Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích ổn định tường vây cọc barrette khi đào sâu trong đất yếu

Phân tích ổn định tường vây cọc barrette khi đào sâu trong đất yếu, luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng, ứng dụng thực tiễn hiệu quả.

• Tác giả: Mai Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS. Châu Ngọc Ẩn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Ngầm
• Đề tài: Phân Tích Ổn Định Tường Vây Cọc Barrette Khi Đào Sâu Trong Đất Yếu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• SUMMARY OF THESIS
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG VÂY
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG VÂY
• 1.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY
• 1.2.1. Tính chất đất nền và áp lực đất tác dụng lên tường
• 1.2.1.1. Lý thuyết Mohr-Rankine
• 1.2.1.2. Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm (Lời giải Sokolovski)
• 1.2.1.3. Mối quan hệ giữa áp lực đất và chuyển vị của tường
• 1.2.2. Độ cứng của tường và thanh chống
• 1.2.3. Kích thước hố đào và độ sâu của tường vây
• 1.2.4. Độ sâu hạ mực nước ngầm
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
• 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
• 2.1.1. Cơ sở lý thuyết
• 2.1.1.1. Lý thuyết biến dạng
• 2.1.1.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.1.1.3. Phương pháp tính lặp toàn bộ
• 2.2. MÔ HÌNH HARDENING SOIL
• 2.2.1. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÔ HÌNH HARDENING SOIL
• 2.2.1.1. Thông số biến dạng
• 2.2.1.2. Lực dính c và góc ma sát φ
• 2.2.1.3. Hệ số thấm k
• 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CỌC BARRETTE KHI ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU CỦA CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở CẦN THƠ
• 3.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU
• 3.1.1. Giới thiệu về công trình
• 3.1.2. Đặc điểm địa chất công trình
• 3.2. TRÌNH TỰ THI CÔNG HỐ ĐÀO CÔNG TRÌNH
• 3.3. KẾT QUẢ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY
• 3.4. PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA TƯỜNG VÂY BẰNG MÔ HÌNH PLAXIS 2D
• 3.4.1. Đặc trưng địa chất và vật liệu
• 3.4.1.1. Thông số đặc trưng của nền đất
• 3.4.1.2. Thông số tường vây
• 3.4.1.3. Thông số thanh chống
• 3.4.2. Phụ tải mặt đất và công trình lân cận
• 3.4.3. Mực nước ngầm
• 3.4.4. Trình tự các bước tính toán
• 3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
• 3.6. PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ E, φ, c ĐẾN CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Phân tích tường vây

Phân tích tường vây là một phần quan trọng trong nghiên cứu này, tập trung vào việc đánh giá sự ổn định của tường vây khi thi công trong điều kiện đất yếu. Tường vây được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng ngầm, đặc biệt là ở các khu vực có địa chất phức tạp. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của tường vây, bao gồm tải trọng lân cận, tính chất đất nền, và áp lực đất. Kết quả phân tích cho thấy sự chuyển vị của tường vây phụ thuộc nhiều vào các thông số địa chất và phương pháp thi công.

1.1. Tổng quan về tường vây

Tường vây là một cấu trúc quan trọng trong các công trình xây dựng ngầm, đặc biệt là ở các khu vực có địa chất yếu. Nó được sử dụng để chắn giữ đất và nước trong quá trình đào hầm. Tường vây thường được thiết kế với các cọc Barrette, có tiết diện hình chữ nhật, được ghép lại với nhau để tạo thành một hệ thống chắn vững chắc. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự ổn định của tường vây khi đào sâu trong đất yếu, sử dụng các phương pháp lý thuyết và mô phỏng thực tế.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tường vây

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của tường vây bao gồm tải trọng lân cận, tính chất đất nền, và áp lực đất. Tải trọng lân cận có thể gây ra áp lực ngang lên tường vây, trong khi tính chất đất nền quyết định khả năng chịu lực của tường. Áp lực đất, bao gồm áp lực chủ động và bị động, là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế tường vây. Nghiên cứu này sử dụng lý thuyết Mohr-Rankine để tính toán áp lực đất và đánh giá sự ổn định của tường vây trong quá trình thi công.

II. Cọc Barrette và đào sâu

Cọc Barrette là một loại cọc đặc biệt được sử dụng trong các công trình xây dựng ngầm, đặc biệt là ở các khu vực có địa chất yếu. Nó có tiết diện hình chữ nhật và được thiết kế để chịu được áp lực lớn từ đất và nước. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự ổn định của tường vây khi sử dụng cọc Barrette trong quá trình đào sâu trong đất yếu. Kết quả cho thấy, việc đào sâu trong đất yếu đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phức tạp để đảm bảo sự ổn định của tường vây và các công trình lân cận.

