Luận Văn Thạc Sĩ Về Ảnh Hưởng Của Chuyển Vị Tường Vây Đến Các Công Trình Lân Cận

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích địa kỹ thuật xây dựng phân tích ảnh hưởng chuyển vị tường vây đến công trình lân cận, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Huỳnh Quốc Thiện
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - TP.HCM
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Phân Tích Ảnh Hưởng Chuyển Vị Tường Vây Đến Công Trình Lân Cận
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về chuyển vị tường vây và ảnh hưởng đến công trình lân cận

Chuyển vị tường vây là một yếu tố quan trọng trong thiết kế và thi công công trình xây dựng, đặc biệt là trong các dự án có công trình lân cận. Chuyển vị tường vây có thể gây ra những tác động tiêu cực đến công trình lân cận, bao gồm lún, nghiêng và thậm chí là hư hại cấu trúc. Nghiên cứu này nhằm phân tích mối quan hệ giữa chuyển vị tường vây và mức độ ảnh hưởng đến công trình lân cận. Theo các tiêu chuẩn quốc tế, giá trị cho phép của chuyển vị ngang tường vây thường được xác định là 0.5% chiều sâu hố đào. Tuy nhiên, điều này có thể không đủ để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận, đặc biệt trong khu vực đô thị. Việc xác định các giới hạn an toàn cho phép là cần thiết để bảo vệ công trình lân cận khỏi những thiệt hại không mong muốn.

1.1. Các nghiên cứu về chuyển vị tường vây

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chuyển vị tường vây có thể ảnh hưởng đến công trình lân cận theo nhiều cách khác nhau. Các nghiên cứu này thường sử dụng các mô hình toán học để dự đoán mức độ thiệt hại có thể xảy ra. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức độ thiệt hại có thể được đánh giá thông qua chỉ số DPI (Damage Potential Index). Chỉ số này cho phép các kỹ sư đánh giá mức độ ảnh hưởng của chuyển vị tường vây đến công trình lân cận và từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại như mô hình hóa 3D cũng đã giúp cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán các tác động này.

II. Cơ sở lý thuyết phân tích hố đào sâu và phương pháp đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận

Cơ sở lý thuyết về phân tích hố đào sâu là rất quan trọng trong việc đánh giá tác động của chuyển vị tường vây đến công trình lân cận. Các phương pháp phân tích hiện đại như mô hình hóa số và phân tích ứng suất đất nền đã được áp dụng để đánh giá mức độ thiệt hại. Việc phân tích ứng suất và biến dạng của đất nền khi đào đất là rất cần thiết để hiểu rõ hơn về các tác động của chuyển vị tường vây. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng sự thay đổi ứng suất đất nền có thể dẫn đến các hiện tượng như lún và nghiêng của công trình lân cận. Do đó, việc đánh giá mức độ thiệt hại cần phải dựa trên các chỉ số cụ thể như DPI và độ lún của công trình.

2.1. Tác động của sự thay đổi ứng suất đất nền khi đào đất

Sự thay đổi ứng suất đất nền khi đào đất có thể gây ra những tác động nghiêm trọng đến công trình lân cận. Khi chuyển vị tường vây xảy ra, ứng suất trong đất nền sẽ thay đổi, dẫn đến hiện tượng lún và nghiêng của các công trình lân cận. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc theo dõi và đánh giá ứng suất đất nền là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho các công trình. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại như cảm biến và hệ thống giám sát cũng đã giúp cải thiện khả năng phát hiện sớm các vấn đề liên quan đến chuyển vị tường vây.

III. Mô hình phân tích ngược chuyển vị tường vây độ lún nghiêng công trình lân cận cho một số dự án cụ thể

Mô hình phân tích ngược là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá tác động của chuyển vị tường vây đến công trình lân cận. Các mô hình này cho phép các kỹ sư dự đoán được mức độ thiệt hại có thể xảy ra dựa trên các thông số đầu vào như độ sâu hố đào và loại hình công trình. Nghiên cứu đã thực hiện phân tích cho một số dự án cụ thể, cho thấy mối quan hệ giữa chuyển vị tường vây và độ lún của công trình lân cận. Kết quả cho thấy rằng độ lún có thể được dự đoán chính xác thông qua các mô hình phân tích ngược, từ đó giúp đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời.

