LỜI CẢM ƠN Em xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Tiến Chương đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn và nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Dương Việt Nga CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thuỷ lợi. Tên tôi là: Dương Việt Nga Học viên cao học lớp: 20ĐKT Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 128580204031 Theo Quyết định số 116/QĐ-ĐHTL của Hiệu trưởng trường Đại học Thuỷ Lợi về việc giao đề tài luận văn và cán bộ hướng dẫn cho học viên cao học khoá 20 đợt 2 năm 2012. Ngày 23 tháng 01 năm 2014, tôi đã được nhận đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội ” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Tiến Chương. Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tài liệu và các trang website theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2014 Người làm đơn Dương Việt Nga MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 4 1.1 Tình hình phát triển về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm 4 1.1.1 Khái niệm về nhà cao tầng và tầng hầm 4 1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm 5 1.2 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 7 1.2.1 Các phương pháp thi công đào mở 7 1.2.2 Phương pháp thi công Top-down 14 1.3 Kết cấu tường cừ chắn giữ thành hố đào 20 1.3.1 Tường cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang 20 1.3.2 Tường cọc ván thép 22 1.3.3 Tường cọc hàng 24 1.3.4 Tường liên tục trong đất 27 1.4 Đặc điểm địa chất công trình đất nền khu vực Hà Nội 31 1.4.1 Điều kiện địa chất tổng thể 31 1.4.2 Đánh giá các dạng nền tại Hà Nội phục vụ thi công xây dựng công trình ngầm 34 1.5 Tóm tắt chương 1 37 CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO SÂU 39 2.1 Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ 39 2.2 Áp lực đất 39 2.2.1 Áp lực đất tĩnh 39 2.2.2 Lý thuyết áp lực đất Rankine 40 2.2.3 Lý thuyết áp lực đất Coulomb 41 2.2.4 Nhận xét về các lý thuyết tính áp lực đất 44 2.3 Phương pháp tính toán 45 2.3.1 Tính tường làm việc độc lập với đất nền 45 2.3.2 Tính tường làm việc đồng thời với đất nền 56 2.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 59 2.4 Tóm tắt chương 2 65 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG 67 3.1 Giới thiệu phần mềm tính toán 67 3.1.1 Giới thiệu PLAXIS 67 3.1.2 Các mô hình nền trong PLAXIS 67 3.1.3 Các thông số của mô hình Hardening Soil 68 3.2 Các trường hợp tính toán điển hình 69 3.2.1 Dạng nền điển hình 69 3.2.2 Chiều sâu tầng hầm điển hình 69 3.2.3 Tải trọng và tác động 70 3.2.4 Các giai đoạn thi công 71 3.2.5 Vật liệu sử dụng cho tường vây và hệ kết cấu phần ngầm 72 3.2.6 Tính toán điển hình khả năng chịu lực của tường vây theo vật liệu 73 3.3 Dạng nền loại A – Trung tâm công nghệ cao bưu chính viễn thông 76 3.3.1 Giới thiệu công trình 76 3.3.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất 80 3.3.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất - Nền loại A 83 3.4 Dạng nền loại B – Mipec Tower 85 3.4.1 Giới thiệu công trình 85 3.4.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất 90 3.4.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất – Nền loại B 93 3.5 Dạng nền loại C – Ký túc xá – Khu tổng hợp Vĩnh Tuy 95 3.5.1 Giới thiệu công trình 95 3.5.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất 101 3.5.