CHỈ DẪN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT GS.TSKH NGUYỄN VĂN QUẢNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TƯỜNG TRONG ĐẤT Đònh nghóa tường đất Tường đất phận kết cấu công trình bêtông cốt thép đúc chỗ lắp ghép (bằng panen đúc sẵn) đất Tên loại kết cấu thường gọi sau: − Tiếng Việt: tường đất − Tiếng Pháp: Paroi moulée dan le sol − Tiếng Anh : Diaphragm Wall Trong dẫn giới thiệu loại tường đất đúc chỗ, lọai phồ biến Tóm tắt thi công tường đất Thi công tường đất thực chất thi công barét, nối liền qua giõang chống thấm để tạo thành tường đất bêtông cốt thép Các barét thường có tiết diện chữ nhật, với chiều rộng từ 0,5m đến 1,5m, chiều dài từ 2,5m đến 3,0m chiều sâu thông thường từ 12m đến 30m, cá biệt có sâu tới 100m Ở Việt Nam làm công trình có tường đất rộng từ 0,6m đến 0,8m sâu từ 18m đến 22m Phạm vi áp dụng tường đất Tường đất áp dụng trường hợp sau: Làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng; Làm công trình ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước lớn, gara ôtô ngầm đất v.v… Làm kè bờ cảng, làm tường chắn đất … Trong dẫn kó thuật chủ yếu giới thiệu việc áp dụng tường đất để làm tầng hầm cho nhà cao tầng II MỘT SỐ ĐIỀU CẦN LƯU Ý VỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Công tác khảo sát đòa chất công trình cho tường đất giống cho cọc barét Căn vào tính chất làm việc tường đất Khi dùng tường đất làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng, tường đất có tác dụng đảm bảo yêu cầu: Bảo vệ thành hố đào sâu; đồng thời bảo vệ móng cho công trình lân cận; Bảo vệ cho nước ngầm không vào tầng hầm trình thi công sử dụng; Đảm bảo cho tường đất ổn đònh, nghóa không bò nghiêng, không bò lún giới hạn cho phép; Những ngoại lực tác dụng váo tường đất p lực đất mặt tường; p lực nước đất lên mặt tường; Tải trọng công trình Tác dụng lực chống neo vào tường Khi khảo sát, phải xác đònh cho tầng đất sét sét pha đủ dầy đủ cứng để để chân tường đất dựa váo Có vậy, chắn nước đất vào tầng hầm đảm bảo cho tường không bò lún giới hạn cho phép Đất loại sét đất sét pha loại đất có hệ số thấm nứơc nhỏ nên cách nước tốt Đất phải có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng cứng để chòu tốt tải trọng công trình thân từơng truyền xuống Chiều dày lớp đất sét chân tường phải ≥ 4b (trong b chiều rộng tường đất) Đất sét vá đất sét pha phải có độ sệt IL ≤ 0,30 hệ số thấm nước K ≤ 3x10-10 m/sec Xác đònh cao trình thay đổi mực nước đất theo mùa năm; xác đònh tính chất ăn mòn nước III THIẾT KẾ TƯỜNG TRONG ĐẤT Trong phần trình bày giải pháp thiết kế cho tường đất dùng làm tầng hầm cho nhà cao tầng Nội dung việc thiết kế sau: Kiểm tra sức chòu tải đất chân tường Tường đất dùng làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng, không chiu tải trọng thẳng đứng Ntc công trình bên gây nên Trong trường hợp tổng quát, phải đảm bảo cho sức chòu đất chân tường lớn tải trọng công trình cộng với tải trọng thân tường gây nên tai chân tường, tức là: N tc + G tc ptc = ≤ R tc b Trong đó: Ptc - áp lực tiêu chuẩn chân tường, T/m2 ; Ntc - tải trọng công trình mét dài, T/m; Gtc - trọng lượng thân của, mét dài tường, T/m; Rtc - sức chòu tải đất chân tường, xác đònh theo công thức (2 – 2) b - chiều rộng tường đất Rtc = Abγ + Bhγ’ +Dctc Trong : b – chiều rộng tường (chiều rộng barét), h – chiều sâu tường, m; γ – dung trọng lớp đất tường, T/m3; γ’- dung trọng trung bình lớp đất từ chân tường đến mặt đất, T/m3; ctc – lực dính tiêu chuẩn lớp đất chân tường, T/m2; A, B, D – thông số phụ thuộc góc ma sát ϕ0 lớp đất chân tường, tra theo bảng sau: ϕ0 A B D ϕ0 A B D 0.00 1.00 3.14 24 0.72 3.87 6.45 0.03 1.12 6.32 26 0.84 4.37 6.90 0.06 1.25 3.51 28 0.98 4.93 7.40 0.1 1.39 3.71 30 1.15 5.59 7.95 0.14 1.55 3.93 32 1.34 6.35 8.55 10 0.18 1.73 4.17 34 1.55 7.21 9.21 12 0.23 1.94 4.42 36 1.81 8.25 9.98 14 0.29 2.17 4.69 38 2.11 9.44 10.80 16 0.36 2.43 5.00 40 2.46 10.48 11.73 18 0.43 2.72 5.31 42 2.87 12.50 12.77 20 0.51 3.06 5.66 44 3.37 14.48 13.96 22 0.61 3.44 6.04 46 3.66 15.64 14.64 Ghi chú: tường đất bêtông cốt thép gồm barét nối liền qua giõang chống thấm, tính cho mét dài tường hay tính cho barét Tính toán tường chắn không neo Trường hợp áp dụng nhà có tầng hầm không sâu 4m Sơ đồ tính trình bày hình đây: Sơ đồ tính toán tường tầng hầm không neo a) sơ đồ tường; b) sơ đồ áp lực đất; c) biểu đồ monem Quan niệm tường bêtông cốt thép vật cứng, nên tác dụng áp lực đất, quay quanh, điểm C, gọi điểm ngàm, cách đáy hố đào đoạn Z c = 0,8h2 (trong h2 chiều sâu tường đáy hố đào) Ở phải xác đònh hai số liệu quan trọng, dộ sâu cần thiết tường mômen uốn Mmax để tính cốt thép cho tường Trình tự tiến hành sau: a) Xác đònh hệ số áp lực chủ động áp lực bò động đất váo tường - Hệ số áp lực chủ động: λa = tg2 (450 – λ/2) - Hệ số áp lực bò động λp = tg2 (450 + λ/2) Hiệu số hai áp lực chủ động bò động là: λ = λp – λa b) Xác đònh áp lực giới hạn đất chân tường : qgh = γ[(h1 – h2) – h2λa] c) p lực đất chủ động sau tường: γh22 λ a Q1 = Q2 = γZcλa d) Lực đẩy ngang lớn chân tường vào đất: qmax [ γh22 λ − 2(Q1 − Q2 )]2 = − γh2 λ γh2 λ − 2Q1 (h1 − 3h2 ) − 3Q2 (2h2 − Z c ) Ghi chú: Trong công thức trên: γ – dung trọng đất; ϕ – góc ma sát đất e) Chiều sâu ngàm tường vào đất cần thiết tường ổn đònh thỏa điều kòên: qmax ≤ qgh g) Xác đònh momen uốn lớn M max tác dụng vào điểm nằm đáy hố đào đoạn Zo λ Z = h1 a λ M max  λ  1 + +  λ a    h1 Z 02  γλ =  + Z0 +  − Z0 h1  2 Coi tường kết cấu công-xôn, từ M max tính cốt thép chủ cho tường theo phương pháp thông thường kết cấu bêtông cốt thép Tính toán tường chắn có hàng neo a Sơ đồ tính toán thể hình : h1 Zo N Mmax Q1 (h1+h2)/3 40,01 h2 Q2 a) b) Sơ đồ tính toán tường có hàng neo a) Sơ đồ tính b) Biểu đồ momen Điều kiện cận ổn đònh tường sau : 2    Q1  (h1 + h2 ) − a  ≤ mQ2 h1 + h2 − a  3    Trong : Q1 - áp lực chủ động đất Q2 - áp lực bò động đất m - hệ số điều kiện làm việc, m = 0,7  Phản lực neo : N = Q1 – Q2 Điểm tác dụng mômen uốn lớn vào tường điểm cách mặt đất đoạn Z Z0 = Trong đó: 2N γλα γ - dung trọng đất λa – hệ số áp lực đất chủ động Giá trò momen uốn lớn vào tường Mmax: M max = N ( Z − a ) − γλ a Z0 Từ Mmax tính cốt thép chủ cho tường chòu uốn theo phương pháp thông thường kết cấu bêtông cốt thép Tính toán tường chắn có nhều hàng neo p lực đất lên tường cừ xác đònh theo phương pháp K.Terzaghi Biểu đồ rút gọn áp lực bên đất lên tường có nhiều gối (do chống thi công) có 0.55H 0.15H 0.2H H 0.6H 0.3H 0.2H nhiều neo (tạm thời hay dài lâu) đất rời đất dính thể hình sau: yH - 4t 0.75Pz Hình biểu đồ rút gọn áp lực bên đất lên tường chắn có nhiều hàng neo a) đất rời b) đất dính Trò số áp lực ngang đất tác dụng lên tường chắn đất rời : Pmax = 0,75Pa Đối với đất dính Pmax = γđH – 4τ Trong : γđ - dung trọng đất tự nhiên ; τ - kháng lực cắt đất dính ; Pa – áp lực chủ động đất lên tường :  π ϕ Pa = γ d Ztg  − ÷ 4 2 Trong đó: Z – khoảng cách từ tiết diện tường xét đến đỉnh tường ; ϕ - góc ma sát đất Dùng Pmax để xác đònh nội lực tường chắn Các mômen uốn tường phản lực gối (hoặc neo) xác đònh dầm nhòp có chiều dài khoảng cách giũa hai gối (hoặc neo) Phần tường tính dầm công-xôn có chiều dài khoảng cách từ đỉnh tường đến hàng gối tựa (hoặc neo) thứ Giối tựu đặt hố móng Khi tính toán tường cừ có neo ứng suất trước, phải tính ứng suất phụ phát sinh Z Khi tính toán ứng lực căng trước neo, để đơn giản tính toán, người ta xem tường Sn an tường nao việc căng neo Sn Rn L tuyệt cứng, tức không xét đến ảnh hưởng độ võng tường đến phân bố phản lực đất phát sinh căng neo Còn đất sau tường coi đàn hồi Winkler với hệ số thay đổi tuyến tính theo chiều sâu Sơ đổ tác dụng vào tường có neo ứng suất trước trình bày hình sau Sơ đồ lực tác dụng vào tường cừ có neo ứng suất trước Rn Mômen MZa lực cắt QZa tường cừ căng trước neo xác đònh theo công thức kinh nghòêm V.M.Zubkov: Z Z  Z    = ∑ S n −  ÷ 2Qs L 1,5 −  − 3M s 1,33 −   L L  L    n =1 k M Za Z QZa = ∑ ηSn −  ÷ L n =1 k  Z  M s   Z   Q 1, 25 − − 12  s  ÷1 −    L L     L   Trong : Sn – thành phần nằm ngang lực căng neo hàng thứ n mét dài tường, N/m; Z – khoảng cách từ đỉnh tường đến tiết diện xét, m; k- số lượng hàng neo theo chiều cao tường; n- số liệu hàng neo (n = 1, 2, 3, …., k) L – chiều sâu tường (khoảng cách từ đỉnh tường đến chân tường), m; an- khoảng cách từ đỉnh tường đến hàng neo thứ nhất, m; k QS = ∑ S n k M S = ∑ S n an ; n =1 n =1 Nội lực tổng cộng tường neo: MZ = MZa + Mo QZ = MZa + Qo Rn = Sn + Ro Mo, Qo Ro tương ứng mômen, lực cắt ứng lực neo nhận dược tính toán bình thường tường tựa gối kê mà neo ứng lực Từ MZ tính thép dọc Q Z tính dược thép đai cho mét dài tường đất bêtông cốt thép theo phương pháp thông thường kết cấu bêtông cốt thép Về cấu tao thép tường đất giống cọc barét Chú ý có loại tường đất thi công cách đổ bêtông chỗ trường có loại đúc sẵn công xưởng lắp ghép trường Loại tường lắp ghép thường không sâu tường đúc chỗ Khi tính thép cho tường lắp ghép cần phải ý việc vận chuyển cẩu lắp barét nên thường cốt thép tường lắp ghép nhiều tường đúc chỗ IV THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT Về thi công tường đất giống thi công cọc barét Tường đất gồm barét nối với theo cạnh ngắn tiết diện; giũa barét có giõang chống thấm Trình tự thi công cua tường đất phương pháp đổ bêtông chỗ thực sau: Đào hố cho Panel (barét) Đào hố cho Panel đầu tiên, phải thực bước: − Bước 1: dùng gầu đào thích hợp đào phần hố đến chiều cao thiết kế Chú ý, đào đến đâu, phải kòp thời cung cấp dung dòch bentonite đến đó, cho đầy hố đào, để giữ cho thành hố đào khởi bò sụt lở − Bước 2: đào phần hố bên cạnh, cách phần hố đào dải đất Làm để cung cấp dung dòch bentonite vào hố không lở thành hố cũ − Bước 3: Đào nối phần đất lại (đào dung dòch bentonite) để hoàn thành hố panen theo thiết kế Hạ lồng cốt thép, đặt giằng chống thấm đổ bêtông cho panen (barét đầu tiên) Các bước thực hòên sau: − Bước 4: hạ lồng cốt thép vào hố