CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ JET-GROUTING VA CHUYEN VI NGANG TUONG VAY HO DAO SAU 1. Đặc điểm hồ đào sâu Công tác hồ đào sâu là loại công tác có giá thành cao, khối lượng công việc lớn, kỹ thuật phức tạp ,sự cô hay xay ra, là một khâu khó về mặt kỹ thuật, đồng thời cũng là trọng điểm để hạ thấp giá thành và bảo đảm chất lượng công trình. Đào hố móng cho các công trình tang ham trong điều kiện đất yếu , mực nước ngầm cao và nhiêu điều kiện thường phức tạp khác, rat dé sinh ra mat ôn định hồ đào, phình trồi đáy hỗ đào, kết cau chắn giữ bị hư hỏng nặng. làm hư hại hỗ móng, ảnh hưởng nghiêm trọng các công trình ngầm và đường ống xung quanh.
Vì vậy bài toán 6n định hố đảo sâu, đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải có kinh nghiệm trong việc phân tích và lựa chọn giải pháp tường chan đủ cứng để chống lại sự phá hoại kêt cầu và chuyên vi ngang quá mức. Các yếu tố ảnh hướng tới chuyển vị ngang hồ đào sâu Có rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng tới chuyển vị ngang của tường vây hồ dao sâu được đúc kết lại thành ba nhóm chính: -Nhóm các nhân tố cô hữu: ¢ Nhân tô địa chất: tính chất cơ lý của đất nền quyết định khả năng chịu lực và biên dạng của đât nên, lịch sử chịu lực của đât nên, mực nước ngâm. ¢ Nhân tố các công trình xung quanh công trình hỗ dao 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 tô liên quan tới thiết kế: ° Độ cứng của hệ thông chong đỡ bao gôm độ cứng của tường vây, độ cứng cua hệ thống thanh chồng, chiều dài của tường vây.
° Hình dạng cua hô dao: chiêu rộng, chiêu sâu, dạng hình học của hồ dao ¢ Sự tạo ứng suất trước trong hệ thống thanh chống ¢ Sự cải thiện dat nên công trình như các biện pháp phut vữa, trộn vữa xi mang. nhăm nâng cao kha năng chịu lực và giảm sự biên dạng cua dat nên. - Nhóm các nhân tô liên quan đên vân đê thi công: ¢ Các phương pháp thi công khác nhau như: Top down, Semi Topdown, Bottom Up ‹ Việc đào quá sâu dé thi công hệ thống thanh chóng cũng ảnh hưởng đến chuyên vi ngang của tường vay ¢ Các giai đoạn thi công trước đó như ảnh hưởng của việc đào hô móng thi công tường vây cũng ảnh hưởng đến chuyền vị tường e Thời gian của các giai đoạn thi công: thời gian thi công ảnh hưởng khá lớn đến chuyền vị ngang của tường vây trong hố đào sâu đặc biệt trong nền đất sét vì liên quan đền vân dé cô kết và từ biên ‹ Tay nghề của đội công nhân thi công công trình. Điều nay cũng được Peck (1969) bản đến.
Ngoài ra Chang-Yu Ou (2006) [1] cũng đã nêu lên những nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tương vây trong hỗ đào sâu bao gồm: sự mất cân bang lực, độ cứng của tường vây, hệ thống hỗ trợ và hệ số an toan. Trong đó sự mất cân bang lực bao gồm những nhân tổ như: chiều sâu của hỗ dao, chiều rộng của hỗ dao và lực nén trước trong các thanh chống. Những nhân tố được Ou bàn đến ở đây là những nhân tố liên quan đến vẫn đề thiết kế theo như phân loại của Kung (2009). Ánh hưởng của chiều sâu hồ đào Trong mỗi liên hệ giữa chiều sâu hỗ đào với chuyển vị ngang của tường vậy trong hỗ đảo sâu đã được Ou và các đồng sự (1993) nghiên cứu thông qua phân tích các công trình hồ đào sâu trong khu vực Đài Bắc.
