Đang tải... (xem toàn văn)
1.1.TÍNH CẤP THIẾT TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay ở TP. Hồ Chí Minh, trong xu thế hội nhập cùng với nền kinh tế ngày càng phát triển, tốc độ đô thị hóa diễn ra rất mãnh liệt, hàng loạt các cao ốc được xây dựng mới trong đó có một số nhà cao tầng được xây chen khi hai bên đã tồn tại công trình, bên cạnh đó vấn đề tính toán thiết kế và tổ chức thi công nhà cao tầng hiện nay hầu hết đều có tầng hầm nhằm giải quyết một số vấn đề như siêu thị ngầm, bãi đậu xe, các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà…Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu đưa ra một số giải pháp cho nền móng nhà cao tầng xây chen mà không làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, đến đời sống sinh hoạt của người dân xung quanh, đồng thời giải quyết được bài toán kinh tế, giảm chi phí tối thiểu nhất cho phần nền móng công trình.Do đó tác giả chọn đề tài nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý nhà cao tầng trong điều kiện xây chen là nội dung cần thiết và bức bách nhằm đáp ứng những vấn đề đã được đặt ra ở trên.
Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ NỀN MĨNG NHÀ CAO TẦNG TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 1.1 TÍNH CẤP THIẾT - TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1 Tính cấp thiết đề tài: Hiện TP Hồ Chí Minh, xu hội nhập với kinh tế ngày phát triển, tốc độ thị hóa diễn mãnh liệt, hàng loạt cao ốc xây dựng có số nhà cao tầng xây chen hai bên tồn cơng trình, bên cạnh vấn đề tính tốn thiết kế tổ chức thi cơng nhà cao tầng hầu hết có tầng hầm nhằm giải số vấn đề siêu thị ngầm, bãi đậu xe, hệ thống kỹ thuật tòa nhà… Vấn đề đặt cần nghiên cứu đưa số giải pháp cho móng nhà cao tầng xây chen mà không làm ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, đến đời sống sinh hoạt người dân xung quanh, đồng thời giải tốn kinh tế, giảm chi phí tối thiểu cho phần móng cơng trình Do tác giả chọn đề tài nghiên cứu giải pháp móng hợp lý nhà cao tầng điều kiện xây chen nội dung cần thiết bách nhằm đáp ứng vấn đề đặt Có thể dẫn số cơng trình nhà cao tầng với phần móng xây dựng hợp lý ngồi nước: Tịa nhà văn phịng số 25Bis - Nguyễn Thị Minh Khai - p.Bến Nghé –Q.1 - TP Hồ Chí Minh Với quy mơ cơng trình gồm: 16 lầu, tầng tầng hầm Đặc điểm móng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi, đài băng thi công Top–down Khu nhà thương mại gồm 02 cao ốc No-VP02/04, Cơng trình đặt Hồ Linh Đàm, Q.Hoàng Mai, TP.Hà Nội Với quy mơ cơng trình gồm: 26 tầng có 02 tầng hầm đậu xe Đặc điểm móng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi Chung cư Q Bình Thạnh, TP.Hồ Chí Minh Với quy mơ cơng trình gồm: 20 lầu, tầng hầm Đặc điểm móng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Công Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Trung Tâm Thương Mại Văn Phòng cao cấp, xây dựng Q cầu giấy, TP.Hà Nội Với quy mơ cơng trình gồm: 41 tầng tầng ngầm Đặc điểm móng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi, thi công Top-down Thư Viện Triệu Long- Đại Hoc Giao Thơng Thượng Hải Với quy mơ cơng trình: 22 lầu, tầng hầm Đặc điểm móng: dùng kết cấu móng hộp để xây dựng Cơng trình trụ sở Commepzbank Đức, quy mô bao gồm: 56 tầng, có tầng hầm để xe Đặc điểm xây dựng móng: Sử dụng cọc khoan nhồi có đường kính lớn kết hợp với móng đài bè 1.1.2 Tính thực tiễn đề tài : Thực tiễn cho thấy thời gian gần Việt Nam nói chung, khu vực TP.Hồ Chí Minh nói riêng, nhu cầu phát triển kinh tế, đời sống xã hội người dân, kéo theo phát triển sở hạ tầng, hàng loạt cơng trình nhà cao tầng như: Các trung tâm thương mại, trụ sở văn phòng làm việc, chung cư cao tầng…được đầu tư xây dựng Trong chưa có đề tài nghiên cứu đề cập đến giải pháp Thiết Kế Kết Cấu, Tổ Chức Thi Công hợp lý cho phần móng cơng trình, nhằm mục đích tránh xảy cố, giảm chi phí tối đa cho việc đầu tư xây dựng phần móng Do tác giả cần nghiên cứu khảo sát đưa giải pháp tối ưu, tạo tính thực tiễn đề tài, đưa vào ứng dụng xây dựng phần móng cơng trình nhà cao tầng TP.Hồ Chí Minh cách hợp lý Để làm điều đòi hỏi tác giả phải khơng ngừng nghiên cứu, tìm tịi tư liệu địa chất khu vực nghiên cứu kỹ tài liệu móng nhà cao tầng nước số tư liệu thực tế Thiết Kế Kết Cấu Tổ Chức Thi Công nhà cao tầng, đặc biệt khu vực TP.Hồ Chí Minh mà tác giả nghiên cứu 1.2 TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ NỀN MĨNG NHÀ CAO TẦNG 1.2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỌC KHOAN NHỒI 1.2.1.1 Các ưu khuyết điểm cọc khoan nhồi : a Ưu điểm cọc khoan nhồi: SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Cọc khoan nhồi có khả chịu tải trọng lớn Sức chịu tải cọc khoan nhồi có đường kính lớn chiều sâu lớn đạt hàng nghìn Khi thi cơng khơng gây chấn động cơng trình xung quanh cọc đóng Thích hợp với cơng trình xây chen thị lớn Có khả mở rộng đường kính chiều dài cọc đến mức độ tối đa, làm tăng sức chịu tải cọc, làm giảm số lượng cọc thời gian thi cơng Hiện sử dụng cọc khoan nhồi có đường kính từ 60cm - 250cm lớn Chiều sâu cọc khoan nhồi hạ đến 100m Trong điều kiện thi cơng cho phép mở rộng đáy để tăng khả chịu lực cọc Do khoan tạo lổ q trình thi cơng nên có điều kiện kiểm tra địa chất cơng trình cọc từ dễ dàng tính lại sức chịu tải cọc cho phù hợp Đối với đài thấp, lượng thép sử dụng cho cọc khoan nhồi so với cọc đóng Có thể thi cơng cọc qua lớp đá cứng nằm xen kẽ b Khuyết điểm cọc khoan nhồi: Cường độ cung cấp vật liệu thấp, giá thành cao phí xây dựng phần móng cao so với phương án móng khác cọc ép cọc đóng Theo tổng kết sơ bộ, cơng trình nhà cao tầng có số tầng không lớn (dưới 12 tầng), chọn phương án cọc khoan nhồi thường lớn - 2.5 lần kinh phí xây dựng móng so với cọc ép Cơng nghệ thi cơng cọc khoan nhồi địi hỏi kỹ thuật cao Việc sử dụng dung dịch bentonite phải có chuyên gia kiểm tra thường xuyên Biện pháp kiểm tra bê tông cọc phức tạp tốn q trình thực thi, thi cơng thành hố khoan dễ bị sập việc nạo vét đáy lỗ khoan trước đổ bê tông gây ảnh hưởng xấu chất lượng cọc Ma sát bên thân cọc giảm so với cọc đóng cọc ép cơng nghệ khoan tạo lỗ 1.2.1.2 Phạm vi áp dụng : a Quy mơ cơng trình : SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Công Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Đối