MỞ ĐẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ 4 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CHƯƠNG. 2 TỔNG QUAN TƯỜNG VÂY BARRETTE Giới thiệu về tường Barrette Tường Barrette cơ bản giống như là một loại cọc khoan nhồi bê tông cốt thép, tuy nhiên thay vì thi công bằng phương pháp khoan bằng máy khoan xoay có lỗ khoan hình tròn, thì đơn vị thi công sẽ sử dụng máy đào gầu ngoạm để đào đất. Tường Barrette có các dạng như hình chữ I, chữ L, hoặc chữ nhật, … Bề dày tường có thể thi công linh động từ 0.5m, chiều rộng của tấm tường Barrette đa dạng nhưng tối ưu nhất là chia thành các tấm tiêu chuẩn có bề ngang là 2.60m, lúc đó sẽ phù hợp với kích thước của gầu ngoạm thông dụng trên thị trường hiện nay. Độ sâu của tường Barrette có thể sâu đến 50.0m và có thể sâu hơn để mũi tường có thể cắm vào tầng địa chất phù hợp.
Thông số hình học của tường Barrette phụ thuộc vào các yêu cầu sử dụng của các dự án, phụ thuộc vào biện pháp thi công hố đào và ngoài ra còn phụ thuộc vào các yêu cầu khắt khe về chuyển vị, ổn định tổng thể và ổn định nền đất lân cận hố đào. Vật liệu sử dụng cho tường vây Barrette là bê tông và cốt thép có cấp độ bền đa dạng theo theo tiêu chuẩn và quy chuẩn xây dựng đang hiện hành. Ứng dụng của tường Barrette Tường Barrette có thể làm cọc chịu tải trọng đứng cho các công trình cao tầng, các công trình đặc biệt khác như nhà ga, bến cảng, … Đối với các công trình có hố đào sâu, trong giai đoạn thi công phần hầm, tường Barrette được ứng dụng làm tường vây cho hố đào sâu, các tấm tường Barrette được kết nối với nhau thành hệ tường vây chắn đất, giữ ổn định hố đào, đồng thời sau khi thi công xong phần hầm, tường vây Barrette cũng có thể được ứng dụng làm tường bao cho các tầng hầm của công trình. Ngoài ra, khi thi công các hố đào sâu, tường vây Barrette có thể kết hợp thêm với hệ thống chống ngang, hệ neo trong đất để tăng độ cứng, tăng tính ổn định tổng thể cho tường vây, nhằm đáp ứng các yêu cầu về chuyển vị và ổn định hố đào sâu trong quá trình thi công.
Ưu và nhược điểm của tường vây Barrette a) Ưu điểm Khi ứng dụng tường Barrette làm tường vây cho hố đào sâu, người Kỹ sư thiết kế biện CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 5 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG pháp thi công hố đào có thể kiểm soát được các vấn đề chống thấm, kiểm soát được ổn định hố đào thông qua hệ thống giếng quan trắc chuyển vị được đặt trong tấm tường Barrette, nên trong quá trình thi công, đơn vị thi công có thể theo dõi và xử lý kịp thời các sự cố liên quan đến chuyển vị, ổn định hố đào, ổn định nền đất xung quanh hố đào. Tường vây giúp cho phương pháp thi công đào đất trở nên đơn giản và giúp đẩy nhanh tiến độ thi công phần hầm của công trình. Chiều dày và chiều sâu của tấm tường vây Barrette rất đa dạng, người kỹ sư thiết kế có thể áp dụng cho các dự án thực tế để đáp ứng các yêu cầu về chắn đất và đặc biệt là đáp ứng các yêu cầu khắt khe về chuyển vị, ổn định hố đào, ổn định nền đất lân cận hố đào khi thi công hố đào sâu.
Tường vây Barrette được chế tạo từ bê tông cốt thép, nên người thiết kế có thể bố trí cốt thép chịu lực trong tấm tường linh hoạt theo biểu đồ nội lực để khai thác tối đa hiệu suất làm việc của vật liệu. b) Nhược điểm Quy trình thi công phức tạp, sử dụng các máy móc hiện đại, yêu cầu đơn vị thi công cần có kinh nghiệm, năng lực và chuyên môn cao. Yêu cầu trong quá trình tính toán thiết kế biện pháp thi công phức tạp. Chi phí cho thi công và vật liệu cao dẫn đến giá thành thi công rất cao.
HỆ CHỐNG NGANG SHORING (HỆ KẾT CẤU CHẮN GIỮ) Giới thiệu về hệ chống ngang (hệ Shoring) Là hệ kết cấu thép hình chữ I, H, hoặc thép tổ hợp hàn, dùng làm thanh chống ngang, chống tạm, có tác dụng chống, giữ ổn định tường vây hố đào trong quá trình thi công đào đất, ngoài ra hệ shoring còn kết hợp làm hệ kết cấu sàn đạo phục vụ công tác thi công đào đất cho các hố đào sâu. Phụ thuộc vào biện pháp thi công đào đất, quy mô hố đào, điều kiện địa chất mà các Kỹ sư thiết kế sẽ tính toán và bố trí hệ thống thanh chống ngang, lực kích trước trong các hệ chống ngang, nhằm đảm bảo giữ ổn định hố đào, ổn định tường vây trong toàn bộ quá trình thi công hố đào. Ưu và nhược điểm của hệ chống ngang (hệ Shoring) a) Ưu điểm CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 6 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều đơn vị cung cấp hệ chống ngang Shoring, quá trình thi công nhanh chóng, thuận tiện và dễ tháo lắp, vận chuyển.
Các thanh thép hình với các thông số tiết diện hình học đa dạng, được chế tạo từ mác thép cường độ cao, hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu về chịu lực cho các bài toán thiết kế, các trường hợp kích tải trước lên thanh chống ngang ở trên công trường. Ngoài ra còn có tính tái sử dụng rất cao, sau khi tháo rời có thể di chuyển đến dự án mới để tiếp tục tái sử dụng. b) Nhược điểm Hệ shoring chiếm diện tích bên trong hố đào, gây cản trở các trang thiết bị di chuyển, hoạt động bên trong hố đào, các tầng shoring có thể sẽ vướng hệ kết cấu cột dầm sàn của các tầng hầm trong công trình gây khó khăn trong giai đoạn thi công kết cấu công trình bên trong hố đào. Thanh chống ngang shoring là kết cấu thép dạng tiết diện hình chữ I, H, nên có thể bị mất ổn định và phá hoại, cần phải tính toán, thiết kế, đảm bảo khả năng chịu lực và đảm bảo các hệ số an toàn.
TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY L. Zapata-Medina (2007) đã thực hiện nghiên cứu về các tác động của việc thi công tường vây đối với biến dạng nền đất. Nghiên cứu đã tiến hành quan sát tại hiện trường và kết hợp với phương pháp phần tử hữu hạn. Nhóm tác giả cho rằng các biến dạng liên quan đến việc thi công tường chắn có thể chiếm 25% đến 30% trên tổng số biến dạng do thi công hố đào sâu gây ra, tuỳ thuộc vào kích thước hình học của tường, đặc trưng địa chất và kỹ thuật thi công.
Ngoài ra các tác giả còn cho rằng nên cần thiết kể thêm các ảnh hưởng do quá trình thi công tường vây vào trong các mô hình dự đoán biến dạng nền đất. Võ Nguyễn Phú Huân và cộng sự (2019) đã sử dụng kết quả của phương pháp giải tích, kết quả từ phương pháp phần tử hữu hạn, ứng dụng Plaxis và kết hợp với các kết quả quan trắc thực tế tại công trường để nghiên cứu, phân tích biến dạng và ổn định của nền đất xung quanh trong giai đoạn thi công hố đào sâu, đối tượng nghiên cứu là dự án Nhà làm việc 635B Nguyễn Trãi. Nghiên cứu đã chứng minh phương pháp tính toán thủ công bằng lý thuyết cơ học cho ra kết quả có độ chính xác thấp, phương pháp tính toán ứng dụng chương trình Plaxis có kết quả tương đối hơn và kết quả này có tính tương đồng với kết quả quan CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 7 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG trắc thực tế ứng với từng giai đoạn thi công, tuy nhiên cần cân nhắc tính chính xác của dữ liệu địa chất.
Ngoài ra các tác giả còn kết luận rằng ứng dụng chương trình Plaxis đã giải quyết được các khiếm khuyết trước đây, trong giai đoạn thi công hố đào, công tác hạ mực nước ngầm rất dễ dàng thực hiện, từ đó đơn vị thi công có thể kiểm soát hiện tượng sụt lún nền đất lân cận hố đào, kiểm soát hiện tượng bùng trồi tại khu vực đáy hố đào. Trần Văn Thân và cộng sự (2019) đã mô phỏng và tính toán chuyển vị tường vây hố đào sâu, đối tượng nghiên cứu là dự án Cao ốc Văn phòng UOA, biện pháp thi công Semi- topdown. Nhóm tác giả chứng minh rằng việc mô phỏng tính toán chuyển vị ngang của tường vây, trong bài toán hố đào sâu ứng dụng Plaxis 2D đã cho ra kết quả tương đồng với dữ liệu quan trắc thực tế tại công trường. Nghiên cứu còn chỉ ra rằng ứng dụng Plaxis 2D v2018 cho ra kết quả tốt hơn ứng dụng Plaxis 2D v8.
Lê Phương Bình (2015) đã nghiên cứu về các mô hình tính toán trong thiết kế tương vây hố đào. Nghiên cứu đã kết luận rằng việc tính toán được chuyển vị ngang của tường vây trong các giai đoạn thi công là rất cần thiết và quan trọng. Thông qua các ví dụ và phân tích, tác giả kết luận rằng mô hình Mohr Coulomb và Hardening Soil là hai mô hình khá phù hợp trong việc tiên đoán giá trị chuyển vị ngang cũng như phân tích ứng xử của tường vây hố đào trong quá trình thi công. Trong đó mô hình Hardening Soil phù hợp hơn rất nhiều để tiên đoán chuyển vị ngang của tường vây hố đào trong quá trình thi công.
Dương Văn Bình (2015) đã thực hiện nghiên cứu lựa chọn mô hình đất nền để tính toán ổn định hố móng sâu bằng phần mềm Plaxis, đối tượng nghiên cứu là công trình Vietcombank Tower, biện pháp thi công Top-down. Tác giả kết luận rằng việc mô hình hoá các lớp đất bằng mô hình Hardening Soil và Mohr Coulomb cho ra kết quả chuyển vị ứng với chiều sâu của tường vây khá giống so với quan trắc thực tế tại công trường. Nhưng về giá trị thì vẫn có sự chênh lệch. Kết quả chuyển vị theo mô hình Hardening Soil lớn hơn 1.2 lần, còn kết quả tính toán theo mô hình Mohr Coulomb gấp hơn gần 2.0 lần so với giá trị từ kết quả quan trắc thực tế.
Trần Xuân Lợi và cộng sự (2017) đã nghiên cứu dự đoán chuyển vị và biến dạng nền đất với giải pháp ổn định bằng tường vây, đối tượng nghiên cứu là dự án Ree Tower, biện pháp Semi-topdown, hệ chống ngang là kết cấu dầm, sàn của các tầng hầm, thép hình H.300x200x8x12, từ các kết nghiên cứu, tác giả đưa ra các kết luận như sau: Chuyển vị ngang khi tính toán với mô hình Winkler, mô hình Mohr CHƯƠNG 2.