1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn của tôi với đề tài“Đánh giá ảnh hưởng các thông số neo đến chuyển dịch, nội lực của tường vây trong thi công nhà ga ngầm của tuyến metro số 1:Bến Thành –Suối Tiên” không sao chép, trùng lặp với các luận văn đã được bảo vệ. Tác giả TRẦN HOÀNG HẢI 2 LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin bày tỏ tình cảm biết ơn chân thành tới tất cả các thầy cô giáo của Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM vì những giúp đỡ và chỉ dẫn tận tình, hữu ích trong suốt quá trình học tập cũng như tiến hành làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Bá Hoàng, Thầy TS Nguyễn Thành Đạt đã trực tiếp hướng dẫn, có những ý kiến đóng góp quý báu cũng như tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận những kiến thức mới và hướng giải quyết cho đề tài. Nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy Phùng Mạnh Tiến, tôi nắm bắt được nhiều kiến thức và do đó có thể hoàn thành được đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy. Xin gửi lời cảm ơn đến Thầy cô Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Tp.HCM đã chỉ dạy cho tôi những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập tại trường. Xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp, gia đình và những người thân đã luôn khuyến khích, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI CẢM ƠN 2 MỞ ĐẦU 8 CHƯƠNG 1: 10 TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO 10 1.1. Tổng quan tường trong đất 10 1.1.1. Tổng quan 10 1.1.2. Ưu, nhược điểm của tường trong đất 11 1.1.3. Các loại tường trong đất 13 1.1.4. Quy trình thi công xây dựng tường liên tục trong đất 18 1.2. Neo trong đất 19 1.2.1. Tổng quan về neo (neo trong đất) 19 1.2.2. Cấu tạo neo đất 22 1.2.3. Ưu nhược điểm của neo trong đất 23 1.2.5. Ứng dụng của neo trong đất 24 CHƯƠNG II: 25 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TƯỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO HIỆN HÀNH 25 2.1. Lý thuyết công nghệ tường trong đất 25 2.1.1. Tính toán ổn định của vách hố đào 25 2.1.2. Tính toán ổn định của kết cấu chắn giữ 25 2.1.3. Kiểm tra ổn định chảy thấm của hố đào 26 2.1.4. Khả năng chịu lực của thanh neo 27 2.2. Lý thuyết tải trọng tác dụng lên tường vây 30 2.2.1. Nguyên lý tính toán áp lực đất chủ động Coulomb 31 2.2.2. Nguyên lý tính toán áp lực đất bị động 34 2.3 Tính toán thiết kế tường liên tục trong đất 36 2.3.1. Phương pháp giải tích (phương pháp Sachipana - Nhật) 36 2.3.2. Phương pháp đường đàn hồi 37 2.3.3. Phương pháp tính lực trục thanh chống, nội lực thân tường biến đổi theo quá trình đào móng 39 2.3.4. Phương pháp phần tử hữu hạn 41 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng của neo đến nội lực của tường 44 2.4.1. Số tầng thanh neo 44 2.4.2 Khoảng cách thanh neo 44 2.4.3. Góc nghiêng 45 CHƯƠNG 3 46 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NEO ĐẾN KẾT CẤU TƯỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO CỦA NHÀ GA BA SON THUỘC TUYẾN METRO SỐ 1: BẾN THÀNH –SUỐI TIÊN 46 3.1 Giới thiệu dự án tuyến metro Số 1: Bến Thành –Suối Tiên. 46 3.2 Mô hình tính toán bằng phần mềm PTHH Plaxis 47 3.2.1 Mô hình bài toán 47 3.2.2 Bài toán 1: Phân tích ảnh hưởng khi thay đổi chiều dài bầu neo đến chuyển vị và monen của tường 55 3.2.3 Bài toán 2: Phân tích ảnh hưởng khi thay đổi khoảng cách các neo theo phương ngang đến chuyển vị và monen của tường. 