đào sẵn, dung dòch bentonite Sau đặt giõang chống thấm CWS (nhờ có gá thép chuyên dụng) vào vò trí Giõang chống thấm CWS giá lắp chuyên dụng hãng Banchy-soletanche trình bày hình 2.7a − Bước 5: Đổ bêtông theo phương pháp vũa dâng, thu hồi bentonite trạm xử lý Bêtông tường đất thường có mác 250# đến 300# ng đổ bêtông phải luôn chìm bêtông tươi đoạn ≥ 3m để tránh cho bêtông bò phân tầng, bò rỗ 10 − Bước 6: Hoàn thành đổ bêtông cho toàn panen (barét) thứ Chú ý: phải đổ bêtông cao cốt thép thiết kế đoạn không < 0,5m để sau đập phần bêtông xấu vừa Đào hố cho panen (barét) tháo gá lắp cho giõang chống thấm − Bước 7: Đào phần hố sâu đến cốt thiết kế đáy panen (đào dung dòch bentonite) Chú ý đào cách panen (sau bêtông panen ninh kết ≥ − Bước 8: Đào tiếp đến sát panen số − Bước 9: Gỡ gá lắp giõang chống thấm gầu đào khỏi cạnh panen số 1, giõang chống thấm CWS nằm chỗ tiếp giáp giũa panen Hạ lồng cốt thép, đặt gen chống thấm đổ bêtông cho panen (barét) thứ − Bước 10: Hạ lồng cốt thép xuống hố đào chứa đầy dung dòch bentonite Đăt gá lắpp ghép với giõang chống thấm CWS vào vò trí − Bước 11: Đổ bêtông cho panen (barét) thứ phương pháp vữa dâng, panen số − Bước 12: Tiếp tục đào hố cho panen thứ phía bên panen số Thực việc hạ lồng cốt thép, đặt gá với giõang chống thấm đỗ bêtông cho panen thứ giống thực cho panen trước Tiếp tiến hành theo quy trình thi công để hoàn thành toàn công trình tường đất thiết kế Chú ý: Phải đặt ống siêu âm để kiểm tra chất lượng bêtông panen giống cọc barét 11 12 13 14 15 V KIỂM TRA CHẤT LƯNG TƯỜNG TRONG ĐẤT Kiểm tra chất lượng bêtông Dùng phương pháp siêu âm truyền qua giống kiểm tra cọc barét Kiểm tra chất lượng chống thấm qua tường Chủ yếu kiểm tra thấm qua giõang cách nước giũa panen cách quan sát thực đòa Nếu bò thấm phải có biện pháp xử lý Thông thường dùng vữa chống thấm chuyên dụng (thí dụ vữa Sika) 16 [...]... cho panen thứ 3 giống như đã thực hiện cho các panen trước Tiếp tiến hành theo quy trình thi công như vậy để hoàn thành toàn bộ công trình tường trong đất như thi t kế Chú ý: Phải đặt các ống siêu âm để kiểm tra chất lượng bêtông trong từng panen giống như trong cọc barét 11 12 13 14 15 V KIỂM TRA CHẤT LƯNG TƯỜNG TRONG ĐẤT 1 Kiểm tra chất lượng bêtông Dùng phương pháp siêu âm truyền qua giống như kiểm... Hoàn thành đổ bêtông cho toàn bộ panen (barét) thứ nhất Chú ý: phải đổ bêtông cao hơn cốt thép thi t kế một đoạn không < 0,5m để sau này đập đi phần bêtông xấu là vừa 3 Đào hố cho panen (barét) tiếp theo và tháo bộ gá lắp cho giõang chống thấm − Bước 7: Đào một phần hố sâu đến cốt thi t kế đáy panen (đào trong dung dòch bentonite) Chú ý đào cách panen đầu tiên (sau khi bêtông của panen đó đã ninh kết ... công thức (2 – 2) b - chi u rộng tường đất Rtc = Abγ + Bhγ’ +Dctc Trong : b – chi u rộng tường (chi u rộng barét), h – chi u sâu tường, m; γ – dung trọng lớp đất tường, T/m3; γ - dung trọng trung... + G tc ptc = ≤ R tc b Trong đó: Ptc - áp lực tiêu chuẩn chân tường, T/m2 ; Ntc - tải trọng công trình mét dài, T/m; Gtc - trọng lượng thân của, mét dài tường, T/m; Rtc - sức chòu tải đất chân... đònh tính chất ăn mòn nước III THI T KẾ TƯỜNG TRONG ĐẤT Trong phần trình bày giải pháp thi t kế cho tường đất dùng làm tầng hầm cho nhà cao tầng Nội dung việc thi t kế sau: Kiểm tra sức chòu