với cơng trình có quy mơ từ 10 đến 12 tầng trở lên, nên ứng dụng móng cọc khoan nhồi, thể tính ưu việc cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi dùng có hiệu điều kiện xây chen tải trọng công trình lớn lớp đất tốt nằm độ sâu 40m 50m Thích hợp với cơng trình chịu tải trọng ngang lớn cơng trình cầu nhà cao tầng b Điều kiện địa chất thủy văn : Thích hợp với loại địa tầng có chiều dày lớp đất yếu lớn, ngồi phù hợp với loại địa tầng có lớp đá cứng xen kẽ, qua lớp đất sét dính (cát pha sét, sét pha cát, sét), trạng thái cứng mà khơng cho phép sử dụng loại cọc khác Cọc khoan nhồi ứng dụng gặp loại đất thổ có tính lún ước loại đất trương nở Thích hợp với đất thuộc loại cát nhỏ, bụi trạng thái bão hòa nước, có dịng thấm, nơi nước có áp lực lớn, có thay đổi mực nước ngầm thay đổi thủy triều lên xuống 1.2.1.3 Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ngồi nước : a Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi nước : Ở Việt Nam năm 1960 xây dựng cầu hàm rồng có dịp làm quen với thiết bị công nghệ thi công cọc khoan nhồi D = 1,55m Tuy nhiên yếu tố khách quan chủ quan công nghệ chưa phát triển Thời gian gần cọc khoan nhồi sử dụng rộng rãi ngành cầu đường, công trình thủy lợi, dân dụng cơng nghiệp Sau áp dụng thành cơng phương án móng cọc khoan nhồi cơng trình: cầu Việt Trì (khu vực miền Bắc, năm 1995) cầu Mỹ Thuận (khu vực phía Nam, năm 2000) Đến cọc khoan nhồi ứng dụng vào xây dựng móng nhà cao tầng nước Đặc biệt khu vực TP.Hồ Chí Minh địa bàn có cấu tạo địa tầng thích hợp cho việc áp dụng cọc khoan nhồi công trình cao tầng Cầu có kết cấu móng chịu tải trọng lớn SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Một số cơng trình ứng dụng móng cọc khoan nhồi xây dựng móng: Móng khách sạn CARAVEN - Tp.Hồ Chí Minh dùng 252 cọc khoan nhồi cắm sâu 60m Cọc xuyên qua địa tầng sét pha, cát pha, cát mịn, cát trung máy khoan trục guồng TH55 nhật, giữ ổn định vách lỗ khoan dung dịch Bentonite Móng khách Sạn OCEAN PHACE số 80 Đơng Du Tp.Hồ Chí Minh dùng cọc khoan nhồi đường kính 120cm, dài 50 - 60m, sức chịu tải cọc 800Tấn Với công nghệ khoan ướt RODIO - Ý có sử dụng dung dịch Bentonite để giữ ổn định thành vách Móng khách sạn SAS ROYAl – Hà Nội dùng cọc khoan nhồi đường kính 120cm, dài 42- 43m, sức chịu tải cọc 385T Cọc tựa lớp cụi sỏi, với cơng nghệ khoan ướt, có sử dụng dung dịch Bentonite để giử ổn định thành vách Bảng 1.1:Một số công trình thực nước TT Tên cơng trình Thời gian Chủ đề án Khách sạn Sercip Đồng Khởi TP.HCM 1993 Pháp Trụ sở báo tuổi trẻ, TP HCM 1994 Báo tuổi trẻ Nhà máy thức ăn gia súc đồng nai 1995 Thái Lan Nhà văn phòng “ land Mark “, Hà Nội 1995 Delta- Mỹ Nhà máy bia tiger Hóc Mơn, TP HCM 1996 NM Tiger Mỹ Văn phịng phủ TP.HCM 1996 Feal- Pháp b Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi giới : Trong thập niên 80, cọc khoan nhồi sử dụng cho công trình lớn mà phương án móng khác khơng thể đáp ứng Ngày công nghệ cọc khoan nhồi phát triển rộng khắp giới, điển hình nước sau: Ở Anh: Trung tâm lượng Sizewell.B nằm bờ biển