3.1. Dự án Lancaster

Dự án Lancaster là một trong những ví dụ điển hình cho việc áp dụng mô hình phân tích ngược trong việc đánh giá tác động của chuyển vị tường vây. Kết quả phân tích cho thấy rằng độ lún của công trình lân cận có mối quan hệ chặt chẽ với chuyển vị tường vây. Các chỉ số như DPI và độ lún đã được sử dụng để đánh giá mức độ thiệt hại, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả. Việc theo dõi và đánh giá liên tục trong suốt quá trình thi công đã giúp đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận.

IV. Phân tích mức độ ảnh hưởng chuyển vị tường vây đến công trình lân cận

Phân tích mức độ ảnh hưởng của chuyển vị tường vây đến công trình lân cận là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các phương pháp phân tích đã được áp dụng để đánh giá mức độ thiệt hại và đưa ra các chỉ số an toàn. Kết quả cho thấy rằng chuyển vị tường vây có thể gây ra những thiệt hại nghiêm trọng nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Việc xác định các giới hạn an toàn cho phép là cần thiết để bảo vệ công trình lân cận khỏi những thiệt hại không mong muốn. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc theo dõi và đánh giá liên tục trong suốt quá trình thi công là rất quan trọng.

4.1. Phương pháp phân tích và lựa chọn thông số giới hạn cho mức độ ảnh hưởng công trình lân cận

Phương pháp phân tích và lựa chọn thông số giới hạn cho mức độ ảnh hưởng của chuyển vị tường vây đến công trình lân cận là rất quan trọng. Các chỉ số như DPI và độ lún đã được sử dụng để đánh giá mức độ thiệt hại. Việc lựa chọn các thông số giới hạn cần phải dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và thực tiễn thi công. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại có thể giúp cải thiện độ chính xác trong việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của chuyển vị tường vây.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI Ngày nay tốc độ đô thị hóa ngày cảng cao, việc thi công tang ham trong các khu vực xây chen là không tránh khỏi. Việc thiết kế và thi công tang ham phải đảm bảo an toàn cho kết cầu bên trong tầng hầm cũng như tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận xung quanh tâng hâm. Chuyén vị tường chan là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến công trình lân cận. Tức biến dạng đất nên và công trình xung quanh do thi công hầm phải nam trong giới hạn cho phép.

Yếu tố này luôn luôn được xem xét đặc biệt khi quyết định biện pháp thi công tang hầm cho một dự án vì nó tiềm an nguy cơ rủi ro lớn cho nhà thầu. Trong đó giá trị chuyển vị ngang tường vây là một nhân tố quan trọng va gần như có thé đánh giá được tác động của việc thi công hố đào đến công trình lân cận. Thông thường trong tính toán thiết kế tường vây không thé xác định được độ lún và nghiêng của công trình lân cận mà chỉ dựa trên chuyển vị ngang của tường vây để đánh giá mức độ ảnh hưởng thông qua việc thống kê và ghi nhận tại hiện trường. Giá trị chuyển vị ngang cho phép của tường vây thường được lựa chọn là H/200 dé không ảnh hưởng đến công trình lân cận.

Tuy nhiên đây chỉ là một giá trị tham khảo cho tất cả các loại tường chăn và tất cả các giai đoạn thi công đào đất. Chưa có một đánh giá, nghiên cứu rõ ràng về giới hạn này và mức độ ảnh hưởng như thé nao đến công trình lân cận. Yêu cầu đặt ra là phải xem xét mức độ ảnh hưởng của chuyển vị ngang tường vây đến công trình lân cận. Giá trị chuyển vị bao nhiêu để đảm bảo an toàn cho công trình lân cận theo từng giai đoạn thi công cụ thể.

Cần đưa ra một mối quan hệ giữa biến dạng góc (nguyên nhân chính gây phá hủy kết cau công trình) công trình lân cận với chuyển vị ngang của tường vậy thông qua các giai đoạn thi công đào đất. Ngoài ra tương quan chuyén vị ngang tường vây với độ lún công trình lân cận cũng nên được xem xét dé hạn chế ảnh hưởng tới độ lún công trình lân cận Việc nghiên cứu mức độ anh hưởng chuyên vị tường vây đến công trình lân cận sẽ cung cấp thêm cho người kỹ sư cơ sở lý thuyết trong việc thiết kế tường chắn nham đảm bảo an toan cho công trình lân cận va đảm bảo tính kinh tế cho chủ dau tư. Dựa vào chuyền vị ngang tường vây có thé đánh giá mức độ nguy hiểm đến kết cấu công trình lân cận trong quá trình thi công tang hầm, nhăm đưa ra những biện pháp xử lý đảm bảo an toàn cho công trình và người dân xung quanh. Điều nay rất cần thiết đối với nhà thầu thi công cũng như các đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư.

