I. Tổng quan về tường vây hố đào chu vi tròn
Tường vây hố đào chu vi tròn là một giải pháp kỹ thuật hiện đại trong xây dựng, đặc biệt phù hợp cho các công trình có hố đào sâu. Khác với tường vây truyền thống, tường vây chu vi tròn không cần hệ chống đỡ, giúp giảm chi phí và tăng tốc độ thi công. Kết cấu tường vây này tận dụng hiệu ứng vòm để phân bố áp lực đất và nước, giúp tường ổn định mà không cần cắm sâu vào đất. Các dầm vòng được gia cường bên trong tường để tăng độ cứng và liên kết các tấm panel. Phương pháp thi công Bottom-Up được áp dụng để hoàn thành tầng hầm trong thời gian ngắn. Tường vây chu vi tròn đã được sử dụng rộng rãi trong các công trình lớn trên thế giới, như công trình Shanghai Tower.
1.1. Nghiên cứu của nhóm tác giả Jian Jia XiaoLin Xie JieQun Zhai Yu Zhang
Nhóm tác giả đã nghiên cứu thiết kế và thi công tường vây chu vi tròn cho công trình Shanghai Tower. Công trình này có chiều cao 632m, đường kính tường vây 123.4m, và chiều sâu hố đào 31.1m. Phần ngầm của công trình được thi công bằng phương pháp Top-Down và Bottom-Up, tận dụng hiệu ứng vòm để giảm áp lực đất và nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tường vây chu vi tròn không chỉ giảm chi phí mà còn tăng tốc độ thi công và đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích
Phân tích ổn định tường vây hố đào chu vi tròn dựa trên hai phương pháp chính: phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn (sử dụng phần mềm Plaxis). Phương pháp giải tích xem tường vây như một dầm trên nền đàn hồi, trong khi phương pháp phần tử hữu hạn mô phỏng chính xác hơn quá trình chịu lực của tường trong không gian. Các thông số cơ bản như độ cứng của đất, dung trọng, và sức kháng cắt được xác định để xây dựng mô hình tính toán. Phương pháp Plaxis cho phép phân tích các trường hợp không thoát nước, thoát nước, và phân tích kép, giúp đánh giá chính xác ứng xử của tường và đất xung quanh.
2.1. Phương pháp giải tích
Phương pháp giải tích xem tường vây như một dầm trên nền đàn hồi, với các lò xo đại diện cho áp lực đất. Độ cứng của tường và dầm vòng được tính toán dựa trên bán kính trung bình và chiều dày tường. Phương pháp này đơn giản nhưng bỏ qua hiệu ứng vòm, dẫn đến kết quả không chính xác trong một số trường hợp.
2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis
Phương pháp Plaxis mô phỏng tường vây trong không gian, xem xét cả hiệu ứng vòm và áp lực đất theo phương ngang. Các thông số đất nền như dung trọng, độ cứng, và sức kháng cắt được nhập vào mô hình để phân tích chính xác ứng xử của tường. Phương pháp này cho phép đánh giá các trường hợp không thoát nước, thoát nước, và phân tích kép, giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo ổn định công trình.
III. Phân tích tường vây chu vi tròn công trình VNPT Hà Nội
Công trình VNPT Hà Nội được sử dụng làm ví dụ để phân tích ổn định tường vây chu vi tròn. Địa chất công trình bao gồm các lớp đất sét, bùn, và cát, với chiều sâu hố đào 12m. Phần mềm Plaxis được sử dụng để mô phỏng quá trình đào đất và phân tích ứng xử của tường. Kết quả cho thấy, tường vây chu vi tròn có khả năng chịu lực tốt, với chuyển vị và moment uốn nằm trong giới hạn cho phép. So sánh giữa các phương pháp phân tích cho thấy, phương pháp Plaxis 3D cho kết quả chính xác hơn so với phương pháp giải tích.
3.1. Kết quả phân tích Plaxis 2D
Phân tích Plaxis 2D cho thấy chuyển vị của tường tăng dần theo chiều sâu đào đất. Lực nén dọc trục và moment uốn trong tường được tính toán và so sánh với các giai đoạn thi công khác nhau. Kết quả cho thấy, tường vây chu vi tròn có khả năng chịu lực tốt, với chuyển vị tối đa nằm trong giới hạn cho phép.
3.2. Kết quả phân tích Plaxis 3D
Phân tích Plaxis 3D cho kết quả chính xác hơn, với chuyển vị và moment uốn được tính toán theo phương pháp trụ tròn đều và đa giác trụ. Kết quả cho thấy, phương pháp trụ tròn đều giảm thiểu chuyển vị và moment uốn so với phương pháp đa giác trụ, giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo ổn định công trình.
