Chương 1 TONG QUAN VE CHUYỂN VỊ NGANG CUA TƯỜNG CHAN HO ĐÀO SAU KHI THI CONG BANG PHƯƠNG PHAP TOP - DOWN 1.1 Tổng quan Có lẽ không có loại công trình nào ma các yếu tố kết câu xây dựng và dia kỹ thuật lại liên quan nhiều đến ứng xử của kết cấu dat 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 chan đủ cung dé chống lại sự phá hoại kết câu. sự trượt, chuyển vi và sự phá hoại 6n định. Kết câu hố đào sâu thường được thi công trong vùng dân cư.
Chuyên vị đất nên phải thập hơn giới han cho phép dé 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 công trình tầng ham trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác rat dé sinh ra mắt 6n định hồ móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hồ trôi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng.
làm hư hại hỗ móng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình xây dựng, các công trình ngầm và đường ống xung quanh. Công trình hô đào sâu bao gôm nhiêu khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chan dat, chong git, ngăn nước, hạ mực nước ngâm, dao dat. trong đó, một khâu nào đó gặp sự cô có thê sé dân đên cả công trình bi đô vỡ.2 Phân loại hỗ đào Việc phân loại hố dao nông va sâu chi mang tính tương đối. Tezhaghi và Peck (1969) cho rằng hố dao có độ sâu lớn hơn 6m thì được gọi là hố dao sâu.
Tuy nhiên trong một vài trường hợp đặc biệt, khi độ sâu hố đào bé hơn 6m 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 hô đào sâu. Nếu phân biệt hỗ đảo sâu theo phương thức dao, người ta phân biệt hố dao sâu thành hai nhóm chuyên biệt sau: 4 Đào không có chăn giữ: được sử dụng cho các nhu câu hạ mực nước ngâm, dao dat, gia cô nên và giữ mai doc. + Dao có chan giữ: được sử dụng cho các kết câu quay giữ, hệ thông chăn giữ, gia cô nên, quan trac. Khi phân loại hồ đào theo đặc điểm chịu lực của kết cấu.
người ta chia hồ đào thành hai nhóm sau: + Kết cau chắn giữ áp lực chủ động: có vai trò chịu tác dụng của phan áp lực chủ động tác động lên kết câu thành hố đào, bao gồm các kết câu phun neo dé chắn giữ, tường băng đinh dat dé chan giữ. + Kết cấu chăn giữ áp lực bị động: có vai trò chịu tác dụng của phan áp lực bị động tác động lên kết cau thành hé đào, bao gồm các kết cấu như cọc, bản, ống, tường và chống, hoặc sử dụng ngay ban thân kết câu sản tầng ham tự chống đỡ (topdown). Khi phân biệt hồ dao theo chic năng kết cấu, có thé phân chia kết câu chan git thành hai bộ phận sau đây: + Bộ phận chăn đất, bao gôm: - Hệ tường thép, thâm nước có cọc thép chữ H, I có bản cài, hệ tường cọc nhỏi liền kể nhưng không thật sự sát nhau, hệ cừ Larsen, cọc hai hành chăn đất, chăn giữ bằng đinh đất. - Hé tường bê tông cốt thép, ngăn nước có tường liên tục trong dat, cọc, tường trộn xi măng dưới tang đất sâu, giữa cọc đặt dày và bồ 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 tang dat, ống thép, thép hình chống đỡ, chống chéo, hệ dầm vòng chống đỡ.3 Phân loại tròng chắn hồ đào sâu Tường chăn giữ có các loại chủ yêu sau đây: + Tường chắn băng xi măng đất trộn ở tầng sâu: dùng để đào loại hỗ móng có độ sâu 3m đến 6m. + Coc bản thép: dùng cho loại hé móng có độ sâu từ 3m - 10m. 4 Tường coc bản bê tông cốt thép: dùng cho loại hố móng có độ sâu 3m - 6m. + Tường chắn bang cọc khoan nhỏi: đường kính 600mm - 1000mm, coc dai (15m - 30m), làm thành tường chắn theo kiểu hang cọc, trên đỉnh đỗ dầm bê tông cốt thép, dùng cho loại hé móng có độ sâu (óm-13m).
+ Tường vây bê tông thép: sau khi đào thành hé móng thì đỗ bê tông, làm thành tường chắn đất băng bê tông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho hồ móng có độ sâu từ 10m trở lên hoặc trong điều kiện thi công tương đối khó khăn. + Giéng chìm và giếng chìm hơi ép: dùng trong đất yếu có mực nước ngầm cao dòng chảy mạnh, độ sâu hé dao có thé từ 25m đến 30m.4 Các nhân té ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hồ đào sau Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu được chia ra làm ba nhóm chính (Kung 2009): - Nhóm các nhân tổ cố hữu: 4 Nhân tố địa chất: tính chất cơ lý của đất nền quyết định khả năng chịu lực và biến dang của đất nên, lịch sử chịu lực của đất nên, mực nước ngầm. có 4 Nhân tố các công trình xung quanh, công trình hố đào sâu như các nhà cao tầng xung quanh, các công trình giao thông và mật độ giao thông xung quanh công trình. - Nhóm các nhân tố liên quan đến van dé thiết kế: + D6 cứng của hệ thống chống đỡ bao gồm độ cứng của tường vây, độ cứng của hệ thông thanh chống, chiêu dai của tường vây.