2.1. Thiết kế cọc Barrette

Cọc Barrette được thiết kế với tiết diện hình chữ nhật, có khả năng chịu lực cao và phù hợp với các công trình xây dựng ngầm. Nó được sử dụng rộng rãi trong các khu vực có địa chất yếu, nơi mà các loại cọc thông thường không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự ổn định của tường vây khi sử dụng cọc Barrette trong quá trình đào sâu, sử dụng các phương pháp mô phỏng và so sánh với kết quả thực tế.

2.2. Đào sâu trong đất yếu

Đào sâu trong đất yếu là một thách thức lớn trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là ở các khu vực có địa chất phức tạp. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự ổn định của tường vây khi đào sâu trong đất yếu, sử dụng các phương pháp lý thuyết và mô phỏng thực tế. Kết quả cho thấy, việc đào sâu trong đất yếu đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phức tạp để đảm bảo sự ổn định của tường vây và các công trình lân cận.

III. Ổn định tường vây trong đất yếu

Ổn định tường vây trong đất yếu là một vấn đề quan trọng trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là ở các khu vực có địa chất phức tạp. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sự ổn định của tường vây khi thi công trong đất yếu, sử dụng các phương pháp lý thuyết và mô phỏng thực tế. Kết quả cho thấy, sự ổn định của tường vây phụ thuộc nhiều vào các thông số địa chất và phương pháp thi công. Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp kỹ thuật để đảm bảo sự ổn định của tường vây trong quá trình thi công.

3.1. Phân tích ổn định tường vây

Phân tích ổn định tường vây là một phần quan trọng trong nghiên cứu này, tập trung vào việc đánh giá sự ổn định của tường vây khi thi công trong điều kiện đất yếu. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của tường vây, bao gồm tải trọng lân cận, tính chất đất nền, và áp lực đất. Kết quả phân tích cho thấy sự chuyển vị của tường vây phụ thuộc nhiều vào các thông số địa chất và phương pháp thi công.

3.2. Giải pháp kỹ thuật

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật để đảm bảo sự ổn định của tường vây trong quá trình thi công trong đất yếu. Các giải pháp bao gồm việc sử dụng các loại cọc có khả năng chịu lực cao, tăng cường hệ thống chống đỡ, và áp dụng các phương pháp thi công tiên tiến. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật phù hợp có thể đảm bảo sự ổn định của tường vây và các công trình lân cận trong quá trình thi công.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong xu thế đô thị hóa hiện đại, việc phát triển không gian ngầm với các công trình có từ 2 đến 6 tầng hầm đang gia tăng mạnh mẽ tại các đô thị lớn. Tuy nhiên, việc thi công hố đào sâu trong điều kiện địa chất bùn sét yếu tại khu vực miền Tây Nam Bộ luôn đối mặt với rủi ro mất ổn định và biến dạng địa tầng nghiêm trọng. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán phân tích ổn định và chuyển vị của hệ tường vây cọc Barrette dày 600 mm, chiều dài 22,5 m khi thi công hố đào sâu 9,7 m tại dự án Trụ sở làm việc và văn phòng cho thuê Công ty Trách nhiệm hữu hạn Nhà nước Một thành viên Xổ số Kiến thiết Cần Thơ, tọa lạc tại số 29 đường Cách Mạng Tháng Tám, Quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là làm sáng tỏ cơ chế làm việc của hệ tường chắn kết hợp thanh chống thép trong nền đất yếu phân lớp phức tạp từ tầng mặt đến độ sâu 90 m. Thông qua việc phân tích chuỗi số liệu quan trắc thực tế thu thập từ tháng 6 năm 2014 đến tháng 1 năm 2015 và đối chiếu với mô hình số, công trình xác định chuyển vị ngang cực đại của tường vây đạt 37,63 mm tại đỉnh tường, đồng thời đánh giá phạm vi ảnh hưởng lún của mặt đất xung quanh hố đào. Đề tài mang lại giá trị thực tiễn to lớn khi xác lập quy trình tính toán tin cậy, cung cấp bộ thông số địa kỹ thuật chuẩn hóa, giúp giảm thiểu rủi ro biến dạng cho các công trình ngầm đô thị lân cận có tải trọng phân bố khoảng 20 kN/m2.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng cơ học đất cổ điển kết hợp cơ học đất hiện đại nhằm mô tả chính xác trạng thái ứng suất và biến dạng của môi trường đất nền:

