Ảnh hưởng của thi công hố đào sâu tới sụt lún của công trình lân cận

6 81 0
Ảnh hưởng của thi công hố đào sâu tới sụt lún của công trình lân cận

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Trong nghiên cứu này, sụt lún của công trình lân cận gây bởi việc thi công hố đào sâu sẽ được khảo sát, trong đó có xét tới vị trí và loại móng của công trình.

ẢNH HƯỞNG CỦA THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU TỚI SỤT LƯN CỦA CƠNG TRÌNH LÂN CẬN ĐỖ TUẤN NGHĨA*, NGUYỄN VĂN HÙNG**, TRỊNH XUÂN HƢNG***, TỐNG HUY MẠNH**** The influences of deep excavation construction in adjacent structures Abstract: The paper deal with the influences of deep excavation construction in adjacent structures Soils behave is stumulated by MohrCoulonb and Hardening models The prediction results from calculation are correspondent to the mesured In the study, for soil setlment Hardening model is more exactly than Mohr-Coulonb and the structures with piles foundation are influenced a little GIỚI THIỆU CHUNG * Do nhu cầu sử dụng không gian ngầm ngày lớn, hố đào q trình thi cơng cơng trình ngày sâu rộng Tuy nhiên, việc thi công hố đào sâu gây nhiều vấn đề đặc biệt sụt lún mặt đất trình đào gây nghiêng, chí sụp đổ cơng trình lân cận Về bản, có kiểu sụt lún kiểu dốc kiểu lòng chảo Sụt lún kiểu dốc xuất với độ sụt lớn nằm cạnh khu vực đào sụt lún kiểu lòng chảo tạo máng lún bên cạnh khu vực đào Bởi vậy, * Khoa Cơng trình-Đ i h c Thủy lợi 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội Email: dotuannghia@tlu.edu.vn ** 55C-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội Email: hungnv333@wru.vn *** 55C-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội Email: hungtx333@wru.vn **** 56CX-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội Email: huymanhcbn@gmail.com ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 kiểu sụt lún có ảnh hƣởng khác tới cơng trình lân cận Sụt lún đào sâu đƣợc nghiên cứu nhiều nhà nghiên cứu (nhƣ Hashash Whittle, 1994) Tuy nhiên, thực tế kết phân tích chịu ảnh hƣởng nhiều yếu tố, bao gồm mơ hình đất, chất lƣợng thi cơng, loại móng cơng trình lân cận, v.v., sụt lún đào sâu khó dự đốn xác Bởi vậy, ảnh hƣởng việc thi cơng hố đào sâu tới cơng trình lân cận cần đƣợc phân tích thêm Trong nghiên cứu này, sụt lún cơng trình lân cận gây việc thi công hố đào sâu đƣợc khảo sát, có xét tới vị trí loại móng cơng trình ẢNH HƢỞNG CỦA MƠ HÌNH ĐẤT LÊN PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG GÂY BỞI ĐÀO SÂU 2.1 Hố đào TNEC Hố đào TNEC hố đào sâu 19.7 m rộng 43 m, đƣợc thi cơng theo phƣơng pháp topdown Nhƣ trình bày Hình 1, hệ thống chắn giữ hố đào gồm tƣờng chắn bê tông cốt thép dày 0.9 m dài 35 m tầng chống 19 gồm sàn chống thép Địa chất phạm vi cơng trình chứa phần lớn đất sét yếu với NSPT từ tới Mơ hình phần tử hữu hạn (PTHH) Trong phân tích, sét yếu bão hòa nƣớc đƣợc mơ tả theo mơ hình Mohr-Coulomb Hardening Soil để so sánh Với mơ hình MohrCoulomb, sét bão hòa nƣớc đƣợc giả sử vật liệu khơng nƣớc không lỗ rỗng (undrained non-porous) Để mô vật liệu này, thông số đầu vào đƣợc sử dụng bao gồm mô đun Young (Eu), hệ số Poison (nu = 0.495), góc ma sát (fu = 00), lực dính đơn vị (cu = su), góc nở đất (yu = 00) GL.+0.0 GL.-2.0 GL.-5.6 GL.-8.0 CL  =30º  =33%-38% LL=33-36 PI=13-16 SM N=4-11   =31º 1FL GL.+0.0 H300x300x10x15 GL.-2.3 GL.-2.8 B1F GL.-3.5 GL.-4.9 B2F GL.-7.1 GL.-8.6 B3F GL.-10.3 B4F GL.-13.7 CL  =32%-40% LL=29-39 PI=9-23  =29º GL.-33.0 GL.-35.0 GL.-37.5 GL.-15.2 SM N=14-37  =32º GL.-46.0 Gravel GP N>100 Hình Mặt cắt h đào TNEC 20 Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn GL.-17.3 Giai đoạn B5F GL.-17.1 GL.-19.7 Giai đoạn SM N=22-24  =31º GL.-35.0 CL N=9-11  =29º Thơng số Đơn vị Mơ hình MC Eref kN/m2 450su E50ref kN/m2 Eurref/3 Eoedref kN/m2 Eurref/3 Eurref kN/m2 pref kN/m2 n Mơ hình HS 100 0.495 nur GL.-11.8 Giai đoạn H400x400x13x21 GL.-16.5 Bảng Thông số đầu vào lớp đất sét 0.2 c kN/m2 su f độ y độ 0 Chú thích: Kur mơ đun khối gia/dỡ tải đƣợc tính tốn từ kết thí nghiệm Bảng Thơng số đầu vào kết cấu chắn giữ Thơng số Đơn vị Sàn Tƣờng EA kN/m2 2.5x106 1.5x107 EI kNm2 106 w kN/m2 6.8 n 0.15 Với sét yếu, giá trị Eu đƣợc lấy 450su (Do et al., 2016) với su đƣợc xác định từ thí nghiệm Với mơ hình Hardening Soil, vật liệu khơng nƣớc đƣợc sử dụng để mơ sét yếu ngập nƣớc Mơ hình sử dụng thông số sau: E50ref = Eoedref = 1/3 Eurref (pref = ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 Với 21.5 m 78.5 m 19.7 m 45 m 25.3 m 100 m Hình Mơ hình h đào TNEC ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 Chiều sâu (m) 12 Bƣớc đào Mơ hình MC Quan trắc 24 6 20 16 Khoảng cách tới tƣờng (m) 16 24 32 40 48 56 64 72 80 Lún (cm) Chuyển vị tƣờng (cm) 14 12 10 0 10 28 32 36 20 24 12 16 Khoảng cách tới tƣờng (m) 16 24 32 40 48 56 64 72 80 7 Bƣớc đào Mơ hình HS Quan trắc Lún (cm) Chuyển vị tƣờng (cm) 14 12 10 0 Chiều sâu (m) 100 kN/m2), nur = 0.2, f' = 290, c‟ = kPa Do tính chất đối xứng, nửa hố đào TNEC đƣợc mơ hình nhƣ thể Hình Mơ hình PTHH có bề rộng 100 m dày 45 m Các phần tử neo đầu cố định lần lƣợt đƣợc sử dụng để mô ứng xử tƣờng sàn/thanh chống 2.2 Kết thảo luận Hình kết chuyển vị tƣờng sụt lún mặt đất Với mục đích so sánh, liệu quan trắc chuyển vị lún đƣợc thể hình Dựa vào hình vẽ, ta nhận thấy mơ hình Mohr-Coulomb Hardening Soil dự đốn tƣơng đối xác chuyển vị tƣờng so với liệu quan trắc Với sụt lún mặt đất, mơ hình HardeningSoil dự đốn tốt cƣờng độ sụt lún so với mơ hình Mohr-Coulomb Lý mơ hình Hardening-Soil có nhiều cải tiến so với mơ hình Mohr-Coulomb, chẳng hạn mơ đun đàn hồi hàm phụ thuộc vào áp lực buồng (s3‟), v.v Tuy nhiên, mơ hình dự đốn kiểu sụt lún kiểu lòng chảo với sụt lún lớn nằm cách tƣờng khoảng 15 m Theo nghiên cứu Ou, C Y (2006), vị trí sụt lún lớn đƣợc xác định 1/3 phạm vi vùng sụt lún (PIZ) nhƣ sau: 10 28 32 36 Hình Chuyển vị t ng sụt lún mặt đất Trong đó, He chiều sâu đào cuối (m); Hg chiều sâu tầng đất cứng; H f chiều sâu lớp sét yếu; B chiều rộng hố đào Với trƣờng hợp hố đào TNEC, ta có: He = 19.7 m; Hg = 46 m; Hf = 33 m; B = 41 m Do đó, PIZ = 39.4 m PIZ2 = 41 m Phạm vi vùng sụt lún PIZ = 41 m Kết vị trí sụt lún lớn nằm cách tƣờng 13.7 m Ta thấy kết sát với kết phân tích hình 3 NGHIÊN CỨU THAM SỐ 3.1 Các trƣờng hợp giả sử Hố đào TNEC đƣợc lựa chọn để tiến hành nghiên cứu tham số nhƣ thể Hình Cơng trình lân cận tòa nhà tầng, tầng, 20 tầng nằm cách hố đào m (Hình 4a) Giả sử tòa nhà tầng đƣợc đặt 21 3.2 Kết thảo luận Hình trình bày sụt lún mặt đất cơng trình lân cận khác nằm cách hố đào sâu m Dựa vào kết hình vẽ, ta thấy độ lún lớn cơng trình tầng cm nhỏ cơng trình tầng (16 cm) Tuy nhiên, cơng trình 20 tầng có độ lún lớn cm tầng Khoảng cách tới tƣờng (m) 24 32 40 48 56 64 16 72 80 Lún (cm) 4 1m tầng Lún (cm) Bƣớc đào (a) Khoảng cách tới tƣờng (m) 24 32 40 48 56 64 16 72 80 12 16 Bƣớc đào 1m (b) 20 20 tầng 16 Khoảng cách tới tƣờng (m) 24 32 40 48 56 64 72 80 Lún (cm) móng nơng có bề rộng m Tòa nhà tầng đƣợc đặt móng cọc ép 30x30 cm dài 15 m với bề rộng móng 10 m Tòa nhà 20 tầng đƣợc đặt móng cọc khoan nhồi đƣờng kính m dài 40.5 m với bề rộng móng 35 m Để nghiên cứu ảnh hƣởng việc đào sâu lên vị trí cơng trình lân cận, tòa nhà tầng đƣợc mô nằm cách hố đào lần lƣợt m, m, m (Hình 4b) Do mơ hình Hardening Soil dự đốn xác sụt lún mặt đất xung quanh hố đào nên mơ hình đƣợc sử dụng nghiên cứu tham số Cọc móng đƣợc mơ dùng phần tử plate phần mềm, độ cứng chống uốn cọc đƣợc khai báo nhỏ để khử tƣợng ngăn chuyển vị đất cọc mơ hình phẳng 4 1m Bƣớc đào (c) Hình Sụt lún mặt đất với cơng trình lân cận khác Nhà tầng nhỏ cơng trình tầng tầng tầng 20 tầng 5m 10m 35m 1m 1m (a) Nhà tầng 1m (a) tầng tầng tầng 10m 10m 10m 1m 5m 22 Nhà 20 tầng 7m (c) (b) Hình Các tr (b) ng hợp giả sử Hình Phổ chuyển vị đất t i giai đo n đào cu i với cơng trình lân cận khác ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 Hình trình bày phổ chuyển vị đất giai đoạn đào cuối Dựa hình vẽ, ta thấy móng nhà tầng hồn tồn khơng có tác dụng ngăn cản sụt lún mặt đất dòng dịch chuyển đất xung quanh hƣớng vào hố đào Với nhà tầng, móng cọc cắm sâu vào đất ngăn bớt chuyển vị lún Tuy nhiên, móng nằm sát chảo lún nên gây chuyển vị lún lớn nhà tầng Cần ý cọc mơ hình bị loại bỏ khả chống uốn để không ngăn cản chuyển vị đất qua cọc Trái lại, nhà 20 tầng nằm hoàn toàn chảo lún, mũi cọc cắm sâu vào lớp đất cứng (lớp đất không bị dịch chuyển nhiều đào sâu) nên cơng trình chịu tác động nhỏ sụt lún mặt đất Do đó, bên cạnh yếu tố vị trí cơng trình so với chảo lún, loại móng đóng vai trò việc giảm lún cơng trình lân cận gây trình đào sâu Lún (cm) 0 12 16 tầng A B 10 m 1m 16 20 Nhà tầng Chiều sâu đào (m) 12 B (b) 16 20 Nhà tầng (b) 12 16 12 16 20 (a) A tầng A B 10 m 5m 20 Lún (cm) Chiều sâu đào (m) 12 Nhà tầng (a) 20 Lún (cm) Hình sụt lún mặt đất cơng trình nhà tầng đƣợc đặt cách hố đào lần lƣợt m, m, m (trong phạm vi máng lún) Lún điểm mép móng nhà (A B) đƣợc vẽ theo chiều sâu đào hình Dựa vào hình vẽ, ta thấy chênh lún điểm A B tăng dần theo chiều sâu đào Khi cơng trình nằm cách xa dần hố móng, chênh lún lớn điểm giảm từ cm xuống cm Phổ chuyển vị đất giai đoạn đào cuối cơng trình lân cận nằm vị trí khác đƣợc thể Hình Chiều sâu đào (m) 12 A B (c) 16 20 (c) tầng A B 10 m 7m A B Hình Sụt lún mặt đất cơng trình lân cận nằm t i vị trí khác ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 Hình Phổ chuyển vị đất t i giai đo n đào cu i cơng trình lân cận nằm t i vị trí khác Căn vào kết hình ta thấy, cơng trình tầng nằm cách hố đào m, điểm B (bên phải móng) nằm lòng máng lún điểm A khơng chênh lún điểm lớn Khi cơng trình nằm cách xa hố đào, điểm A B nằm 23 máng lún chênh lún điểm giảm dần Cụ thể, công trình nằm xa (cách hố móng m), sụt lún vị trí cơng trình giảm dần chênh lún điểm giảm KẾT LUẬN Dựa vào kết trên, số kết luận đƣợc rút nhƣ sau: Mơ hình đất Hardening-Soil cho kết dự đốn sụt lún mặt đất tốt mơ hình Mohr-Coulomb Lý mơ hình đầu có nhiều cải tiến so với mơ hình sau nhƣ thay đổi độ cứng đất theo ứng suất buồng (s3‟), v.v Quá trình đào sâu có ảnh hƣởng rõ rệt lên lún cơng trình lân cận cơng trình nằm móng nơng ảnh hƣởng khơng lớn với cơng trình nằm móng cọc đặt vào lớp đất cứng lớp đất cứng biến dạng Với cơng trình nằm móng cọc đặt vào lớp đất trung bình, độ lún phụ thuộc vào vị trí cơng trình máng lún gây đào sâu Ng 24 Chênh lún cơng trình lân cận giảm cơng trình nằm xa hố đào (nhƣng phạm vi máng lún) độ lún tuyệt đối điểm móng cơng trình trở nên xấp xỉ TÀI LIỆU THAM KHẢO Do T.N., Ou C.Y., and Chen R.P (2016) A study of failure mechanism of deep excavations in soft clay using the finite element method Comp Geotech., 73:153-163 Hashash Y.M.A and Whittle A J (1994) Ground movement prediction for deep excavations in soft clay J Geotech Engg., 122(6):474-486 Ou C.Y., Liao J.T., and Lin H.D (1996) Performance of diaphragm wall constructed using top-down method J Geotech Geoenv Engg., 124(9):798-808 i phản biện: TS NGUYỄN CHÂU LÂN ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 ... thuộc vào vị trí cơng trình máng lún gây đào sâu Ng 24 Chênh lún cơng trình lân cận giảm cơng trình nằm xa hố đào (nhƣng phạm vi máng lún) độ lún tuyệt đối điểm móng cơng trình trở nên xấp xỉ... Cơng trình lân cận tòa nhà tầng, tầng, 20 tầng nằm cách hố đào m (Hình 4a) Giả sử tòa nhà tầng đƣợc đặt 21 3.2 Kết thảo luận Hình trình bày sụt lún mặt đất cơng trình lân cận khác nằm cách hố đào. .. cứu ảnh hƣởng việc đào sâu lên vị trí cơng trình lân cận, tòa nhà tầng đƣợc mô nằm cách hố đào lần lƣợt m, m, m (Hình 4b) Do mơ hình Hardening Soil dự đốn xác sụt lún mặt đất xung quanh hố đào

Ngày đăng: 10/02/2020, 11:27

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan