MỞ ĐẦU 1. Đặt vẫn đề Trong những năm đầu của thế kỷ 21, Việt Nam đang trên đường hội nhập nền kinh tế thế giới. Van đề cấp thiết hang đầu là chúng ta phải biết ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật của thế giới trong công cuộc xây dựng đất nước cho xứng tầm với tiễn trình phát triển chung của toàn nhân loại. Nhiều công trình cơ sở hạ tầng được thực hiện để phục vụ cho quá trình phát triển sản suất, bên cạnh đó cũng xây dựng các công trình phục vụ cho nhu câu sinh hoạt xã hội.
Do quá trình đô thi hoá nên mật độ dan số ở các đô thị lớn ngày càng đông, để mở rộng diện tích sử dụng cho các công trình người ta quan tâm nhiều đến không gian dưới đất dé xây tầng ham. Trong quá trình thi công tang hầm cho các công trình van dé được quan tâm nhiều nhất là mức độ 6n định của hỗ dao và các công trình lân cận. Tuy theo điều kiện cụ thé của mỗi công trình mà có giải pháp giử thành hố đảo hợp lý. Đối với những công trình được xây trên nên đất tốt, mặt bằng xây dựng rộng rãi, ít bị ảnh hưởng bởi các công trình lân cận thì giải pháp dùng Soil nailing để 6n định hố đào là phù hợp.
Vì vay, tác giả đã tiếp cận công trình Bệnh viện Đại học Y Dược TPHCM để thực hiện đề tài “Nghiên cứu ốn định hồ đào sâu bằng giải pháp Soil Nailing” Soil Nailing được phat triển từ phương pháp đào ham mới của Áo, phương pháp nay sử dung Nailing bằng thép va tường Shotcrete để ôn định mái dốc của đá trong thập niên 60. Soil nailing được áp dụng tại Pháp lần đầu tiên vào năm 1972, dé ồn định mái dốc của đất pha cát cao 18 m. Đức là quốc gia thứ hai áp dụng phương pháp này vảo năm 1976. Từ năm 1975 đến 1981 Trường đại học Karlsruhe và Công ty Baur liên kết thực hiện chương trình nghiên cứu về Soil Nailing.
Chương trình đã thực hiện thí nghiệm trên mô hình có tỷ lệ thực với nhiều kiểu tường khác nhau dé phát triển qui trình phân tích thiết kế Soil Nailing. Lan dau tiên Mỹ dùng soil nailing vào năm 1976, dé 6n định hé đào sâu 13.7 m trong nên đất cát chặt. Trong những năm gan đây soil nailing được sử dụng rộng rãi để ôn định mái đốc của hỗ đào va mái dốc tự nhiên. Mục đích nghiên cứu Mục đích là để làm rõ tính năng của soil nailing trong 6n định hỗ dao, nhằm cung cấp một cái nhìn tổng thể cho quá trình thiết kế và thi công Soil Nailing.
Đồng thời đánh giá mức độ phù hợp của giải pháp này cho các nền đất. Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình thực hiện các nội dung trên tác giả đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: 1. Nghiên cứu về lý thuyết: — Cơ sở lý thuyết tính toán Soil Nailing, cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra 6n định hồ đào, giải pháp thi công Soil nailing và tường mặt hồ đào. Mô phỏng: - Dùng phần mém mô phỏng hồ dao để phân tích 6n định và chuyển vị.
Tính khoa học và thực tiễn Phân tích 6n định và biến dạng của tường vây được gia cô bang Soil nailing trong hỗ đào sâu bằng lý thuyết và bằng phương pháp phan tử hữu hạn. Từ đó nhận xét về sự khác biệt giữa tính toán lý thuyết và mô hình, lựa chọn cách phân tích phù hợp cho các công trình tương tự. Phạm vi và giới hạn của đề tài Trong dé tài chỉ thực hiện nội dung 6n định hố dao sâu bằng phương pháp Soil Nailing mà chưa nghiên cứu đến biến dang của nền đất xung quanh hỗ đào và mức độ ảnh hưởng đến những công trình lân cận. Bên cạnh đó, tác giả cũng chưa chưa có cơ hội thực hiện quan trắc trên công trình thực tế.