• Lý thuyết áp lực đất kinh điển Mohr - Rankine và Coulomb: Xác định áp lực đất chủ động và bị động tác dụng lên lưng tường vây khi nền đất đạt trạng thái cân bằng giới hạn dẻo, kết hợp lời giải Sokolovski để giải bài toán cân bằng giới hạn điểm trong không gian ứng suất.
• Mô hình tăng bền Hardening Soil: Khắc phục triệt để nhược điểm của mô hình đàn dẻo lý tưởng Mohr - Coulomb. Mô hình tích hợp hai mặt dẻo độc lập gồm mặt dẻo trượt mô phỏng biến dạng không phục hồi do ứng suất lệch và mặt dẻo hình chóp mũ mô phỏng biến dạng nén thể tích không hồi phục.
• Khái niệm cơ chế dỡ tải và gia tải lại: Trong quá trình đào đất và lắp đặt thanh chống, đất nền trải qua chu trình dỡ tải theo phương đứng và gia tải ngang. Mô hình sử dụng mô đun biến dạng dỡ tải và gia tải lại có giá trị thực nghiệm cao gấp 3 đến 5 lần mô đun biến dạng ban đầu, phản ánh đúng độ cứng thực tế của đất.
• Hệ thông số độ cứng tham chiếu: Thiết lập quan hệ phi tuyến dạng Hyperbolic thông qua bộ ba mô đun đặc trưng gồm mô đun cát tuyến trong thí nghiệm ba trục, mô đun nén cố kết một trục không nở hông và mô đun dỡ tải gia tải lại ứng với áp lực buồng tham chiếu 100 kPa.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài kết hợp phương pháp thực nghiệm hiện trường và phương pháp mô phỏng số phần tử hữu hạn:

• Cỡ mẫu và nguồn dữ liệu: Khảo sát địa tầng chi tiết qua 3 hố khoan địa chất sâu đến 90 m bao gồm hố khoan HK1, HK2 và HK3, kết hợp dữ liệu quan trắc chuyển vị ngang liên tục tại 10 vị trí ống đo Inclinometer từ DW1 đến DW10 bố trí dọc theo chu vi tường vây.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn mẫu đất nguyên dạng theo chiều sâu phân tầng từ lớp đất đắp, bùn sét dày 16,5 m, sét hữu cơ dày 18,2 m đến các tầng cát pha nhằm thực hiện thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và nén ba trục thoát nước.
• Phương pháp phân tích số: Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều trên phần mềm chuyên dụng PLAXIS 2D với lưới phần tử hữu hạn bậc cao, chia toàn bộ quá trình thi công thành 12 giai đoạn chi tiết tương ứng với các bước đào đất, hạ mực nước ngầm từ cao độ âm 0,5 m xuống âm 11,0 m và lắp đặt 3 tầng thanh chống thép hình SS400.
• Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp mô hình Hardening Soil cho phép mô phỏng chính xác tương tác phức tạp giữa đất và kết cấu tường vây, tái hiện sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất hữu hiệu mà các phương pháp giải tích truyền thống không thể thực hiện được. Toàn bộ chu kỳ quan trắc và tính toán được thực hiện đồng bộ trong khoảng thời gian 7 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng và phân tích thực nghiệm đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể:

• Chuyển vị ngang của tường vây: Chuyển vị ngang cực đại xuất hiện tại vị trí đỉnh tường vây với giá trị 37,63 mm trong giai đoạn đào sâu nhất đến cao độ âm 9,7 m. Biến dạng ngang có xu hướng giảm dần đều theo chiều sâu cắm của cọc Barrette và tiệm cận về 0 mm tại cao độ âm 22,5 m.
• Độ lún và biến dạng đáy hố đào: Độ lún mặt đất xung quanh hố đào lan rộng ra phạm vi bán kính hơn 20 m. Hiện tượng dỡ tải làm phình trồi đáy hố đào với chuyển vị đứng lớn nhất ghi nhận đạt 288 mm và mức độ biến dạng cực đại là 6,82% tại khu vực đáy móng.
• Tác động của tải trọng công trình lân cận: Tải trọng từ dãy nhà dân 1 đến 3 tầng đặt trên móng cừ tràm ở cao trình âm 5,0 m với tải trọng 20 kN/m2 cách mép tường 11,5 m làm gia tăng áp lực ngang tác dụng lên thân tường vây thêm khoảng 18,5% so với trường hợp không có phụ tải.
• Mức độ nhạy cảm của các thông số địa kỹ thuật: Khi mô đun biến dạng E của lớp bùn sét số 1 tăng thêm 20%, chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây giảm 15,4%. Ngược lại, khi góc ma sát trong và lực dính hiệu dụng giảm 10%, độ lún mặt đất sau lưng tường tăng khoảng 22,3%.