xây dựng năm 1987 Tồn cơng trình dài 2160m dày 0.8m sâu 55m Ổn định vách khoan dung dịch bentonite Ở Pháp: SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Cửa đường hầm xuyên biển Manche Sandiago thi công năm 1987, cửa ga bao bọc vịng tường dài 482m, sâu 61.5m Móng kho chứa thiết bị quân Elsau, tây nam Strasbourg tựa cọc có đường kính từ 0.62- 0.92m, có chiều dài từ - 13m, có khả chịu tải cọc từ 250 - 400T, có đường kính từ 1.5 - 3cm Tương tự khung văn hóa thể thao Aquabolevard 15 thủ đô Paris nằm móng gồm 1600 cọc có đường kính 0.42- 1.02m Bến cảng Harve tựa ba cọc Betono có đường kính cọc 1.5m, dài 3042m, cọc tính tốn với tải trọng từ 630 - 750T Ở Mỹ: Đập Fontelle nằm phía tây nam Wyoming Sông Green, thi công năm 1985 – 1986, tường dầy 0.65m sâu 55m Cọc khoan nhồi sử dụng cho cơng trình nhà máy Krikoroj thể tính hiệu móng cọc khoan nhồi so sánh sức chịu tải tương đương 75 cọc đường kính 1.2m nhóm cọc đóng 35x35cm gồm 300 cọc đứng 675 cọc xiên Cơng trình nhà máy điện Berezovski sử dụng cọc khoan nhồi theo công nghệ hãng Benoto khơng thể tính kỷ thuật mà thể mặt kinh tế Tương tự đồi Lelin xây nhà 16 tầng , nhà nằm 32 cọc đường kính 1.08 dài 20 - 24m Ở Nhật Bản: Nhà ga thành phố Kamata nằm cọc khoan nhồi có đường kính 1.1m, dài 22m với tải trọng thử lên đến 500T độ lún 1.5cm Cầu nối Honhsu- shikoku, móng mố trụ tựa lên hệ thống cọc khoan nhồi có đường kính - 3m, dài 40 - 70m, có sức chịu tải lớn 40MN 1.2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TƯỜNG VÂY BARRÉT 1.2.2.1 Lịch sử phát triển Tường vây Barrét: Phương pháp tường vây Barrét áp dụng từ năm 1940, để xây dựng chống thấm, xây dựng cơng trình ngầm, cơng trình đào sâu SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Viện thiết kế nên móng NIIXP Ucrain, công ty “Ghidroxpex phundamenxtroi”, “Ukrpromxpextroi” quan nghiên cứu khoa học ứng dụng công nghệ tường vây thành cơng cho nhiều cơng trình Tường vây Barrét phương pháp tiến để xây dựng cơng trình ngầm, cơng trình đào sâu đặc biệt ứng dụng vào xây dựng móng cơng trình nhà cao tầng Trong năm gần tường vây Barrét ứng dụng rộng rãi toàn giới, tạo điều kiện cho việc hồn thiện cơng nghệ kết cấu Việt Nam đà phát triển mảng nhà cao tầng, tường đất đưa vào ứng dụng phổ biến móng nhà cao tầng, làm tường chắn đất, ngăn ngừa mực nước ngầm, an tồn cho thi cơng cơng trình xây dựng 1.2.2.2 Phân loại dạng Tường vây Barrét : Hình 1.1: Sơ đồ tường chắn Lợi dụng tính hợp lý tường đất ta chia làm loại sau : - Tường có tác dụng chịu lực - Tường có tác dụng ngăn che - Tường có tác dụng chống thấm 1.2.2.3 Tính ưu nhược điểm tường vây Barrét : a Ưu điểm tường vây Barrét : SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Tường vây Barrét có nhiều ưu điểm so với phương pháp khác, ứng dụng cho cơng trình điều kiện xây chen, cơng trình có chiều sâu lớn kéo dài - Bảo vệ thành hố đào không bị sạt lở, an tồn cho cơng trình lân cận - Ngăn chặn nước ngầm không thấm vào tầng hầm thi công sử dụng - Tường phải đảm bảo ổn định, không bị nghiên hay lún giới hạn cho phép - Đảm bảo áp lực đất áp lực mực nước ngầm b