MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Những năm gần đây, mật độ dân số tại các thành phố lớn liên tục tăng nhanh. Nhằm đáp ứng các nhu cầu sinh hoạt, làm việc và dịch vụ, các công trình cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều.
Bên cạnh đó, các công trình này phải có diện tích phần ngầm đủ lớn theo tiêu chuẩn quy hoạch và thiết kế để phục vụ các hạng mục như bãi giữ xe, bãi chứa các thiết bị phụ trợ như hệ thống điện, hệ thống nước… Với các công trình có chiều cao tầng và độ sâu tầng hầm lớn, phương pháp thiết kế và thi công tường chắn bê tông cốt thép (Diaphragm Wall) được sử dụng phổ biến. Trong đó, vấn đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu công trình ngầm luôn là vấn đề lớn và luôn cần nhiều thời gian nghiên cứu. Trong nhiều nghiên cứu trước, chuyển vị của tường chắn hố đào sâu phụ thuộc nhiều vào các thông số đặc trưng biến dạng của đất. Thực tế, các thông số này biến đổi trong suốt quá trình thi công từ khi tường bắt đầu chuyển vị chứ không phải hằng số.
Trong các bài toán phân tích thông thường, người ta chỉ xét các thông số này là hằng số trong suốt quá trình thi công. Nghiên cứu này sẽ tiến hành mô phỏng các bước thi công có điều chỉnh các thông số đặc trưng biến dạng của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn sao cho tương thích với số liệu quan trắc thực tế của công trình. Mục đích nghiên cứu của đề tài. Mục đích nghiên cứu của luận văn này là “xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom up”.
Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài. Đánh giá độ ổn định và biến dạng của hố đào sâu được thi công bằng biện pháp đào hở kết hợp hệ chống giữ. 1 Thiết lập quan hệ giữa chiều sâu tường cắm vào đất với chuyển vị của tường chắn. Đưa ra hướng hiệu chỉnh thông số đặc trưng biến dạng của đất ảnh hưởng lớn đến quá trình chuyển vị ngang của tường chắn hố đào sâu.
Đưa ra giải pháp xây dựng mô hình đất của hố đào sâu trong phần mềm Plaxis 3D Foundation từ đó cung cấp kết quả chuyển vị sát ứng xử thực tế của công trình hơn. Dự báo được chuyển vị của từng bước thi công giúp tránh rủi ro trong quá trình thi công hố đào sâu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Tổng hợp các nghiên cứu trước đó.
Sử dụng kết quả quan trắc thực tế của công trình đã thi công. Thiết lập các thông số đầu vào và thành lập mô hình trong Plaxis. Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation phân tích lại để hiệu chỉnh các thông số của mô hình đất. Giới hạn phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong việc khảo sát chuyển vị ngang của tường chắn hố đào sâu thi công bằng phương pháp bottum up. Số liệu dùng để nghiên cứu là kết quả quan trắc thực tế từ công trình tại quận 1, Tp Hồ Chí Minh. Hạn chế của đề tài. Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu những vấn đề của hố đào sâu được chắn giữ bằng tường chắn bê tông cốt thép (Diaphragm wall), và kết luận cho công trình được thi công bằng phương pháp bottum up.
Mô phỏng các bước thi công có sự thay đổi thông số đặc trưng trong từng bước thi công là thủ tục không có sẵn trong Plaxis. Khi thực hiện đề tài này, ta phải sử dụng một vài thủ thuật thủ công để thay thế thông số trong từng bước thi công. Từ đó sẽ mất nhiều thời gian cho công tác xây dựng mô hình. Cấu trúc luận văn.
Tổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị tường chắn hố đào sâu. Các công trình nghiên cứu về quan hệ biến dạng và thông số biến dạng. Cơ sở lý thuyết và phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu bằng PP FEM. Mô hình tính toán và bộ thông số đầu vào cho chương trình Plaxis 3D Foundation.
Giới thiệu về các mô hình tính toán bằng PP FEM, và các giá trị cần thiết cho thiết kế của mỗi mô hình chọn. Phạm vi ứng dụng của mỗi mô hình. Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để phân tích lại theo mô hình Mohr-Coulumb trạng thái Drained và Undrained. Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up.
Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án President Place, 93 Nguyễn Du, quận 1, Tp Hồ Chí Minh. Dùng kết quả từ phần mềm “PLAXIS 3D FOUNDATION” so sánh với các giá trị quan trắc để thấy sự tương thích của mô hình đất. Với kết quả này ta sẽ thấy xu hướng của các thông số đặc trưng biến đổi qua các bước thi công và có kể đến mức độ chuyển vị của tường chắn hố đào sâu. Kết luận và kiến nghị Từ kết quả phân tích ở chương 3.
