tính toán lý thuyết, sử dụng phần mềm PTHH để tính toán và quan trắc hiện trường kiểm chứng. Trong đó: - Lý thuyết tính toán: sử dụng lý thuyết tính toán sau đây: o Lý thuyết tính toán tường chắn liên tục trong đất.
o Lý thuyết cơ học đất tới hạn o Lý thuyết dẻo - Quan trắc chuyển vị ghi nhận ứng suất hệ giằng chống hố đào. - Mô phỏng phần mềm Plaxis, Sap, Etabs phân tích nội lực chuyển vị hệ giằng chống. Dữ liệu sưu tầm. Dữ liệu sưu tầm được nhờ sự giúp đỡ, hỗ trợ của bạn bè đang làm việc tại Công ty Cổ Phần Địa Ốc Hòa Bình, Bachy Soletanche gồm có: a - Báo cáo khảo sát địa chất, thông số SPT ở các lớp đất khác nhau, thông tin về mực nước ngầm.
b - Dữ liệu quan trắc hiện trường ghi nhận bởi các strain gauge, để đo đạc ứng suất trong các thanh chống của hố đào. c - Bản vẽ bố trí hệ giằng, bố trí các strain gauge quan trắc, chi tiết liên kết, hồ sơ thiết kế biện pháp thi công. Mô phỏng các trường hợp thực tế. Nghiên cứu thực tế được thực hiện bằng cách mô hình quá trình thi công hố đào công trình Nhà Điều Hành Tổng Công Ty Hàng Không Miền Nam.
Công trình đã thi hoàn thành, có đầy đủ số liệu quan trắc thực tế. Ứng xử của đất sử dụng mô hình đàn hồi - dẻo lý tưởng Mohr-Coulomb. Trong luận văn này thực hiện so sánh nội lực trong hệ thanh chống giữa mô hình và kết quả quan trắc thực tế trong hai giai đoạn thi công: giai đoạn thi công đào đất lần 2 (đến cao độ -6.80m) và giai đoạn sau khi lắp hệ giằng chống thứ 2 (lớp 2). Nghiên cứu các phương án hệ thanh giằng chống khác nhau trong hố đào.
- 22 - Nghiên cứu thông số và so sánh kết quả. Sau khi nghiên cứu và so sánh kết quả trong hai giai đoạn thi công thì tiến hành khảo sát nội lực trong thanh chống giữa quan trắc và thực tế tại một vị trí thanh chống cho cả hai tầng chống. Tiến hành hiệu chỉnh các thông số đầu vào như mođun biến dạng Eref và lực kích trong thanh để cho kết quả thiết kế theo mô hình ôm sát với kết quả quan trắc thực tế. Phân tích, so sánh kế quả đưa ra giải pháp đáp ứng yêu cấu về kinh tế kỹ thuật.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Đề tài “nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực đất lên hệ giằng chống hố đào sâu” có tính khoa học cao vì nó sử dụng những số liệu của công trình thực tế đã thi công, đánh giá so sánh nội lực trong hệ thanh chống giữa thiết kế mô hình và số liệu quan trắc thực tế. Luận văn này còn giúp người thiết kế có thêm cơ sở lý luận chính xác hơn trong việc tính toán thiết kế biện pháp thi công hố đào sâu mà đặc biệt là thiết kế hệ thanh chống. Trong đề tài này, đi sâu nghiên cứu mối ảnh hưởng tương hỗ giữa áp lực tường chắn hố đào vào nội lực trong hệ giằng, nhằm cung cấp những dữ liệu có ích trong thiết kế hố đào. Làm rõ mối quan hệ giữa độ cứng của tường và áp lực phân bố trên tường, sự thay đổi độ cứng của tường ảnh hưởng đến áp lực như thế nào.
Nội lực trong các hệ giằng chống. Mối tương quan của độ cứng của tường và độ cứng của hệ giằng chống.5 Giới hạn của đề tài. Do điều kiện hạn chế nên tác giả chỉ nghiên cứu cho địa chất ở một số vùng trong Thành phố Hồ Chí Minh. - 23 - Chương 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.
Việc thực hiện một hố đào liên quan đến hai vấn đề đó là ổn định và biến dạng. Hố đào ổn định là hố đào mà tường vây không bị sụp đổ và đáy hố đào không bị mất kiểm soát hay bị đẩy trồi. Trong quá trình thi công, hố đào được thiết kế chống lại biện dạng của nền xung quanh có thể dẫn đến phá hoại công trình lân cận, đường xá, cơ sở hạ tầng. Mức độ phá hoại nhiều hay ít phụ thuộc vào mức độ chuyển vị của đất nền xung quanh chuyển vị này chịu ảnh hưởng của độ cứng của tường và hệ giằng chống.
Ổn định và biến dạng liên quan chặt chẽ với nhau. Khi hệ giằng không đủ cứng, tường không đủ cứng, áp lực từ đất sẽ gây biến dạng lên hệ tường và giằng dẫn đến việc mất ổn định của các yếu tố như đất nền xung quanh, đáy hố đào….Nếu hệ số an toàn của hố đào chống lại sự phá hoại lớn thì những biến dạng và chuyển vị là nhỏ, còn hệ số an toàn nhỏ gần bằng 1, thì sự phá hoại là lớn. Nhưng cũng phải xét đến nhiều yếu tố để thiết kế hệ số an toàn cho hố đào vì hệ hố đào bao gồm tường vây, thanh chống ….là kết cấu tạm thời phục vụ cho thi công nền cần phải xem xét để thỏa mãn các yếu tố an toàn nhưng vẫn kinh tế nhất. Việc thi công hố đào sâu phải bao hàm các công tác như dự đoán chuyển vị tường, khả năng chịu lực của hệ thanh chống đảm bảo ổn định và biến dạng.
Kinh nghiệm chỉ ra rằng những việc dự đoán, phân tích này chỉ có thể thực hiện chính xác trong hố đào đơn giản bằng tính toán cân bằng giới hạn. Tuy nhiên, trong những trường hợp tương đối phức tạp thì việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn là cần thiết phân tích chuyển vị tường, nội lực, biến dạng hệ thanh chống. Phần phân tích tổng quan tổng kết các nghiên cứu đã xuất bản trước đây, tổng hợp những bài báo nghiên cứu phân tích quá trình thi công hố đào sâu.2 Các nghiên cứu đã xuất bản. Tổng kết nghiên cứu của O’Rourke (1981) O’rourke đã nghiên cứu chuyển vị đất nền gây ra bởi hố đào sâu có hệ giằng chống và hoạt động thi công liên quan.
Ông đã chỉ ra sự quan trọng của hoạt động chuẩn bị công trường lên chuyển vị của đất nền và cũng liệt kê ra sự bố trí lại và việc hạ mực nước ngầm, thi công tường vây, thi công hố móng đào sâu cũng như là hoạt động chuẩn bị công trường có thể gây ra chuyển vị nền. Tác giả cũng nghiên cứu quan hệ giữa hình dạng chuyển vị của tường hố đào, tỷ số chuyển vị ngang và đứng của mặt đất nền bằng cách xem xét dữ liệu thực hiện từ bảy trường hợp nghiên cứu. O’Rourke cũng kết luận từ những phân tích rằng tỷ số chuyển vị ngang trên chuyển vị đứng là 1.6 đối với biến dạng công-son thuần túy và 0.6 đối với biến dạng phình trồi thuần túy của tường vây. Ngoài ra, O’Rourke cũng nêu ra những kết luận về tác động của độ cứng hệ giằng chống, việc ứng suất trước của thanh giằng chống và tính toán thời gian của việc lắp chống.
Tác giả nhận xét rằng độ cứng hữu hiệu của chống có thể thấp hơn 2% so với độ cứng chuẩn (AE/L) do hiệu ứng nén tại vị trí liên kết và hiệu ứng uốn của giằng chống. Loại đất là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện hố đào sâu. Tổng kết của những bài báo chỉ ra rằng loại đất là yếu tố chủ yếu trong việc thực hiện hố đào sâu. Loại đất là quan trọng vì việc thực hiện hố đào chi phối bởi sự tương tác giữa đất và hệ thống chống giữ.
Peck (1969) đã tóm tắt những thông tin từ những trường hợp nghiên cứu trên chuyển vị đất nền lân cận với hố đào và chỉ ra rằng chuyển vị phía sau hố đào có liên quan đến loại đất. Theo những ý chính sử dụng để phân tích nội lực của thanh chống của hố đào sâu dựa trên cơ sở tương tác kết quả đo đạc. Peck đã thiết lập biểu đồ chuyển vị gây ra bởi thực hiện hố đào (Hình 2. Có thể thấy trên hình, tác giả đề nghị 3 vùng biểu đồ chuyển vị dựa trên điều kiện đất nền và tay nghề công nhân.1 Tổng hợp chuyển vị nền lân cận hố đào của các loại đất, theo hàm số khoảng cách theo cạnh hố đào Peck, (1969).
Lắp đặt thanh chống là yếu tố quyết định để giảm thiểu chuyển vị. Bài học khác từ những tổng kết trước đây là đó là hệ thống chống đỡ được lắp đặt ngay lập tức để hạn chế chuyển vị tường. Chuyển vị tường có thể tăng trong lúc trì hoãn thi công hệ chống bởi hai lý do. Một là biến dạng phụ thuộc thời gian.
Biến dạng phụ thuộc thời gian có thể gây ra cố kết đất, lưu biến của đất, hoặc từ biến trong cấu kiện kết cấu. Nguyên nhân thứ hai là việc đào quá mức. Khái niệm đào quá mức mô tả chính là sự thi công trễ của hệ giằng chống khi quá trình đào đất vẫn tiếp diễn. Trình tự thi công hố đào sâu là yếu tố quan trọng trong việc thực hiện hố đào sâu.
Trình tự thi công là thứ tự những công việc liên quan đến hố đào sâu được thực hiện. Trình tự thi công là quan trọng vì đất nền thì không tuyến tính và ứng xử của nó phụ thuộc lộ trình tải trọng. Ví dụ như xem xét một trường hợp mà ở đó tất cả đất được đào trước khi lắp thanh chống với trường hợp đào từng giai đoạn và lắp thanh - 26 - chống sau mỗi giai đoạn. Ứng xử của hố đào sẽ khác nhau cho cả hai trường hợp này.
Phương pháp thứ nhất có thể dẫn đến sụp đổ, trong khi phương pháp thứ hai dẫn đến giới hạn chuyển vị ở một lượng nhỏ. Hệ chống đỡ ứng suất trước rất hiệu quả để giảm chuyển vị. Clough và O’Rourke (1990) nhấn mạnh rằng ứng suất trước neo trong đất hay giằng chống thì rất hữu hiệu trong việc hạn chế chuyển vị của tường.