Tài liệu So sánh thiết kế neo thông thường và neo hotdog cho hố đào sâu: ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 44
SO SÁNH THIẾT KẾ NEO THÔNG THƯỜNG
VÀ NEO HOTDOG CHO HỐ ĐÀO SÂU
NGUYỄN CHÂU LÂN*
Design for hotdog and normal anchors
Abstract: Ground anchor is an effective measure to stabilize D-wall of a
deep excavation. Recently, a new anchor method (hot dog anchor) is
presented in Vietnam. This papers compare the calculation results (Plaxis
program) of hotdog anchor and normal anchor. The results showed that
hotdog anchor can be effectively used for deep excavation when contructing
in soft soil layer.
Keywords: Hot dog anchor, Plaxis, soft soil, D-wall
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Ở Việt Nam, các hố đào sâu hiện nay cũng đã
áp dụng neo trong đất để giữ ổn định cho tường
vây. Biện pháp neo trong đất có nhiều ứu điểm
[1], [2]. Vì vậy, tòa tháp Keangnam Landmark
Tower tại Hà nội, đã sử dụng hai tầng neo trong
đất có sức chịu tải từ 35 - 40 tấn để thi công 2
tầng hầm của tòa tháp này. Hiện nay khi thi
công hố đào sâu, trong nhiều trường hợp t...
7 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 305 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu So sánh thiết kế neo thông thường và neo hotdog cho hố đào sâu, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 44
SO SÁNH THIẾT KẾ NEO THÔNG THƯỜNG
VÀ NEO HOTDOG CHO HỐ ĐÀO SÂU
NGUYỄN CHÂU LÂN*
Design for hotdog and normal anchors
Abstract: Ground anchor is an effective measure to stabilize D-wall of a
deep excavation. Recently, a new anchor method (hot dog anchor) is
presented in Vietnam. This papers compare the calculation results (Plaxis
program) of hotdog anchor and normal anchor. The results showed that
hotdog anchor can be effectively used for deep excavation when contructing
in soft soil layer.
Keywords: Hot dog anchor, Plaxis, soft soil, D-wall
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Ở Việt Nam, các hố đào sâu hiện nay cũng đã
áp dụng neo trong đất để giữ ổn định cho tường
vây. Biện pháp neo trong đất có nhiều ứu điểm
[1], [2]. Vì vậy, tòa tháp Keangnam Landmark
Tower tại Hà nội, đã sử dụng hai tầng neo trong
đất có sức chịu tải từ 35 - 40 tấn để thi công 2
tầng hầm của tòa tháp này. Hiện nay khi thi
công hố đào sâu, trong nhiều trường hợp thường
dùng kết cấu khung chống để ổn định thành hố
đào. Tuy nhiên khi hố đào có kích thước mặt
bằng lớn, việc sử dụng khung chống sẽ khó
khăn, thời gian thi công kéo dài. Khi đó có thể
áp dụng biện pháp thi công neo trong đất nhằm
giữ ổn định cho tường vây [3]. Việc thi công
neo giúp cho chuyển vị của tường vây giảm, hố
móng có thể tiến hành đào hở, tạo điều kiện đẩy
nhanh tốc độ thi công. Các hố đào sâu áp dụng
neo trong đất đã được áp dụng hiệu quả nhiều
nơi trên thế giới [3]–[9].