Thảo luận kết quả

Ứng xử của tường vây cọc Barrette trong nền bùn sét yếu tại Cần Thơ có sự khác biệt rõ rệt so với các khu vực địa chất cát hoặc sét cứng. Lớp bùn sét mặt dày tới 16,5 m có chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT bằng 0 và sức kháng cắt không thoát nước rất thấp, dẫn đến áp lực đất chủ động gia tăng nhanh chóng ngay từ các mét đào đầu tiên. So sánh với các đường cong kinh nghiệm của Clough và O'Rourke năm 1990 cũng như nghiên cứu của Ou năm 1993, dạng chuyển vị của tường vây có sự tương đồng về quy luật nhưng biên độ dịch chuyển đỉnh tường lớn hơn đáng kể do ảnh hưởng của việc dỡ tải trong nền đất yếu.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua đồ thị tương quan chuyển vị ngang theo chiều sâu hố đào, đối chiếu trực tiếp giữa đường cong mô phỏng PLAXIS 2D và đường cong quan trắc Inclinometer thực tế. Bên cạnh đó, bảng tổng hợp nội lực mô men uốn và lực cắt dọc thân tường Barrette cho thấy sự trùng khớp với sai số dưới 10% tại các vị trí đặt tầng thanh chống H350 ở các cao trình âm 0,5 m, âm 3,0 m và âm 6,0 m. Điều này chứng minh rằng việc áp dụng mô hình Hardening Soil phản ánh sát thực tế hơn nhiều so với mô hình Mohr - Coulomb vốn thường dự báo chuyển vị lớn gấp 2 đến 3 lần.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả phân tích số và quan trắc hiện trường, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể:

• Tối ưu hóa sơ đồ kích căng và lắp đặt hệ thanh chống: Đơn vị thi công cần thực hiện lắp đặt ngay 3 tầng thanh chống thép hình SS400 tại các cao độ âm 0,5 m, âm 3,0 m và âm 6,0 m ngay khi đào đất tới cao trình thiết kế, kết hợp gia tải trước từ 30% đến 50% tải trọng thiết kế để khống chế chuyển vị ngang đỉnh tường dưới ngưỡng 35 mm trong suốt tiến độ 6 tháng đào đất.
• Thi công khối gia cố cọc xi măng đất đáy hố đào: Nhà thầu chuyên trách địa kỹ thuật cần thi công lớp cọc xi măng đất dày 10,0 m với độ chồng mí 150 mm dưới đáy hố đào trước khi đào mở tầng hầm 2, nhằm tăng cường độ cứng bị động, ngăn chặn nguy cơ phình trồi đáy hố đào vượt quá 30 mm trong vòng 45 ngày trước giai đoạn đào sâu.
• Kiểm soát quy trình hạ mực nước ngầm phân tầng: Đơn vị giám sát và nhà thầu hạ mực nước ngầm từng bước cục bộ chỉ thấp hơn đáy hố đào từ 0,5 m đến 1,0 m ở mỗi giai đoạn thi công, tuyệt đối không hạ mực nước ngầm quá sâu nhằm hạn chế sự suy giảm áp lực nước lỗ rỗng gây lún nứt công trình lân cận quá giới hạn cho phép 15 mm.
• Chuẩn hóa quy trình quan trắc tự động liên tục: Đơn vị tư vấn quan trắc độc lập phải duy trì đo đạc hệ thống 10 ống Inclinometer với tần suất tối thiểu 1 lần mỗi ngày trong các đợt đào sâu từ cao trình âm 6,5 m đến âm 9,7 m, đồng thời thiết lập hệ thống cảnh báo tự động khi tốc độ dịch chuyển ngang vượt quá 2,0 mm/ngày để chủ đầu tư kịp thời can thiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

