Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Công Nghệ Tường Vây Barrette Để Ổn Định Hố Đào Sâu Trong Điều Kiện Đất Yếu

• Tác giả: Mã Quang Vinh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Võ Phan
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Tường Vây Barrette Ổn Định Hố Đào Sâu Trong Đất Yếu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP SỬ DỤNG TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO
• 1.1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu trong nước và thế giới liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài
• 1.1.1. Một số ứng dụng cọc barrette trên thế giới
• 1.1.2. Một số ứng dụng cọc barrette ở Việt Nam
• 1.2. Các phương pháp ổn định hố đào
• 1.2.1. Giữ ổn định bằng tường cừ thép
• 1.2.2. Tường cừ dạng cọc nhồi
• 1.2.3. Giữ ổn định bằng cọc xi măng đất
• 1.3. Tổng quan về tường vây barrette
• 1.3.1. Giới thiệu chung
• 1.3.2. Các tiết diện cọc barrette hình chữ nhật thường dùng
• 1.3.3. Thiết bị thi công
• 1.3.4. Công nghệ thi công
• 1.3.5. Các phương pháp ổn định tường vây barrette
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CỌC BARRETTE
• 2.1. Áp lực đất tường chắn
• 2.1.1. Áp lực chủ động
• 2.1.2. Áp lực bị động
• 2.2. Tính toán tường vây barrette theo phương pháp cổ điển
• 2.2.1. Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường
• 2.2.2. Moment lớn nhất trong tường
• 2.2.3. Tường chắn một hàng chống
• 2.2.4. Tường chắn nhiều hàng chống
• 2.2.5. Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tường vây barrette
• 2.2.6. Kiểm tra chuyển vị tại đỉnh của tường vây barrette
• 2.3. Mô hình nền Winkler
• 2.4. Lý thuyết đàn hồi
• 2.5. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.6. Tính toán kiểm tra ổn định hố đào
• 2.6.1. Kiểm tra ổn định về thấm của hố đào trong đất có mực nước ngầm cao
• 2.6.2. Yêu cầu chung
• 2.6.3. Ảnh hưởng của nước ngầm
• 2.6.4. Kiểm tra ổn định do tác động của nước ngầm
• 2.6.5. Kiểm tra ổn định phình trồi của đáy hố móng trong nền sét
• 2.6.6. Giải pháp xử lý đất ở đáy hố đào
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA TƯỜNG VÂY BARRETTE VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
• 3.1. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền
• 3.2. Tổng hợp số liệu địa chất và vật liệu tường vây barrette
• 3.2.1. Đặc trưng vật liệu tường dày 600mm mác bê tông 300
• 3.2.2. Đặc trưng vật liệu thanh chống thép hình H400
• 3.2.3. Mô hình hố đào và tường vây barrette
• 3.3. Ảnh hưởng của chiều cao tầng chống đến tường vây
• 3.3.1. Khoảng cách các tầng chống 3m
• 3.3.2. Khoảng cách các tầng chống 4m
• 3.3.3. Khoảng cách các tầng chống 5m
• 3.4. Ảnh hưởng của bề dày đến chuyển vị ngang và nội lực tường vây
• 3.4.1. Các đặc trưng về vật liệu
• 3.4.2. Kết quả tính toán moment và chuyển vị trong tường vây ở giai đoạn thi công cuối cùng
• 3.4.3. So sánh kết quả chuyển vị ngang và moment của tường khi thay đổi bề dày tường vây
• 3.5. Ảnh hưởng của chiều sâu tường đến chuyển vị và nội lực tường vây
• 3.5.1. Trường hợp chiều sâu tường là 20m
• 3.5.2. Trường hợp chiều sâu tường là 25m
• 3.5.3. Trường hợp tường có chiều sâu ngàm là 30m
• 3.5.4. So sánh kết quả chuyển vị ngang và moment của tường khi thay đổi chiều sâu tường
• 3.5.5. Nhận xét
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
• 4.1. Giới thiệu về công trình
• 4.2. Cấu tạo địa chất
• 4.3. Mặt cắt địa chất
• 4.4. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền
• 4.5. Các giai đoạn thi công công trình
• 4.5.1. Giai đoạn đào đất đợt 1
• 4.5.2. Giai đoạn đào đất đợt 2
• 4.5.3. Giai đoạn đào đất đợt 3
• 4.5.4. Giai đoạn đào đất đợt 4
• 4.6. So sánh kết quả chuyển vị ngang giữa mô hình Mohr — Coulomb, Hardening Soil và kết quả quan trắc
• 4.7. Nhận xét
• KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về công nghệ tường vây barrette

Công nghệ tường vây là một giải pháp kỹ thuật hiện đại được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình ngầm, đặc biệt là trong điều kiện đất yếu. Tường vây barrette là một dạng tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ, có tiết diện hình chữ nhật, thường được sử dụng để ổn định hố đào sâu. Công nghệ này không chỉ giúp kiểm soát biến dạng của đất nền mà còn đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ tường vây barrette trong điều kiện đất yếu, nhằm đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công hiệu quả.

1.1. Ứng dụng tường vây barrette trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới, tường vây barrette đã được áp dụng rộng rãi trong các công trình nhà cao tầng có tầng hầm, như các tòa nhà ở Đài Loan, Hồng Kông, và Mỹ. Tại Việt Nam, công nghệ này cũng đã được triển khai từ những năm 1990, với các công trình tiêu biểu như Saigon Centre, Harbour View, và Vincom Towers. Những ứng dụng này đã chứng minh hiệu quả của tường vây barrette trong việc ổn định hố đào sâu và kiểm soát biến dạng đất nền.

1.2. Các phương pháp ổn định hố đào

Có nhiều phương pháp để ổn định hố đào sâu, bao gồm sử dụng tường cừ thép, tường cọc nhồi, và tường cọc đất trộn xi măng. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Tường vây barrette được ưa chuộng nhờ khả năng chịu lực tốt, độ ổn định cao, và khả năng chống thấm hiệu quả.

II. Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định hố đào

Chương này trình bày các cơ sở lý thuyết để tính toán ổn định hố đào sâu trong điều kiện đất yếu sử dụng công nghệ tường vây barrette. Các yếu tố chính bao gồm áp lực đất chủ động và bị động, kiểm tra sức chịu tải của đất nền, và tính toán moment lớn nhất trong tường. Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng và phân tích ứng xử của tường vây trong các điều kiện khác nhau.

2.1. Áp lực đất và tính toán tường vây

Áp lực đất là yếu tố quan trọng trong thiết kế tường vây barrette. Áp lực chủ động và bị động được tính toán dựa trên lý thuyết cổ điển, kết hợp với các phương pháp hiện đại như mô hình Winkler và lý thuyết đàn hồi. Các kết quả tính toán giúp xác định độ ổn định của tường và khả năng chịu tải của đất nền.

2.2. Kiểm tra ổn định hố đào

Kiểm tra ổn định hố đào bao gồm các yêu cầu về chống thấm, chống phình trồi đáy hố, và xử lý đất yếu. Các giải pháp như bơm phụt vữa và sử dụng hệ thống thoát nước được đề xuất để đảm bảo an toàn cho công trình.

III. Phân tích ứng xử của tường vây barrette

Chương này tập trung vào việc phân tích ứng xử của tường vây barrette dưới tác động của các yếu tố như chiều cao tầng chống, bề dày tường, và chiều sâu tường. Các kết quả tính toán cho thấy sự thay đổi của chuyển vị ngang và moment uốn trong tường, giúp lựa chọn các thông số thiết kế phù hợp.

3.1. Ảnh hưởng của chiều cao tầng chống

Chiều cao tầng chống có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của tường vây barrette. Khoảng cách giữa các tầng chống càng lớn, chuyển vị ngang của tường càng tăng. Các kết quả tính toán cho thấy khoảng cách tối ưu giữa các tầng chống là 3-4m để đảm bảo độ ổn định và an toàn.

3.2. Ảnh hưởng của bề dày và chiều sâu tường

Bề dày và chiều sâu tường cũng là các yếu tố quan trọng trong thiết kế. Tường có bề dày lớn hơn và chiều sâu ngàm sâu hơn giúp giảm chuyển vị ngang và tăng khả năng chịu lực. Các kết quả tính toán cho thấy tường có chiều sâu 25-30m là phù hợp cho các công trình có tầng hầm sâu.

IV. Ứng dụng thực tế và kết luận

Chương này trình bày việc ứng dụng công nghệ tường vây barrette trong một công trình thực tế tại TP.HCM. Các kết quả tính toán được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế, cho thấy mô hình Hardening Soil phù hợp hơn so với mô hình Mohr-Coulomb. Nghiên cứu kết luận rằng tường vây barrette là giải pháp hiệu quả để ổn định hố đào sâu trong điều kiện đất yếu.

4.1. Giới thiệu công trình và kết quả tính toán

Công trình được nghiên cứu là một tòa nhà cao tầng có tầng hầm tại TP.HCM. Các kết quả tính toán chuyển vị ngang và moment uốn của tường vây được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế, cho thấy độ chính xác cao của mô hình Hardening Soil.

4.2. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu khẳng định hiệu quả của công nghệ tường vây barrette trong việc ổn định hố đào sâu và kiểm soát biến dạng đất nền. Các kiến nghị được đưa ra bao gồm việc áp dụng rộng rãi công nghệ này trong các công trình tương lai và tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa thiết kế và thi công.