a) Neo hot dog b) Neo thường
Hình 1. So sánh bầu neo của neo hot dog và neo thường
Năm* 2018, công ty Krvina và Dean (Hàn
quốc) đã giới thiệu một loại neo mới tại Việt
* Khoa Công trình - Đại học Giao thông Vận tải
03 Cầu Giấy-Láng Thượng-Đống Đa-Hà Nội
Email: nguyenchaulan@utc.edu.vn
nam. Đây là neo được mở rộng phần bầu neo,
gọi là neo hotdog. Các công trình hố đào sâu tại
Hàn quốc đã áp dụng khá hiệu quả loại neo mới
này. Tại Việt Nam, loại neo mới này được giới
thiệu và thi công thử nghiệm tại dự án thuộc
quận 2, thành phố Hồ Chí Minh. Đặc điểm của
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 45
neo hotdog bao gồm kích thước bầu neo
(D500mm) được tăng lên gấp 2,5 - 3 lần so với
neo thông thường (Hình 1); mở rộng bầu neo
bằng công nghệ khoan, phun trộn vữa áp lực cao
với đất xung quanh khiến cho neo Hotdog có
thể áp dụng đặc biệt thích hợp với loại đất yếu
mà neo thường không áp dụng được; khả năng
chịu lực tăng lên làm cho số lượng neo và chiều
dài neo cũng được giảm đi làm cho chi phí thi
công giảm, tăng hiệu quả kinh tế của dự án. Như
vậy khi áp dụng neo hot dog thì chiều dài neo
đi, sức chịu tải của neo sẽ tăng lên dẫn đến
khoảng cách các neo cũng giảm đi. Bảng 1 tổng
hợp so sánh giữa neo hotdog và neo thường.
Bảng 1. So sánh neo hot dog và neo thường
TT Tiêu chí so sánh Neo hotdog Neo thường
1 Bầu neo Diện tích bầu neo tăng lên
2,5-3 lần
Bầu neo dễ bị phá hoại
2 Số lượng neo Giảm số lượng neo Khi khoan đất xung quanh dễ bị
xáo động
3 Thi công Dễ dàng thi công, Giảm độ
lún bề mặt
Bầu neo cần khống chế tốc độ
và áp lực
Do vậy bài báo này trình bày phương pháp
tính toán sức chịu tải, kết quả thí nghiệm hiện
trường cho 2 loại neo là neo hot dog và neo
thông thường. Từ kết quả tính toán sẽ đánh giá
được yếu tố kỹ thuật của hai loại neo, khả năng
áp dụng của chúng.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Điều kiện địa chất
Hình 2. Vị trí lỗ khoan
Đánh giá chung điều kiện địa chất của khu
vực như sau: Lớp địa chất số 2 - Bùn sét lẫn
nhiều hữu cơ, là lớp đất sét yếu và khá dày với
chiều dày trung bình là 11m xuất hiện tại tất cả
các vị trí hố khoan, đồng thời nằm toàn bộ trong
phạm vi đào của hố đào. Chiều dày lớp địa chất
này không thay đổi nhiều trong phạm vi các hố
khoan HK2, HK3, HK4 theo báo cáo địa chất từ
chủ đầu tư (hình 3, 4).
2.2. Giới thiệu về công trình
Một số chỉ tiêu kỹ thuật của công trình:
Mặt bằng dự kiến xây dựng có kích thước
193,1 x 82,32m; Quy mô 3 tầng hầm và 1 hầm
lửng; Chiều sâu hố đào sâu nhất của công trình
so với mặt đất tự nhiên là 15m.
Công trình sử dụng phương pháp đào mở với
hố đào được giữ an toàn bằng tường vây
Barrette dài 22,7m.
Tường vây barrette được chống đỡ bằng 3 hệ
shoring và hệ neo đất tùy vị trí thi công. Phương
án móng dự kiến là móng cọc nhồi đường kính
1,2m. Sức chịu tải của cọc dự kiến là 600T.
2.3. Mặt cắt tính toán
Bài báo sẽ phân tích tính toán cho 2 trường
hợp neo thường và neo hot dog. Chiều dài neo
hot dog là 32m cho tầng đầu tiên; đường kính
neo hotdog là 400mm, bầu neo dài 12m. Neo
thường có chiều dài là 34m, vị trí có chiều dài
neo lớn nhất là 38m, đường kính 150mm, bầu
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 46
neo có chiều dài là 16m. Mặt cắt phân tích 1-1
được tính toán theo địa chất hố khoan gần nhất
nhằm đảm bảo mô phỏng chính xác ứng xử của
phạm vi đất ngay sau tường (Hình 3, 4). Sự thay
đổi của địa tầng trong phạm vi hố đào, nằm xa
vị trí hố khoan và vị trí mặt cắt tính toán tương
ứng có thể được bỏ qua do ảnh hưởng lên
chuyển vị tường là không lớn.