MỤC TIỂU NGHIÊN CUU CUA DE TÀI Đánh giá giá trị chuyển vị ngang tường vây theo từng giai đoạn thi công đào đất từ dữ liệu thu thập trong và ngoài nước. Gia trị giới hạn độ lún và biên dạng góc công trình lân cận theo các mức độ ảnh hưởng tới trạng thái sử dụng và kêt câu công trình lân cận. Thiết lập phương thức dự đoán độ lún và mức độ thiệt hại công trình lân cận thông qua chuyền vị ngang tường vây. Dua ra các giá tri giới hạn chuyên vi ngang cho phép của tường vây đảm bảo an toàn kêt cau công trình lan cận và đảm bảo điêu kiện sử dụng.

Ý NGHĨA KHOA HOC CUA DE TÀI Là tài liệu tham khảo phục vụ cho việc học tập va nghiên cứu về ho dao sâu. Là tài liệu tham khảo để dé đánh giá mức độ thiệt hại do thi công tang ham đến công trình lân cận thông qua chuyền vị ngang của tường vây. Là tài liệu tham khảo cho việc tính toán và mô hình hố đảo sâu bằng phần mềm Plaxis trong thiết kế cũng như các giá trị tham khảo để đánh giá các tính toán thiết kế. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thu thập các tài liệu nghiên cứu trước đây liên quan đến ảnh hưởng chuyến vị ngang tường vây đến công trình lân cận.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang tường vây hồ đào sâu. Thu thập các dữ liệu thực tế về công trình ngầm, bao gồm biện pháp thi công, dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang tường chan, độ lún và nghiêng công trình lân cận, mức độ tác động lên công trình lân cận trong quá trình thi công tầm hầm. Tiến hành bài toán phân tích ngược mô phỏng công trình lân cận theo đúng hiện trạng thực tế bằng Plaxis 2D và Plaxis 3D. Đưa chuyền vị tường chan, độ lún công trình lân cận theo mô phỏng về đúng với giá trị quan trắc.

Từ kết quả này thiết lập tương quan chuyển vị ngang tường vây với độ lún va chỉ số đánh giá mức độ thiệt hại công trình lân cận. Từ giới hạn về biến dạng gốc và độ lún công trình lận cận theo các tiêu chuẩn và nghiên cứu hiện hành sẽ suy ra được giá trị chuyển vị ngang giới hạn tường vây theo từng giai đoạn thi công. PHAM VI NGHIÊN CUU CUA DE TÀI Nghiên cứu công trình lân cận 1-3 tang sử dung móng nông trong phạm vi 2 lần chiều sâu hỗ dao CHUONG 1: TONG QUAN VE CHUYEN VỊ NGANG TƯỜNG VAY ANH HUONG DEN CONG TRINH LAN CAN 1. CÁC NGHIÊN CỨU VE CHUYEN VI NGANG TƯỜNG VAY 1.

Deep excavation theory and practice (Chang - Yu Ou) Mối liên hệ giữa chiều sâu hố dao với chuyển vi ngang của tường vay trong hỗ dao sâu đã được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hỗ đảo sâu trong khu vực Dai Bac. Theo kết quả của nghiên cứu nay thì chuyển vị ngang lớn nhất trong các tường vây hỗ đào sâu khoảng từ 0.5% chiều sâu hỗ dao ở, =(0.15 T T T T LJ fo) ec 0.12 b ơ Ke„xe | ⁄ a = Pe: ° ~ 0.1: Mối quan hệ giữa chuyên vị ngang lon nhất tường vây và chiéu sâu ho đào (Ou et al. Code of practice for earth retaining structures (BS 8002:1994) Thiết kế tường chắn dat theo tiêu chuẩn Anh Quốc, BS 8002 (1994) được dựa trên nguyên ly trạng thái tới hạn va phần lớn những phân tích sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn. BS 8002 đã thừa nhận rằng biến dạng của đất với 100% khả năng huy động sức kháng cắt của đất nên xung quanh sẽ rất lớn so với biến dang cho phép trong giai đoạn làm việc.