• Kỹ sư thiết kế địa kỹ thuật và công trình ngầm: Nắm bắt phương pháp xác định bộ thông số đàn dẻo tăng bền của mô hình Hardening Soil từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường, ứng dụng thiết kế tối ưu hệ tường chắn Barrette cho các dự án tầng hầm sâu tại khu vực đất yếu.
• Kỹ sư quản lý thi công và chỉ huy trưởng công trình: Sử dụng làm cẩm nang hướng dẫn trình tự 12 bước thi công đào hố móng kết hợp hạ mực nước ngầm và lắp dựng hệ thanh chống Kingpost bảo đảm an toàn tuyệt đối cho hố đào sâu trên 9 m.
• Cán bộ kỹ thuật quan trắc và kiểm định chất lượng: Tiếp cận phương pháp thiết lập mạng lưới quan trắc Inclinometer, quy trình thu thập và xử lý chuỗi số liệu đo dịch chuyển ngang để đánh giá trạng thái an toàn công trình trong thời gian thực.
• Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Xây dựng Công trình ngầm: Khai thác nguồn tài liệu học thuật chuyên sâu về ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, lý thuyết tương tác đất - kết cấu và cơ chế biến dạng phức tạp của nền đất sét Đồng bằng Sông Cửu Long.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình Hardening Soil ưu việt hơn mô hình Mohr - Coulomb ở điểm nào khi tính toán hố đào sâu?

Mô hình Hardening Soil phân tách rõ ràng giữa biến dạng dẻo do ứng suất cắt và biến dạng nén thể tích, đồng thời xét đến độ cứng phụ thuộc vào trạng thái ứng suất. Đặc biệt, mô hình cho phép sử dụng mô đun dỡ tải và gia tải lại cao gấp 3 đến 5 lần mô đun thông thường, loại bỏ hiện tượng dự báo chuyển vị quá mức của mô hình Mohr - Coulomb.

Tường vây Barrette bề dày 600 mm có bảo đảm an toàn cho hố đào sâu 9,7 m trong đất yếu không?

Tường vây dày 600 mm hoàn toàn bảo đảm khả năng chịu lực và ổn định biến dạng khi được kết hợp với hệ 3 tầng thanh chống thép H350 và lớp gia cố cọc xi măng đất đáy móng dày 10 m. Chuyển vị ngang lớn nhất thực tế ghi nhận là 37,63 mm, nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn thiết kế.

Mực nước ngầm cao tại Cần Thơ tác động như thế nào đến sự ổn định của vách hố đào?

Mực nước ngầm tự nhiên ở mức âm 0,5 m tạo ra áp lực thủy tĩnh rất lớn tác dụng lên mặt ngoài tường vây. Việc hạ mực nước ngầm bên trong hố đào tạo ra chênh lệch cột nước áp lực, làm gia tăng đáng kể áp lực ngang chủ động và làm tăng nguy cơ chảy cát hoặc bùng nền nếu không kiểm soát tốt.

Tại sao cần gia cố cọc xi măng đất dày 10 m dưới đáy hố đào?

Lớp bùn sét yếu bên dưới đáy đào có sức kháng cắt rất thấp, dễ bị trồi đáy do hiện tượng dỡ tải với chuyển vị đứng lên tới 288 mm. Khối xi măng đất đóng vai trò như một tầng đệm có độ cứng cao, tăng cường áp lực bị động phía trước chân tường và giữ ổn định tổng thể cho đáy móng.

Hệ thống quan trắc Inclinometer đóng vai trò gì trong việc bảo vệ công trình lân cận?

Mạng lưới 10 ống Inclinometer theo dõi liên tục độ dịch chuyển ngang và tốc độ biến dạng của tường vây theo toàn bộ chiều sâu 22,5 m. Dữ liệu này giúp phát hiện sớm các dấu hiệu dịch chuyển bất thường vượt ngưỡng 2,0 mm/ngày, từ đó đưa ra biện pháp xử lý kịp thời để tránh gây nứt lún nhà dân xung quanh.

Kết luận

Nghiên cứu về phân tích ổn định tường vây cọc Barrette trong đất yếu đã mang lại những đóng góp khoa học và thực tiễn quan trọng:

• Làm sáng tỏ quy luật ứng xử cơ học phi tuyến và biến dạng chuyển vị ngang đỉnh tường cực đại 37,63 mm của hệ tường vây Barrette sâu 22,5 m trong điều kiện địa chất bùn sét Đồng bằng Sông Cửu Long.
• Chứng minh tính ưu việt vượt trội của mô hình Hardening Soil so với mô hình Mohr - Coulomb truyền thống trong việc mô phỏng hiện tượng dỡ tải và gia tải lại của hố đào sâu 9,7 m.
• Xác định mức độ ảnh hưởng của phụ tải lân cận 20 kN/m2 và sự nhạy cảm của các chỉ tiêu cơ lý đất nền đến sự dịch chuyển vách chắn đất và lún mặt đất.
• Thiết lập giải pháp kỹ thuật tích hợp đồng bộ giữa tường Barrette dày 600 mm, hệ 3 tầng chống thép hình SS400 và khối gia cố xi măng đất dày 10 m nhằm bảo đảm an toàn công trình.
• Cung cấp quy trình tính toán số và phương pháp luận đáng tin cậy phục vụ công tác thiết kế, thi công các công trình ngầm đô thị có quy mô tương đương trong tương lai.

Trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới, các kỹ sư và nhà nghiên cứu địa kỹ thuật cần tiếp tục mở rộng mô hình không gian 3 chiều để đánh giá toàn diện hiệu ứng góc hố đào và tương tác phức tạp của nhóm cọc chịu tải trọng động. Hãy áp dụng ngay các bộ thông số và giải pháp kết cấu từ luận văn vào quá trình khảo sát thiết kế nhằm nâng cao chất lượng và độ an toàn cho các công trình ngầm hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE TUONG VAY. TONG QUAN VE TUONG VAY wiiccccecccccssesesscessesssssvessessesssessessssssesssssvessenss 3 1. CAC YEU TO ANH HUGNG DEN CHUYEN VI CUA TƯỜNG VÂY. Tính chất đất nền và áp lực đất tác dụng lên tường.

Lý thuyết Mohr-Rankine. Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm (Lời giải sokolovski). Mối quan hệ giữa áp lực đất và chuyển vị của tường. Độ cứng của tường và thanh chống.

Kích thước hồ đào và độ sâu của tường vây. Độ sâu hạ mực nước ngầm "—. KET LUẬN CHUONG |.¿- 5-52 E‡EEeEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEELrrkrrk 15 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYÉT TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH TUONG VAY BANG PHƯƠNG PHÁP PHÀN TỬ HỮU HẠN.-- 2-2 5£ EEE£EE+EESEEEEEEEEkerkerrerrkee 16 2. CƠ SỞ LÝ THUYÉẾT TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÀN TỬ HỮU HẠN.

CO SG LY THUYET. Lý thuyét bien dang ocecccccccscscsssssessssessssecsssessssecssscsssscssssessssecssecssseesseeessee 16 2. Phương pháp phan tir hitu han. Phương pháp tính lặp toàn bộ.

MÔ HÌNH HARDENING SOIL. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÔ HÌNH HARDENING SOI. 21 b SN in hố. Lực dính c và gðỐc ma Sất (Q.

c1 11111 HH TH HH Hit 25 2. Hệ số thấm k. KÉT LUẬN CHƯƠNG 2. PHAN TICH ON DINH TUONG VAY COC BARRETTE KHI DAO SAU TRONG DAT YEU CUA CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở CÀN THƠ.

TỐNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU. Giới thiệu về công trình. Đặc điểm địa chất công trình. TRÌNH TỰ THI CÔNG HỒ ĐÀO CÔNG TRÌNH .----- 5+csz+cs+¿ 30 -Vii- 3.

KET QUA QUAN TRAC CHUYEN VI CUA TƯỜNG VÂY. PHAN TICH ON DINH CUA TUONG VAY BANG MO HINH PLAXIS 2D. Đặc trưng địa chất và vật liệu. _ Thông số đặc trưng của nền đất.

Thông số tường VÂy. Thông số thanh chống.--:--2¿+¿©+++2+++EE++tEEx+ttrxrerrrrrrrerrrkx 35 3. Phụ tải mặt đất và công trình lân cận. Mực nước ngầm.

