Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích ổn định và biến dạng của tường vây khi thi công tầng hầm bằng biện pháp top down trên nền địa chất có lớp cát dày tại khu vực quận 1 thành phố hồ chí minh

Phân tích ổn định và biến dạng tường vây khi thi công tầng hầm bằng phương pháp top down trên nền địa chất cát dày tại Quận 1, TP.HCM.

• Tác giả: Dương Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Lê Trọng Nghĩa
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Phân tích ổn định và biến dạng tường vây thi công tầng hầm bằng phương pháp Top Down trên nền địa chất cát dày tại Quận 1, TP.HCM
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG BIỆN PHÁP TOP — DOWN TRÊN NỀN ĐỊA CHẤT CÓ LỚP CÁT DÀY
• 1.1. Công nghệ thi công Top — Down
• 1.2. Phương pháp công nghệ chính
• 1.3. Ứng xử của đất nền xung quanh và bên trong hố đào, ứng suất và biến dạng của hệ kết cấu chống đỡ hố đào
• 1.4. Ứng suất và biến dạng
• 1.5. Các nghiên cứu có liên quan trước đây
• 1.5.1. Nghiên cứu của các tác giả nước ngoài
• 1.5.2. Nghiên cứu của các tác giả Việt Nam
• 1.6. Tổng kết chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phá hoại cắt (trượt) tổng thể
• 2.2. Hiện tượng đẩy chân tường chắn
• 2.3. Hiện tượng cát chảy
• 2.4. Phân tích biến dạng của tường vây và đất nền theo phương pháp kinh nghiệm
• 2.4.1. Phân tích độ lún gây ra bởi việc thi công tường vây
• 2.4.2. Phân tích độ lún gây ra trong quá trình đào đất
• 2.4.3. Phương pháp của Peck’s
• 2.4.4. Phương pháp của Bowles
• 2.4.5. Phương pháp của Clough và O’Rourke
• 2.4.6. Phương pháp của Ou và Hsieh
• 2.5. Các yếu tố khi thi công hố đào gây ra chuyển vị của tường vây
• 2.5.1. Chiều rộng hố đào
• 2.5.2. Chiều sâu hố đào
• 2.5.3. Chiều sâu cắm tường
• 2.5.4. Độ cứng của tường
• 2.5.5. Độ cứng của hệ kết cấu chống đỡ và vị trí điểm chống
• 2.5.6. Chuyển vị của tường phụ thuộc vào thời gian chờ
• 2.6. Phân tích ứng suất và biến dạng bằng phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis
• 2.6.1. Cơ sở lý thuyết trong Plaxis
• 2.6.2. Các quan hệ ứng suất và biến dạng
• 2.6.3. Các phương pháp phân tích không thoát nước, thoát nước và phân tích kép (Không thoát nước kết hợp với cố kết) và ứng dụng các phương pháp này trong việc phân tích bằng Plaxis
• 2.6.3.1. Phân tích không thoát nước (Undrained)
• 2.6.3.2. Phân tích thoát nước (Drained)
• 2.6.3.3. Phân tích kép (Couple Analysis)
• 2.6.4. Mô hình Mohr — Coulomb
• 2.6.4.1. Ứng xử đàn hồi tuyến tính và đàn hồi dẻo lý tưởng
• 2.6.4.2. Mặt dẻo trong mô hình Mohr — Coulomb
• 2.6.4.3. Các thông số trong mô hình Mohr — Coulomb
• 2.6.5. Mô hình Hardening Soil
• 2.6.5.1. Mặt dẻo mũ trong mô hình Hardening Soil
• 2.6.5.2. Quan hệ Hyperbol giữa ứng suất và biến dạng trong mô hình Hardening Soil
• 2.6.5.3. Các thông số trong mô hình Hardening Soil
• 2.7. Tổng kết chương
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG VÂY Ở CÔNG TRÌNH SAIGON CENTRE
• 3.1. Giới thiệu công trình Saigon Centre
• 3.2. Địa chất công trình
• 3.3. Các giai đoạn thi công
• 3.4. Các kết quả quan trắc
• 3.5. Phân tích ổn định và biến dạng của tường vây hố đào công trình Saigon Centre bằng phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis
• 3.5.1. Lựa chọn phương pháp tính toán mô hình phân tích
• 3.5.2. Các mặt cắt tính toán trong mô hình Plaxis 2D
• 3.5.3. Biên bài toán
• 3.5.4. Số liệu vật liệu tính toán
• 3.5.5. Số liệu địa chất được thống kê từ hồ sơ khảo sát địa chất
• 3.5.6. Các trường hợp tính toán
• 3.5.7. Các vật liệu khác
• 3.5.8. Các pha tính toán trong mô hình Plaxis
• 3.5.9. Mặt cắt 1—1 và mặt cắt 2-2
• 3.5.10. Yếu tố thời gian trong phân tích kép
• 3.5.11. Kết quả tính toán
• 3.5.12. Phân tích so sánh các trường hợp của mô đun biến dạng E
• 3.5.13. Phân tích so sánh mô hình Hardening Soil với Mohr-Coulomb, phân tích Undrained với phân tích Drained và phân tích Couple
• 3.5.14. So sánh kết quả tính toán ứng với các trường hợp của chỉ tiêu sức chống cắt, hệ số mũ m, hệ số thấm k và hệ số Poisson khác nhau
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Phân tích ổn định tường vây

Phân tích ổn định tường vây là một phần quan trọng trong thi công tầng hầm bằng phương pháp Top Down. Tại khu vực Quận 1, TP.HCM, nền địa chất cát dày đặt ra nhiều thách thức về độ ổn định của tường vây. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá độ ổn định của tường vây tại công trình Saigon Centre Phase 2, 3, với chiều sâu từ 45m đến 60m. Sử dụng phần mềm Plaxis, các mô hình đất được thiết lập dựa trên chỉ số SPT để dự đoán chính xác hơn về độ ổn định. Kết quả cho thấy, việc sử dụng mô hình Hardening Soil mang lại độ chính xác cao hơn so với mô hình Mohr-Coulomb.

1.1. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết của phân tích ổn định tường vây dựa trên các phương pháp kinh nghiệm và lý thuyết đàn hồi. Các yếu tố như chiều sâu hố đào, độ cứng của tường vây, và hệ số thấm của đất được xem xét kỹ lưỡng. Phương pháp Peck’s và Bowles’s được áp dụng để dự đoán độ lún và biến dạng của tường vây. Ngoài ra, phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng các điều kiện thực tế, giúp đánh giá chính xác hơn về độ ổn định.

1.2. Ứng dụng thực tế

Trong thực tế, phân tích ổn định tường vây đã được áp dụng tại công trình Saigon Centre. Kết quả quan trắc cho thấy, độ lệch giữa tính toán và thực tế là rất nhỏ, chứng tỏ hiệu quả của phương pháp Top Down trên nền địa chất cát dày. Các khuyến cáo về mô hình đất phù hợp cũng được đưa ra, giúp cải thiện độ chính xác trong các dự án tương tự.

II. Biến dạng tường vây

Biến dạng tường vây là một vấn đề quan trọng trong thi công tầng hầm, đặc biệt khi sử dụng phương pháp Top Down. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích biến dạng của tường vây tại công trình Saigon Centre, với chiều sâu hố đào lên đến 60m. Các yếu tố như hệ số Poisson, hệ số thấm k, và hệ số mũ m được xem xét để đánh giá mức độ biến dạng. Kết quả cho thấy, biến dạng lớn nhất thường xảy ra ở giai đoạn đào đất sâu nhất, và mô hình Hardening Soil cho kết quả chính xác hơn so với các mô hình khác.

2.1. Phương pháp phân tích

Phương pháp phân tích biến dạng tường vây bao gồm cả phương pháp kinh nghiệm và phương pháp phần tử hữu hạn. Các phương pháp như Clough và O’Rourke’s được sử dụng để dự đoán biến dạng ngang của tường vây. Ngoài ra, phần mềm Plaxis được sử dụng để mô phỏng các điều kiện thực tế, giúp đánh giá chính xác hơn về mức độ biến dạng.

2.2. Kết quả và đánh giá

Kết quả phân tích cho thấy, biến dạng lớn nhất của tường vây xảy ra ở giai đoạn đào đất sâu nhất, với độ lệch ngang lên đến 30mm. Các yếu tố như hệ số Poisson và hệ số thấm k có ảnh hưởng đáng kể đến biến dạng. Mô hình Hardening Soil cho kết quả chính xác hơn so với mô hình Mohr-Coulomb, đặc biệt trong việc dự đoán biến dạng ngang của tường vây.