Do đó, giá trị huy động M được dé xuất cho sức kháng cat của đất dé thiết kế cho giai đoạn sử dụng. Với giá trị huy động này thì sự phát sinh biến dạng trong đất sẽ được hạn chế đủ thấp để đảm bảo biến dạng trong đất nên và kết cầu được ngăn chặn. Đặc biệt, BS 8002 kiến nghị hệ số huy động 1.5 cho thiết kế sử dụng các thông số ứng suất tong va 1.2 khi sử dụng các thông số hữu hiệu nếu chuyển vị tường vây được giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chăn cho đất dẻo mềm hoặc chặt vừa. Hệ số huy động nên lớn hơn 1.5 cho sét với biến dạng lớn hơn nếu chuyền vị tường được giới han trong 0.5% chiều cao tường chắn (xem điều 3.5 trong mục 3_ Nguyên lý, phương pháp thiết kế và áp lực đất).

Đối với sức chong cắt không thoát nước (gid trị huy động M=1.1 ) Đối với sức chong cắt hữu hiệu (giá trị huy động M=1. tang’ tang’ gr đesien ? tang'= M = 1. Limiting values of retaining wall displacements and impact to the adjacent structures (Paul Fok et al.) Trong bài báo nay, Fok va các cộng su đã chi ra 3 điểm quan trọng cần được lưu ý đối với hệ số huy động được quy định trong BS 8002. Thứ nhất, những kiến nghị trên không chỉ định rang chuyển vị tường chắn phải giới hạn trong 0.5% chiều cao tường chắn.

Những kiến nghị trong BS 8002 về hệ số huy động cho đất dẻo mém và chặt vừa đang đưa ra 1 ví dụ về phương pháp thiết kế sức kháng cắt huy động (MSD). Theo Bolton (1993), hệ số huy động trong BS 8002 sẽ giới hạn sức kháng cắt thiết kế của đất được huy động ứng với 1% biến dạng cắt. Để mô tả cho mối quan hệ giữa biến dạng của đất và chuyển vị tường chan, Bolton (1993, 1996) đã thể hiện từ những dạng hình học do tường chắn bị xoay 1/200 tương ứng với 0.5% chiều cao tường chắn và gây ra biến dang cắt trong đất lên tới 1%. Do đó, quy định “chuyển vị tường chan giới han trong 0.5% chiều cao tường chắn” là 1 kết quả đơn giản của việc giới hạn 1% biến dạng cắt của đất nên đối với đất đẻo mềm hoặc chặt vừa.

Thứ hai, cần phải làm rõ là chiều cao tường chắn tham khảo theo BS 8002 là chiều cao tổng cộng của tường chắn, tức là bao gồm cả phan tường chắn đỡ va phần chân kèo sâu vào trong đất để ồn định chân. Đã có nhiều nhằm lẫn khi sử dụng phần tường chắn đỡ phía trên (tương ứng chiều sâu đào đất) để chuẩn hóa chuyển vị ngang tường chan và chuyển vi đất nền được báo cáo trong hau hết tổng quan về hồ dao sâu. Cần phải phân biệt rõ van dé nay khi tham chiếu dữ liệu chuyền vị đã chuẩn hóa từ BS 8002. Thứ ba, ý tưởng tường vây bị xoay như là một cơ chế phá hoại chủ yếu đối với tường công xôn hoặc tường vây được chống đỡ bởi I hệ chống.

Hệ số huy động được dé cap trong BS 8002 la 1 phương pháp đơn giản thích hợp với co chế phá hoại dưới dạng xoay của tường chắn công xôn hoặc tường chắn có 1 hệ chống. Cho loại tường chan có nhiều hệ chống tương đối điển hình cho hố đào sâu vào thời điểm hiện tại thì cơ chế biến dạng trở nên phức tạp và phải xem xét hình dạng chuyền vị gia tăng tương ứng trong từng giai đoạn dao dat. Bolton cũng những người khác (2008) đã dé xuất phương pháp sức kháng cắt huy động và đưa ra hàm lượng giác về sự phát triển biến dạng trong trường hơp tường chắn có nhiều hệ chống. Advisory note on earth retaining or stabilising structures (ERSS) Cơ quan quản lý về xây dựng (Building and Construction Authority BCA), 1 tổ chức do chính phủ Singapore thành lập, đã phát hành các quy định trong thiết kế hé đào sâu về tường chăn đất va 6n định kết cấu vào 04/2009 dựa trên sự đánh gia và xem xét toàn diện các quy định xây dựng trong 3 năm áp dụng và thực thi trước đó.