I. Tổng Quan Ứng Xử Hố Đào Sâu Hệ Thanh Giằng ƯST Bí Quyết
Ngày nay, sự phát triển đô thị kéo theo nhu cầu xây dựng nhà cao tầng với tầng hầm ngày càng tăng. Thi công hố đào sâu cho tầng hầm là một thách thức lớn, tốn kém chi phí và thời gian. Các công tác như thi công tường vây, hạ mực nước ngầm, chống đỡ áp lực đất, đào đất, và thi công kết cấu chính đều đòi hỏi giải pháp tối ưu. Giải pháp thi công hố đào sâu hiệu quả giúp rút ngắn tiến độ và tiết kiệm chi phí đáng kể. Có hai phương pháp chủ đạo: "Bottom-up" và "Top-Down". Phương pháp Bottom-up thi công kết cấu sàn cột từ dưới móng lên, tường vây được chống giữ bởi các hệ chống tạm. Phương pháp Top-Down sử dụng các sàn hầm thi công từ trên xuống làm hệ chống đỡ. Trong quy trình Bottom-up, phổ biến hai phương pháp là sử dụng hệ shoring hoặc hệ neo trong đất.
1.1. Giải Pháp Chống Đỡ Hố Đào Sâu Phổ Biến Hiện Nay
Hệ shoring bao gồm dầm thép ngang lắp giữa hai tường đối diện, khoảng cách 3-8m để chống lại áp lực đất. Hệ này dễ lắp dựng, nhưng bố trí dày hạn chế không gian thi công, tốn thời gian và chi phí. Theo tài liệu gốc, hệ shoring "dẫn đến công tác đào đất hoạt động trong không gian chật chội, gặp nhiều trở ngại, chậm chạp…Phương án này cũng tốn chi phí cao vì khối lượng vật liệu cần cho hệ chống lớn, thời gian lắp dựng, chi phí nhân công cao một cách tương ứng."
1.2. Ưu Nhược Điểm Của Hệ Neo Đất Chống Hố Đào Sâu
Hệ neo đất là giải pháp phổ biến khác, gồm bầu neo tạo ra do khoan vào đất và bơm vữa, tạo điểm cố định cho neo do ma sát. Cáp neo kết nối bầu neo với vách, được căng ứng suất trước (UST) để giảm chuyển vị và giúp hệ neo làm việc. Tuy nhiên, phương pháp này bị giới hạn trong khu vực thành thị do xung đột với kết cấu ngầm lân cận. Theo tài liệu gốc, "Trong khu vực thành thị, thường các công trình dày đặc gần nhau, hệ neo trong đất khó có thể áp dụng vì xung đột với kết cấu ngầm công trình lân cận như cọc, tường vây."
II. Thách Thức và Giải Pháp Ứng Xử Hố Đào Sâu Với UST
Hệ shoring có hiệu quả kém đối với công trình kích thước lớn do khoảng cách hai vách đối diện dài. Để khắc phục nhược điểm này và tận dụng ưu điểm về không gian của hệ neo đất, hệ thống chống đỡ áp lực đất với thanh giằng ứng suất trước (UST) được nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong thi công hố đào sâu ở Hàn Quốc và Trung Quốc. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chưa được nghiên cứu và áp dụng ở Việt Nam.
2.1. Hệ Thanh Giằng ƯST Giải Pháp Thay Thế Hệ Shoring
Giải quyết những nhược điểm của hệ shoring, khai thác ưu điểm về tạo không gian thông thoáng của hệ neo đất, hệ chống giữ áp lực đất với thanh giằng ứng suất trước được nghiên cứu và phát triển. Phương án này được ứng dụng nhiều trong thi công hố đào sâu ở Hàn Quốc, Trung Quốc…
2.2. Tại Sao Hệ Thanh Giằng ƯST Chưa Phổ Biến Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, công nghệ chắn giữ áp lực đất với thanh giằng UST vẫn chưa được nghiên cứu và áp dụng. Do đó, cần nghiên cứu chi tiết, hệ thống quy trình tính toán và thi công phương pháp chống giữ áp lực đất mới này để áp dụng thực tiễn, giúp quá trình thi công nhanh chóng, dễ dàng, chi phí thấp so với hệ shoring.
2.3. Mục Tiêu Nghiên Cứu Về Ứng Xử Hố Đào Sâu Với UST
Đề tài nhằm nghiên cứu chi tiết, hệ thống đầy đủ quy trình tính toán và thi công phương pháp chống giữ áp lực đất mới này để áp dụng thực tiễn vào thi công hố đào sâu ở Việt Nam, giúp quá trình thi công hố đào nhanh chóng, dễ dàng, chi phí thấp đáng kể so với phương án shoring truyền thống.
III. Phân Tích Thiết Kế Hệ Thanh Giằng Ứng Suất Trước UST Cho Hố Đào
Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng, tính toán hệ thống chống đỡ bằng thanh giằng UST trong thi công hố đào sâu của một dự án cụ thể. Điều này bao gồm xác định kích thước hệ thanh giằng, tính toán số lượng cáp cho mỗi hệ, và tính toán kích thước và lực kích trong dầm chống xiên hố đào. Việc so sánh ưu điểm và nhược điểm của hệ thanh giằng UST và hệ shoring truyền thống là cần thiết.
3.1. Phương Pháp Mô Phỏng Ứng Xử Hố Đào Sâu Bằng Plaxis 3D
Phương pháp nghiên cứu chính là sử dụng Plaxis 3D để mô phỏng sự làm việc của hệ thanh giằng UST trong hố đào sâu. Hệ shoring tương ứng cũng được mô phỏng trên cùng một dự án để tính toán áp lực đất và suy ra giá trị lực UST trong hệ. Việc thiết lập hai mô hình làm việc tương đồng giúp so sánh ưu nhược điểm của hệ thanh giằng UST so với hệ shoring.
3.2. Tính Mới Của Nghiên Cứu Hệ Thanh Giằng Ứng Suất Trước
Phương pháp chống đỡ áp lực đất bằng thanh giằng UST được sử dụng ở một số nước Châu Á như Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc. Các bài báo quốc tế chủ yếu trình bày lý thuyết cơ bản và kết quả thực tế. Ở Việt Nam, chưa có dự án nào tính toán và áp dụng hệ thanh giằng UST. Do đó, nghiên cứu này nhằm đưa ra quy trình tính toán của hệ chống thanh giằng UST trên công trình thực tế ở Việt Nam, sử dụng Plaxis 3D.
IV. Ứng Dụng Thực Tế Lợi Ích Của Hệ Thanh Giằng UST
Nghiên cứu nhằm mục đích đưa ra quy trình tính toán chi tiết và cấu tạo của hệ thống chống đỡ áp lực đất bằng thanh giằng UST, từ đó ứng dụng vào thực tiễn trong thi công hố đào sâu ở Việt Nam. Giải pháp này mang lại nhiều ưu việt như tạo không gian rộng trong thi công, tiết kiệm nguyên vật liệu, nhân công, rút ngắn thời gian lắp dựng, và giảm chi phí. Phương pháp này hiệu quả đối với hố đào lớn trong khu vực đông dân cư, nơi hệ neo đất bị giới hạn và hệ shoring trở nên tốn kém.
4.1. Lợi Ích Vượt Trội Của Hệ Thanh Giằng ƯST Trong Thi Công
Giải pháp này mang lại nhiều ưu việt như tạo không gian cực rộng trong thi công hố đào, tiết kiệm nguyên vật liệu, nhân công, rút ngắn thời gian lắp dựng…từ đó tiết kiệm chi phí. Phương pháp này càng hiệu quả đối với hố đào có kích thước lớn trong khu vực đông dân cư, nơi mà hệ chống áp lực đất bằng neo đất bị giới hạn, hệ shoring dày đặc và tốn kém vì kích thước quá dài.
4.2. Phạm Vi Nghiên Cứu Về Ứng Xử Hố Đào Sâu Với UST
Đánh giá sơ bộ dữ liệu địa chất để chọn bộ thông số phù hợp. Tập trung nghiên cứu sự làm việc của hệ chống áp lực đất bằng thanh giằng UST, tính toán kích thước hệ thanh giằng UST tương ứng điều kiện dự án.