3
5
°
3
5
°
3
5
°
HOTDOG ANCH OR(C.T.C 2,000)
PC STRAND D15 .2x4EA
3
5
°
H K04
G.L .(-)4.300
G.L .(-)7.400
G.L .(-)10.400
G.L .(-)14.700
G.L. (-)1.800
1
4
,3
0
0
1
,5
0
0
3
,0
0
0
3
,3
0
0
3
,4
0
0
9
,0
0
0
G .L .(-)16.100
20,000
12,000
14,000
12, 000
8,000
12,000
6,000
12,000
D -W ALL
D 800
1.50
1
14.50
21.00
23.50
2
3A
4
5
3
,1
0
0
H OTDOG ANCH OR(C.T.C 2,500)
PC STRA ND D15 .2x4EA
Hình 3. Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1
neo hot dog
Hình 4. Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1
neo thường
2.4. Phân tích, tính toán hố đào dùng neo
hot theo phần mềm Plaxis
Phần mềm Plaxis là phần mềm thương mại,
được ứng dụng phổ biến để tính toán hố đào
sâu. Đây là phần mềm tính toán theo phương
pháp phần tử hữu hạn, có nhiều ứng dụng trong
tính toán nền móng, hố đào. Các thông số nhập
vào phần mềm Plaxis bao gồm, phần phần bầu
neo, cáp neo và thông số của nền đất như chỉ ra
ở Bảng 2, 3 và Bảng 4. Mô hình bài toán được
chỉ ra ở hình 6 và hình 7. Hố đào có 4 tầng neo,
chiều sâu đào lớn nhất 15m. Các mô hình đất
theo mô hình Morh-Coulomb theo Bảng 4.
Bảng 2. Bảng thông số khai báo bầu neo hotdog
TT Loại
Thông
số
EA
[kN/m]
1 Neo
hot dog
4,08E+6
2 Neo thường
Bầu
neo 3,38E+6
Bảng 3. Bảng thông số khai báo cáp neo đất
TT Loại EA
Khoảng
cách
Thông
số
[kN] [m]
1 Neo hot
dog
1,12E+5 2
2 Neo
thường
Cáp
neo 9,87E+4 1,7
Bảng 4. Thông số khai báo đầu vào của đất nền vị trí BH05
Tên lớp 1 2 3a 4 5
Loại đất Cát san lấp Bùn sét Sét pha nặng Sét pha Sét
Tính chất
của đất
Rời Chảy Nửa cứng Dẻo nhão Dẻo mềm
MC MC MC MC MC
Mô hình
Drained Un-drained B Un-drained B Un-drained A Un-drained A
gunsat (kN/m³) 18,5 15,0 19,3 18,8 17
gsat (kN/m³) 19 15,21 20,32 19,29 17,42
Eref (kN/m² ) 24000 21800 84350 30000 18000
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 47
Tên lớp 1 2 3a 4 5
cref (kN/m² ) 1 - - 14,3 30,2
j (độ) 25 - - 21 11,35
cu (kN/m² ) - 43,6 168,7 - -
ju (độ) - 0 0 - -
y (độ) 0 0 0 0 0
n 0,31 0,35 0,31 0,33 0,34
kx (m/day) 8 0,0002 0,002 0,002 0,0002
kx (m/day) 4 0,0001 0,001 0,001 0,0001
Rinter. 0,67 0,67 0,5 0,67 0,67
SPT - 2 13 11 12
Version 2010.1.0.6019
Project des cripti on
Project f ilename
Date
User name
AnPhu 4/12/2019
AnPhu - MC1sua lai 11 ... National Taiwan Univ of Science and Tech
x
y
A A
A A
0 1
2 3
4 5
6
7
8
9
10 11
12 13
14 156 17
18 19
20 21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34 35 36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00
0.00
-10.00
-20.00
-30.00
-40.00
-50.00
Hình 5. Mô hình tính toán neo Hot dog
trong phần mềm Plaxis
Versio n 2010.1.0.6019
C :\Users \Admin\De skto p\Tham tra An Phu
Pro ject d esc ript ion
Pro ject f il ename
Dat e
User name
AnPhu 5/11/2019
AnPhu - MC1.P2D National Taiwan Univ of Science and Tech
x
y
A A
A A-55.00 -50.00 -45. 00 -40.00 -35.00 -30.00 - 25.00 -20.00 - 15. 00 - 10. 00 -5.00 0.00 5.00 10. 00 15.00 20.00 25. 00 30.00 35.00 40. 00 45.00 50.00 55.00
0.00
-5.00
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
-40.00
-45.00
Hình 6. Mô hình tính toán neo thường
trong phần mềm Plaxis
Bảng 5. Khả năng chịu tải của neo theo địa chất
Lực tối đa
Lực làm
việc Ds Ls tu
Tu=πDsLstu 0,5Tu
(m)
Tên lớp đất
(m)
NSPT
(kPa) (kN) (kN)
0,4 (Neo hot dog) 12 13 100 1507,2 753,6
0,15 (neo thường)
Sét pha
18 13 100 847,80 423,90
Khả năng chịu tải của neo theo lý thuyết
được tính toán theo tiêu chuẩn hiện hành, từ
bảng 5 nhận thấy sức chịu tải theo đất nền khi
tính toán lý thuyết của neo hot dog lớn hơn so
với neo thường khoảng 1,8 lần.