59 3.2.4 Bài toán 3: Phân tích ảnh hưởng của lực ứng trước của neo đến chuyển vị và monen của tường. 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 4.1 Kết luận 67 4.2 Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 69 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Tường trong đất của tầng hầm nhà cao tầng 12 Hình 1.2. Tường chắn bằng cọc trộn xi măng đất, 13 Hình 1.3. Tường chắn bằng cọc bê tông cốt thép 15 Hình 1.4. Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất 16 Hình 1.5. Neo đất của tầng hầm nhà cao tầng 20 Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo neo 22 Hình 1.7. Chi tiết đầu neo 22 Hình 2.1. Sơ đồ tính ổn định kết cấu chắn giữ 25 Hình 2.2. Sơ đồ kiểm tra chảy thấm hố móng 27 Hình 2.3. Sơ đồ xem bầu neo là hình trụ tròn 28 Hình 2.4. Nguyên lý chịu lực của thanh neo 28 Hình 2.5. Sơ đồ thiết kế thanh neo 30 Hình 2.6. Tính toán áp lực đất chủ động trong trường hợp đất rời 31 Hình 2.7. Tính toán áp lực đất chủ động trong trường hợp mái đất dính 33 Hình 2.8. Tính toán áp lực đất bị động 30 Hình 2.9. Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana 36 Hình 2.10. Sơ đồ tính toán theo phương pháp đàn hồi 38 Hình 2.11. Sơ đồ tính toán theo phương pháp tính lực trục thanh chống 39 Hình 2.12. Phần tử đất và điểm ứng suất của phần tử 15 nút (a), 6 nút (b) 41 Hình 3.1. Dự án tuyến Metro Số 1: Bến Thành – Suối Tiên 47 Hình 3.2. Mặt cắt ngang hố đào 49 Hình 3.3. Giai đoạn 1 51 Hình 3.4. Giai đoạn 2 52 Hình 3.5. Giai đoạn 3 52 Hình 3.6. Giai đoạn 4 53 Hình 3.7. Giai đoạn 5 53 Hình 3.8. Giai đoạn 6 54 Hình 3.9. Giai đoạn 7 54 6 Hình 3.10. Biểu đồ momen và chuyển vị ngang của tường ở giai đoạn 7 theo mô hình của Moh-Colum 55 Hình 3.11. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường sau thi hoàn thành đào theo mô hình của Moh-Colum 56 Hình 3.12. Biểu đồ momen uốn của tường sau thi hoàn thành đào theo mô hình của Moh-Colum 57 Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa chiều dài bầu neo (B) và chuyển vị (Ux) của tường 58 Hình 3.14. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa chiều dài bầu neo (B) và momen uốn (M) của tường 58 Hình 3.15. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường khi thay đổi khoảng cách cách neo (Ls) 60 Hình 3.16. Biểu đồ momen uốn của tường sau thi hoàn thành đào theo mô hình của Moh-Colum khi thay đổi khoảng cách neo (Ls) 61 Hình 3.17. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa khoảng cách các neo (Ls) và chuyển vị (Ux) của tường 62 Hình 3.18. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa khoảng cách các neo (Ls) và momen uốn (M) của tường 62 Hình 3.19 . Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa biến thiên lực neo (F+∆F) và chuyển vị (Ux) của tường 65 Hình 3.20. Biểu đồ thể hiện quan hệ giữa biến thiên lực neo (F+∆F) và momen uốn (M) của tường 65 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Trị số góc d 32 Bảng 3.1. Thông số địa chất ga Ba son 47 Bảng 3.2. Các đặc trưng của tường BTCT liên tục trong đất 50 Bảng 3.3. Các đặc trưng của đoạn chiều dài không liên kết 50 Bảng 3.4. Các đặc trưng của đoạn chiều dài liên kết 50 Bảng 3.5. Tổng hợp thay đổi chuyển vị và momen của tường 57 Bảng 3.6. Tổng hợp thay đổi chuyển vị và momen của tường do thay đổi khoảng cách neo (Ls) 61 Bảng 3.7. Các trường hợp khi thay đổi lực neo 63 Bảng 3.8. Biến thiên lực neo ảnh hưởng đến chuyển vị và momen của tường 64 8 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay Việt Nam đang trong giai đoạn hội nhập và phát triển kinh tế, nên việc xây dựng cơ sở hạ tầng, các bến bãi đỗ xe, các công trình tiện ích đặc biệt là các nhà ga ngầm phục vụ các tuyến tàu điện ngầm được các cấp chính quyền ưu tiên xây dựng. Một phần không thể thiếu trong công trình này là xây dựng hệ thống tầng hầm. Xây dựng các tầng hầm có nhiều mục đích như về nhu cầu sử dụng tầng hầm làm nơi để xe, trung chuyển hành khách để phục vụ các tuyến metro, nơi để thiết bị hệ thống kỹ thuật. Tường tầng hầm ( Barrette) là tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ vây xung quanh công trình, có thể kết hợp với các neo để giữ tường vào đất hoặc thanh chống.Việc xác định momen và chuyển vị tường trong đất có neo phụ thuộc vào nhiều thông số của neo như khoảng cách giữa các neo, chiều dài bầu neo và lực kéo của neo . Việc xác định chuyển vị này có ý nghĩa quan trọng đến quá trình thi công và quá trình khai thác sử dụng của công trình, nó cũng góp phần tiết kiệm chi phí xây dựng mà vẫn đảm bảo đủ khả năng chịu lực và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật . Từ các công trình cụ thể mà chúng ta có thể áp dụng hoặc khuyến cáo sử dụng neo trong đất cho các công trình tương tự tại thành phố Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu: Mục đích: Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số của neo đến chuyển dịch, nội lực của tường vây trong thi công nhà ga ngầm bằng cách thay đổi chiều dài bầu neo, lực ứng trước của neo và khoảng cách ngang của neo. Từ đó, rút ra nhận xét, đánh giá ứng với các quá trình đó. Nhiệm vụ: - Nghiên cứu áp dụng các lí thuyết về tính toán tường neo . - Áp dụng chương trình trên máy tính để mô phỏng và phân tích các bài toán tương tự bằng phần mềm Plasix 9 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là các công trình nhà ga ngầm có sử dụng hệ thống tường trong đất kết hợp với neo để chắn giữ và bảo vệ. Phạm vi nghiên cứu: tường mềm BTCT, tường trong đất có neo Nội dung nghiên cứu: - Đánh giá ảnh hưởng của chiều dài bầu neo, lực ứng trước của neo và khoảng cách ngang của neo đến momen và chuyển vị của hệ tường trong đất có neo Hướng kết quả nghiên cứu: - Kiến nghị và các giải pháp phù hợp hơn. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài: Đưa ra được cái nhìn chung về tính toán xác định ảnh hưởng của các thông số của neo đến momen và chuyển vị tường trong đất có neo khi thi công và nhà ga ngầm cho khu vực Tp HCM nói chung và tuyến metro số 1 nói riêng. Đưa ra được kết luận và kiến nghị phù hợp nhất. Bố cục bài luận văn gồm 4 chương Chương 1: Tổng quan về tường, neo trong đất Chương 2: Các phương pháp tính tường,neo trong đất Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng neo trong đất đến