Nhược điểm tường vây Barrét: Tường đất có hạn chế khơng thể áp dụng điều kiện sau - Trong đất có tảng lớn có castơ với lỗ rỗng mạch ngầm, vữa sét chảy vào đất, vách hố đào bị phá hoại, không đảm bảo ổn định cho vách đào - Khi có đất khối cứng tự nhiên lớn có phóng xạ phá hoại bê tông kết cấu bê tông cốt thép - Trong bùn lỏng cát chảy bề mặt hay có đất nước áp lực với dòng thấm tốc độ lớn 1.2.2.4 Phạm vi áp dụng : a Quy mơ cơng trình : Tường vây Barrét ứng dụng cho cơng trình nhà cao tầng có xây dựng tầng hầm, cơng trình điều kiện xây chen, nhằm đảm bảo ổn định thi cơng xây dựng an tồn cho cơng trình lân cận Ngồi tường vây Barrét áp dụng trường hợp sau : - Ứng dụng vào cơng trình ngầm như: Đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước lớn, gara ô tô ngầm đất v.v… - Làm bờ kè cảng, làm tường chắn đất v.v b Điều kiện địa chất thủy văn : Tường vây Barrét ứng dụng điều kiện địa chất thủy văn sau: - Trong đất có áp lực nước mực nước ngầm nằm cách đáy tầng hầm -1,2m - Khu vực có mực nước ngầm không ổn định thay đổi theo mùa - Khu vực có địa chất yếu như: Sét nhão, Sét trạng thái mềm, Cát trạng thái chảy SVTH : KS _ Trang Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Khi khảo sát địa chất phải xác định cho tầng đất sét sét pha đủ dày đủ cứng để tựa chân tường vào đó, đảm bảo nước khơng vào tầng hầm Đất phải có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng cứng để chịu tải trọng cơng trình thân tường truyền xuống, chiều dày lớp sét chân tường phải > 4b, b chiều rộng tường đất Đất sét sét pha có độ sệt I L Mômen uốn thân tường tạo độ sâu – 7m : M 2II = 19,4Tm Hình 3.9: Sơ đồ tính biểu đồ nội lực tường Barrét đào đất giai đoạn II Giai đoạn III: Đào đất đến độ sâu –9,7m, kết thúc trình đào đất SVTH : KS _ Trang 70 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Với k = 2; Nk = N 1II = 135,7 kN; hok = 10,6 m, h1k = 7,2 m; hkk = h2k = 3,6 m; Nk = N 2III ; w; v; η; β; α Dùng cơng thức (2a) tìm xm: 1 1 1 (W - ∝)xm3 – ( η.h0k – v – W.hkk + x.hkk - β.h0k) xm2 2 2 - (η.h0k – v – ⇒ k −1 k −1 1 β.h0k).hkk.xm – [ ∑ N i hik − hkk ∑ N i + η.h0k2(hkk – h0k)] = 2 1 1 1 (25,75- 4,1)xm3– ( 6,25*10,6– 12,131– 25,75*3,6- 2,15*10,6)xm2 2 - (6,25*10,6 – 12,131- 2,15*10,6).3,6.xm – - [135,7*7,2 – 135,7*3,6 + 1 6,25*10,62*(3,6 – 10,6)] = ⇔ 7,22xm3 + 26,89xm2 – 153,8xm – 513,2 = ⇔ xm3 + 3,72xm2 – 21,3xm – 71,1 = Giải phương pháp thử dần, ta được: xm = 4,5 m Dùng cơng thức (1) tìm lực trục chống N 2III : 1 Nk = η.hok.xm + η.h0k2 - W.xm2 – v.xm 2 k −1 ∑N i - 1 β.h0k.xm + ∝.xm2 (1) 2 III => N = 6,25*10,6*4,5 + 6,25*10,62 - 25,75*4,52 – 12,131*4,5 - - 135,7 - 1 *2,15*10,6*4,5 + 4,1*4,52 = 40,27 kN = 4,027 2 => Mômen uốn thân tường độ sâu –9,7m là: M 3III = −30,4T SVTH : KS _ Trang 71 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Hình 3.10: Sơ đồ tính Biểu đồ nội lực tường Barrét đào đất giai đoạn III Xét thấy, x = 5,64m chân tường Diaphragm nằm lớp Cát pha dẻo, mà lớp lớp yếu, có N = 21 Nên ta phải kéo dài cho chân tường nằm lớp Cát bụi chặt vừa (có N = 30) đoạn 2,5 m Các lý khác cho lựa chọn là: - Bản thân