3. KẾT QUẢ
3.1. Sức chịu tải của neo theo thí nghiệm
thử tải cho hai loại neo hotdog và neo thường
Nhằm đánh giá khả năng chịu lực của neo
hot dog và neo thường. Tiến hành thí
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 48
nghiệm thử tải cho hai loại neo theo như
bảng 6 bên dưới. Tiêu chuẩn thí nghiệm thử
tải theo tiêu chuẩn FHWA và tiêu chuẩn
Việt Nam [10], [11].
Kết quả cho thấy neo hot dog có khả năng
chịu tải trọng lớn hơn. Lực kéo thí nghiệm lớn
nhất cho neo thường là 53 tấn và neo hot dog
là 65 tấn. Như vậy sức chịu tải của neo có thể
lấy 42 tấn cho neo thường và 50 tấn cho neo
hot dog cho cùng địa chất (bằng lực kéo lớn
nhất/1.25), như vậy sức chịu tải khi thi công
neo thử của neo hotdog so với neo thường là
1,2 lần.
Bảng 6. Thông số neo thử tải
Loại
neo
Chiều
dài
tổng
cộng
(m)
Đường
kính
bầu neo
(mm)
Chiều
dài
bầu
neo
(m)
Lực
kéo
lớn
nhất
(tấn)
Neo
hot dog
32 400 16 65
Neo
thường
38 150 12 53
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Neo thuong
Neo hot dog
T
a
i
tr
o
n
g
(
ta
n
)
Chuyen vi (mm)
Hình 7. Kết quả thí nghiệm neo thử
(đường cong tải trọng-chuyển vị) cho neo
hotdog và neo thường
3.2. Kết quả tính toán bằng phần mềm Plaxis
Hình 8. Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào
cuối cùng neo hot dog
Hình 9. Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào
cuối cùng neo thường
Hình 10. Mô men của tường trong giai đoạn
đào cuối cùng đối với neo Hotdog
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 49
Hình 11. Mô men của tường trong giai đoạn
đào cuối cùng đối với neo thường
3.3. Tổng hợp kết quả
Từ bảng 6 có thể rút ra một số kết luận
như sau:
• Đối với neo hotdog (chiều dài lớn nhất
32m) thì chiều dài neo giảm so với neo thường
(chiều dài 36-38m).
• Khả năng chịu tải của neo hotdog cũng
lớn hơn so với neo thường khoảng 20%, nhưng
chiều dài bầu neo của neo hotdog là 12m, trong
khi chiều dài bầu neo của neo thường là 16m.
• Về chuyển vị của neo thường vào neo
hotdog thì kết quả ra khá giống nhau, tuy nhiên
mô men tác dụng vào tường vây của neo thường
lớn hơn so với neo hotdog (Hình 10 và 11).
• Chiều dài của neo thường khá lớn, có
những vị trí nguy hiểm là 38m, dẫn đến khó
kiểm soát độ giãn dài, có thể dẫn tới rủi ro cho
công trình.
Bảng 6. Kết quả tính toán tường vây
Chuyển vị ngang của
tường W800 (cm)
Loại neo
Tại đỉnh tường
Tại đáy
hố đào
Giới hạn chuyển
vị ngang
dht/He (%)
(<0,5%)
M max
(kN.m/m)
(Neo hot dog) 1,365 6,5 0,42 603,9
Neo thường,
khoảng cách các
neo 1,7m
1,458 6,8 0,45
645,60
4. KẾT LUẬN
Dựa vào kết quả tính toán, phân tích lý
thuyết, tính toán bằng phần mềm Plaxis và kết
quả thử tải neo tại hiện trường cho phép rút ra
được một số kết luận ban đầu như sau:
- Neo hotdog có thể rút ngắn được chiều
dài neo, tăng khoảng cách giữa các neo so với
neo thường.
- Khả năng chịu tải của neo hotdog cũng lớn
hơn so với neo thường khoảng 20%.
- Chiều dài của neo thường khá lớn, có thể
dẫn đến độ giãn dài lớn. Mô men của tường vây
cũng lớn hơn so với neo hotdog
- Cần nghiên cứu thêm kết quả quan trắc
thực tế inclinometer của tường vây và hiệu
chỉnh thiết kế cho phù hợp với địa chất khu
vực đất yếu
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn công ty
Krvina và các công ty, đơn vị đã cung cấp số
liệu cho bài báo, đặc biệt số liệu thử tải neo
Hotdog.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Hoàng Sơn, và Vũ Quang
Trung, “Bố trí hợp lý neo cho tường chắn có
neo,” pp. 2–5.
[2] Dương Hồng Thẩm, “Đề nghị một
phương thức dự báo chuyển vị ngang lớn nhất
của tường vây dựa vào các thông số độ cứng
không thứ nguyên của hệ chống vách,” Tạp Chí
Khoa Học Trường Đại Học Mở Tp.Hcm, vol. 5,
no. 44, pp. 74–81, 2015.
[3] J. Josifovski, S. Gjorgjevski, and M.
Jovanovski, “Numerical analysis of 20.5 m deep
excavation with anchored diaphragm wall,”
Geotech. Asp. Undergr. Constr. Soft Gr., pp.
835–841, 2012.
[4] H. Khabbaz, E. X. Lin, and B. Fatahi,
“A Parametric Study on Shoring Structures with
Multi-Row Anchors in Layered Soil,” no. June,
pp. 81–88, 2014.
[5] S. Low and Y. Hup, “Design Challenges
and Performance Evaluation of Temporary
Removable Ground Anchor in Old Alluvium –
A Singapore Case History,” pp. 1–20, 2012.
[6] A. M. Dam, “Design of Retaining Walls
at Metro Nordhavnen – a Case Story,” pp.
1013–1018, 2016.
[7] P. Ali, L. Siavash, and A. Bahram, “A
Case Study on Excavation Stabilization Using
Ground Anchors and High Pressure Injection,”
Grouting and Deep Mixing 2012. pp. 1115–
1123, 10-May-2019.
[8] N. C. Lan and T. Q. Manh, “Comparison
of Analytical and Numerical Analysis Results of
Deep Excavation for Nhon -- Hanoi Urban
Railway Project in Hanoi, Vietnam,” in
Proceedings of the 2nd International
Symposium on Asia Urban GeoEngineering,
2018, pp. 164-173.
[9] Châu Trường Linh và Phạm Phú Hải,
“Tính Toán Gia Cường Mái Dốc Nền Đào Bằng
Hệ Neo Mềm Ứng Suất Trước Chống Sụt Trượt
- Đá Rơi Cho Tuyến Đường Hoàng Văn Thái
Nối Dài Đi Bà Nà Thành Phố Đà Nẵng ,” vol.
11, no. 96, pp. 103–109, 2015.
[10] FHWA, “GEOTECHNICAL
ENGINEERING CIRCULAR NO. 4. Ground
Anchors and Anchored Systems,” 1999.
[11] Bộ khoa học công Nghệ, “TCVN-8870-
2011/: ‘Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu neo
đất’.,” 2011.
Người phản biện: TS. NGUYỄN ANH DŨNG
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 8_8676_2159768.pdf