kết cấu tường trong đất có neo Chương 4: Kết luận và kiến nghị 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO 1.1. Tổng quan tường trong đất 1.1.1. Tổng quan [3] Tường trong đất có nhiều loại được phân chia theo các tiêu chí khác nhau (ví dụ: tường trọng lực, tường công xôn, tường cứng, tường mềm ngoài ra còn các kiểu đặc biệt như tường làm từ các hàng cọc liên tiếp hay cách quãng, tường trong đất có dự ứng lực). Tường trong đất để làm tầng hầm nhà ga ngầm thường là tường bêtông đổ tại chỗ, dày 800-2500mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá trình thi công. Tường được làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m. Các đoạn cọc barrette được liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng hầm. Trong trường hợp 02 tầng hầm, tường trong đất thường được thiết kế có chiều sâu 16 - 20m tuỳ thuộc vào địa chất công trình và phương pháp thi công. Khi tường trong đất chịu tải trọng đứng lớn thì tường được thiết kế dài hơn, có thể dài trên 40m để chịu tải trong như cọc khoan nhồi. Tường trong đất bằng bê tông cốt thép quây lại thành đường khép kín với các hệ thanh neo sẽ có thể chắn đất, ngăn nước, rất thuận tiện cho việc thi công hố móng sâu. Có thể kết hợp tường trong đất làm tầng hầm cho các nhà cao tầng hoặc làm kết cấu chịu lực cho công trình. Tường trong đất là giải pháp hữu hiệu khi xây dựng tầng hầm của công trình nhà ga ngầm. Việc xây dựng tầng hầm nhằm đáp ứng các nhu cầu sử dụng cụ thể như sau: - Về mặt sử dụng: + Làm gara để xe ô tô. + Làm tầng phục vụ sinh hoạt công cộng, bể bơi, quầy bar + Làm tầng kĩ thuật đặt các thiết bị máy móc. [...]... thay đổi lực neo trong khoảng chịu tải của neo 20 Hình 1. 5 Neo đất của tầng hầm nhà cao tầng [13 ] - Neo đất được sử dụng để thay thế cho hệ chống đỡ trong việc thi cơng hố đào trong thành phố, mà ở đấy cần kiểm sốt giá trị chuyển vị ngang vì có thể làm ảnh hưởng đến cơng trình lân cận Các loại neo Khả năng chịu nhổ của neo đối với một điều kiện đất đã cho được quyết định bởi hình học của neo Sự truyền... CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TƯỜNG TRONG ĐẤT CĨ NEO HIỆN HÀNH 2 .1 Lý thuyết cơng nghệ tường trong đất 2 .1. 1 Tính tốn ổn định của vách hố đào [3],[7], [11 ] Sự ổn định của thành đào chủ yếu nhờ vào áp lực tĩnh của dịch sét, bằng cách so sánh giữa áp lực thủy tĩnh của dịch sét với áp lực đất (Theo lý thuyết áp lực đất Rankine) tính theo lý luận rồi từ đó tính tốn sự ổn định của hố đào Qp >1. 1(Q+Qb) (2 .1) qp >1. 1(q+qb)... khoan khi khoan hoặc tao bầu 22 1. 2.2 Cấu tạo neo đất [15 ] Hình 1. 6 Sơ đồ cấu tạo neo Ghi chú: 1- Đầu neo; 2 - Dây neo; 3 - Bầu neo - Đầu neo: Đầu neo có tác dụng gắn kết dây neo với tường Khi dây neo gồm nhiều sợi các dây neo được khố vào đầu neo bằng chốt nêm Khi dây neo là thanh đơn, đầu neo được khố dây neo bằng bulơng Hình 1. 7 Chi tiết đầu neo [15 ] - Dây neo: Dây neo có thể là cáp nhiều sợi hoặc... qp >1. 1(q+qb) (2.2) Trong đó: Qp:Hợp lực của áp lực của dung dịch sét (kN) Q: Hợp lực của áp lực đất chủ động (kN) Qb: Hợp lực của áp lực nước ngầm (kN) 1. 1: Hệ số tin cậy về ổn định của vách đào qp, q, qb : Cường độ áp lực theo chiều sâu hào của vữa sét, đất và nước (kN/m2) 2 .1. 2 Tính tốn ổn định của kết cấu chắn giữ [3], [11 ] Với chiều sâu đặt tường H+D, ta tiến hành kiểm tra ổn định của kết cấu chắn... như thi t kế 1. 2 Neo trong đất 1. 2 .1 Tổng quan về neo (neo trong đất):[3], [12 ], [15 ] - Neo đất là loại kết cấu hồn tồn chịu kéo nằm trong đất được sử dụng trong đất để tăng ổn định của vách hố đào, mái dốc hay giữ các kết cấu chịu lực nhổ Khả năng chịu kéo được tạo nên bởi ma sát giữa khối neo và đất xung quanh Đối với neo có sức chịu tải lớn hơn, người ta có thể điều chỉnh lại lực neo do tổn thất vì chuyển. .. dụng tường trong cho các nhà cao tầng ở thành phố lớn là một nhu cầu thực tế và ưu việt trong ngành xây dựng Tường trong đất thường được sử dụng khi làm hố móng sâu trên 10 m, u cầu cao về chống thấm, chống lún và chống chuyển dịch của các cơng trình xây dựng lân cận hoặc khi tường là một phần của kết cấu chính của cơng trình hoặc khi áp dụng phương pháp Top - down 1. 1.2 Ưu, nhược điểm của tường trong. .. dây neo sau khi vữa xi măng đã đạt cường độ theo thi t kế 24 - Bước 5: + Khóa đầu neo (neo cố định) + Tháo rút cáp (neo tạm thời) 1. 2.5 Ứng dụng của neo trong đất [3] - Neo tường chắn đất khi thi cơng các hố đào ở các cơng trường - Tăng độ ổn định của các mặt cắt khi xây dựng con đường mới - Ổn định mái dốc - Chống lại áp lực đẩy nổi của nước ngầm lên kết cấu - Ổn định và tăng khả năng làm việc của. .. γ': Trọng lượng đẩy nổi của đất (kN/m3) D: Chiều sâu từ đáy hố móng đến chân tường (m) Hệ số an tồn: Ks = W γ ' D 2γ ' D = = J γ w h γ w hw (2 .10 ) Ks: Hệ số an tồn thường lấy Ks >1. 5 2 .1. 4 Khả năng chịu lực của thanh neo 2 .1. 4 .1 Cường độ chịu cắt của đất [3], [15 ], [11 ] Để đơn giản tính tốn ta xét bầu neo hình trụ tròn (hình 2.6) mơ hình làm việc như hình (hình 2.7), theo các giả thi t sau đây: 28 ạn Đo... N1 và T1 - Phản lực E của mặt tường đối với lăng thể trượt Được phân ra 2 thành phần: N2 và T2 Vì lưng tường cố định nên phương của E khơng đổi Theo hệ thức lượng trong tam giác ta có: E= W sin(ε − ϕ ) sin(ψ + ε − ϕ ) (2 .16 ) Trong đó: φ: góc ma sát trong của đất ψ = 900 − (δ + α ) (2 .17 ) δ : Góc ma sát ngồi của đất α: Góc nghiêng của lưng tường ε: Góc tạo bởi phương mặt trượt với phương ngang Hệ số. .. dưới của ống trụ thép nhờ vòng đệm gắn ở đầu cuối dây neo Bên 23 trong ống trụ, dây neo được phủ lớp chống rỉ và nố tự do di chuyển dọc ống khi tác động lực neo Hình 1. 8 Các giải pháp kết cấu bầu neo [15 ]: a- đối với neo tạm thời; b- đối với neo cố định 1- lỗ khoan, 2- lớp vỏ bảo vệ, 3- dây neo, 4- nhân xi măng, 5- định tâm;6- ống trụ thép, 7- mác tít bảo vệ chống rỉ 1. 2.3 Ưu nhược điểm của neo trong . cứu ảnh hưởng các thông số của neo đến chuyển dịch, nội lực của tường vây trong thi công nhà ga ngầm bằng cách thay đổi chiều dài bầu neo, lực ứng trước của neo và khoảng cách ngang của neo. . 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn của tôi với đề tài Đánh giá ảnh hưởng các thông số neo đến chuyển dịch, nội lực của tường vây trong thi công nhà ga ngầm của tuyến metro số 1: Bến. trong đất 10 1. 1 .1. Tổng quan 10 1. 1.2. Ưu, nhược điểm của tường trong đất 11 1. 1.3. Các loại tường trong đất 13 1. 1.4. Quy trình thi công xây dựng tường liên tục trong đất 18 1. 2. Neo trong