Chúng ta kết luận mô hình đất nào sẽ phù hợp. Đưa ra những điểm mới mà công trình nghiên cứu thực hiện được. Sau đó kiến nghị một quy trình mô phỏng các bước thi công hố đào sâu cho hợp lý. 3 Chƣơng 1 Tổng quan 1.1 Tổng quan Có lẽ không có loại công trình nào mà các yếu tố kết cấu xây dựng và địa kỹ thuật lại liên quan nhiều đến ứng xử của kêt cấu đất như hệ tường vây được thi công trong lớp sét yếu.
Người kỹ sư thiết kế phải phân tích và thiết kế hệ thống tường chắn đủ cứng đề chống lại sự phá hoại kết cấu, sự trượt, chuyển vị và sự phá hoại ổn định. Kết cấu hố đào sâu thường được thi công trong vùng dân cư. Chuyển vị đất nền phải thấp hơn giới hạn cho phép để tránh ảnh hưởng tới những kết cấu lân cận. Chuyển vị của tường là yếu tố khó tiên đoán trước.
Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thuộc tính địa chất, độ cứng của tường và hệ thanh chống, trình tự thi công và trình độ tay nghề công nhân. Đào hố móng cho các tầng hầm trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác rất dễ sinh ra, mất ổn định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng … làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình xây dựng, các công trình ngầm và đường ống xung quanh. Công trình hố đào sâu bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất… trong đó, một khâu nào đó gặp sự cố có thể sẽ dẫn đến cả công trình bị đỗ vỡ. Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ nước ngầm, đào đất… đều có thể sinh ra những ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau, tăng thêm các nhân tố để có thể gây ra sự cố.
Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ là có tính tạm thời nên có khuynh hướng không muốn đầu tư chi phí nhiều. Nhưng nếu để xảy ra sự cố thì xử 4 lý sẽ vô cùng khó khăn, gây ra tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng nghiêm trọng về mặt xã hội.2 Phân loại hố đào Việc phân loại hố đào nông và sâu chỉ mang tính tương đối. Tezhaghi và Peck (1969) [24] cho rằng hố đào lớn hơn 6 mét thì được gọi là hố đào sâu. Tuy nhiên trong một vài trường hợp đặc biệt, khi độ sâu hố đào bé hơn 6 mét nhưng do được thi công trong điều kiện địa chất công trình và điều kiện thủy văn phức tạp thì cũng được phân tích như ứng xử của hố đào sâu.
Nếu phân biệt hố đào sâu theo phương thức đào, người ta phân biệt hố đào sâu thành hai nhóm chuyên biệt sau: Đào không có chắn giữ: được sử dụng cho các nhu cầu hạ mực nước ngầm, đào đất, gia cố nền và giữ mái dốc; Đào có chắn giữ: được sử dụng cho các kết cấu quay giữ, hệ thống chắn giữ, gia cố nền, quan trắc… Khi phân loại hố đào theo đặc điểm chịu lực của kết cấu, người ta chia hố đào thành hai nhóm sau: Kết cấu chắn giữ áp lực chủ động: có vai trò chịu tác dụng của phần áp lực chủ động tác động lên kết cấu thành hố đào, bao gồm các kết cấu phun neo để chắn giữ, tường bằng đinh đất để chắn giữ; Kết cấu chắn giữ áp lực bị động: có vai trò chịu tác dụng của phần áp lực bị động tác động lên kết cấu thành hố đào, bao gồm các kết cấu như cọc, bản, ống, tường và chống, hoặc sử dụng ngay bản thân kết cấu sàn tầng hầm tự chống đỡ ( top – down). Khi phân biệt hố đào theo chức năng kết cấu, có thể phân chia kết cấu chắn giữ thành hai bộ phận sau đây: 5 Bộ phận chắn đất, bao gồm: - Hệ tường thép, thấm nước có cọc thép chữ H, I có bản cài; hệ tường cọc nhồi liền kề nhưng không thật sự sát nhau, hệ cừ Larsen, cọc hai hành chắn đất, cọc nhồi kiều liên vòm, chắn giữ bằng đinh đất… - Hệ tường bê tông cốt thép, ngăn nước có tường liên tục trong đất, cọc, tường trộn xi măng dưới tầng đất sâu, giữa cọc đặt dày và bố trí thêm cột xi măng cao áp, tường vòm cuốn khép kín… Bộ phận chắn đất kiểu kéo giữ gồm kiểu tự đứng, thanh neo vào tầng đất, ống thép, thép hình chống đỡ, chống chéo, hệ dầm vòng chống đỡ… 1.