Theo kết quả của nghiên cứu này thì chuyển vị ngang lớn nhất trong các tường vay hỗ đảo sâu khoáng từ 0.5% chiều sâu hỗ dao: 6,, = (0.12 le) &°Sịt _ 2 a hà ~ 009L 0 4 E za ° ® 006k ọ @O O 0. 1 Mỗi twong quan giữa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây với chiều sâu của hồ đào (Ou và các đồng sự, 1993) 1. Ánh hưởng của chiều sâu ngàm tường Hình 1. 2 Chiêu sâu ngàm tường Hp ,Chang Yu Ou (2006) Chang Yu Ou (2006) [1] đã đề cập đến mối liên hệ giữa chiều sâu căm tường vây (Hp) đến chuyển ngang của tường vây.
Tác giả đã tiễn hành phân tích chuyển vi ngang của tường vây trong 1 hỗ đào sâu 20m băng phương pháp phan tử hữu han. Khi sức kháng thông thường của đất nên là s,/ơ,=0436, chiều sâu ngàm chân 7 tường Hp=20m va 15m thì chuyển vị ngang của tường tương tự nhau. Khi giảm chiều sâu Hp=10m thì chuyển vị ngang của tường có thay đổi một ít nhưng tường vẫn dam bảo 6n định. Khi Hp= 4m thì tường bị hiện tượng đá chân (pha hoại) lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên nhanh chóng.
Trong trường hợp s.28, với trường hợp chiều sâu ngàm tường Hp= 15m thì chuyển vị ngang của tường có lớn hơn không đáng kế so với trường hợp Hp=20m và tường bị phá hoại khi Hp=10m lúc đó chuyển vị ngang của tường tăng lên nhanh chóng. Do đó khi tường đã ở trạng thái 6n định thì chiều sâu ngàm của chân tường ảnh hưởng không đáng kê đền chuyên vi ngang của tường. Lateral wall deformation (cm) Lateral wall deformation (cm) l6 141210 8 6 4 2 0 30 25 20 15 10 5 0 0 |i | Í H | I 0 H H H ‹ 1 sk Su/øy = 0.28 _ 10F ¬ _ 10E ề = lSF ¬ = IS F „ 20E h AÊ O A - O 20ƑE A ^ A 25 +4 - 254 O 30 ¬ 30 Oo 35 ¬ 35 STAGE 7 STAGE 7 40 | L L I L L l 40 1 ig | a ‹ Hạ =20m D H,=10m Hình 1. 3 Tương quan giữa chiêu sâu ngàm tường và chuyển vi ngang của tường (Chang Yu Ou 2006) 1.
Anh hưởng của độ cứng tường và phân bố dat tốt dat yếu Về cơ bản thì khi tăng độ cứng của tường thì 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). Khi chưa lấp các thanh chống thì tường sẽ chuyển vị như một dầm hang (cantilever type), khi đã lap thanh chống, độ cứng của thanh chóng đủ lớn thì tường sẽ chuyển vị dạng xoay quanh điểm tiếp gidp giữa tường và thanh chống và chuyển vị ngang lớn nhất của tường sẽ gan đáy hố đào. Nếu lớp dat tại vị trí đáy hỗ đào là đất yếu thì chuyển vị ngang lớn nhất của tường sẽ nam dưới đáy hỗ đào ngược lại khi lớp đất ngay tại đáy hỗ dao là lớp đất tốt thì thì chuyên vị ngang lớn nhất của tường sẽ nằm trên đáy hỗ đào. Khi độ cứng của hệ thông thanh chống không đủ lớn thì chuyển vị ngang của tường có dạng dầm hang (cantilever type) và trong trường hop này thì chuyển vị lớn nhất của tường là ngay tai vi trí đỉnh tường (Chang Yu Ou, 2006) Struts { Excavation surface So.
Retaining wall (a) (b) (¢) Hình 1. 4 Dang chuyển vị của tường trong trường hợp độ cứng thanh chống đủ lớn. 5 Dang chuyển vị cua tường trong trường hợp độ cứng thanh chong khong du lớn. Các phương pháp phân tích chuyền vị ngang hồ đào sâu 1.
Phương pháp đơn giản Phương pháp giản đơn dựa trên những trường hợp trong qua khứ để xây dựng nên những biếu dé về mỗi quan hệ giữa các nhân tổ khác nhau với chuyển vị ngang của tường vậy, Ou va các đồng sự (1993) đã xây dụng mối liên hệ giữa chuyến vị ngang lớn nhật và chiều sâu của hồ đào trong đó đưa ra những trường hợp cho đất sét và đất cát. Clough và O’Rourke (1990) cũng đã dựa trên những công trình hỗ đào sâu trong khu vực Đài Bắc để xây dựng nên biểu đồ tương quan giữa chuyển vị ngang lớn nhật của tưởng vậy với hệ số an toàn chống trỗi đáy độ cứng của tường vây và hệ thông chống đỡ Những biểu đỗ đó có thé sử dụng để dự đoán được sơ bộ chuyển vị của tường vây trong trường hợp tương tự. Do đó ta cũng nhận thấy được những hạn chế to lớn của phương pháp giản đơn vì chuyển vị ngang của tường vây là tổng hợp tác động của nhiều nhân tố nhưng những biếu dé trên chỉ xây dựng trên những nhân tố hạn chế dẫn đến sự thiếu chính xác. Mặt khác chuyển vị ngang của tường bị ảnh hưởng to lớn bởi điều kiện địa chất nhưng những biểu đồ trên được các tác giả xây dựng trên những nghiên cứu các công trình trong một khu vực nhất định do đó khi đem những biểu đồ này áp dụng cho những công trình ở những khu vực khác thì kết quả có độ tin cậy thấp.
Phương pháp dam trên nền đàn hồi và phương pháp phan tứ hữu han Phương pháp dầm trên nên dan hồi và phương pháp phan tử hữu han là hai phương pháp thông dụng trong phân tích chuyên vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu. Ưu điểm của hai phương pháp nay chính mô phỏng gan trọn vẹn những nhân tổ ảnh hưởng đến chuyên vị ngang của tường vây trong hố đào sâu. Mặt khác hai phương pháp này có thể ứng trong các phần mềm máy tính để giảm khối lượng và thời gian tính toán nhưng kết quả thu được chính xác hơn. Tuy nhiên lý thuyết cơ bản của hai phương pháp này thì không thật sự đơn giản đặc biệt là phương pháp phần tử hữu hạn do đó người phân tích không những phải có kiên thức cơ bản vững vàng mà còn phải có kinh nghiệm thực tê.
Tổng quan về công nghệ Jet-grouting Jet-Grouting (Xói trộn vữa áp lực cao ) là công nghệ đất trộn xi măng. dùng tia áp lực cao vữa xi măng (20-60MPa) có thé kết hợp với tia khí hay nước để cắt đất tại chỗ va trộn với vữa xi măng dé hình thành coc xi mang dat , hay coc soilcrete .Coc soilcrete này có đặt trưng cơ ly như : cường độ, độ cứng, hệ số thấm tốt hon dat tự nhiên tại chỗ từ 10 đến 100 lần .Công nghệ Jet-Grouting tao cọc soilcrete thông qua quá trình tạo lỗ trước, đường kính @ 100-200mm và chỉ kích hoạt quá trình tao cọc đường kính lớn (thường Ø >= 0.6 m) ở độ sâu yêu cầu nên có khả năng bảo vệ các kết cầu mặt, vẫn có thể gia cố các lớp đất bên dưới. Đây là một ưu điểm vượt trội của Jet- Grouting so với các công nghệ trộn xi măng khác.