- Trang Chủ
- Kiến trúc - Xây dựng
- Nghiên cứu thông số độ cứng đất nền trong mô hình Hardening soil – áp dụng vào tính toán chuyển vị công trình tường chắn đất tại thành phố Hồ Chí Minh
Xem mẫu
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ ĐỘ CỨNG ĐẤT NỀN TRONG MÔ HÌNH
HARDENING SOIL – ÁP DỤNG VÀO TÍNH TÓA N CHUYỂN VỊ CÔNG
TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Lê Tấn Thiên*, Lê Viết Hùng
Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh
*Tác giả liên lạc: letanthien.1997@gmail.com
TÓM TẮT
Trong tình hình phát triển đô thị hiện nay, số lượng các công trình cao tầng có
tầng hầm tại các thành phố lớn ngày càng nhiều làm cho việc thi công hố đào
sâu trở thành một trong những giai đoạn quan trọng trong quá trình thi công
công trình nhà nhiều tầng. Thực tế cho thấy nếu giai đoạn này được thực hiện
không đảm bảo có thể dẫn đến các sự cố sạt lở hố đào gây hậu quả nghiêm trọng
cho các công trình lân cận. Một trong những lý do gây nên sạt lở đất nền xung
quanh hố đào đó là chuyển vị tường vây. Do đó, việc phân tích mô phỏng trước
chuyển vị tường vây tầng hầm theo các giai đoạn thi công trở nên rất quan trọng.
𝑟𝑒𝑓
Kết quả nguyên cứu cho thấy thông số độ cứng 𝐸50 được lấy theo công thức
𝑟𝑒𝑓 𝑟𝑒𝑓
𝐸50 =700N đối với đất rời (với N: số búa SPT), 𝐸50 = 800Su đối với đất dính
(với Su: sức kháng cắt không thóa t nước) cho kết quả phân tích chuyển vị bằng
phương pháp phần tử hữu hạn tương thích với số liệu quan trắc thực tế. Từ đó,
báo cáo đề xuất các thông số độ cứng đất nền phù hợp cho công tác tính tóa n
thiết kế hố đào cho các công trình tại khu vực địa chất đã nghiên cứu.
Từ khóa: Hố đào sâu, tường vây, chuyển vị, phân tích ngược, Plaxis 2D.
EVALUATION OF SOIL STIFFNESS PARAMETER IN HARDENING
SOIL MODEL – APPLYING TO THE SIMULATION OF DIAPHRAGM
WALL DEFLECTION OF A PROJECT IN HO CHI MINH CITY
Le Tan Thien*, Le Viet Hung
Ho Chi Minh City Open University
*Corresponding Author: letanthien.1997@gmail.com
ABSTRACT
Nowadays, the number of high-rise buildings in major cities has increased. The
construction of deep excavations for basements of these buildings is one of the
important stages in the construction process. Many cases show that if this stage
is not well implemented it can cause serious consequences for neighboring
buildings. The main reason is the movement of diaphragm wall which causes the
landslide around. Therefore, the simulation of diaphragm wall deflection
between phases of excavation construction becomes very important.
The wall diaphragm deflection results from the back analysis using HS model in
𝑟𝑒𝑓
Plaxis 2D and the stiffness parameter 𝐸50 =700N for sandy soil (with N: the
𝑟𝑒𝑓
number of SPT), 𝐸50 = 800Su for clayed soil (with Su: undrained soil resistance)
demonstrated a similarity with its field observation.
Keywords: Deep excavation, diaphragm wall, deflection, back analysis, Plaxis
2D
603
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
TỔNG QUAN nền. Ưu điểm của phương pháp này là
Trong quá trình phát triển đô thị của ứng xử của đất có thể mô phỏng tương
Việt Nam, nhu cầu về xây dựng các đối chính xác và hợp lý trong quá trình
công trình nhà cao tầng có tầng hầm tại thi công đào đất. Kết quả từ những
các khu vực thành phố lớn ngày càng nghiên cứu này đưa đến kết luận rằng
tăng cao. Việc thi công móng các công phương pháp phần tử hữu hạn cho kết
trình có tầng hầm phải có biện pháp quả ít biến động và phù hợp với thực tế
bảo vệ thành hố đào để không gây ảnh hơn nên được sử dụng rộng rãi. Mặc dù
hưởng đến công trình lân cận, đặc biệt phương pháp phần tử hữu hạn có nhiều
là phải tránh các sự cố sạt lở có thể gây ưu điểm nhưng kết quả phân tích từ
nguy hiểm cho người đang làm việc phương pháp này lại bị ảnh hưởng bởi
bên trong hố đào và tài sản xung quanh nhiều yếu tố đòi hỏi kinh nghiệm và sự
hố đào. Thực tế cho thấy rằng, rất hiểu biết của người phân tích không
nhiều sự cố sạt lở hố đào sâu của các những về vấn đề địa kỹ thuật mà còn
công trình xuất phát từ nguyên nhân về phương pháp và phần mềm mà mình
công tác tính tóa n ước lượng chuyển đang sử dụng. Vấn đề đánh giá ảnh
vị của tường vây hố đào chưa được hưởng của các yếu tố đến kết quả phân
chính xác. Do đó việc phân tích ước tích chuyển vị ngang của tường vây khi
lượng chuyển vị tường vây tầng hầm áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn
theo các giai đoạn thi công trở nên đã được nhiều tác giả trong và ngoài
quan trọng. nước nghiên cứu.
Việc phân tích chuyển vị ngang của
tường vây hố đào sâu là một vấn đề PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
quan trọng trong khâu thiết kế tầng Thiết kế nghiên cứu
hầm nhà cao tầng. Hiện nay có nhiều Nghiên cứu đề xuất thông số độ cứng
phương pháp được áp dụng để phân đất nền phù hợp với công trình tầng
tích chuyển vị ngang của tường vây từ hầm tại khu vực Quận 1, TP. Hồ Chí
đơn giản đến phức tạp kèm theo đó thì Minh thông qua việc phân tích chuyển
mức độ chính xác cũng tăng dần theo vị tường vây tầng hầm bằng phương
sự phức tạp của các phương pháp. pháp phần tử hữu hạn sử dụng mô hình
Theo Chang Yu Ou (2005) có ba đất là Hardening Soil kết hợp với
phương pháp chính trong việc phân phương pháp phân tích ngược so sánh
tích chuyển vị ngang của tường vây số liệu quan trắc ngoài hiện trường.
trong các hố đào sâu: phương pháp giải Bối cảnh và đối tượng nghiên cứu
tích, phương pháp dầm trên nền đàn Công trình được mô phỏng trong
hồi và phương pháp phần tử hữu hạn. nghiên cứu là Công trình Khu B – Sở
Trong đó, phương pháp phần tử hữu Giao Dịch Chứng Khóa n Thành Phố
hạn là phương pháp phức tạp nhất với Hồ Chí Minh (HOSE) có chủ đầu tư là
yêu cầu cao nhất về độ chính xác của Sở Giao Dịch Chứng Khóa n Thành
các thông số đầu vào. Việc so sánh kết Phố Hồ Chí Minh, thi công bởi nhà
quả phân tích chuyển vị ngang của thầu Coteccons.
tường vây khi áp dụng phương pháp Quy mô công trình có diện tích khoảng
này đã được thực hiện trong các nghiên 1.479m2 với tổng diện tích sàn xây
cứu của M.Mitew (2005), A.Krasinski dựng 20.942m2 gồm 12 tầng cao và 2
và M.Urban (2011). Phương pháp phần tầng hầm với kết cấu phần móng sử
tử hữu hạn thường được sử dụng để dụng móng cọc khoan nhồi, tường vây.
tính tóa n ổn định và biến dạng của đất Trong đó, chiều sâu đào -6.5m, sàn
604
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
tầng 1 có cao độ là -3.1m, sàn tầng 2 có giáp đường Nguyễn Công Trứ, một
cao độ là -6.1m. Tường vây trong đất mặt giáp nhà dân và mặt còn lại giáp
của tầng hầm được thiết kế sâu 40m và với Nhà A của Sở giao dịch chứng
dày 0.6m. Chuyển vị đỉnh tường vây khóa n TP.HCM.
được quan trắc bởi các mốc bố trí theo Đặc điểm địa chất công trình nghiên
chu vi tường. Ngoài ra, chuyển vị cứu: từ mặt đất nền hiện hữu đến độ
ngang của toàn bộ thân tường vây sâu khảo sát, địa tầng gồm 4 lớp đất.
trong quá trình thi công hầm cũng được Mực nước ngầm cách mặt đất -1.4m.
quan trắc bởi 4 thiết bị đo nghiêng Toàn bộ hố đào được thực hiện trong
(Inclinometer). Các số liệu quan trắc lớp đất bùn sét và sét pha có hệ số thấm
này được sử dụng làm cơ sở cho bài tóa rất bé nên sẽ không xuất hiện dòng
n phân tích ngược trong quá trình thấm từ bên ngoài vào trong hố đào.
nghiên cứu. Chi tiết địa chất công trình được mô tả
Dự án Nhà B có 4 mặt, một mặt giáp trong Bảng 1.
đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, một mặt
Bảng 1. Tên và trạng thái các lớp đất
Lớp Mô tả Chiều dày
NSPT
đất (m)
k Đất đá lẫn cát san lấp 1.5
1 Bùn sét, mầu xám đen – trạng thái chảy 3.4 1
2 Sét pha nhẹ, màu xám vàng, trắng, xanh – 5
13
trạng thái dẻo mềm
3 Cát pha, màu xám hồng, nâu hồng, xám 29
vàng, trắng, nâu vàng, xám xanh, đỏ hồng 314
lẫn sỏi sạn TA
4 Sét, màu nâu vàng, đỏ, xám vàng, nâu, tro, 14.3
238
xanh- trạng thái cứng
Dựa vào hồ sơ khảo sát địa chất công đất cho mô phỏng bài tóa n hố đào
trình để xác định các thông số mô hình trong chương trình Plaxis 2D.
Bảng 2. Các thông số đất nền từ kết quả khảo sát địa chất
Lớp đất Đơn vị Lớp k Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4
Thông số
𝛾𝑢𝑛𝑠𝑎𝑡 kN/m3 16 15.3 19.3 19.72 19.62
𝛾𝑠𝑎𝑡 kN/m3 16.4 15.4 19.9 20.21 20.11
𝑘𝑥 m/ngày 0.08 5.18x10-4 0.08 0.6 0.005
𝑘𝑦 m/ngày 0.08 5.18x10-4 0.08 0.6 0.005
c’ kN/m2 6 5.9 21.9 38.54 40.19
φ’ Độ 4 3.2 18.6 18.68 17.78
Dựa vào hồ sơ thiết kế biện pháp thi tính chất vật liệu là đàn hồi với modul
công tường vây và hố đào, các thông số đàn hồi bê tông bằng 3.25x107 kN/m2,
tường vây, thanh chống tầng 1 và tầng độ cứng chống nén bằng 1.95x107
2 được xác định như sau: kN/m2, độ cứng chống uống bằng 5.85
Thông số tường vây dày 600mm, có x105 kN/m2/m và có hệ số Poisson là
605
- Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học
0.15. tóa n mô phỏng phần tử hữu hạn.
Thông số hệ Shoring tầng 1 sử dụng Kết quả phân tích ngược cho thấy
thanh chống hình chữ H có kích thước thông số độ cứng phù hợp thực tế của
là 350x350mm với độ cứng chống nén các lớp đất trong nghiên cứu này có thể
bằng 3.579x107 kN và bước chống 𝑟𝑒𝑓
lấy bằng 𝐸50 = 800𝑆𝑢 đối với các lớp
được xác định bằng 7m. 𝑟𝑒𝑓
đất dính và 𝐸50 = 700𝑁 đối với các
Thông số hệ Shoring tầng 2 sử dụng
lớp đất rời, tương ứng với các độ cứng
thanh chống hình chữ H có kích thước
như sau:
là 400x400mm với độ cứng chống nén
Lớp 1 (Bùn sét, màu xám đen – trạng
bằng 4.5.5x107 kN và bước chống
thái chảy): 800 kPa
được xác định bằng 7m.
Lớp 2 (Sét pha nhẹ, màu xám vàng,
trắng, xanh – trạng thái dẻo mềm):
KẾT LUẬN
36136 kPa
Theo kết quả ở chương trước, khi thay
𝑟𝑒𝑓 Lớp 3 (Cát pha, màu xám hồng, nâu
đổi giá trị 𝑎, giá trị 𝐸50 thay đổi làm hồng, xám vàng, trắng, nâu vàng, xám
ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích xanh, đỏ hồng lẫn sỏi sạn TA): 14630
chuyển vị tường vây. Vì vậy, độ cứng kPa
𝑟𝑒𝑓
𝐸50 là một giá trị khá nhạy và quan Lớp 4 (Sét, màu nâu vàng, đỏ, xám
trọng trong mô hình HS cần được xác vàng, nâu, tro, xanh - trạng thái cứng):
định một cách cẩn thận trong các bài 140400 kPa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
BÙI VĂN TRƯỜNG, HOÀNG VIỆT HÙNG (2016). Phân tích thấm trong môi
trường đất. Nhà xuất bản Xây Dựng.
CHÂU NGỌC ẨN (2011). Cơ học đất. Nhà xuất bản Đại học quốc gia, TP.HCM.
ĐÀO NGỌC VINH, NGUYỄN NHƯ QUỲNH, TRẦN VĂN TÚ (2016). Các
nội dung tính tóa n chủ yếu trong thuyết kế hố đào sâu. Trung tâm tư vấn
thiết kế - Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT – CTCP.
LÊ PHƯƠNG BÌNH (2015). Đánh giá và lựa chọn loại mô hình tính tóa n phù
hợp của Plaxis trong tính tóa n thiết kế hố đào sâu. Trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM.
TRẦN HỒNG NGUYÊN (2017). Phân tích ứng xử giữa đất nền và tường vây.
Luận văn Thạc sỹ.
606
nguon tai.lieu . vn