+ Hinh dạng của hồ đào: chiều rộng, chiều sâu, đạng hình học của hồ dao. + Sự tạo ứng suất trước trong hệ thong thanh chống. +4 Sự cải thiện đất nền công trình như các biện pháp phut vữa, trộn vữa xi măng nhằm nâng cao khả năng chịu lực và giảm sự biến dạng của đất nên. - Nhóm các nhân tổ liên quan đến vấn dé thi công: * Các phương pháp thi công khác nhau như: Top-down, Semi Top-down, Bottom-Up.
4 Việc đào qua sâu dé thi công hệ thống thanh chống cũng ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây. 4 Các giai đoạn thi công trước đó như ảnh hưởng của việc đào hố móng thi công tường vây cũng ảnh hưởng đến chuyền vị tường. + Thời gian của các giai đoạn thi công: thời gian thi công ảnh hưởng khá lớn đến chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ đào sâu đặc biệt trong nên đất sét vi liên quan đến van dé cô kết và từ biến. 4 Tay nghề của đội công nhân thi công công trình.
Điều này cũng được Peck (1969) bàn đến. Chang-Yu Ou (2005, pp.182-183) cũng đã nêu lên những nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu bao gồm: sự mát cân bằng lực, độ cứng của tường vây, hệ thông hỗ trợ và hệ số an toàn. Trong đó sự mắt cân băng lực bao gồm những nhân tố như: chiều sâu của hồ đảo, chiều rộng của hồ dao và lực nén trước trong các thanh chéng. Những nhân tố được Ou bản đến ở đây là những nhân tố liên quan đến van dé thiết kế theo như phân loại của Kung (2009).
Hệ số an toàn đã được Clough và O°Rourke (1990) bàn đến trong nghiên cứu, ảnh hưởng của nó đến chuyển vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu, và đưa ra kết luận rang trong một hồ đào sâu điển hình thì chuyển vị ngang của tường tỷ lệ thuận với chiều rộng của hé dao sâu. Điều nay được giải thích là khi chiều rộng của hồ dao cảng lớn thì sự mat cân băng lực cảng chênh lệch do đó chuyển vị ngang của tường càng lớn. Hơn nữa, trong dat sét yéu thi chiều rộng của hồ dao càng lớn thì hệ sô an toàn chông trôi day càng giam vi vậy chuyên vi ngang càng lớn. Trong mối liên hệ giữa chiều sâu hồ đào với chuyển vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu đã được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hố đào sâu trong khu vực Dai Bac.
Theo kết quả của nghiên cứu này thì chuyển vị ngang lớn nhất trong các tường vây hố đào sâu khoảng từ 0.5% chiều sâu hô đào.15 T T T T T O 012L 0 os Li" aa Là 0.1 Mối tương quan giữa chuyền vị ngang lớn nhất của tường vây với chiều sâu của hồ đảo (Ou và các đồng sự, 1993) Chang Yu Ou (2006, pp184-185) đã dé cập đến mối liên hệ giữa chiều sâu cam tường vây Hp đến chuyển vị ngang của tường vây. Tac giả đã tiến hành phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong một hồ đào sâu 20m bằng phương pháp phan tử hữu hạn. Khi sức kháng thông thường của đất nên là s, /ø¿ = 0.36, chiều sâu ngàm chân tường H;=20m va 15m thì chuyển vị ngang của tường tương tự nhau. Khi giảm chiều sâu Hp=10m thi chuyén vị ngang của tường có thay đổi một it nhưng tường vẫn đảm bảo ổn định.
Khi Hp= 4m thì tường bị hiện tượng đá chân (phá hoại) lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên nhanh chóng. Trong trường hợp s„/ø¿ = 0.28 với trường hợp chiều sâu ngàm tường H;= 15m thì chuyển vị ngang của tường có lớn hơn nhưng không đáng kế so với trường hợp Hy=20m va tường bi phá hoại khi H,=10m lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên nhanh chóng. Do đó khi tường đã ở trang thái ồn định thì chiều sâu ngam của chân tường ảnh hướng không đáng kể đến chuyển vị ngang của tường. Lateral wall deformatiom (cm) Lateral wall deformatiom (cm) l6 14 12 10 § 6 4 2 30 25 20 15 10 5 0 0 T | 0 T T T T T 5 | *⁄/%=036 5 Sa/% = 0.
5 A OQ 20- AR ^A 20E A - A A 25 L^ 254 - H 340 30 F oO ¬ 35 STAGE7 35 STAGE7 ¬ 40 l | | i { | 40 L mí |]_ 1 | Hạ =20m ñ /,=l0m Hình 1.2 Tương quan giữa chiều sâu ngam tường và chuyển vị ngang của tường (Chang Yu Ou 2006) Về cơ bản thì khi tăng độ cứng của tường thi sẽ giảm chuyển vị ngang của tường, tuy nhiên mối liên hệ không phải là tuyến tính và chỉ gia tăng trong một khoảng nhất định do đó việc gia tăng độ cứng cho tường để giảm chuyển vị ngang của tường là không thật khả quan (Hsieh, 1999).