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất – Nền loại C 104 3.6 Nhận xét, đánh giá kết quả 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Nhà cao tầng có tầng hầm ở Hà Nội 5 Bảng 1-2: Cấu tạo địa tầng Hà Nội 32 Bảng 1-3: Các dạng nền tự nhiên trong khu vực thành phố Hà Nội 33 Bảng 3-1: Các trường hợp tính toán tường vây 70 Bảng 3-2: Thông số vật liệu dùng cho kết cấu phần ngầm 73 Bảng 3-3: Khả năng chịu lực hiệu quả của tiết diện 75 Bảng 3-4: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại A 79 Bảng 3-5: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại A 82 Bảng 3-6: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down đối với đất nền loại A 83 Bảng 3-7: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại A 84 Bảng 3-8: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại A 84 Bảng 3-9: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại B 89 Bảng 3-10: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại B 92 Bảng 3-11: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down 93 Bảng 3-12: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại B 94 Bảng 3-13: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại B 94 Bảng 3-14: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại C 100 Bảng 3-15: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại C 103 Bảng 3-16: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down 104 Bảng 3-17: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại C 104 Bảng 3-18: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại C 105 Bảng 3-19: Bảng tồng hợp hiệu quả sử dụng tường trong đất 106 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phương pháp đào hở 7 Hình 1.2: Sơ đồ hệ văng chống tường tầng hầm 8 Hình 1.3: Hình ảnh thi công bằng phương pháp văng chống 9 Hình 1.4: Trình tự thi công neo trong đất 11 Hình 1.5: Hình ảnh thi công bằng phương pháp neo 12 Hình 1.6: Hình ảnh thi công bằng phương pháp đào đảo 13 Hình 1.7: Trình tự thi công Top-down 17 Hình 1.8: Sơ đồ thi công Top-down 17 Hình 1.9: Cột chống tạm trong thi công Top-down 18 Hình 1.10: Hình ảnh thi công bằng phương pháp Top-down 18 Hình 1.11: Các giải pháp tường cừ chống giữ hố đào thông dụng 20 Hình 1.12: Tường cừ bằng cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang 21 Hình 1.13: Các mô đun tường cừ thép 22 Hình 1.14: Giải pháp chắn giữ hố đào bằng cọc ván thép 23 Hình 1.15: Trình tự thi công cọc đúc tại chỗ 24 Hình 1.16: Trình tự thi công tường cọc nhồi bê tông cốt thép 25 Hình 1.17: Hình ảnh tường chắn bằng cọc nhồi bê tông cốt thép 25 Hình 1.18: Quy trình thi công cọc xi măng đất trộn sâu 26 Hình 1.19: Hình ảnh thi công tường cọc xi măng đất trộn sâu 27 Hình 1.20: Trình tự thi công tường trong đất 30 Hình 1.21: Hình ảnh thi công tường trong đất 30 Hình 1.22: Kết cấu tường trong đất 31 Hình 1.23: Chia khu địa chất công trình thành phố Hà Nội theo mức độ thuận tiện xây dựng công trình ngầm 35 Hình 2.1: Áp lực đất tĩnh 39 Hình 2.2: Áp lực chủ động và bị động Rankine 41 Hình 2.3: Áp lực chủ động Coulomb 42 Hình 2.4: Áp lực bị động Coulomb 43 Hình 2.5: Tính cọc bản conson bằng phương pháp cân bằng tĩnh 46 Hình 2.6: Sơ đồ tính theo Blum, tải trọng tác động và mômen 48 Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ giữa chống với chuyển dịch của thân tường trong quá trình đào đất 49 Hình 2.8: Sơ đồ tính tường chắn theo phương pháp Sachipana 50 Hình 2.9: Phương pháp đường đàn hồi 51 Hình 2.10: Phương pháp đàn hồi 52 Hình 2.11: Phương pháp kể đến lực trục thanh chống và nội lực thân tường biến thiên trong quá trình đào đất 53 Hình 2.12: Quan hệ giữa áp lực đất lên tường với chuyển dịch thân tường 55 Hình 2.13: Sơ đồ tính xem tường