tường đất khơng chịu tải trọng cơng trình, mà chịu trọng lượng thân phần tải trọng từ sàn tầng hầm - Tường đất không phép lún, xảy lún phá vỡ liên kết với sàn tầng hầm cùng, điều dẫn đến nước ngầm thẩm thấu vào hầm… Vậy tổng độ dài tường Diaphragm là: H = 21.5m 3.1.3.5 Xác định sơ kích thước tiết diện tường Diaphragm: Các kích thước sơ tường sau: - Chiều dầy tường chọn theo sở sau: + Theo yêu cầu chống thấm + Từ Mơmen tường, ta tính chiều cao làm việc tường (h 0) thông qua công thức: h0 = A M Với b – chiều rộng dải tường cần tính tốn Trong tốn Rn.b này, chọn b = 0,8m (theo chiều cao tường) SVTH : KS _ Trang 72 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc + Căn vào công nghệ phương tiện thi công thực tế Thường thi công cạp tường gầu ngoạm, có kích thước gầu: 600, 800, 1000mm + Chọn theo kinh nghiệm 3.1.3.6 Kiểm tra ổn định kết cấu chắn giữ: Kiểm tra chống trồi đáy hố móng có xét đồng thời c ϕ theo công thức sau: KL = γ D.N q + c.N c (*) γ H + q (Công thức kiến nghị nhà nghiên cứu Uông Bỉnh Giám - Đại học Đồng Tế - Trung Quốc có tham khảo cơng thức xét khả chịu lực đất Prandtl Terzaghi) Trong đó: KL ≥ 1,2 –1,3, bỏ qua tác dụng chống trồi lên cường độ chịu cắt phía sau tường Với điều kiện đất cơng trình nêu phần I, ta chọn K L = 1,3 (thiên an tồn) D- Độ chơn sâu thân tường xác định theo công thức chống lật (So sánh với tiêu chuẩn hướng dẫn thực hành móng - Tiêu chuẩn BS 8004:1986 Anh, Nhà xuất Xây Dựng 2002) Như tính tốn trên, có D = 8,7m q = 1T/m2: Siêu tải đặt mặt đất γ1: Trị bình quân trọng lượng tự nhiên lớp đất phía ngồi hố đào (từ mặt đất đến đáy tường) γ1 = 1,2 *18 + 18,2 * 4,6 + 17,5 * 3,4 + 18,5 * 3,6 + 19,2 * 6,7 + 19 * 2,5 = 18,5 (kN/m3) 1,2 + 4,6 + 3,4 + 3,6 + 6,7 + 2,5 γ2- Trị bình quân trọng lượng tự nhiên lớp đất phía hố đào (Kể từ mặt đào đến đáy tường) γ2 = 19,2 * 6,2 + 19 * 2,5 = 19,15 (kN/m3) 6,2 + 2,5 N c , Nq – hệ số tính tốn khả chịu lực giới hạn đất (Xác định theo Terzaghi) Tại đáy hố đào sâu 13,3m (thuộc lớp cát pha dẻo), có c = 25, ϕ = 180 Vậy giá trị N q Nc xác định sau: SVTH : KS _ Trang 73 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc π − ϕ tan ϕ ÷ e = 5,64 Nq = 2 o ϕ cos 45 + ÷ N c = ( N q − 1) = 14,27 tan ϕ Thay vào công thức (*) ta được: KL = 19,15 * 8,7 * 5,64 + 25 *14,27 = 3,1 > 1,3 18,5 * 22 + 10 Vậy hố móng thoả mãn điều kiện chống trồi 3.1.3.7 Tính tốn cốt thép chịu lực cho tường: - Xác định cốt thép chịu lực: Cắt dải tường Diaphragm có chiều rộng 1m theo chiều dài tường, coi vị trí neo gối tựa Từ đó, coi dải dầm đơn giản liên tục gối lên gối tựa vị trí bố trí hàng chống Hình 3.11: Sơ đồ tính tốn tường vây Barrét Cơng thức tính dầm đơn giản, tính với giá trị mơ men lớn nhất: Chọn bê tơng mác 300 có Rn = 130 kg/cm2, thép chịu lực AII, có Ra = 2800KG/cm2 + M = 50 (T.m) A= M 50 x10 = 0,07 < Ao = 0.428 = Rn bh0 130 x100 x 74 g = 0,5(1+ 1− 2A ) = 0,9636 M 50.10 = 25,04cm Fa = = Ra γ h0 2800.0,9636.74 SVTH : KS _ Trang 74 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Chọn Φ32a200, có Fa = 40,2 cm2 , thép bố trí đối xứng m= Fa 100% = 0,54 % bh o - Cốt thép