TONG QUAN VE CÁC GIẢI PHAP ON ĐỊNH HO DAO SAU Trong xu thé xây dựng hiện nay để mở rộng diện tích sử dụng người ta thường chú ý đến không gian dưới mặt đất. Không gian dưới mặt đất được tận dụng triệt để cho việc xây dựng các tang hầm. Trong quá trình xây dựng tầng ham van đề được các đơn vi thi công quan tâm hang đầu đó là làm sao dé 6n định được hồ dao, khống chế chuyển vị của tường chắn trong giới hạn cho phép để không làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Có nhiều giải pháp ôn định hồ dao, tuỳ thuộc vào các đặc trưng của công trình, điều kiện địa chất và địa điểm xây dựng mà chọn giải pháp cho phù hợp.
Sau đây là một số giải pháp 6n định hé đào phổ biến. TƯỜNG COC CHÓNG (SOLDIER PILE) [11], [15] 1. So lược về tường cọc chong Bao gồm các loại dam thép hình như: dầm chử H, chử I. Trong đó dầm chử H được sử dụng nhiều nhất.
Trình tự thi công tường cọc chống như sau: 1. Thi công cọc, lắp các tam chèn giữa các cọc và lấp lỗ hở giữa cọc và tam chắn. Lap đặt dầm ngang tại vị trí thiết kế, đào đến độ sâu thiết kế và thi công công trinh. Nhỗ cọc khi thi công xong ham Đất dap Cac chéng (Soldier pile) (a) / fo ¬ f / Ỷ 1 / / / “77/ / =7” /.
7P / / Fi i i ——_'Ê / / IL Ễ h hà 7 Fu fi /i /⁄ ’ / F Fi Fi j i / f Ỷ ‘ f : / i ! fff f i f Fy f F,AM ; fFa / a F/ rié Ffof Ỷ # f Fa Ỷ (b) Hình 1. Tường cọc chống (a) mặt bang, (b) mat đứng (theo Chang -Yo Ou, Deep excavation theory and practice, 2006. Ưu và khuyết điểm của giải pháp tường cọc chống O Ưu điểm Thi công dễ dàng và nhanh chóng, giá thành thấp, sau khi thi công xong hầm cọc được nhé lên rất dễ. Ít làm xáo trộn đất hơn khi nhé cọc nếu so sánh với tường cọc bản Có thể tăng cường độ mũi cọc khi thi công trong đất sạn sỏi, dùng được nhiều lần.
Khuyết điểm Dễ bị thâm, cần có giải pháp thoát nước khi thi công trong dat hạt có mực nước ngầm cao. Gây ồn khi đóng cọc, có thé gây lún sau khi nhồ cọc, cần lấp lỗ trống giữa tường cọc chống va đất xung quanh. Khi nhồ cọc gây xáo trộn đất 1. TƯỜNG COC COT (COLUMN PILE) [11], [15] 1.1 Sơ lược về tường cọc cột Giải pháp xây dựng cọc xung quanh hỗ đào dé làm tường vây được thực hiện theo hai phương pháp là đúc trước hay đúc tại công trường.
Phương pháp đúc tại công trường có thé chia ra làm các loại nhỏ như sau: Cọc lèn tại chỗ: phương pháp lèn cọc tại chỗ gọi là phương pháp PIP. Đầu tiên là khoan lỗ bằng mũi khoan xoắn, vữa được lèn chặt vào lỗ khoan khi rút cần khoan. Sau khi khoan xong thì lắp lồng thép hay thép hình chử H vào trên đỉnh. Phương pháp nay chỉ thực hiện với tiết diện 30 - 60 cm, độ thăng đứng và độ kín nước khó đảm bảo.