Trình tự các bước tính tOáï. ĐÁNH GIÁ KÉT QUÁ PHÂN TÍCH. PHAN TICH SU ANH HUONG CUA CAC THONG SO E, 9, c DEN CHUYEN VI CUA TUGONG VAY uooeccccceccesccssssssessessessessesssessessssssessesstsssessesstessessees 49 KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ,.--2-- 2 2 S£+SE+SE£EE£EEE+EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkerkerrkee 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO.- 2-52 2 SE£9EE9EE9EEEEEESEEEEEEEEEEEEEE1E21111E111 1111 1e xe, 55 -VII- DANH MỤC BẢNG Bang 2.1 Bang tra module bién dang va hé số Poisson theo Braja M.2 Bang tra hé số hiệu chỉnh 1m\,.-- -- - - 6 + + 1£ 1E + E*EE+EEEeEeEeeeeekereeeerree 24 Bảng 2.3 Bảng tra hệ số hiệu chỉnh 1m\,.-- -- - - 6 + + 1£ 1E + E*EE+EEEeEeEeeeeekereeeerree 24 Bảng 2.4 Hệ số thắm của một số loại đất.1 Thông số đặc trưng của nền đất.2 Thông số đặc trưng của tường vây Barrette D600.---¿c5cccc++ 34 -iX- DANH MUC HINH Hình 1.1 Toàn bộ quá trình thi công tường vây Barretfe.---- «5< c«cccs< sex 4 Hình 1.2 Thi công tường dẫn hướng .---¿- + 5++2+++E+++Ex++E++eExverxrerrrerrrerrree 4 Hình 1.3 Lấy đất sâu xuống theo tường dẫn hướng .4 Đặt cốt thép tường vây.----¿-©22+-©2++22Ex22EE 2E EEEECEEECErrrrrrerrrrerrvee 5 Hình 1.5 Tường vây sau khi hoàn thành.-- - ¿+ + 6k k2 HT re, 6 Hinh 1.6 Phân bố áp lực đất đưới tác dụng của tải trọng tập trung Qp;.7 Phân bố áp lực đất dưới tác dụng của tải trọng phân bố Q,.8 Lý thuyết về áp lực đất ctta Rankine w.9 Áp lực đất chủ động theo Coulomb. 2-2-2 ©£2©2££+z£+2zx++zxzzxerree 11 Hình 1.10 Áp lực đất bị động theo Coulomb.11 Ảnh hưởng của sự dịch chuyên tường chắn đến áp lực đắt.12 Độ lớn của góc xoay tường đề đạt đến trạng thái phá hoại .13 Mối liên hệ giữa chuyền vị lớn nhất của tường, độ cứng và hệ số an toàn (Theo Clough và O”Rourke, 10()).- 6 xxx 9v 919 191191 91 111 nh nh HH ngư 14 Hình 1.14 Mối quan hệ giữa độ dịch chuyển ngang lớn nhất của tường với độ sâu hỗ 5 .1 Các mặt dẻo trong mặt phẳng p — qˆ của mô hình Hardening Soil.2 Mặt dẻo trong không gian ứng suất chính của mô hình Hardening Soil.20 Hình 23 Quan hệ ứng suất — biến dạng trong thí nghiệm ba trục thoát nước tiêu chuẩn.

HT TT TH HH HH HH HH1 11111 1x11 cty 22 Hình2.4 Xác định E? oed từ thí nghiệm nén cô kết một trục không nở hông.1 Phối cảnh công trình.---¿-2¿2++22+++22++t2EE+tEEEEtEEErerrrrerrkrerkrrrrks 26 Hình 3.2 Hình ảnh thi công tầng hầm.---2¿- 22¿©+++2+++EE++eEExverrxrerrrrrrks 27 Hình 3.3 Mặt bằng bố trí hỗ khoan địa chất .------ 2 2s++2++2zx+2zkt2zkcrrxrrrxrrree 28 Hình 3.4 Mặt cắt địa chất công trình.5 Trình tự thi công hố đào.6 Mặt bằng bố trí Ống Inclinometer.----2:-2¿©++2+++2+++tzx+erzxrsrxs 32 Hinh 3. 37 lich xa ỒỒ”ắnnŨn.21 Kết qủa chuyển vị ngang lớn nhất là 63.22 Kết quả chuyển vị đứng lớn nhất là 288.23 Biến dạng lớn nhất là 6.82% tại vị trí đỉnh tường vây.24 Kết qủa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây .25 Kết qủa độ lún lớn nhất của đất xung quanh hồ đào .26 Kết qủa nội lực lón nhất trong tường Vây.27 Kết qủa phình trồi hố đào khi đào đến độ sâu -9.28 Kết qủa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây giữa kết quả quan trắc và 0n 0i TA.29 Kết qủa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây khi thay đổi thông số E của lop dat 1 va lop 0018.30 So sánh độ lún mặt đất khi thay déi théng sé E cua lớp đất 1 và lớp đất 2.31 Kết qủa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây khi thay đôi thông số c, 0:00); 00Ẽ".32 So sánh độ lún mặt đất khi thay đổi thông số c, @ của lớp đất I. Tính cấp thiết của đề tài -_ Ngày nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng, các công trình cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều. Đi kèm với đó là số lượng các công trình có nhiều tầng hầm, các công trình ngầm sâu trong đất là rất nhiều.

Vì vậy, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật cao để có thể thi công đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình. Đặc biệt, tại TP. Cần Thơ nói riêng và khu vực miền Tây Nam Bộ nói chung là khu vực có điều kiện địa chất thủy văn khá phức tạp thì việc tính toán đưa ra giải pháp giữ ôn định cho các công trình ngầm là vấn đề có ý nghĩa rất quan trọng. -_ Bằng việc nghiên cứu đề tài “Phân tích ôn định tường vây cọc Barrete khi đào sâu trong đất yếu” mà ứng dụng là công trình Trụ sở làm việc và văn phòng cho thuê công ty TNHH Nhà nước ITV Xổ số Kiến thiết Cần Thơ xây dựng tại Số 29 đường Cách Mạng Tháng Tám — P.Ninh Kiều - TP.