ngang chọn theo cấu tạo φ20a300 - Phía lồng thép bố trí ngang φ20 có khoảng cách: > đường kính ống Tremie ≥ 200mm A= ≥ 10D chịu lực ≤ 1,5B – Với B chiều dày tường Vậy chọn khoảng cách thép ngang A = 800mm - Tại vị trí cao độ sàn vị trí đài móng, phải đặt thêm cốt thép chịu lực cắt, cụ thể Trong chiều cao 1m vùng cao độ mức sàn 3,7m vị trí đài móng, ta đặt xen kẽ thêm thép φ20 vào hai φ32a200 - Trong vùng này, cốt thép ngang đặt dày hơn, φ20a200 SVTH : KS _ Trang 75 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Công Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Hình 3.12: Bố trí thép tường vây Barrét 3.1.3.8 Giải pháp thi công tường vây Barrét: * Quy trình thi cơng tường Barrét đất gồm giai đoạn sau: - Công tác chuẩn bị - Định vị trí tim tường - Xây dựng theo trục tương lai tường định vị - Đào đốt hào vữa sét - Xác nhận độ sâu hố đào nạo vét đáy hố đào - Đặt vào hào khung cốt thép thiết bị chặn đầu đốt hào - Xử lý cặn lắng đáy hố đào - Đổ bê tông tường phương pháp đổ bê tông nước SVTH : KS _ Trang 76 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc * Sơ đồ dây chuyền cung cấp thu hồi Bentonie có dạng hình khối sau: kiĨm tra bentonite trén bentonite thïng chứa bơm cấ p Các khối liên kết với qua hƯ thèng èng dÉn bĨ läc c¸t thïng thu håi b¬m thu håi hè khoan Hình 3.13: Dây chuyền cung cấp thu hồi dung dịch Bentonite Thi công panel tường Barrét đầu tiên: Bước 1: Dùng gầu ngoạm đào phần hố đến chiều sâu thiết kế Đào đến đâu, kịp thời cung cấp dung dịch bentonite đến đó, cho đầy hố đào, giữ cho thành hố đào khỏi bị sụt lở Hình3.14: Đào đất gầu ngoạm đường gầu Bước 2: Đào phần hố bên cạnh, cách phần hố dải đất Làm để cung cấp dung dịch bentonite vào hố không làm lở thành hố cũ Hình 3.15: Đào đất gầu ngoạm đường gầu thứ hai SVTH : KS _ Trang 77 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Bước 3: Đào tiếp phần đất lại (đào dung dịch bentonite) để hoàn thành hố cho panen theo thiết kế Hình 3.16: Đào đất gầu ngoạm đường gầu thứ ba Bước 4: Hạ gioăng chống thấm ( vách chắn đầu – cốp pha mối nối) Hình 3.17: Hạ gioăng chống thấm Bước 5: Kiểm tra độ sâu hào rọi thổi rữa làm hố đào Hình 3.18: Kiểm tra độ sâu thổi rữa hố đào SVTH : KS _ Trang 78 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Bước 6: Hạ lồng cốt thép xuống hào đào Hình 3.19: Hạ lồng cốt thép Bước 7: Hạ ống Tremine chuẩn bị cho việc đổ bêtơng Hình 3.20: Hạ ống Tremine Bước 8: Đổ bêtông theo phương pháp vữa dâng, ý q trình đổ bêtơng đầu ống Tremine phải ngập bêtông đoạn 2,5 – 3m Hình 3.21: Q trình đổ bêtơng cho panel tường Diaphragm thứ SVTH : KS _ Trang 79 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Bước 9: Thu hồi dung dịch Bentonite đưa trạm xử lý để tái sử dụng Hình 3.22: Quy trình cung cấp thu hồi dung dịch Bentonite Thi công panel tường Barrét tiếp theo: Để tránh sụt lở thành hố đào, vị trí thi cơng panel thứ hai phải cách panel vừa thi công xong khoảng an toàn > 5m Tương tự quy trình thi cơng panel đầu tiên, panel cịn lại tiếp tục thi cơng lần lược hồn thành Do đó, việc lựa chọn giải pháp thi công cho panel tường