III. Thi công tầng hầm bằng phương pháp Top Down

Thi công tầng hầm bằng phương pháp Top Down là một phương pháp hiện đại, được áp dụng rộng rãi trong các công trình có tầng hầm sâu. Tại Quận 1, TP.HCM, phương pháp này được sử dụng để thi công công trình Saigon Centre với 6 tầng hầm. Phương pháp Top Down cho phép thi công đồng thời các tầng hầm và phần thân công trình, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Tuy nhiên, việc thi công trên nền địa chất cát dày đặt ra nhiều thách thức về độ ổn định và biến dạng của tường vây.

3.1. Quy trình thi công

Quy trình thi công tầng hầm bằng phương pháp Top Down bao gồm các bước chính như đào đất, thi công tường vây, và xây dựng các tầng hầm. Các giai đoạn thi công được thực hiện đồng thời, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Tuy nhiên, việc thi công trên nền địa chất cát dày đòi hỏi phải có các biện pháp đảm bảo độ ổn định và hạn chế biến dạng của tường vây.

3.2. Ứng dụng tại Saigon Centre

Tại công trình Saigon Centre, phương pháp Top Down đã được áp dụng thành công. Kết quả quan trắc cho thấy, độ lệch giữa tính toán và thực tế là rất nhỏ, chứng tỏ hiệu quả của phương pháp này. Các khuyến cáo về mô hình đất phù hợp cũng được đưa ra, giúp cải thiện độ chính xác trong các dự án tương tự.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc phát triển các công trình cao tầng ngày càng gia tăng, đặc biệt là các tầng hầm phục vụ hệ thống đậu xe và giao thông ngầm, đòi hỏi kỹ thuật thi công hiện đại và an toàn. Tại khu vực Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, nhiều công trình sử dụng biện pháp thi công tầng hầm bằng phương pháp Top-Down trên nền địa chất có lớp cát dày đã ghi nhận các sự cố nghiêm trọng như tại công trình Pacific Tower và MC Tower. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về phân tích ổn định và biến dạng của tường vây trong quá trình thi công nhằm đảm bảo an toàn cho công trình và các công trình lân cận.

Luận văn tập trung phân tích ổn định và biến dạng của tường vây tại công trình Saigon Centre Phase 2, 3 với chiều sâu tường vây từ 45m đến 60m, thi công 6 tầng hầm bằng biện pháp Top-Down. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá chuyển vị ngang của tường vây qua các giai đoạn thi công, phân tích ảnh hưởng của thi công đào đất đến độ lún nền xung quanh, đồng thời đề xuất mô hình đất và thông số đầu vào phù hợp cho tính toán bằng phần mềm Plaxis 2D. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong nền địa chất có lớp cát dày tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh, với dữ liệu khảo sát địa chất và số liệu quan trắc thực tế làm cơ sở phân tích.

Ý nghĩa nghiên cứu không chỉ mang tính khoa học trong việc mô phỏng và dự báo biến dạng tường vây mà còn có giá trị thực tiễn trong việc thiết kế biện pháp thi công tầng hầm, giảm thiểu rủi ro và thiệt hại kinh tế xã hội do sự cố công trình gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn sử dụng hai khung lý thuyết chính để phân tích ổn định và biến dạng của tường vây:

1. Phương pháp kinh nghiệm: Dựa trên các công thức và mô hình phân tích độ lún, chuyển vị tường vây do các nhà nghiên cứu như Peck, Bowles, Clough & O’Rourke, Ou & Hsieh đề xuất. Các khái niệm chính bao gồm:

   • Phá hoại cắt tổng thể (trượt) và hiện tượng đẩy chân tường.
   • Hiện tượng cát chảy dưới tác động của dòng thấm nước.
   • Phân tích độ lún do thi công tường vây và đào đất.
   • Ảnh hưởng của chiều rộng hố đào, chiều sâu cắm tường, độ cứng tường và hệ chống đỡ đến chuyển vị ngang.

2. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm Plaxis 2D với các mô hình đất phổ biến:

   • Mô hình Mohr-Coulomb: Mô hình đàn hồi tuyến tính và dẻo lý tưởng, phù hợp với phân tích ứng suất và biến dạng cơ bản.
   • Mô hình Hardening Soil: Mô hình phi tuyến, mô phỏng chính xác hơn ứng xử thực tế của đất, đặc biệt là đất cát và đất sét có lớp cát dày.

Các thông số đầu vào như mô đun biến dạng E được thiết lập dựa trên chỉ số SPT (Standard Penetration Test), giúp phản ánh chính xác đặc tính cơ lý của đất nền.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu khảo sát địa chất tại công trình Saigon Centre, bao gồm các lớp đất, chỉ số SPT, và số liệu quan trắc chuyển vị ngang tường vây, độ lún nền xung quanh trong quá trình thi công.
• Phương pháp phân tích: Mô phỏng ổn định và biến dạng tường vây qua các giai đoạn thi công tầng hầm bằng phần mềm Plaxis 2D, so sánh kết quả giữa các mô hình Hardening Soil và Mohr-Coulomb, phân tích các trường hợp thay đổi hệ số mũ m, hệ số thấm k, và hệ số Poisson.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015, với các giai đoạn khảo sát, mô phỏng, so sánh và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm số liệu từ hồ sơ khảo sát địa chất và quan trắc thực tế tại công trình, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy cho phân tích.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển vị ngang của tường vây: Kết quả mô phỏng cho thấy chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây sau khi thi công xong tầng B1 dao động trong khoảng 10-20 mm tùy theo mô hình đất và thông số đầu vào. Mô hình Hardening Soil cho kết quả chuyển vị ngang gần với số liệu quan trắc hơn, sai số trong khoảng 10-15%, trong khi mô hình Mohr-Coulomb thường đánh giá chuyển vị lớn hơn gấp 2-6 lần so với thực tế.

2. Ảnh hưởng của mô đun biến dạng E: Khi sử dụng mô đun biến dạng lấy từ chỉ số SPT, chuyển vị ngang giảm đáng kể so với khi sử dụng giá trị mô đun cố định. Ví dụ, mô đun biến dạng E thay đổi từ 1850 N đến 3000 N (theo SPT) làm chuyển vị ngang thay đổi khoảng 20%.

3. Ảnh hưởng của hệ số mũ m và hệ số thấm k: Thay đổi hệ số mũ m trong mô hình Hardening Soil ảnh hưởng đến độ lớn chuyển vị ngang khoảng 10-12%. Hệ số thấm k cũng ảnh hưởng đến sự phân bố ứng suất và biến dạng, đặc biệt trong phân tích thoát nước (Drained) và không thoát nước (Undrained).

4. Độ lún nền xung quanh hố đào: Kết quả tính toán độ lún nền xung quanh hố đào bằng mô hình Hardening Soil phân tích Undrained cho thấy độ lún lớn nhất khoảng 15-20 mm, tương đối phù hợp với số liệu quan trắc thực tế. Mô hình Mohr-Coulomb đánh giá độ lún lớn hơn khoảng 1,5 lần.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sự khác biệt giữa các mô hình chủ yếu do khả năng mô phỏng phi tuyến và ứng xử đàn hồi dẻo của đất nền. Mô hình Hardening Soil với các thông số lấy từ thí nghiệm SPT phản ánh chính xác hơn đặc tính cơ lý của đất cát dày tại khu vực nghiên cứu. Việc lựa chọn mô hình và thông số đầu vào phù hợp là yếu tố then chốt để dự báo chính xác chuyển vị và độ lún, từ đó đảm bảo an toàn thi công.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại các công trình tương tự như Taipei National Enterprise Center hay công trình Kenny Hill Malaysia, kết quả luận văn phù hợp với xu hướng chuyển vị ngang tường vây chiếm khoảng 0,2-0,5% chiều sâu hố đào, đồng thời khẳng định vai trò quan trọng của hệ chống đỡ và độ cứng tường trong kiểm soát biến dạng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chuyển vị ngang giữa các mô hình và số liệu quan trắc, bảng thống kê các thông số đầu vào và kết quả tính toán, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và hiệu quả của từng phương pháp phân tích.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Sử dụng mô hình Hardening Soil trong tính toán: Áp dụng mô hình Hardening Soil với thông số đầu vào được thiết lập dựa trên chỉ số SPT để mô phỏng ổn định và biến dạng tường vây, nhằm nâng cao độ chính xác dự báo chuyển vị ngang và độ lún nền. Thời gian áp dụng: ngay trong giai đoạn thiết kế biện pháp thi công. Chủ thể thực hiện: các đơn vị tư vấn thiết kế và thi công.

2. Tăng cường quan trắc chuyển vị và độ lún trong thi công: Lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc chuyển vị ngang tường vây và độ lún nền xung quanh hố đào để theo dõi sát sao biến dạng trong quá trình thi công, từ đó điều chỉnh biện pháp thi công kịp thời. Thời gian: xuyên suốt quá trình thi công. Chủ thể: nhà thầu thi công và tư vấn giám sát.

3. Tối ưu thiết kế hệ chống đỡ và độ cứng tường vây: Tăng chiều dày tường vây hoặc sử dụng vật liệu có độ cứng cao hơn, đồng thời bố trí hệ chống đỡ hợp lý để giảm chuyển vị ngang tường, đặc biệt chú ý đến vị trí và khoảng cách giữa các thanh chống. Thời gian: giai đoạn thiết kế và thi công. Chủ thể: kỹ sư thiết kế và thi công.

4. Kiểm soát áp lực nước và hiện tượng cát chảy: Thiết kế hệ thống chống thấm và kiểm soát mực nước ngầm hiệu quả để ngăn ngừa hiện tượng cát chảy gây mất ổn định tường vây, đặc biệt tại các vị trí cắm tường sâu trong lớp cát dày. Thời gian: trước và trong quá trình thi công. Chủ thể: nhà thầu thi công và tư vấn địa kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình ngầm: Nắm bắt các phương pháp phân tích ổn định và biến dạng tường vây, lựa chọn mô hình đất và thông số đầu vào phù hợp để thiết kế biện pháp thi công an toàn.

2. Nhà thầu thi công tầng hầm: Áp dụng các giải pháp kiểm soát biến dạng và quan trắc trong thi công, giảm thiểu rủi ro sự cố công trình.

3. Chuyên gia tư vấn địa kỹ thuật: Tham khảo các mô hình mô phỏng và kết quả phân tích để tư vấn chính xác về đặc tính đất nền và ảnh hưởng thi công.

4. Cơ quan quản lý xây dựng và an toàn công trình: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn, quy định về thi công tầng hầm trong điều kiện địa chất phức tạp, đảm bảo an toàn cho các công trình trong khu vực đô thị.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần sử dụng mô hình Hardening Soil thay vì Mohr-Coulomb?
   Mô hình Hardening Soil mô phỏng chính xác hơn tính phi tuyến và ứng xử đàn hồi dẻo của đất, đặc biệt là đất cát và đất sét có lớp cát dày, giúp dự báo biến dạng tường vây gần với thực tế hơn. Ví dụ, kết quả mô phỏng bằng Hardening Soil sai số so với quan trắc chỉ khoảng 10-15%, trong khi Mohr-Coulomb có thể sai lệch gấp 2-6 lần.

2. Chỉ số SPT có vai trò gì trong thiết lập mô hình?
   Chỉ số SPT cung cấp dữ liệu thực nghiệm về độ cứng và đặc tính cơ lý của đất nền, từ đó xác định mô đun biến dạng E làm đầu vào cho mô hình Plaxis, giúp mô phỏng chính xác hơn ứng xử của đất trong quá trình thi công.

3. Ảnh hưởng của hệ chống đỡ đến chuyển vị tường vây như thế nào?
   Hệ chống đỡ có độ cứng cao giúp giảm chuyển vị ngang của tường vây, đồng thời vị trí và khoảng cách giữa các thanh chống ảnh hưởng đến điểm xoay và biến dạng của tường. Ví dụ, hệ chống đỡ bằng sàn bê tông cốt thép trong phương pháp Top-Down có vai trò quan trọng trong kiểm soát biến dạng.

4. Hiện tượng cát chảy ảnh hưởng ra sao đến ổn định tường vây?
   Cát chảy xảy ra khi áp lực nước thấm qua lớp cát dày làm giảm ứng suất hữu hiệu, gây mất ổn định và có thể dẫn đến sụp đổ tường vây. Do đó, kiểm soát áp lực nước và thiết kế hệ chống thấm là cần thiết để ngăn ngừa hiện tượng này.

5. Làm thế nào để kiểm soát độ lún nền xung quanh hố đào?
   Độ lún phụ thuộc vào chuyển vị ngang của tường vây, loại đất, độ cứng hệ chống và biện pháp thi công. Việc sử dụng mô hình phân tích phù hợp, kết hợp quan trắc thực tế và điều chỉnh biện pháp thi công giúp kiểm soát độ lún trong phạm vi cho phép, bảo vệ các công trình lân cận.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích thành công ổn định và biến dạng của tường vây thi công tầng hầm bằng biện pháp Top-Down trên nền địa chất có lớp cát dày tại Quận 1, TP. Hồ Chí Minh.
• Mô hình Hardening Soil với thông số đầu vào dựa trên chỉ số SPT cho kết quả mô phỏng chuyển vị ngang và độ lún nền gần với số liệu quan trắc thực tế hơn mô hình Mohr-Coulomb.
• Các yếu tố như mô đun biến dạng, hệ số mũ m, hệ số thấm k và hệ số Poisson ảnh hưởng đáng kể đến kết quả phân tích, cần được cân nhắc kỹ trong thiết kế.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và biện pháp quan trắc nhằm kiểm soát biến dạng tường vây và độ lún nền trong quá trình thi công.
• Khuyến nghị áp dụng kết quả nghiên cứu cho các công trình tương tự trong khu vực nhằm nâng cao an toàn và hiệu quả thi công.

Next steps: Triển khai áp dụng mô hình Hardening Soil trong thiết kế và thi công thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu với các mô hình đất khác và điều kiện địa chất đa dạng hơn.

Call-to-action: Các kỹ sư và nhà quản lý công trình nên tích hợp kết quả nghiên cứu này vào quy trình thiết kế và giám sát thi công để đảm bảo an toàn và chất lượng công trình ngầm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE PHAN TÍCH ON ĐỊNH VA BIEN DANG CUA TƯỜNG VAY KHI THI CONG TANG HAM BANG BIEN PHAP TOP —- DOWN TREN NEN DIA CHAT CO LOP CAT DAY 1. Công nghệ thi công Top — Down"! 1.1 Khái niệm Công nghệ thi công Top-down (từ trên xuống), tiếng Anh là Top-down construction method, là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theo phương pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dưới lên. Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thé đồng thời vừa thi công các tang ngam (bên dưới cốt + 0,00 (cốt + 0,00 tức là cao độ mặt nền hoàn thiện của tang trệt công trình nhà)) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tang nhà, thuộc phan thân, bên trên cốt không (trên mặt đất).Phương pháp công nghệ chính Trong công nghệ Top-down, các tang ham được thi công băng cách thi công phan tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau nay phan trên đỉnh của tường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tang hầm) và hệ cọc khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt băng nhà. Tường vây thi công theo công nghệ cọc nhdi bê tông tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tang trét.

Riêng các coc khoan nhéi bê tông nam dưới móng cột ở phía trong mặt bang nhà thì không thi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bê tông đầu cọc nhỏi, phải bỏ đi sau này. Phần trên chịu lực tốt, ngay bên dưới móng của các cọc nhôi này được đặt sẵn các cốt thép bang thép hình, cho dai lên trên tới cốt không. Các cốt thép hình này, là trụ đỡ các tầng nhà hình thành trong khi thi công Top-down, nên nó phải được tính toán để chịu được tất cả các tang nha, ma được hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm. Tiếp theo đảo rãnh trên mặt đất (làm khuôn dầm), dùng ngay mặt đất dé làm khuôn hoặc một phần của khuôn đúc dầm và san bê tông cốt thép tại cốt không.

Khi đồ bê tông san tầng trệt phải chừa lại phan sàn khu thang bộ lên xuống tang ham, (cùng kết hợp với 6 thang máy) dé lay lối dao đất va đưa đất lên khi thi công tầng ham. Sàn này phải được liên kết chắc với các cốt thép hình làm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên, và liên kết chắc với hệ tường vây. Sau khi bê tông dầm, sàn tầng trệt đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc, người ta tiễn hành cho máy đào chui qua các lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống dao đất tang ham ngay bên dưới san tầng trệt. Sau đó lại tiến hành đỗ bê tông sản tang ham nảy, -4- ngay trên mặt đất vừa đào, tương tự như thi công san tầng trệt, rồi tiến hành lắp ghép cốt thép cột tầng hầm, lắp khuôn cột tầng hầm và đồ bê tông chúng.

Cứ làm như cách thi công tang hầm dau tiên này, với các tang ham bên dưới. Riêng tang hầm cuối cùng thay vì đồ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấu móng và đài móng. Đồng thời với việc thi công mỗi tang ham thì trên mặt đất người ta vẫn có thể thi công một hay vài tầng nhà thuộc phân thân như bình thường. Sau khi thi công xong hết các kết cầu của tang hầm người ta mới thi công hệ thống thang bộ va thang máy lên xuống tầng hầm.

Ứng xử của đất nền xung quanh và bên trong hồ đào, ứng suất và biến dang của hệ kết cau chong đỡ hồ đào 2! 1. Ôn định On định hồ đào là yêu cau cốt lõi của thi công dao sâu. Phá hoại sụp đồ hỗ đảo thường là thảm họa của thi công đào sâu, nó gây nguy hiểm tới an toàn của công nhân, thiết bi và các công trình lân cận. Ảnh hưởng của nó thường rất lớn, khi độ lún của vùng nền xung quanh hồ đào tăng lên làm các công trình nam trong vùng ảnh hưởng của nó có thé bị hư hại nghiêm trọng.

Phân tích 6n định hỗ đào phải bao gồm phân tích phá hoại trượt tổng thé, phân tích hiện tượng cát chảy va phân tích hiện tượng day trồi đáy hố dao. Do đó khi thiết kế hỗ đào sâu đòi hỏi người thiết kế phải chọn lựa tường vây đủ dày, đủ độ cứng và chiều sâu. Ứng suất và biến dạng Ứng suất và biến dạng xấu do thi công đào sâu có thé bắt nguồn từ mat cân băng lực hoặc từ ảnh hưởng của thi công, cốt lõi của van dé này xuất xứ từ khoảng trồng của đất trong việc thi công hồ đào sâu. Mat cân bang lực cảng lớn, chuyến vi của dat trong phạm vi anh hưởng của hỗ dao càng lớn, các lỗi khi thi công cũng là một lý do gây nguy hiểm cho độ võng tăng thêm của tường, độ lún lớn hon của nền và chuyền vị đây trồi đáy hỗ đào.

Các nghiên cứu có liên quan trước day 1.1 Nghiên cứu của các tác giả nước ngoài % S. Gan Phân tích ngược và đặc tính cua thi công tang ham hỗ đào sâu IIlm bằng biện pháp Semi Top — Down trên nên cát bồi lấp ở Kenny Hill, Malaysial??1!Z2! -5- Các tác giả đã nghiên cứu công trình thi công 3 tầng hầm với độ sâu 11m sử dụng biện pháp Semi Top — Down. Tường vây cua công trình dày 600mm sau từ 14m tới 16m, biện pháp thi công Semi Top — Down này sử dụng san tang B1 như một kết cầu chống đỡ tạm thời cho tường vây suốt trong quá trình thi công. Tại san tang B1 dày 325mm được thiết kế lỗ mở dé thi công đào đất tới cáo độ cuối cùng, đây cũng là kết cau chống đỡ lực ngang của tường vây và chính nó cũng được chống đỡ tạm bang hệ tru đỡ API ( trụ đỡ API được thi công đồng thời với cọc nhồi ).

WALL AC, DIAPHRAGM WALL L%/-##£ 8182. OIE tML4£ Hình 1. Mặt bằng công trình Kenny Hill Malaysia Địa chất ở khu vực hồ đào là lớp cát bụi dày. Các thiết bị quan trắc trong quá trình thi công gồm 5 thiết bị đo nghiêng của tường vây, hai thiết bị đo nghiêng và 5 giếng quan trac năm phía sau tường vây, hai thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng nam dưới sàn tầng hầm cuối cùng.

thiết bị đo biến dạng trong tường vây và sản. Từ các số liệu quan trắc này các tác giả đã phân tích ngược độ uốn của tường vay, độ lún của đất nền bang cách thay đối độ cứng của đất qua từng giai đoạn đào đất bang phần mềm Plaxis với mô hình Hardening soil. 40 40 4 — 4ñ ¬ T / - 4 / | Bl 7 Excareate to RL. 21 7 — 7 / Ex©s8+ to RLS 27m 2] 35 — » — mm [ FAOSMiM to RL 2m | 4 - J » 7 a Ẽ E Excowete kì RES 490 rs J ra ij 1 3 fe ữ ! " © H § s | g.

7 "am § 3a —ä Í " nm— 3 m¬ Ị Ỷ 3 Í H 4 | g 4 8 ~4 ý 44 |, Step4 8 8 r tư 4 * Step 2 * Step 3 | _ ^” 25 —| a— > —l ¬ - l 1 —4 +4 ad 2a “lmrrmrmmimmirmrmm, z †mmmmrmrirmrrmrrmi -mmrmrrmmrmrrmrrm 14 0 5 0 15 ml 25 14W 0 4 10 14 20 25 5 0 5 0 lŠ MD A 5 0 5 10 15 mm Z Wealth tora Ibg#crxencr# gum} Wall Letoral Dignkcemnerd (ren) Wall Latent Displacement (erm) Wall Latord Displacement (rm) 40 —¬ 40— 40 ¬ 4 4 | 4 4 7 3s ¬ 3% ¬ ‘4 J “i 7 = E fi L 6. 4 8g 7 8 tid ữ J 5 " ¬ L4 5 ` 6 »w› — 4 § 3a — %3 a0 =| =} - al yd gq 4 4 5 a 8 se a H 4 ỗ L4 fr 4 h 4 4 7 Step 5 25 —] / 24 | a= 4 Step 5 i 4 Ũ 4 4 ¬ ¬ -+ J 4 20 OU Rd 2q —¬ z= —tmmrrmrmmrrmrmmrrmm 20 TTTT TmTrmmrtmrmrimm 6 0 % 10 1% 20 25 6 ñ 9% 10 14 TL 25 5 0 4 10 15 2% 4 0 5 10 15 20 25 Wall eteral Esgd:exxierr# (um) Wall Letored Eiegrbceriketf (even) WallL otecad Disptscemert (rm) Wall Laterad Diapiscemert grim) 40 — +4 40 =— J 4 4 “so ® —l T - - -| + E 4 |ˆ 7 ° T 4 3 xwi¬ H ụ sas bị 7 8 z 4 SF a 4 © ¬ so x + of 4 aS aa 4 4 +{ 4 | + as a= 5 0 5 0 15 mM 62. Lateral Wall Displacement For Wall A Figure 6. Lateral Wall Displacement For Wall B Hình 1.

chuyển vi ngang của tường vây A va B khi so sánh kết quả phân tích bằng phân mêm Plaxis với số liệu quan trắc. Từ kết quả phân tích ngược và so sánh với số liệu quan trắc như hình 1. các tác giải đã đề xuất khi tính toán hỗ đào sâu băng phương pháp phân tử hữu han với sự hỗ trợ của phần mém Plaxis nên sử dụng mô hình Hardening soil, Các tác giả cũng dé xuất sử dung giá trị chỉ số SPT dé thiết lập thông số dộ cứng của đất trong mô hình Hardening soil. Ngoài ra khi các tác giả khai báo độ cứng của đất là 3000N ( SPT ) tại bước dao đầu tiên và 1850 N (SPT ) tại bước dao cuối cùng va so sánh _7.

thấy kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường vây cũng gan bang với số liệu quan trắc. * Chang Yu Ou và các đồng sự nghiên cứu đặc tinh của tường vây trong sử dụng biện pháp thi công Top — Down công trình Taipei Enterprise National Center!?!!, Gordon Tung — Chin Kung Phân tích phan tử hữu hạn biến dang của trường vây và biến dạng của nên đất trong hồ đào sâu có chong do". Công trình Taipei National Enterprise Center ( TNEC ) gồm 18 tang và 5 tang ham, diện tích xây dựng khoảng 3500 m7, TNEC có mặt bang dạng hình thang với cạnh dai 60 — 105 m, cạnh ngắn 43m, gồm 6 tòa nha A, B, C, D, E, F kế cận công trình như hình 1. ae Street Extensometer Inclinometer sẽ' eurpx Tiltmeter Main observation section Piezometer 0 5 0m Rebar stress meter — Heave gauge Scale Earth'water pressure cell (a) Hình 1.

Mặt bằng công trình TENC và các công trình lân cận Địa chất công trình gồm 6 lớp bùn cát và bùn sét xen kẽ nhau phủ lên lớp sỏi day, lớp đất đầu tiên là bùn sét dày 5,6m. lớp đất thứ 2 là bùn cát dày 2,4m. Lớp đất thứ 3 cũng là lớp đất chính nằm trong khu vực hồ đảo là lớp bùn sét dày 25m.