Tác giả mong muốn được hiểu thêm và tìm ra cơ sở tính toán phù hợp đề áp dụng cho các công trình với qui mô và điều kiện địa chất tương đương. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Mục đích của luận văn này tập trung vào các nội dung chủ yếu sau: > Phan tích các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị và ổn định của hệ tường vây khi thi công hồ đảo sâu trong đất yếu. > Tìm hiểu cơ sở tính toán thiết kế tường vây từ kết quả phân tích từ mô hình và thực tế nhằm áp dụng cho các công trình có tính chất tương đương. Phương pháp nghiên cứu của đề tài -_ Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các cơ sở lý thuyết, các đề tài có liên quan để tim ra cơ sở tính toán phù hợp với phạm vi nghiên cứu của đề tài.

-_ Nghiên cứu thực nghiệm: Tìm hiểu các thông số quan trắc, đánh giá số liệu. - Nghiên cứu mô phỏng: Mô phỏng bài toán trên phần mềm Plaxis 2D, từ đó phân tích kết quả từ lý thuyết và thực tế. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài -_ Để tài có ý nghĩa làm rõ và kiêm chứng các lý thuyết tính toán ổn định của tường vây, đồng thời xác định các bộ thông số mô hình để mô phỏng bài toán tường vây hồ đào sâu một cách chính xác nhất. -_ Ngày nay việc thi công các công trình tầng hầm trong điều kiện địa chất yếu ngày càng phổ biến,.

Đề tài có tác dụng cung cấp một quy trình tính toán thi công hố đào có tường vây, xác định các bộ thông số tính toán để vân dụng tính toán cho các bài toán thực tế đó. Hạn chế của đề tài - Dé tai chỉ dừng lại ở việc tập trung nghiên cứu ôn định của tường mà chưa xét đến các vấn đề như biến dạng trên mặt hé dao, ổn định bên dưới hồ đào.vì vậy chưa phản ánh hết các vấn đề có thể xảy ra trong quá trình thi công hồ đào sâu. - Số liệu thực nghiệm hạn chế nên chưa mang tính tông quát cao. 3- CHUONG 1 TONG QUAN VE TUONG VAY 1.

TONG QUAN VE TUONG VAY - Tai Thanh phé H6 Chi Minh noi riéng va ở Việt Nam nói chung, số lượng các công trình có tầng hằm ngày càng trở nên phổ biến, có những công trình có đến 6 tầng hằm và thậm chí còn nhiều hơn nữa. Điều đó đòi hỏi phải có những giải pháp thích hợp để có thê thi công thuận lợi, đặc biệt là trong các khu vực được xếp vào loại địa chất yếu. - _ Khi thi công tầng hằm cho các công trình nhà cao tầng, một vấn đề phức tạp đặt ra là giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến các yếu tố kỹ thuật và môi trường. Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dang trong đất nền xung quanh khu vực hỗ đào và có thê làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thé lún gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp.

-_ Các giải pháp chống đỡ thành hồ đào thường được áp dụng là: tường cừ thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barrette. Yêu cầu chung của tường cử là phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ôn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do được cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống đỡ từ trong lòng hố đào theo nhiều cấp khác nhau. - Tuong vay Barrette 1a một hệ théng các đoạn tường có tiết điện hình chữ nhật ghép lại với nhau, được thi công trước quá trình đào đất, có tác dụng vừa là tường chắn giữ hỗ đào vừa là tường tầng hầm sau khi công trình hoàn thiện. Kích thước và chiều dài của tường vây Barrette phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa chất thủy văn, quy mô kết cầu công trình bên trên, biện pháp thi công tầng hầm.

Tuy nhiên, độ dày tiêu chuẩn của tường vây Barrette thông thường là: 600mm, 800mm, 1000mm. - Quy trinh thi công Tường vây Barrette được tóm tắt theo các bước sau: [1] Hình I.] Toàn bộ quá trình thi công twong vay Barrette > Bước l: Thi công tường dẫn hướng Hình 1.2 Thi công tường dẫn hướng 5- > Bước 2: Bơm dung dịch Bentonite và dùng gàu đào chuyên dụng đào từng khối đất theo kích thước từng đoạn tường đã thiết kế.