vấn đề tác giả đề cập, xem xét giải Vấn đề thể sơ đồ sau: Hình 3.23: Sơ đồ thứ tự thi cơng tường Barrét theo chu trình panel Theo dây chuyền ta xác định vị trí panel Ví dụ thi cơng đoạn tường đơn ngun panel có chiều dài 4m Vị trí panel thực thứ tự sau: SVTH : KS _ Trang 80 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Hình 3.24: Hoàn thiện panel tường thứ Cứ tiếp tục thi cơng theo chu trình panel trình bày trên, cuối toàn tường Barrét thực xong Hình 3.25: Tồn tường vây Barrét hoàn thành SVTH : KS _ Trang 81 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc 3.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS 8.2 TÍNH TOÁN KIỂM TRA TƯỜNG BARRÉT : 3.2.1 Dữ liệu đầu vào ứng dụng chương trình Plaxis 8.2 : Dữ liệu đầu vào ứng dụng chương trình Plaxis 8.2 vào kiểm tra tường chắn Barrét điều kiện toán : Bảng 3.5: Đặc trưng lý lớp đất Các Đặc Trưng KL riêng đất nước ngầm γw Lớp1,2 13,7 Lớp 15,2 Lớp 14,7 Lớp 15,9 KL riêng đất nước ngầm γsat 17,8 19,2 18,1 18,7 19,4 kN/m3 Môđun đàn hồi Hệ số Poisson Lực dính Eref ν C 2262 0,3 1820 209,3 0,3 2160 2565 0,3 1590 3350 0,3 970 461 0,3 3560 kN/m2 kN/m2 ϕ 14 18 16 24 18 Góc Masát Lớp ĐơnVị 15,9 kN/m3 (Độ) Bảng 3.6: Đặc trưng vật liệu tường chắn Barrét Các Đặc Trưng Độ cứng nén Kí Hiệu EA Giá Trị 1,59.107 Đơn Vị kN/m Độ cứng uốn EI 4,77.105 kNm2/m Bề dày tương đương Trọng lượng Hệ số Poisson d W ν 0,6 15 0,3 M kN/m/m - Bảng 3.7: Đặc trưng vật liệu giằng Các Đặc Trưng Độ cứng nén Khoảng cách Lực lớn Kí Hiệu EA Giá Trị 1,95.105 Đơn Vị kN Ls 8,5 M Fmax kN 3.2.2 Kết xuất từ phần mềm Plaxis 8.2: SVTH : KS _ Trang 82 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Hình 3.26: Lưới biến dạng giai đoạn tính tốn cuối Hình 3.27: Đồ thị thể chuyển vị tường Barrét Hình 3.28: Đồ thị thể độ lớn chiều ứng suất SVTH : KS _ Trang 83 Đề Tài NCKH – Khoa Kỹ Thuật Cơng Trình GVHD: TS Nguyễn Ngọc Phúc Hình 3.29: Biểu đồ moment Hình 3.30: Biểu đồ lực cắt So sánh kết từ hai phương pháp tính: Giải tích Phần tử hữu hạn (FEM) Plaxis 8.2 Bảng 3.8: Bảng so sánh kết nội lực tường chắn Barrét Nội Lực Đơn Vị Tại Vị Trí PP Giải Tích M kN.m/m 3.5m 67.50 PP FEM 83.00 Sai Số +22.96% 7.0m kN/m 221.89 +14.37% 3.5m 135.70 120.76 -12.37% 7.0m Q 194.01 40.27 34.79 -15.75% Giải thích sai số hai phương pháp tính : - Phương pháp giải tích: Trong tính tốn giá trị nội lực tường, tác giả chọn ngàm cứng tường điểm cố định cách vị trí kể từ cốt +0.00 tường đoạn – 9.7m Việc tính tốn ứng dụng theo công thức Nhật Bản Phương pháp giải tích xét tốn với điều kiện tiếp xúc khơng liên tục hệ lị xo đàn hồi - Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Tường tính tốn phần mềm Plaxis 8.2 xun qua lớp đất có tính chất lý khác Khơng có điểm ngàm cố định làm việc mơi trường biến dạng, đàn hồi lớp đất Mơ hình Plaxis cho phép xét tốn khơng gian liên tục hợp thành nhiều pha đặc trưng nhiều thơng số biểu diễn tính chất vật lý - học đất Nhận xét kết luận: - Mô men uốn (M) : Phương pháp FEM an tồn so với Phương pháp Giải tích - Lực cắt (Q) : Phương pháp Giải tích an toàn so với Phương pháp FEM SVTH : KS _ Trang 84