Qui trình thi công cọc lèn tại chỗ Coc bê tông: dùng cọc bê tông khoan nhéi dé làm tường vây, phương pháp này có giá thành cao nhưng có thể áp dụng được trong vùng đất hạt to. Đường kính từ 60 - 200 cm. Coc xi măng trộn đất: phương pháp coc xi măng trộn được gọi là MIP (Mixed in place pile) hoặc SMW (Soil mixed wall). ra "4 “ | ei> (a) (b) (c) (d) Hình 1.
Thi công cọc trộn đất, (a) trộn và phun vữa (MIP), (b) trộn đến độ sâu thiết kế, (c) rút can trộn đồng thời phun vữa, (đ) trộn xong (theo Chang -Yo Ou, Deep excavation theory and practice, 2006.) Có nhiều cách bô trí cọc khác nhau, sau đây xin liệt kê một sô cách bô trí tiêu biểu: C) C) C) C) C) (a) Bồ tri độc lập (a) SY (b) Bồ tri dang chử S C(/X⁄2XzX:X:X:X*X›X:) (c) Bồ trí dang đường thăng (c) (d) Bồ trí giao nhau (e) Bồ trí xen kẻ Hình 1. Bố trí cọc cột (theo Chang -Yo Ou, Deep excavation theory and practice, 2006.2 Ưu và khuyết điểm của giải pháp tường cọc cột o Ưu điểm - It gay ồn va chan động khi ha coc, dé hiệu chỉnh độ sau, độ cứng lớn hơn coc cột và cọc ván thép, dùng dụng cụ khoan đặc biệt có thể khoan trong đất sạn SỎI. o Khuyét điểm — Không có hiệu ứng vom, thời gian thi công dai hon coc cột va cọc van thép — Độ cứng thấp hơn tường vây, dễ bị khuyết tật trong quá trình thi công 1.1 Sơ lược về tường vay Tường vây được sử dụng đầu tiên vào những năm 50 của thế kỷ trước, sau đó được sử dụng rộng rãi trên thế gi01. Đầu tiên là công tác khoan tạo lỗ sau đó là đặc lồng thép và cuối cùng là đồ bê tông cho tường.
Tường vây là giải pháp giử thành hồ đào có độ cứng và độ kín nước cao nhât. Thi công tường vây, (a) Khoan tạo lỗ, (b) đặt lồng thép >„ Hình 1. Ưu và khuyết điểm của giải pháp tường vây o Ưu điểm — {t én khi thi công coc, độ cứng cao, biến dạng thấp. — Dễ hiệu chỉnh kích thước, chống tham tốt.
— Có thé dùng làm kết cau lâu dài, tường và bản đáy của tầng hầm có thé đỗ liền khối và xem như là bệ móng cọc. o Khuyét điểm — Poi hỏi nhiều thiết bị, thời gian thi công lâu, diện tích xây dung lớn. — Không áp dụng được cho nên cuội sỏi, khó thực hiện trong nên cát lở. NHẬN XÉT CHƯƠNG Có nhiều giải pháp ôn định hố đào.
Mỗi giải pháp điều có những ưu và khuyết điểm riêng. Việc lựa chọn giải pháp nào là còn phụ thuộc vào nhiều yếu tổ như: - Điều kiện địa hình, dia chất và thủy văn. - _ Điều kiện kinh tế. - Dac trưng của công trình.
CO SO LY THUYET TINH TOAN SOIL NAILING VA TUONG BAO 2. PHAN TÍCH ON ĐỊNH TƯỜNG SOIL NAILING 2. Su truyén tai lén twong soil nailing Tải trọng truyền lên soil nailing trong các giai đoạn thi công như sau [9]: - Khi đào xong giai đoạn 1 và chưa lắp đặt nail, thành hỗ dao vẫn 6n định do độ bền của đất được huy động dọc theo mặt trượt. - - Khi thi công xong lớp nail 1 và tường tạm, tai do biến dạng của đất được truyền lên nail thông qua ứng suất cắt và được chuyển thành lực kéo dọc trục trong nail.
Lúc nay tường tam có vai trò liên kết các nail và giử ôn định thành hồ.