là conson khi kết thúc lần đào thứ nhất 55 Hình 2.14: Các bước tính toán khi đào đất giai đoạn n 56 Hình 2.15: Sơ đồ phân tích tường theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi 57 Hình 2.16: Sơ đồ lò xo đất 58 Hình 2.17: Sơ đồ tính của phương pháp số gia 58 Hình 2.18: Các thông số của mô hình trong cơ học đất trạng thái giới hạn 63 Hình 3.1: Thang đánh giá khả năng chịu mô men của tường trong đất 75 Hình 3.2: Thang đánh giá khả năng chịu lực cắt của tường trong đất 75 Hình 3.3: Bản đồ vị trí công trình 76 Hình 3.4: Phối cảnh công trình 77 Hình 3.5: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại A 78 Hình 3.6: Bản đồ vị trí công trình Mipec Tower 85 Hình 3.7: Phối cảnh công trình Mipec Tower 86 Hình 3.8: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại B 88 Hình 3.9: Bản đồ vị trí dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy 95 Hình 3.10: Phối cảnh dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy 96 Hình 3.11: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại C 99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT E s Mô đun đàn hồi của đất E 0 Mô đun biến dạng của đất E 50 , E 25 Mô đun đàn hồi cát tuyến ef 50 r E Độ cứng thứ cấp trong thí nghiệm 3 trục, có thoát nước efr oed E Độ cứng trong thí nghiệm 1 trục ef ur r E Độ cứng khi gia tải/dỡ tải E t Mô đun đàn hồi tiếp tuyến υ Hệ số Poisson υ t Hệ số Poisson tiếp tuyến φ Góc ma sát trong của đất ε Biến dạng của đất e ε Biến dạng đàn hồi của đất p ε Biến dạng dẻo của đất R o Cường độ chịu tải quy ước của đất K 0 Hệ số áp lực đất tĩnh K a Hệ số áp lực đất chủ động K p Hệ số áp lực đất bị động K 0,NC Hệ số áp lực đất ở trạng thái cố kết bình thường K 0,OC Hệ số áp lực đất ở trạng thái quá cố kết OCR Hệ số quá cố kết của đất E a Áp lực đất chủ động E p Áp lực đất bị động K s Hệ số nền [K] Ma trận độ cứng tổng thể {δ} Ma trận chuyển vị của các nút {R} Ma trận tải trọng tại nút [σ] Vec tơ ứng suất [D] Ma trận độ cứng của đất [ε] Vec tơ biến dạng t Độ sâu ngàm vào đất của tường cừ kể từ mặt hố đào ' v σ Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng ' h σ Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang u x Chuyển vị theo phương x u y Chuyển vị theo phương y M, N, V Mô men, lực dọc, lực cắt trong tường M u Khả năng chịu Mô men của tường V u Khả năng chịu lực cắt của tường A s , 𝜇 Diện tích cốt thép yêu cầu, hàm lượng cốt thép Và các ký hiệu khác được giải thích trong từng công thức [...]... xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm 1.1.1 Khái niệm về nhà cao tầng và tầng hầm Nhà cao tầng: Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế đã đưa ra định nghĩa nhà cao tầng như sau: Nhà cao tầng là ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường [3] Căn cứ vào chiều cao và số tầng nhà, Uỷ ban nhà cao tầng Quốc tế phân nhà cao tầng thành... kết hợp với công nghệ Top-down trong thi công tầng hầm nhà cao tầng trong điều kiện đất nền khu vực Hà Nội 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn là công nghệ thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp Top-down, sử dụng tường trong đất trong điều kiện đất nền Hà Nội 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Vể thực nghiệm: + Thu thập và phân tích kết quả. .. sau[3]: - Nhà cao tầng loại 1: 9~16 tầng (Chiều cao ≤ 50m) - Nhà cao tầng loại 2: 17 ~ 25 tầng (Chiều cao ≤ 75m) - Nhà cao tầng loại 3: 26 ~ 40 tầng (Chiều cao ≤ 100m) - Nhà cao tầng loại 4: Trên 40 tầng (Nhà siêu cao tầng) Tầng hầm: Là những tầng nhà nằm thấp hơn so với mặt đất Tầng hầm có thể nửa nổi nửa chìm (bán hầm), hoặc chìm hoàn toàn trong đất. Tầng hầm có thể được sử dụng đáp ứng nhiều công năng... thi công, khả năng tài chính … Công nghệ, biện pháp thi công tầng hầm rất đa dạng, trong đó việc sử dụng tường trong đất làm kết cấu chắn giữ kết hợp với thi công Top-down đang được áp dụng ngày một phổ biến Sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong thi công tầng hầm là biện pháp an toàn, cho chuyển vị đất nền nhỏ, tính ổn định hố móng cao Tuy nhiên, do giải pháp tường trong đất. .. và công nghệ xây dựng hiện có 1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm Ở Việt Nam, nhà cao tầng có tầng hầm đầu tiên sau năm 1954 được xây dựng chính là tầng hầm của nhà 11 tầng (móng cọc đóng 12m), được Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) thiết kế và Sở Xây dựng Hà Nội thi công vào năm 1981 Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, khoa học kỹ thuật, và xuất phát từ nhu cầu sử dụng, nhà cao. ..1 MỞ ĐẦU 1 Sự cần thiết của để tài Ở các thành phố lớn, nhu cầu về nhà ở, về văn phòng làm việc, các hệ thống hạ tầng cơ sở đô thị ngày càng cao, trong khi diện tích đất xây dựng ngày càng thu hẹp Vấn đề sử dụng đất xây dựng hiệu quả là một bài toán khó Xây dựng nhà cao tầng và sử dụng không gian ngầm đang là một trong những giải pháp hiệu quả Tầng hầm nhà cao tầng được thiết kế phục... giải pháp tường trong đất có giá thành cao, cần cân nhắc sử dụng để đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất cho dự án Hiện nay chưa có một cơ sở ban đầu nào làm căn cứ để có thể lựa chọn giải pháp kết cấu tường cừ phù hợp 2 Với lí do trên, tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội 2 Mục tiêu của luận văn - Phân... nhiều nhà cao tầng có tầng hầm đã và đang xây dựng trên khắp các tỉnh thành của nước ta, đặc biệt là các đô thị lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng Sau đây là bảng tổng hợp một số công trình cao tầng nhiều tầng hầm đã thi công ở khu vực Hà Nội Bảng 1-1: Nhà cao tầng có tầng hầm ở Hà Nội STT Tên công trình Mô tả Đặc điểm thi công tầng hầm 1 Toà nhà tháp Vietcombank - 22 tầng nổi - Tường trong đất. .. tầng được xây dựng ngày càng phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn.Việc xây dựng tầng hầm trong nhà cao tầng đã tỏ ra có hiệu quả tốt về mặt công năng sử dụng. Với sự phát triển hiện nay, khi quỹ đất xây dựng ngày càng bị thu hẹp, việc khai thác không gian dưới mặt đất trong xây dựng công trình là một xu hướng tất yếu Ngày càng có nhiều nhà cao tầng có nhiều tầng hầm được xây dựng, và chiều sâu tầng. .. trên một diện tích rộng lớn - Tường trong đất - Thi công Top-down - 5 tầng hầm 9 Lotte Center Hanoi – Liễu Giai - 65 tầng nổi - Tường trong đất - 5 tầng hầm - Thi công Top-down Thi công tầng hầm nhà cao tầng bao hàm rất nhiều vấn đề: kết cấu chắn giữ hố đào, đào đất, hệ chống giữ ngang, thi công móng, thi công dầm, sàn các tầng hầm Việc lựa chọn phương pháp thi công kết hợp với hệ thống chống giữ hố đào . pháp kết cấu tường cừ phù hợp. 2 Với lí do trên, tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội. . SÂU TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 1.1 Tình hình phát triển về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm 1.1.1 Khái niệm về nhà cao tầng và tầng hầm Nhà cao tầng: Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế. 01 năm 2014, tôi đã được nhận đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội ” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS.