Thiết kế tường vây và cột chống tạm phục vụ thi công Top-Down

F - THIÕT KÕ T¦êng v©y vµ cét chèng t¹m phôc vô thi c«ng Top-Down TÝnh to¸n t­êng trong ®Êt Ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n t­êng ch¾n ®Êt: Nhu cÇu sö dông phÇn kh«ng gian d­íi mÆt ®Êt ®Ó x©y dùng c«ng tr×nh ngµy cµng phæ biÕn vµ bøc thiÕt, nhÊt lµ trong thµnh phè lín nh­ thµnh phè Hå ChÝ Minh. C¸c c«ng tr×nh x©y dùng nµy cã phÇn kÕt cÊu phÇn ngÇm s©u trong ®Êt. HiÖn nay trªn thÕ giíi cã rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p ch¾n gi÷ hè mãng s©u. Cã thÓ kÓ ra mét sè ph­¬ng ph¸p nh­ ch¾n gi÷ b»ng cäc trén d­íi s©u, ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng, ch¾n gi÷ b»ng t­êng liªn tôc trong ®Êt, dïng thÐp h×nh H chèng, dïng neo… mçi mét c«ng tr×nh cã mét ph­¬ng ph¸p phï hîp nhÊt ®Þnh. ChÝnh v× thÕ mµ chóng ta ph¶i lùa chän ph­¬ng ¸n ch¾n gi÷ thÝch hîp cho mçi mét c«ng tr×nh. ViÖc tÝnh to¸n kiÓm tra hÖ thèng kÕt cÊu chèng ®ì hè mãng s©u trong qu¸ tr×nh trë nªn phøc t¹p vµ yªu cÇu cao, nhÊt lµ khi mÆt b»ng thi c«ng kh«ng thuËn lîi, n»m trong thµnh phè kh¸ chËt hÑp vµ ®iÒu kiÖn ®Êt yÕu. Ph­¬ng ph¸p ch¾n gi÷ b»ng cäc trén d­íi s©u: §©y lµ mét ph­¬ng ph¸p míi ®Ó gia cè nÒn ®Êt yÕu, nã sö dông xi m¨ng, v«I, v.v… ®Ó lµm chÊt ®ãng r¾n, nhê vµo m¸y trén d­íi s©u ®Ó trén c­ìng bøc ®Êt yÕu víi chÊt ®ãng r¾n ( dung dÞch hoÆc d¹ng bét), lîi dông mét lo¹t ph¶n øng hãa häc – vËt lÝ x¶y ra gi÷a chÊt ®ãng r¾n víi ®Êt lµm cho ®Êt mÒm ®ãng r¾n l¹i thµnh mét thÓ cäc cã tÝnh chØnh thÓ, tÝnh æn ®Þnh vµ cã c­êng ®é nhÊt ®Þnh. Ph­¬ng ph¸p trén d­íi s©u thÝch hîp víi c¸c lo¹i ®Êt ®­îc h×nh thµnh tõ nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c nhau nh­ ®Êt sÐt b·o hßa, bao gåm bïn nh·o, ®Êt bïn ®Êt sÐt vµ ®Êt sÐt bét v.v… §é s©u gia cè tõ vµi mÐt ®Õn 50 – 60m th× hiÖu qu¶ t­¬ng ®èi cao. Gia cè lo¹i ®Êt dÝnh sÐt cã chøa ®¸ ilic, cã chÊt chloride vµ hµm l­îng h÷u c¬ cao, ®é trung hßa (®é pH) t­¬ng ®èi thÊp th× hiÖu qu¶ kÐm h¬n. Ngoµi chøc n¨ng «n ®Þnh thµnh hè ®µo trô ®Êt xi m¨ng cßn ®­îc dïng trong c¸c tr­¬ng hîp sau: + Gi¶m ®é lón c«ng tr×nh. + T¨ng kh¶ n¨ng chèng tr­ît m¸I dèc. + T¨ng c­êng ®é chÞu t¶I cña nÒn ®Êt. + Gi¶m ¶nh h­ëng chÊn ®éng ®Õn c«ng tr×nh l©n cËn. + Tr¸nh hiÖn t­îng biÕn lo·ng (hãa láng) cña ®Êt rêi. + C« lËp phÇn ®Êt bÞ « nhiÔm. Ph­¬ng ph¸p ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng: Khi ®µo hè mãng, ë nh÷ng chç kh«ng t¹o ®­îc m¸I dèc hoÆc do hiÖn tr­êng h¹n chÕ kh«ng thÓ ch¾n gi÷ b»ng cäc trén ®­îc, khi ®é s©u kho¶ng 6-10m th× cã thÓ ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng. Ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng cã thÓ dïng cäc khoan nhåi khoan lç, cäc ®µo b»ng nh©n c«ng, cäc b¶n BTCT ®óc s½n hoÆc cäc b¶n thÐp… KÕt cÊu ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng cã thÓ chia lµm: Ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng theo kiÓu d·y cét: Khi ®Êt xung quanh hè mãng t­¬ng ®èi tèt, mùc n­íc ngÇm t­¬ng ®èi thÊp, cã thÓ lîi dông hiÖu øng vßm gi÷ hai cét gÇn nhau (vÝ dô khi dïng cäc khoan nhåi khan lç hoÆc cäc ®µo lç ®Æt th­a) ®Ó ch¾n m¸I ®Êt. Ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng liªn tôc: Trong ®Êt yÕu th× t­êng kh«ng thÓ h×nh thµnh ®­îc vßm ®Êt cäc ch¾n gi÷ ph¶I xÕp thµnh hµng liªn tôc. Cäc khoan lç dµy liªn tôc cã thÓ chång tiÕp vµo nhau, hoÆc khi c­êng ®é bª t«ng th©n cäc cßn ch­a h×nh thµnh th× lµm mét cäc rÔ c©y b»ng bª t«ng kh«ng cèt thÐp ë gi÷a hai c©y cäc ®Ó nèi liÒn cäc hµng khoan lç l¹i. Còng cã thÓ dïng cäc b¶n thÐp, cäc b¶n BTCT. Ch¾n gi÷ b»ng cäc hµng tæ hîp: Trong vïng ®Êt yÕu mµ cã mùc n­íc ngÇm t­¬ng ®èi cao cã thÓ dïng cäc hµng khoan nhåi tæ hîp víi t­êng chèng thÊm b»ng cäc xi m¨ng ®Êt. KÕt cÊu ch¾n gi÷ kh«ng cã chèng (conson): Khi ®é s©u ®µo hè mãng kh«ng lín vµ cã thÓ lîi dông ®­îc c¸c conson ®Ó ch¾n gi÷ ®­îc thÓ ®Êt ë phÝa sau t­êng. KÕt cÊu ch¾n gi÷ cã chèng ®¬n: Khi ®é s©u ®µo hè mãng lín h¬n, kh«ng thÓ dïng ®­îc kiÓu kh«ng cã chèng th× cã thÓ dïng mét hµng chèng ®¬n ë trªn ®Ønh cña kÕt cÊu ch¾n gi÷ (hoÆc lµ dïng neo kÐo). KÕt cÊu ch¾n gi÷ nhiÒu tÇng chèng: Khi ®é s©u hè ®µo lµ kh¸ s©u, cã thÓ ®Æt nhiÒu tÇng chèng, nh»m gi¶m bít néi lùc cña t­êng ch¾n. C¨n cø vµo thùc tiÔn thi c«ng vïng ®Êt yÕu, víi ®é s©u hè ®µo < 6m khi ®iÒu kiÖn hiÖn tr­êng cã thÓ cho phÐp th× ¸p dông kiÓu t­êng ch¾n lµm b»ng cäc trén d­íi s©u kiÓu träng lùc lµ kiÓu lÝ t­ëng h¬n c¶. Khi hiÖn tr­êng bÞ h¹n chÕ, còng cã thÓ dïng cäc conson khoan lç dµy d600mm, gi÷a hai cäc ®­îc chÌn kÝn b»ng cäc rÔ c©y, cóng cã thÓ lµm mµng ng¨n n­íc b»ng b¬m v÷a hoÆc cäc trén xi m¨ng ë phÝa sau cäc nhåi: víi lo¹i hè mãng cã ®é s©u 4-6m, c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn hiÖn tr­êng vµ hoµn c¶nh xung quanh cã thÓ dïng lo¹i t­êng ch¾n b»ng cäc trén d­íi s©u kiÓu träng lùc hoÆc ®ãng b¨ng bª t«ng cèt thÐp ®óc s½n hoÆc cäc b¶n thÐp, sau ®ã ng¨n thÊm n­íc b»ng b¬m v÷a hoÆc t¨ng thªm cäc trén, ®Æt mét ®­êng dÇm qu©y vµ thanh chèng, còng cã thÓ dïng cäc khoan lç d600mm, phÝa sau dïng cäc nãi trªn ®Ó ng¨n thÊm, ë ®Ønh cäc ®Æt ®­êng dÇm qu©y vµ thanh chèng. Víi lo¹i hè mãng cã ®é s©u 6-10m th­êng dïng cäc khoan lç d800 – d1000, phÝa sau cã cäc trén d­íi s©u hoÆc b¬m v÷a chèng thÊm, ®Æt 2-3 tÇng thanh chèng, sè tÇng thanh chèng tïy theo t×nh h×nh ®Þa chÊt, hoµn c¶nh xung quanh vµ yªu cÇu biÕn d¹ng cña kÕt cÊu qu©y gi÷ mµ x¸c ®Þnh. Víi lo¹i hè mãng cã ®é s©u trªn 10m, tr­íc ®©y hay dïng t­êng ngÇm liªn tôc trong ®Êt, cã nhiÒu tÇng thanh chèng, tuy lµ ch¾c ch¾n tin cÈn nh­ng gi¸ thµnh cao, gÇn ®©y ®· dïng cäc khoan nhåi ®Ó thay thÕ cho t­êng ngÇm vµ còng dïng cäc trén d­íi s©u ®Ó ng¨n n­íc, cã nhiÒu tÇng thanh chèng vµ ®¶o trung t©m kÕt cÊu ch¾n gi÷ lo¹i nµy ®· øng dông thµnh c«ng ë ®é sau 13m. Ph­¬ng ph¸p dïng thÐp h×nh H chèng: HÖ thèng ch¾n gi÷ hè mãng s©u do hai bé phËn t¹o thµnh: mét lµ t­êng qu©y gi÷, hai lµ thanh chèng bªn trong hoÆc thanh neo vµo ®Êt bªn ngoµi, Chóng cïng víi t­êng ch¾n ®Êt l»m t¨ng thªm æn ®Þnh tæng thÓ cña kÕt cÊu ch¾n gi÷, kh«ng nh÷ng cã liªn quan tíi an toµn cña hè mãng vµ c«ng viÖc ®µo ®Êt, mµ cßn cã ¶nh h­ëng rÊt lín tíi gi¸ thµnh vµ tiÕn ®é cña c«ng tr×nh hè mãng. ¸p lùc n­íc, ®Êt t¸c ®éng vµo t­êng ch¾n cã thÓ ®­îc c¸c thanh chèng bªn trong truyªn dÉn ®I vµ duy tr× c©n b»ng, còng cã thÓ neo mÆt ®Êt ë bªn ngoµi duy tr× c©n b»ng, chóng cßn cã thÓ truyÓn gi¶m chuyÓn dÞch cña kÕt cÊu ch¾n gi÷. Chèng bªn trong cã thÓ trùc tiÕp c©n b»ng ¸p lùc ngang cña t­êng qu©y gi÷ hai bªn, cÊu t¹o ®¬n gi¶n, chÞu lùc râ rµng. Neo ®Êt ®Æt ë phÝa sau l­ng cña t­êng qu©y gi÷, t¹o ®­îc kh«ng gian cho viÖc ®µo ®Êt vµ viÖc thi c«ng kÕt cÊu c«ng tr×nh, cã lîi cho viÖc n©ng cao n¨ng suÊt thi c«ng. Trong c¸c vïng ®Êt yÕu, ®Æc biÖt lµ trong thµnh phè c«ng tr×nh x©y dùng chen dµy th× chèng bªn trong ®­îc sö dông nhiÒu h¬n. HiÖn nay, hÖ thèng chèng gi÷ sö dông trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng th«ng th­êng vµ c¸c c«ng tr×nh ®« thÞ cã thÓ chia lµm 3 lo¹i vËt liÖu lµ thÐp èng, thÐp h×nh vµ bª t«ng cèt thÐp, c¨n cø vµo t×nh h×nh cô thÓ cña c«ng trinhg, cã khi trong cïng mét hè mãng cã thÓ sö dông tæ hîp c¶ thÐp vµ bª t«ng cèt thÐp. Chèng gi÷ b»ng kÕt cÊu thÐp cã c¸c ­u ®iÓm lµ träng l­îng nhá, l¾p dùng vµ th¸o dì rÊt thuËn tiÖn, h¬n n÷a l¹i cã thÓ sö dông nhiÒu lÇn. C¨n cø vµo tiÕn ®é ®µo ®Êt, chèng cho viÖc h¹n chÕ biÕn d¹ng cña th©n t­êng. Do ®ã, trong tr­êng hîp b×nh th­êng nªn ­u tiªn sö dông chèng b»ng thÐp. Do ®é cøng tæng thÓ cña kÕt cÊu thÐp t­¬ng ®èi kÐm, m¾t nèi ghÐp l¹i kh¸ nhiÒu, khi cÊu t¹o m¾t nèi kh«ng hîp lÝ, hoÆc thi c«ng kh«ng tháa ®¸ng, kh«ng phï hîp yªu cÇu thiÕt kÕ th× rÊt dÔ g©y ra chuyÓn vÞ ngang cña hè mãng do thanh chèng vµ m¾t nèi bi biÕn d¹ng. Cã khi c¶ m¾t nèi bÞ ph¸ hñy dÉn ®Õn toµn bé bÞ ph¸ háng, v× vËy, ph¶I cã thiÕt kÕ hîp lÝ, qu¶n lÝ hiÖn tr­êng chÆt chÏ vµ n©ng cao tr×nh ®é kÜ thuËt thi c«ng ë hiÖn tr­êng. Chèng b»ng BTCT ®æ t¹i chç cã ®é cøng kh¸ tèt, thÝch hîp víi c¸c lo¹i hè mãng cã h×nh d¹ng c«ng tr×nh phøc t¹p. M¾t nèi ®æ t¹i chç kh«ng bÞ d·o láng ®Ó lµm cho th©n t­êng bÞ chuyÓn dÞch. Thùc tiÔn c«ng tr×nh cho thÊy, trong c¸c tr­êng hîp mµ tr×nh ®é kÜ thuËt thi c«ng hÖ thèng chèng b»ng thÐp kh«ng cao th× chèng gi÷ b»ng kÕt cÊu BTCT cã ®é tin cËy cao h¬n. Nh­ng chèng b»ng BTCT l¹i cã khuyÕt ®iÓm lµ träng l­îng b¶n th©n lín, kh«ng sö dông ®­îc nhiÒu lÇn, l¾p dùng vµ th¸o dì ®Òu ph¶I mÊt thêi gian dµi. Toµn bé c¸c c«ng viÖc thi c«ng thanh chèng b»ng BTCT nh­ gia c«ng cèt thÐp, cèp pha, ®æ bª t«ng… cÇn mét thêi gian t­¬ng ®èi dµi. Do ®ã kh«ng thÓ võa ®µo võa chèng ®­îc. §iÒu nµy bÊt lîi cho viÖc h¹n chÕ chuyÓn dÞch cña th©n t­êng. Ph­¬ng ph¸p dïng neo trong ®Êt: Thanh neo lµ mét lo¹i thanh kÐo kiÓu míi, mét ®Çu thanh liªn kÕt víi kÕt cÊu c«ng tr×nh hoÆc t­êng cäc ch¾n ®Êt, ®Çu kia neo chÆt vµo trong ®Êt hoÆc tÇng nham cña nÒn ®Êt ®Ó chÞu lùc n©ng lªn, lùc kÐo nhæ, lùc nghiªng lËt hoÆc ¸p lùc ®Êt, ¸p lùc n­íc cña t­êng ch¾n, nã lîi dông lùc neo gi÷ cña tÇng ®Êt ®Ó duy tr× æn ®Þnh cña c«ng tr×nh. Thanh neo øng dông réng r·I trong x©y dùng. Thanh neo trong ®Êt ®­îc ph¸t triÓn trªn c¬ së thanh neo trong ®¸, tr­íc nh÷ng n¨m 50, thanh neo trong ®¸ ®­îc øng dông trong vá tÇng hÇm. Thanh neo ®­îc cÊu t¹o bëi c¸c thµnh phÇn lµ ®Çu neo, qu¶ neo, bÇu neo, cèt neo ( cèt thÐp th«, d©y thÐp xo¾n, d©y thÐp bã), èng vá b»ng nhùa (hoÆc vËt liÖu kh¸c) vµ dÇm s­ên. Thanh neo cã 3 lo¹i. Lo¹i thø nhÊt lµ lo¹i h×nh trßn, b¬m v÷a xi m¨ng hoÆc v÷a xi m¨ng c¸t (¸p lùc b¬m 0,3-0,5 MPa) vµo trong lç, thÝch hîp víi nh÷ng thanh neo cã tÝnh t¹m thêi. Lo¹i thø 2 lo¹i viªn trô më to ë phÇn ch©n (bÇu neo) hoÆc lµ mét h×nh kh«ng quy cñ, b¬m v÷a d­íi ¸p lùc tõ 2Mpa (b¬m v÷a 2 lÇn) ®Õn b¬m v÷a cao ¸p 5 Mpa, trong ®Êt sÐt h×nh thµnh vïng më réng t­¬ng ®èi nhá, trong ®Êt kh«ng cã tÝnh sÐt cá thÓ më ra kh¸ réng. Lo¹i thø 3, ph¶I cã thiÕt bÞ më réng lç ®Æc biÖt, däc theo chiÒu dµi cña lç më thµnh mét lÇn hoÆc mÊy lÇn thµnh h×nh nãn côt cã ®¸y to. Lo¹i thanh neo nµy ph¶I cã m¸y më lç chuyªn dông, nhê vµo ¸p lùc cña cÇn trung t©m ®Èy dao më lç chÞu mét lùc kÐo nhæ kh¸ lín. Ph­¬ng ph¸p ch¾n gi÷ b»ng t­êng liªn tôc trong ®Êt: C«ng nghÖ thi c«ng t­êng liªn tôc trong ®Êt tøc lµ dïng c¸c m¸y ®µo ®Æc biÖt ®Ó ®µo mãng cã dung dÞch gi÷ thµnh mãng (còng cßn gäi lµ bïn æn ®Þnh, nh­ sÐt bentonite) thµnh nh÷ng ®o¹n hµo víi chiÒu dµi nhÊt ®Þnh; sau ®ã ®em lång thÐp ®· chÕ t¹o s½n trªn mÆt ®Êt ®Æt vµo trong mãng. Dïng èng dÉn ®æ bª t«ng trong n­íc cho tõng ®o¹n t­êng l¹i víi nhau b»ng c¸c ®Çu nèi ®Æc biÖt (nh­ èng ®Çu nèi hoÆc hép ®Çu nèi), h×nh thµnh mét bøc t­êng liªn tôc trong ®Êt b»ng bª t«ng cèt thÐp. T­êng liªn tôc trong ®Êt qu©y l¹i thµnh ®­êng khÐp kÝn, sau khi ®µo mãng cho thªm hÖ thèng thanh chèng hoÆc thanh neo vµo sÏ cã thÓ ch¾n ®Êt,ng¨n n­íc, rÊt tiÖn cho viÖc thi c«ng mãng s©u. Nªn t­êng liªn tôc trong ®Êt l¹i kiªm lµm kÕt cÊu chÞu lùc cña c«ng tr×nh x©y dùng th× cµng cã hiÖu qu¶ kinh tÕ cao h¬n. C«ng nghÖ thi c«ng t­êng liªn tôc trong ®Êt cã c¸c ­u ®iÓm sau ®©y: Th©n t­êng cã ®é cøng lín, tÝnh tæng thÓ tèt, do ®ã, biÕn d¹ng cña kÕt cÊu vµ cña mãng ®Òu rÊt Ýt, võa cã thÓ dïng ®­îc trong kÕt cÊu qu©y gi÷ siªu s©u, l¹i cã thÓ dïng trong kÕt cÊu lËp thÓ (kh«ng gian). ThÝch dông trong c¸c lo¹i ®iÒu kiÖn chÊt ®Êt: Trong c¸c líp ®Êt c¸t cuéi hoÆc khi ph¶i vµo tÇng nham phong hãa th× cäc b¶n thÐp rÊt khã thi c«ng, nh­ng l¹i cã thÓ dïng kÕt cÊu t­êng liªn tôc trong ®Êt thi c«ng b»ng c¸c lo¹i m¸y ®µo mãng thÝch hîp. Cã thÓ gi¶m bít ¶nh h­ëng m«I tr­êng trong khi thi c«ng c«ng tr×nh. Khi thi c«ng chÊn ®éng Ýt, tiÕng ån thÊp, Ýt ¶nh h­ëng c¸c c«ng tr×nh x©y dùng vµ ®­êng èng ngÇm ë l©n cËn xung quanh, dÔ khèng chÕ vµ biÕn d¹ng lón. Cã thÓ thi c«ng theo ph­¬ng ph¸p ng­îc, cã lîi cho viÖc t¨ng nhanh tèc ®é thi c«ng, h¹ thÊp gi¸ thµnh c«ng tr×nh. Nh­ng, ph­¬ng ph¸p thi c«ng t­êng liªn tôc trong ®Êt còng trong ®Êt còng cã nh÷ng nh­îc ®iÓm cô thÓ nh­ sau: ViÖc xö lÝ bïn th¶I kh«ng nh÷ng lµm t¨ng chi phÝ cho c«ng tr×nh mµ khi kÜ thuËt ph©n li bïn kh«ng hoµn h¶o hoÆc xö lÝ kh«ng tháa ®¸ng sÏ lµm cho m«I tr­êng bÞ « nhiÔm. VÊn ®Ò sôt lë thµnh hè. Khi mùc n­íc ngÇm d©ng lªn nhanh mµ mÆt dung dÞch gi¶m m¹nh, trong tÇng trªn cã kÑp líp ®Êt c¸t t¬I xèp, mÒm yÕu, nÕu tÝnh chÊt dung dÞch kh«ng thÝch hîp hoÆc ®· bÞ biÕn chÊt, viÖc qu¶n lÝ thi c«ng kh«ng tháa ®¸ng, ®Òu cã thÓ dÉn ®Õn sôt lë thµnh mãng, lón mÆt ®Êt xung quanh, nguy h¹i ®Õn c¸c an toµn cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng vµ ®­êng èng ë l©n cËn. §ång thêi còng cã thÓ lµm cho thÓ tÝch bª t«ng th©n t­êng bÞ t¨ng vät lªn, mÆt t­êng låi lâm, kÝch th­íc kÕt cÊu v­ît giíi h¹n cho phÐp. NÕu dïng t­êng liªn tôc trong ®Êt chØ ®Ó lµm t­êng ch¾n ®Êt t¹m thêi trong giai ®o¹n thi c«ng th× gi¸ thµnh kh¸ cao kh«ng kinh tÕ. NhËn xÐt: NhËn thÊy c«ng tr×nh Trung t©m th­¬ng m¹i - kh¸ch s¹n - v¨n phßng - c¨n hé cao cÊp - b·i ®Ëu xe ngÇm VINCOM cã chiÒu s©u hè ®µo rÊt s©u 30m so víi nhµ d©n dông b×nh th­êng. §Þa ®iÓm thi c«ng trong thµnh phè, ®iÒu kiÖn thi c«ng chËt hÑp, s¸t nhµ d©n, c¬ quan chÝnh phñ. Yªu cÇu vÒ tiÕn ®é, kinh tÕ vµ kÜ thuËt rÊt cao. V× thÕ trong giíi h¹n ®å ¸n nµy t«i chän ph­¬ng ¸n dïng t­êng liªn tôc trong ®Êt lµm t­êng ch¾n ®Êt (t­êng v©y). Ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n thi c«ng phÇn hÇm: Ph­¬ng ¸n thi c«ng phÇn hÇm c«ng tr×nh ®­îc lùa chän dùa vµo nhiÒu ®iÒu kiÖn kh¸c nhau: §iÒu kiÖn kinh tÕ cña chñ ®Çu t­. Kh¶ n¨ng ®¸p øng ®­îc c¸c yªu c©u kÜ thuËt cña nhµ thÇu thi c«ng. §Þa ®iÓm x©y dùng c«ng tr×nh. MÆt b»ng x©y dùng. §Þa chÊt, ®é s©u cña phÇn ngÇm, mùc n­íc ngÇm. C¸c ®iÒu kiÖn kh¸c. TiÒm lùc kinh tÕ cña chñ ®Çu t­ còng nh­ kh¶ n¨ng ®¸p øng yªu cÇu kÜ thuËt cña nhµ thÇu lµ tèt. NhËn thÊy ®Þa ®iÓm c«ng tr×nh trong thµnh phè, xung quanh lµ nhµ d©n, c¬ quan, trung t©m th­¬ng m¹i… MÆt b»ng x©y dùng chËt hÑp nh­ng ph¶i ®µo s©u 30m so víi cèt 0.00. Trong khi ®ã mùc n­íc ngÇm cao céng víi ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt kh«ng tèt. Cho nªn viÖc thi c«ng dù kiÕn sÏ gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n. Ph­¬ng ph¸p thi c«ng top-down: Công nghệ thi công Top-down (từ trên xuống), tiếng Anh là Top-down construction method, là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theo phương pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dưới lên. Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thể đồng thời vừa thi công các tầng ngầm (bên dưới cốt ± 0,00 (cốt ± 0,00 tức là cao độ mặt nền hoàn thiện của tầng trệt công trình nhà, đọc là cốt không)) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà, thuộc phần thân, bên trên cốt không (trên mặt đất). Trong công nghệ Top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau này phần trên đỉnh của tường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà. Tường vây thi công theo công nghệ cọc nhồi bê tông tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tầng trệt (cốt không). Trong trường hợp hệ tường vây được thi công tới mặt đất tự nhiên thấp hơn cốt nền tầng trệt thì, thay vì thi công Top-down ngay từ tầng trệt, có thể bắt đầu thi công top-down từ mặt nền tầng hầm thứ nhất (sàn tầng hầm đầu tiên), bên dưới mặt đất. Khi đó, tầng hầm thứ nhất được thi công bằng phương pháp từ dưới lên (bottom-up) truyền thống, phần tường vây trên đỉnh có nhiệm vụ như hệ tường cừ giữ thành hố đào. Trường hợp này cũng có thể gọi là bán Top-down hay "Sơ mi" top-down (semi-top-down). Riêng các cọc khoan nhồi bê tông nằm dưới móng cột ở phía trong mặt bằng nhà thì không thi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bê tông đầu cọc nhồi, phải tẩy bỏ đi sau này). Phần trên chịu lực tốt, ngay bên dưới móng của các cọc nhồi này được đặt sẵn các cốt thép bằng thép hình, chờ dài lên trên tới cốt không (cốt nền ngay tại mặt đất). Các cốt thép hình này, là trụ đỡ các tầng nhà hình thành trong khi thi công Top-down, nên nó phải được tính toán để chịu được tất cả các tầng nhà, mà được hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm (gồm tất cả các tầng hầm cộng thêm một số hữu hạn các tầng thuộc phân thân đã định trước). Tiếp theo đào rãnh trên mặt đất (làm khuôn dầm), dùng ngay mặt đất để làm khuôn hoặc một phần của khuôn đúc dầm và sàn bê tông cốt thép tại cốt không. Khi đổ bê tông sàn cốt không phải chừa lại phần sàn khu thang bộ lên xuống tầng ngầm, để (cùng kết hợp với ô thang máy) lấy lối đào đất và đưa đất lên khi thi công tầng hầm. Sàn này phải được liên kết chắc với các cốt thép hình làm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên, và liên kết chắc với hệ tường vây (tường vây là gối đỡ chịu lực vĩnh viễn của sàn bê tông này). Sau khi bê tông dầm, sàn tại cốt không đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc, người ta tiến hành cho máy đào chui qua các lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống đào đất tầng hầm ngay bên dưới sàn cốt không. sau đó lại tiến hành đổ bê tông sàn tầng hầm này, ngay trên mặt đất vừa đào, tương tự thi công như sàn tại cốt không, rồi tiến hành lắp ghép cốt thép cột tầng hầm, lắp khuôn cột tầng hầm và đổ bê tông chúng. Cứ làm như cách thi công tầng hầm đầu tiên này, với các tầng hầm bên dưới. Riêng tầng hầm cuối cùng thay vì đổ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấu móng và đài móng. Đồng thời với việc thi công mỗi tầng hầm thì trên mặt đất người ta vẫn có thể thi công một hay nhiều tầng thuộc phần thân như bình thường. Sau khi thi công xong hết các kết cấu của tầng hầm người ta mới thi công hệ thống thang bộ và thang máy lên xuống tầng hầm. Bước 1 : Thi công tường trong đất và cọc khoan nhồi trước. Cột của tầng hầm cũng được thi công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền. Bước 2 : tiến hành đổ sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự nhiên. Tầng trệt được tỳ lên tường trong đất và cột tầng hầm. Lợi dụng luôn các cột đỡ cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng dưới. Ngoài ra nó còn là của để tham gia thông gió, chiếu sáng cho việc thi công đào đất... Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, tiến hành đào đất qua các lỗ cầu thang giếng trời cho đến cốt của sàn tầng thứ nhất thì dừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn tầng 1. Cũng trong lúc đó từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân, từ dưới lên. Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà liền với đầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, có cũng là phần bản của móng nhà. Bản này còn đóng vai trò chống thấm và chịu lực đẩy nổi của lực ácimét. Có hai phương pháp thi công sàn tầng hầm :• Dùng hệ cột chống hầm đã thi công (tỳ lên cọc nhồi) để đỡ hệ dầm và sàn tầng hầm.• Dùng cột chống tạm (thường dùng tỏng thực tế là thép hình chữ Ụ có gia cường đặt vào cọc nhồi, sau khi thi công cột xong thì dỡ bỏ.Ưu điểm của phương pháp Top-down :• Tiến độ thi công nhanh, qua thực tế một số công trình cho thấy để có thể thi công phần thân công trình chỉ mất 30 ngày, trong khi với giải pháp chống quen thuộc mỗi tầng hầm (kể cả đào đất, chống hệ dầm tạm, thi công phần bê tông) mất khoảng 45 đến 60 ngày, với nhà ó 3 tầng hầm thì thời gian thi công từ 3 --> 6 tháng.•Không phải chi phí cho hệ thống chống phụ.•Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết cấu công trình có độ bền và ổn định cao.•Không tốn hệ thống giáo chống, cốppha cho kết cấu dầm sàn vì sàn thi công trên mặt đất. Nhược điểm của phương pháp Top-down :•Kết cấu cột tầng hầm phức tạp.•Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công.•Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới hoá.•Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động.•Phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo Víi nh÷ng ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p thi c«ng top-down, cïng víi nh÷ng kinh nghiÖm cña nhµ thÇu ®Ó kh¾c phôc nh÷ng khã kh¨n cña thi c«ng trong ph­¬ng ph¸p thi c«ng top-down. T«i chän gi¶i ph¸p thi c«ng top-down. So víi c¸c ph­¬ng ¸n thi c«ng kh¸c nh­ ®µo më ta-luy lµ kh«ng thÓ, ph­¬ng ¸n bottom-up dïng cõ chèng kh«ng hiÖu qu¶ vÒ mÆt kinh tÕ. NÕu kh«ng dïng hÖ chèng ®ì nhiÒu kh¶ n¨ng kh«ng thÓ thi c«ng ®­îc, nÕu dïng hÖ chèng g©y ra sù l·ng phÝ rÊt lín cho c«ng tr×nh. Ph­¬ng ph¸p thi c«ng up-up còng g©y ra sù nguy hiÓm vµ l·ng phÝ trong x©y dùng. Ph­¬ng ph¸p & quy tr×nh tÝnh to¸n : Ph­¬ng ph¸p tÝnh: TÝnh to¸n t­êng v©y ®­îc tÝnh b»ng rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p theo rÊt nhiÒu quan ®iÓm kh¸c nhau. Tuy nhiªn do h¹n chÕ vÒ c«ng nghÖ vµ kh¶ n¨ng tÝnh to¸n nªn trong thuyÕt minh nµy chØ tr×nh xin tr×nh bµy mét sè ph­¬ng ph¸p nh­ sau: - T­êng v©y ®­îc tÝnh to¸n theo chØ dÉn cña PGS – TS NguyÔn B¸ KÕ trong tµi liÖu “ThiÕt kÕ vµ thi c«ng hè mãng s©u”. - T­êng v©y ®­îc tÝnh to¸n b»ng phÇn mÒm ETABS, cã khai b¸o sµn biªn. - T­êng v©y ®­îc tÝnh to¸n b»ng phÇn mÒm PLAXIS. Quy tr×nh tÝnh: TÝnh t­êng v©y ta cÇn tÝnh to¸n trong c¶ qu¸ tr×nh sö dông vµ qu¸ tr×nh thi c«ng phÇn ngÇm. - Theo ph­¬ng ¸n thi c«ng cña ph­¬ng ph¸p thi c«ng top-down ta chia ra c¸c tr­êng hîp tÝnh to¸n. Tr×nh tù thi c«ng: 1, Thi c«ng sµn biªn tÇng 1. 2, §µo ®Êt cèt tÇng hÇm 2, thi c«ng sµn biªn tÇng hÇm 2 vµ lµm tÇng hÇm 1. 3, §µo ®Êt cèt tÇng hÇm 4, thi c«ng sµn biªn tÇng hÇm 4 vµ lµm tÇng hÇm 3. 4, §µo ®Êt cèt tÇng hÇm 6, thi c«ng sµn biªn tÇng hÇm 6 vµ lµm tÇng hÇm 5. NhËn thÊy trong quy tr×nh thi c«ng trªn, c¸c sµn tÇng 1,hÇm 2,4,6 ¶nh h­ëng trùc tiÕp tíi tÝnh to¸n vµ sù lµm viÖc trong qu¸ tr×nh thi c«ng. Nãi mét c¸ch n«m na lµ nã nh­ lµ c«ng viÖc g¨ng trong biÓu ®å tiÕn ®é thi c«ng. - TÝnh t­êng v©y trong giai ®o¹n sö dông: t­êng ®­îc chèng ®ì bëi c¸c hÖ cét dÇm sµn tÇng hÇm. Lóc nµy, ta ®· cã chiÒu s©u ch«n t­êng, s¬ ®å tÝnh cña t­êng ®· ®­îc x¸c ®Þnh nªn cã thÓ dïng phÇn mÒm tÝnh kÕt cÊu ®Ó ch¹y ra néi lùc cña t­êng. Chän ra néi lùc nguy hiÓm nhÊt cña qu¸ tr×nh thi c«ng vµ qu¸ tr×nh sö dông cña c¶ 3 ph­¬ng ph¸p. Sau ®ã so s¸nh 3 ph­¬ng ph¸p víi nhau. LÊy ®­îc néi lùc nguy hiÓm nhÊt ®Ó tÝnh to¸n. TÝnh to¸n: TÝnh to¸n theo chØ dÉn cña PGS - TS NguyÔn B¸ KÕ trong tµi liÖu “ThiÕt kÕ vµ thi c«ng hè mãng s©u”. Trô ®Þa chÊt: mùc n­íc ngÇm tÝnh tõ mÆt ®Êt hiÖn h÷u s©u 8,21m. KÕt qu¶ ph©n tÝch n­íc cho t hÊy n­íc kh«ng cã tÝnh ¨n mßn ®Õn ¨n mßn yÕu ®èi víi bª t«ng vµ kim lo¹i. Líp Líp ®Êt Tr¹ng th¸i §é dµy líp(m) §é s©u tù nhiªn Cao ®é c«ng tr×nh ¸p lùc tÝnh to¸n quy ­íc kg/cm2 N30 - §Êt san lÊp 1.00 -1 -4.5 1 SÐt, s¹n sái N©u ®á, nöa cøng 5.20 -6.2 -9.7 3.55 12 2 SÐt pha, c¸t Vµng nh¹t, dÎo cøng 2.20 -8.4 -11.9 2.25 12 3 C¸t pha X¸m vµng, dÎo 29.40 -37.8 -41.3 2.45 15 3b SÐt pha X¸m vµng, dÎo cøng 4.30 -42.1 -45.6 2.34 9 4 SÐt X¸m vµng, cøng 15.10 -57.2 -60.7 5.00 37 4a SÐt pha N©u vµng, cøng 3.90 -61.1 -64.6 2.75 31 5 C¸t pha X¸m xanh, dÎo 23.55 -84.65 -88.15 2.65 34 6 C¸t h¹t trung ChÆt Ch­a x¸c ®Þnh 5.00 41 Các đặc điểm địa chất và cơ lí của các lớp đất được trình bày trong bảng dưới đây: TT ChØ tiªu Ký hiÖu §¬n vÞ Líp 1 Líp 2 Líp 3 Líp 3b Líp 4 Líp 4a Líp 5 Líp 6 Thµnh phÇn h¹t (mm) 1 sÐt <.005 p % 19 23 11 17 53 26 9 5 Bét 0.01->0.005 5 2 3 5 10 3 3 2 0.05->0.01 12 6 5 14 17 8 6 3 C¸t 0.1->0.05 9 7 5 18 8 10 5 4 0.25->0.1 9 29 29 45 7 28 28 23 0.5->0.25 6 28 29 1 4 21 32 29 1.0->0.5 3 5 12 1 4 10 27 2.0->1.0 2 4 5 5 S¹n sái 2->5 3 1 2 2 5->10 8 1 10->20 24 2 TÝnh chÊt vËt lý §é Èm tù nhiªn W % 24.5 21.8 19.3 20.4 19.3 17.5 18.2 18.5 3 Dung träng tù nhiªn g/cm3 2.01 1.93 1.95 1.94 2.01 1.96 1.96 1.98 4 Dung träng kh« g/cm3 1.62 1.59 1.63 1.61 1.69 1.67 1.66 1.67 5 Tû träng g/cm3 2.78 2.68 2.67 2.68 2.7 2.68 2.66 2.67 6 HÖ sè rçng e - 0.719 0.692 0.634 0.66 0.606 0.605 0.605 0.599 7 §é rçng n % 42 41 39 40 38 38 38 38 8 §é b·o hßa G % 94 85 81 83 86 78 80 83 9 H¹n ®é ch¶y - dÎo §é Èm giíi h¹n ch¶y LL % 38.5 29.1 22 26.2 45.3 32.7 21.8 10 §é Èm giíi h¹n dÎo PL % 20.7 17.4 16 16.8 23.7 18.5 15.9 11 ChØ sè dÎo PI % 17.9 11.7 6 9.4 21.6 14.2 5.9 12 §é sÖt B - 0.21 0.36 0.53 0.39 -0.21 -0.05 0.38 13 ThÝ nghiÖm c¾t Gãc néi ma s¸t ®é 21044' 17056' 24043' 18040' 21007' 21055' 25055' 31001' 14 Lùc dÝnh kÕt c kG/cm2 0.224 0.154 0.101 0.15 0.419 0.226 0.1 0.033 ThÝ nghiÖm nÐn HÖ sè rçng ε - 0.709 0.646 0.6 0.631 0.576 0.576 0.574 0.57 15 HÖ sè lón a cm2/kG 0.037 0.039 0.03 0.032 0.026 0.027 0.028 0.025 16 Cêng ®é chÞu t¶i quy ­íc R kG/cm2 3.55 2.25 2.45 2.34 5.00 2.75 2.65 5.00 17 M« ®un tæng biÕn d¹ng E kG/cm2 34.20 35.91 62.13 40.42 41.42 55.29 67.00 77.07 18 Sè bóa trung b×nh/30cm N30 bóa T¶i träng: TÜnh t¶i: lµ t¶i träng mµ trong thêi gain sö dông kÕt cÊu kh«ng biÕn ®æi trÞ sè, hoÆc biÕn ®æi chóng so víi trÞ sè b×nh qu©n cã thÓ bá qua kh«ng tÝnh. Träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu, ¸p lùc ®Êt… T¶i träng ®éng: lµ t¶I träng mµ trong thêi gian sö dông kÕt cÊu cã biÕn ®æi trÞ sè mµ trÞ biÕn ®æi cña chóng so víi trÞ sè b×nh qu©n kh«ng thÓ bá qua ®­îc. VÝ dô t¶i träng « t«, cÇn trôc, hoÆc t¶i trong xÕp ®èng vËt liÖu… T¶i träng ngÉu nhiªn: lµ t¶i träng mµ trong thêi gian x©y dùng vµ sö dông kÕt cÊu kh«ng nhÊt ®Þnh xuÊt hiÖn, nh­ng hÔ cã xuÊt hiÖn th× hÖ sè rÊt lín vµ thêi gian duy tr× t­¬ng ®èi ng¾n. VÝ dô lùc ®éng ®Êt, løc ph¸t næ, lù va ®Ëp v.v… T¶i träng t¸c ®éng lªn kÕt cÊu ch¾n gi÷ chñ yÕu cã: ¸p lùc ®Êt: bao gåm ¸p lùc ®Êt tÜnh, ¸p lùc ®¸t bÞ ®éng, vµ ¸p lùc ®¸t chñ ®éng. NhËn thÊy ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng > ¸p lùc ®Êt tÜnh > ¸p lùc ®Êt chñ ®éng. §èi víi c«ng tr×nh Trung t©m th­¬ng m¹i - kh¸ch s¹n - v¨n phßng - c¨n hé cao cÊp - b·i ®Ëu xe ngÇm VINCOM lµ c«ng tr×nh trong thµnh phè, cã yªu cÇu nghiªm ngÆt vÒ chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu ch¾n gi÷ thµnh hè ®µo vµ cña nÒn nªn cã thÓ tÝnh theo ¸p lùc ®Êt tÜnh. KÝ hiÖu: Hîp lùc cña ¸p lùc ®Êt tÜnh t¸c ®éng lªn mçi mÐt dµi t­êng ch¾n ®Êt biÓu thÞ b»ng Eo (kN/m), c­êng ®é ¸p lùc ®Êt tÜnh biÓu thÞ b»ng po (kPa). Trong ®ã: : C­êng ®é ¸p lùc ®Êt tÜnh t¹i ®iÓm tÝnh to¸n (kPa); : Träng l­îng ®¬n vÞ cña tÇng ®Êt thø i bªn trªn ®iÓm tÝnh to¸n (kN/m3); : §é dµy tÇng ®Êt thø i bªn trªn ®iÓm tÝnh to¸n (m); : T¶i träng ph©n bè ®Òu trªn mÆt ®Êt (kPa); : hÖ sè ¸p lùc ®Êt tÜnh cña ®Êt t¹i ®iÓm tÝnh to¸n; Líp - 1 2 2 3 3 3 4 4 5 n 0.0 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 §é dµy líp hi(m) 1.00 5.20 2.01 0.19 2.21 27.19 4.30 15.10 3.90 23.55 §é s©u 1.00 6.20 8.21 8.40 10.25 35.59 39.89 54.99 58.89 82.44 Υbh(kN/m3) - 20.10 19.30 19.30 19.50 19.50 19.40 20.10 19.60 19.60 Υw(kN/m3) 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 q (Kpa) 0 15 15 15 15 15 15 15 15 15 ko 0.00 0.45 0.35 0.35 0.45 0.45 0.45 0.45 0.35 0.20 poi(Kpa) 0.00 51.74 14.94 0.68 10.39 127.86 24.45 75.49 14.41 49.74 po(Kpa) 0.00 51.74 66.67 67.35 77.75 205.61 230.06 305.55 319.97 369.71 ¸p lùc n­íc ngÇm, n­íc m­a: + ¸p lùc n­íc ngÇm: Mùc n­íc ngÇm s©u 8.21m tõ mÆt ®Êt hiÖn h÷u. T¶i träng t¸c ®éng lªn kÕt cÊu ch¾n ®Êt, ngoµi ¸p lùc ®Êt cßn cã ¸p lùc n­íc ngÇm d­íi mÆt ®Êt. Khi tÝnh ¸p lùc n­íc th­êng lÊy träng l­îng n­íc =10kN/m3. ¸p lùc do n­íc ngÇm g©y nªn cã liªn quan tíi c¸c nh©n tè nh­ l­îng cÊp bæ sung n­íc ngÇm, sù thay ®æi mïa, ®é kÝn cña t­êng ch¾n trong thêi gian thi c«ng ®µo hè, ®é s©u cña t­êng trong ®Êt, ph­¬ng ph¸p xö lÝ tho¸t n­íc v.v… TÝnh to¸n trong ph¹m vi thuyÕt minh nµy dïng ph­¬ng ph¸p tÝnh riªng ¸p lùc n­íc do tÝnh chÊt ®Êt d­íi hè mãng trong khu vùc x©y dùng lµ kh¸ phøc t¹p. HÇu nh­ lµ ®Êt c¸t, c¸t pha sÐt, sÐt pha v.v… Ph­¬ng ph¸p n­íc ®Êt tÝnh riªng ¸p dông träng l­îng ®Èy næi ®Ó tÝnh ¸p lùc ®Êt, dïng ¸p lùc n­íc tÜnh ®Ó tÝnh ¸p lùc n­íc sau ®ã céng hai lo¹i víi nhau sÏ cã tæng ¸p lùc bªn. TÝnh to¸n ë b¶ng d­íi ®©y: Líp - 1 2 2 3 3 3b 4 4a 5 §é s©u 1 6.2 8.21 8.4 10.25 35.59 39.89 54.99 58.89 82.44 Υ(kN/m3) - 20.10 19.30 19.30 19.50 19.50 19.40 20.10 19.60 19.60 Υw(kN/m3) 0.00 0.00 0.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 pwi(Kpa) 0 0 0 2.09 24.31 299.09 47.3 166.1 42.9 259.05 pw(Kpa) 0 0 0 2.09 26.4 325.49 372.79 538.89 581.79 840.84 T¶i träng thi c«ng: « t«, cÇn cÈu, vËt liÖu xÕp trªn hiÖn tr­êng, lùc neo gi÷ t­êng cõ v.v… Trong ®ã: q: t¶i träng trªn bÒ mÆt, lÊy q = 15kN/m2. Líp 1 1 2 2 3 3 3b 4 4a 5 ko 0.20 0.45 0.35 0.35 0.45 0.45 0.55 0.45 0.35 0.20 pq (kPa) 3.3 7.425 5.775 5.775 7.425 7.425 9.075 7.425 5.775 3.3 T¶i träng truyÒn tõ mãng qua m«i tr­êng ®Êt cña c«ng tr×nh x©y dùng trong ph¹m vi ¶nh h­ëng (ë gÇn hè mãng). NÕu vËt ch¾n gi÷ lµ mét bé phËn cña kÕt cÊu chñ thÓ th× ph¶i kÓ lùc déng ®Êt. T¶i träng phô do sù biÕn ®æi nhiÖt ®é vµ co ngãt bª t«ng g©y ra. Tuy nhiªn trong giíi h¹n cña ®å ¸n tèt nghiÖp cã thÓ bá qua lùc ®éng ®Êt vµ t¶i träng phô do sù biÕn ®æi nhiÖt ®é vµ co ngãt bª t«ng g©y ra. Còng nh­ t¶i träng truyÒn tõ mãng qua m«i tr­êng ®Êt cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trong ph¹m vi ¶nh h­ëng gÇn hè mãng. TÝnh to¸n néi lùc theo ph­¬ng ph¸p ®µn håi: Ph­¬ng ph¸p ®µn håi: C¸c gi¶ thiÕt c¬ b¶n: Th©n t­êng xem lµ ®µn håi v« h¹n. §· biÕt ¸p lùc n­íc ®Êt vµ gi¶ ®Þnh lµ ph©n bè tam gi¸c. Ph¶n lùc ®Êt chñ ®éng vµo th©n t­êng ë phÝa d­íi mÆt ®µo gi¶ ®Þnh lµ tØ lÖ thuËn víi dÞch chuyÓn cña th©n t­êng. Sau khi ®Æt thanh chèng (sµn nhµ) th× xem ®iÓm chèng cña thanh chèng lµ bÊt ®éng. Sau khi ®Æt tÇng thanh chèng d­íi, thõa nhËn lµ lùc trôc trong tÇng thanh chèng trªn duy tr× kh«ng ®æi, th©n t­êng ë phÇn bªn trªn còng duy tr× chuyÓn dÞch nh­ cò. y: chuyÓn dÞch th©n t­êng (m). Kh: hÖ sè nÒn theo chiÒu ngang cña líp ®Êt (kN/m3). Es = Kh x B: m« ®un ®µn håi ngang cña líp ®Êt (kN/m2). E: m« ®un ®µn håi cña th©n t­êng (kN/m2). I: moomen qu¸n tÝnh mÆt c¾t mçi mÐt dµi theo chiÒu ngang cña th©n t­êng. B: ®é dµi theo chiÒu ngang cña th©n t­êng, th­êng lÊy b»ng 1m. : ®é dèc cña ¸p lùc n­íc, ®Êt. TÝnh ¸p lùc ®Êt theo lý thuyÕt ¸p lùc ®Êt Rankine, c¨n cø vµo mùc n­íc ngÇm ®Ó tÝnh ¸p lùc n­íc, lÊy 1m theo chiÒu dµi th©n t­êng ®Ó tÝnh. ¸p lùc ®Êt tÜnh vµ ¸p lùc n­íc vµo l­ng t­êng: ë ®é s©u lÇn ®µo thø nhÊt: so víi cèt tÇng 1 s©u 9,25m ®Õn ®é s©u ®¸y tÇng hÇm 2. Lµm tÇng sµn tÇng 1 coi nh­ lµ thanh chèng thø nhÊt. Líp 3 n 1.1 §é s©u 10.25 §é dµy líp hi(m) 1.85 Υ(kN/m3) 19.4 §é s©u 10.25 Υw(kN/m3) 10 Υbh(kN/m3) 19.40 pwi(Kpa) 20.35 Υw(kN/m3) 10 pw(Kpa) 22.44 q (Kpa) 15 ko 0.45 poi(Kpa) 8.61 po(Kpa) 77.64 t¹i cao tr×nh ®µo ®Êt. Chän chiÒu dµy t­êng 100cm, bª t«ng B30. M« mem chèng uèn cña t­êng v©y: Modun ®µn håi cña bª t«ng: Líp 1 2 3 tb(1,2,3) 3b 4 4a 5 EI 2.60x106 Es 34200 35910 62130 44080 40420 41420 55290 67000 β i 0.24 0.24 0.278 0.253 0.25 0.25 0.27 0.28 βi2 0.0573 0.0588 0.077 0.064 0.0623 0.0631 0.0729 0.0803 β i3 0.0137 0.0142 0.021 0.016 0.0156 0.0159 0.0197 0.0227 Víi Trong ®ã: Víi Víi tÇng chèng thø nhÊt vµ lÇn ®µo thø nhÊt: Cho tøc tõ c«ng thøc A2 ë trªn nhËn th©y A2=0. Dïng c«ng thøc tÝnh A1,A3 lÊy x=-9.25 thay vµo, t×m ®­îc A1: ( EI=2.60E+06 kN/m2) βi=0.253 Dïng c«ng thøc ®Ó t×m dÞch chuyÓn ë vÞ trÝ dù ®Þnh ®Æt tÇng chèng thø 2 ( khi ®ã lÊy x=0 thay vµo c«ng thøc): 0 0 Giai ®o¹n ®µo thø 2: ®· biÕt βi=0.278 T×m T×m chuyÓn dÞchë vÞ trÝ dù ®Þnh ®Æt tÇng thanh chèng thø 3: (khi ®ã lÊy x=0 thay vµo c«ng thøc): Giai ®o¹n ®µo thø 3: ®· biÕt βi=0.278 T×m T×m chuyÓn dÞchë vÞ trÝ dù ®Þnh ®Æt tÇng thanh chèng thø 3: (khi ®ã lÊy x=0 thay vµo c«ng thøc): H¹n chÕ cña ph­¬ng ph¸p: míi chØ ®­a ra ®­îc c¸c momen cña t­êng v©y t¹i c¸c ®iÓm chèng cña sµn vµo t­êng v©y. Ch­a xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña cña nÒn ®Êt phÝa d­íi. ChÝnh v× vËy kÕt qu¶ cña ph­¬ng ph¸p ch­a nãi hÕt sù lµm viÖc thùc tÕ cña nÒn ®Êt + t­êng v©y + hÖ dÇm sµn. tÝnh to¸n néi lùc b»ng phÇn mÒm plaxis. S¬ ®å tÝnh: T­êng v©y ®­îc tÝnh to¸n theo ph­¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n, sö dông phÇn mÒm Plaxis v8.2 Professional, trong ®ã c¸c phÇn tö ®­îc m« h×nh hãa nh­ sau: T­êng ®­îc m« h×nh hãa thµnh phÇn tö Plates. Sµn tÇng hÇm ®­îc m« t¶ thµnh phÇn tö Anchors d¹ng Strut. §Êt ®­îc m« t¶ thµnh phÇn tö Soil & Interfaces víi m« h×nh nÒn Morh- Coulomb. M« h×nh bµi to¸n nh­ trong h×nh d­íi ®©y: H×nh 3. M« h×nh tÝnh to¸n hÖ kÕt cÊu - nÒn ®Êt 1. Material data Fig. 1 Plot of geometry with material data sets Table [1] Soil data sets parameters Mohr-Coulomb 1 LOP 0 2 LOP1 3 LOP2 4 LOP3B Type Drained Drained Drained Drained gunsat [kN/m³] 18.00 16.20 15.90 16.10 gsat [kN/m³] 19.00 20.10 19.30 19.40 kx [m/day] 0.003 1.000 1.000 1.000 ky [m/day] 0.003 1.000 1.000 1.000 einit [-] 0.500 0.500 0.500 0.500 ck [-] 1E15 1E15 1E15 1E15 Eref [kN/m²] 7500.000 15000.000 24000.000 36000.000 n [-] 0.350 0.300 0.300 0.300 Gref [kN/m²] 2777.778 5769.231 9230.769 13846.154 Eoed [kN/m²] 12037.037 20192.308 32307.692 48461.538 cref [kN/m²] 0.10 28.70 10.40 9.50 j [°] 25.00 23.10 24.30 25.10 y [°] 0.00 0.00 0.00 0.00 Einc [kN/m²/m] 0.00 0.00 0.00 0.00 yref [m] 0.000 0.000 0.000 0.000 cincrement [kN/m²/m] 0.00 0.00 0.00 0.00 Tstr. [kN/m²] 0.00 0.00 0.00 0.00 Rinter. [-] 1.00 1.00 1.00 1.00 Interface permeability Neutral Neutral Neutral Neutral Mohr-Coulomb 5 LOP4 6 LOP4A 7 LOP5 8 LOP6 Type Drained Drained Drained Drained gunsat [kN/m³] 16.90 16.70 16.60 16.70 gsat [kN/m³] 20.10 19.60 19.60 19.80 kx [m/day] 1.000 1.000 1.000 1.000 ky [m/day] 1.000 1.000 1.000 1.000 einit [-] 0.500 0.500 0.500 0.500 ck [-] 1E15 1E15 1E15 1E15 Eref [kN/m²] 65000.000 65000.000 26800.000 26800.000 n [-] 0.300 0.250 0.250 0.250 Gref [kN/m²] 25000.000 26000.000 10720.000 10720.000 Eoed [kN/m²] 87500.000 78000.000 32160.000 32160.000 cref [kN/m²] 37.80 22.60 10.00 10.00 j [°] 21.10 21.90 25.90 25.90 y [°] 0.00 0.00 0.00 0.00 Einc [kN/m²/m] 0.00 0.00 0.00 0.00 yref [m] 0.000 0.000 0.000 0.000 cincrement [kN/m²/m] 0.00 0.00 0.00 0.00 Tstr. [kN/m²] 0.00 0.00 0.00 0.00 Rinter. [-] 1.00 1.00 1.00 1.00 Interface permeability Neutral Neutral Neutral Neutral Mohr-Coulomb 9 LOP3 Type Drained gunsat [kN/m³] 16.30 gsat [kN/m³] 19.50 kx [m/day] 1.000 ky [m/day] 1.000 einit [-] 0.500 ck [-] 1E15 Eref [kN/m²] 36000.000 n [-] 0.300 Gref [kN/m²] 13846.154 Eoed [kN/m²] 48461.538 cref [kN/m²] 9.50 j [°] 25.10 y [°] 0.00 Einc [kN/m²/m] 0.00 yref [m] 0.000 cincrement [kN/m²/m] 0.00 Tstr. [kN/m²] 0.00 Rinter. [-] 1.00 Interface permeability Neutral Table [2] Beam data sets parameters No. Identification EA EI w n Mp Np [kN/m] [kNm²/m] [kN/m/m] [-] [kNm/m] [kN/m] 1 WALL 1.0 2E7 1.6667E6 7.00 0.20 1E15 1E15 Table [3] Anchor data sets parameters No. Identification EA |Fmax,comp| |Fmax,tens| L spacing [kN] [kN] [kN] [m] 1 T1 8125000.00 1E15 1E15 1.00 2 B1 6500000.00 1E15 1E15 1.00 3 B2 6500000.00 1E15 1E15 1.00 4 B3 8125000.00 1E15 1E15 1.00 5 B4 8125000.00 1E15 1E15 1.00 6 B5 8125000.00 1E15 1E15 1.00 7 B6 52000000.00 1E15 1E15 1.00 C¸c giai ®o¹n tÝnh to¸n (construction phases): Theo tr×nh tù thi c«ng ®µo ®Êt vµ l¾p ®Æt hÖ chèng nh­ ®· m« t¶ ë trªn, hÖ kÕt cÊu vµ nÒn ®­îc tÝnh to¸n qua 4 giai ®o¹n (Phases) sau: Phase 1: Thi c«ng sµn tÇng T1, ®µo ®Êt ®Õn cao ®é ®¸y sµn hÇm B2. Phase 2: Thi c«ng sµn hÇm B2, ®µo ®Êt ®Õn cao ®é ®¸y sµn hÇm B4. Phase 3: Thi c«ng sµn hÇm B4, ®µo ®Êt ®Õn cao ®é ®¸y ®µi mãng. Phase 4: Thi c«ng sµn hÇm B6, ®µi mãng. KÕt qu¶ tÝnh to¸n: KÕt qu¶ tÝnh néi lùc vµ chuyÓn vÞ cña t­êng t¹i mét sè tiÕt diÖn trong b¶ng d­íi ®©y: Giai ®o¹n M« men uèn - M (kNm/m) ChuyÓn vÞ - y (mm) Ph¶n lùc thanh chèng - F (kN/m) Lùc c¾t (kN/m) C¨ng phÝa ngoµi C¨ng phÝa trong §Ønh t­êng Th©n t­êng T1 B2 B4 B6 I 530 49 134,2  182,42 (Phase 2) II 720 53 33,7 735 451,49  (Phase 4) III 1110 58 65,8 500,9 1217,6 712,19  (Phase 6) IV 1110 59 68,6 506,4 1216 29,4 712,19  (Phase 7) 1.6 ThiÕt kÕ thÐp cho t­êng v©y : 1.6.1_TÝnh to¸n cèt däc : a, Giai ®o¹n I: ViÖc tÝnh to¸n cèt thÐp cho t­êng v©y thùc hiÖn cho 1m dµi, tÝnh nh­ cÊu kiÖn chÞu uèn. Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña ta t×m ra mét gi¸ trÞ m«men th©n t­êng lín nhÊt lµ: M = 530 kNm. ChiÒu dµy t­êng v©y d = 100cm. ChiÒu dµy líp b¶o vÖ chän a = 7 cm. Suy ra ho = 100 – 7 = 93 cm. Bªt«ng B30, cã Rn=17 MPa ThÐp chÞu lùc nhãm AII, Ra = 280 MPa Tra b¶ng cã: TÝnh to¸n: Tra b¶ng ®­îc: DiÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu: Bè trÝ 5(2f22) cho 1m dµi cã As = 37,9 cm2, tøc bè trÝ thÐp däc : (2f22), a200. Hµm l­îng cèt thÐp m = 0,38 %. Líp cèt thÐp cßn l¹i chÞu phÇn m«men ng­îc dÊu so víi M = 530 kNm ®· tÝnh. Tõ kÕt qu¶ néi lùc ta thÊy gi¸ trÞ cña m«men nµy rÊt nhá so víi m«men lín nhÊt xuÊt hiÖn trong th©n t­êng. Ta bè trÝ thÐp cÊu t¹o f22, a200 lµ ®ñ ®¶m b¶o chÞu l­îng m«men nµy ®ång thêi ®­êng kÝnh thÐp kh«ng qu¸ nhá ®¶m b¶o æn ®Þnh thi c«ng h¹n lång thÐp ®­îc dÔ dµng. Tuy nhiªn, lång thÐp cã thÓ ®¶m b¶o æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh thi c«ng ta bè trÝ chÞu ®­îc träng l­îng lång thÐp. L­îng cèt thÐp nµy phô thuéc vµo kÝch th­íc tÊm t­êng v©y. b, Giai ®o¹n II: ViÖc tÝnh to¸n cèt thÐp cho t­êng v©y thùc hiÖn cho 1m dµi, tÝnh nh­ cÊu kiÖn chÞu uèn. Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta t×m ra mét gi¸ trÞ m«men th©n t­êng lín nhÊt lµ: M = 720 kNm. ChiÒu dµy t­êng v©y d = 100cm. ChiÒu dµy líp b¶o vÖ chän a = 7 cm. Suy ra ho = 100 – 7 = 93 cm. Bªt«ng B30, cã Rn=17 MPa ThÐp chÞu lùc nhãm AII, Ra = 280 MPa Tra b¶ng cã: TÝnh to¸n: Tra b¶ng ®­îc: DiÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu: Bè trÝ 5(2f22) cho 1m dµi cã As = 37,9 cm2, tøc bè trÝ thÐp däc : (2f22), a200. Hµm l­îng cèt thÐp m = 0,38 %. Líp cèt thÐp cßn l¹i chÞu phÇn m«men ng­îc dÊu so víi M = 720 kNm ®· tÝnh. Tõ kÕt qu¶ néi lùc ta thÊy gi¸ trÞ cña m«men nµy rÊt nhá so víi m«men lín nhÊt xuÊt hiÖn trong th©n t­êng. Ta bè trÝ thÐp cÊu t¹o f22, a200 lµ ®ñ ®¶m b¶o chÞu l­îng m«men nµy ®ång thêi ®­êng kÝnh thÐp kh«ng qu¸ nhá ®¶m b¶o æn ®Þnh thi c«ng h¹n lång thÐp ®­îc dÔ dµng. Tuy nhiªn, lång thÐp cã thÓ ®¶m b¶o æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh thi c«ng ta bè trÝ chÞu ®­îc träng l­îng lång thÐp. L­îng cèt thÐp nµy phô thuéc vµo kÝch th­íc tÊm t­êng v©y. c, Giai ®o¹n III: ViÖc tÝnh to¸n cèt thÐp cho t­êng v©y thùc hiÖn cho 1m dµi, tÝnh nh­ cÊu kiÖn chÞu uèn. Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta t×m ra mét gi¸ trÞ m«men th©n t­êng lín nhÊt lµ: M = 1110 kNm. ChiÒu dµy t­êng v©y d = 100cm. ChiÒu dµy líp b¶o vÖ chän a = 7 cm. Suy ra ho = 100 – 7 = 93 cm. Bªt«ng B30, cã Rn=17 MPa ThÐp chÞu lùc nhãm AII, Ra = 280 MPa Tra b¶ng cã: TÝnh to¸n: Tra b¶ng ®­îc: DiÖn tÝch cèt thÐp yªu cÇu: Bè trÝ 5(3f22) cho 1m dµi cã As = 57,0 cm2, tøc bè trÝ thÐp däc : (23f22), a200. Hµm l­îng cèt thÐp m = 0,57 %. Líp cèt thÐp cßn l¹i chÞu phÇn m«men ng­îc dÊu so víi M = 1110 kNm ®· tÝnh. Tõ kÕt qu¶ néi lùc ta thÊy gi¸ trÞ cña m«men nµy rÊt nhá so víi m«men lín nhÊt xuÊt hiÖn trong th©n t­êng. Ta bè trÝ thÐp cÊu t¹o f22, a200 lµ ®ñ ®¶m b¶o chÞu l­îng m«men nµy ®ång thêi ®­êng kÝnh thÐp kh«ng qu¸ nhá ®¶m b¶o æn ®Þnh thi c«ng h¹n lång thÐp ®­îc dÔ dµng. Tuy nhiªn, lång thÐp cã thÓ ®¶m b¶o æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh thi c«ng ta bè trÝ chÞu ®­îc träng l­îng lång thÐp. L­îng cèt thÐp nµy phô thuéc vµo kÝch th­íc tÊm t­êng v©y. 1.7 KiÓm tra tÝnh æn ®Þnh cña kÕt cÊu ch¾n gi÷ : Khi ®µo hè mãng, do ®Êt trong hè mãng bÞ ®µo ®i lµm biÕn ®æi tr­êng øng suÊt vµ tr­êng biÕn d¹ng cña nÒn ®Êt, cã thÓ dÉn ®Õn mÊt æn ®Þnh nÒn ®Êt, vÝ dô nÒn ®Êt bÞ tr­ît, ®¸y hè bÞ phång lªn vµ c¸t ch¶y v.v… Do ®ã trong khi thiÕt kÕ ch¾n gi÷ hè mãng cÇn thiÕt ph¶i kiÓm tra tÝnh æn ®Þnh cña hè mãng, khi cÇn ph¶i cã thªm c¸c biÖn ph¸p gia c­êng, lµm cho tÝnh æn ®Þnh cña nÒn ®Êt cã ®ñ ®é an toµn nhÊt ®Þnh. I.7.1_ KiÓm tra tÝnh æn ®Þnh chèng tråi (bïng) cña hè mãng: (theo s¸ch thiÕt kÕ vµ thi c«ng hè mãng s©u – PGS TS NguyÔn B¸ KÕ) Ph­¬ng ph¸p tÝnh chèng tråi ®¸y khi ®«ng thêi xem xÐt c¶ c vµ . TT ChØ tiªu Ký hiÖu §¬n vÞ Líp 1 Líp 2 Líp 3 Líp 3b Líp 4 Líp 4a Líp 5 Líp 6 Thµnh phÇn h¹t (mm) 1 sÐt <.005 p % 19 23 11 17 53 26 9 5 Bét 0.01->0.005 5 2 3 5 10 3 3 2 0.05->0.01 12 6 5 14 17 8 6 3 C¸t 0.1->0.05 9 7 5 18 8 10 5 4 0.25->0.1 9 29 29 45 7 28 28 23 0.5->0.25 6 28 29 1 4 21 32 29 1.0->0.5 3 5 12 1 4 10 27 2.0->1.0 2 4 5 5 S¹n sái 2->5 3 1 2 2 5->10 8 1 10->20 24 2 TÝnh chÊt vËt lý §é Èm tù nhiªn W % 24.5 21.8 19.3 20.4 19.3 17.5 18.2 18.5 3 Dung träng tù nhiªn g/cm3 2.01 1.93 1.95 1.94 2.01 1.96 1.96 1.98 4 Dung träng kh« g/cm3 1.62 1.59 1.63 1.61 1.69 1.67 1.66 1.67 5 Tû träng g/cm3 2.78 2.68 2.67 2.68 2.7 2.68 2.66 2.67 6 HÖ sè rçng e - 0.719 0.692 0.634 0.66 0.606 0.605 0.605 0.599 7 §é rçng n % 42 41 39 40 38 38 38 38 8 §é b·o hßa G % 94 85 81 83 86 78 80 83 9 H¹n ®é ch¶y - dÎo §é Èm giíi h¹n ch¶y LL % 38.5 29.1 22 26.2 45.3 32.7 21.8 10 §é Èm giíi h¹n dÎo PL % 20.7 17.4 16 16.8 23.7 18.5 15.9 11 ChØ sè dÎo PI % 17.9 11.7 6 9.4 21.6 14.2 5.9 12 §é sÖt B - 0.21 0.36 0.53 0.39 -0.21 -0.05 0.38 13 ThÝ nghiÖm c¾t Gãc néi ma s¸t ®é 21044' 17056' 24043' 18040' 21007' 21055' 25055' 31001' 14 Lùc dÝnh kÕt c kG/cm2 0.224 0.154 0.101 0.15 0.419 0.226 0.1 0.033 ThÝ nghiÖm nÐn HÖ sè rçng ε - 0.709 0.646 0.6 0.631 0.576 0.576 0.574 0.57 15 HÖ sè lón a cm2/kG 0.037 0.039 0.03 0.032 0.026 0.027 0.028 0.025 16 Cêng ®é chÞu t¶i quy ­íc R kG/cm2 3.55 2.25 2.45 2.34 5.00 2.75 2.65 5.00 17 M« ®un tæng biÕn d¹ng E kG/cm2 34.20 35.91 62.13 40.42 41.42 55.29 67.00 77.07 18 Sè bóa trung b×nh/30cm N30 bóa - Dù ®Þnh ch«n t­êng vµo líp ®Êt 4 lµ 2,9m. Líp ®Êt 4 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý b¶ng trªn. Trong ®ã: D - ®é ch«n s©u cña th©n t­êng; H - ®é ®µo s©u cña hè mãng; q – siªu t¶i mÆt ®Êt; - trÞ b×nh qu©n gia quyÒn cña träng l­îng tù nhiªn cña c¸c líp ®Êt ë phÝa ngoµi hè kÓ tõ mÆt ®Êt ®Õn ®¸y t­êng; - trÞ b×nh qu©n gia quyÒn cña träng l­îng tù nhiªn cña c¸c líp ®Êt ë phÝa trong hè kÓ tõ mÆt ®µo ®Õn ®¸y t­êng; , - hÖ sè tÝnh to¸n kh¶ n¨ng chiu lùc tíi h¹n cña ®Êt. c- lùc dÝnh kÕt cña ®Êt. Dïng c«ng thøc Prandtl, , lÇn l­ît lµ: e lµ g×? => +, +, +, D = 19,9 m +, H = 24,1 m +, q = 15kN/m2=1500kg/m2 +, c=0,419 kG/cm2 =4190kG/m2 +, +, => >1,5 Nh­ vËy t­êng v©y ®Æt s©u 45 m kÓ tõ mÆt ®Êt tù nhiªn, vµo líp ®Êt thø 4 kho¶ng 2,9 m lµ hîp lý, ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn chèng ®Èy tråi ë ch©n t­êng. I.7.2_ KiÓm tra tÝnh æn ®Þnh chèng ch¶y thÊm cña hè ®µo: I.7.2.1_KiÓm tra æn ®Þnh chèng phun trµo: (theo s¸ch thiÕt kÕ vµ thi c«ng hè mãng s©u – PGS TS NguyÔn B¸ KÕ) ChiÒu s©u t­êng v©y dù kiÕn so víi cao ®é tù nhiªn lµ 45m, so víi ®¸y tÇng hÇm (mÆt ®¸y tÇng hÇm 6) lµ 19,9m. (h×nh vÏ) Khi ®µo hè mãng trong líp ®Êt b·o hßa n­íc, ph¶i th­êng xuyªn l­u t©m ®Õn ¸p lùc n­íc,b¶o ®¶m æn ®Þnh cña hè mãng, nhÊt thiÕt ph¶i kiÓm tra xem trong t×nh h×nh ch¶y thÊm th× cã thÓ xuÊt hiÖn phun trµo ( c¸t ch¶y ) hay kh«ng. Khi n­íc ngÇm ch¶y tõ bªn d­íi mÆt ®¸y hè mãng lªn bªn trªn mÆt hè mãng, c¸c h¹t ®Êt trong nÒn ®Êt sÏ chÞu lùc ®Èy næi cña ¸p lùc n­íc thÈm thÊu, mét khi xuÊt hiÖn ¸p lùc n­íc thÈm thÊu qu¸ lín, c¸c h¹t ®Êt sÏ ë tr¹ng th¸i huyÒn phï trong n­íc ®ang l­u ®éng, t¹o hiÖn t­îng phun trµo. Toµn bé lùc thÈm thÊu J t¸c dông trong ph¹m vi phun trµo B lµ: Trong ®ã: h – tæn thÊt cét n­íc trong ph¹m vi B tõ ch©n t­êng ®Õn mÆt ®¸y hè mãng, th­êng cã thÓ lÊy h »hw/2; - tØ träng cña n­íc; B – ph¹m vi x¶y ra c¸t ch¶y, c¨n cø vµo kÕt qu¶ thùc nghiÖm, ®Çu tiªn x¶y ra trong ph¹m vi c¸ch xa thµnh hè mãng b»ng kho¶ng 1/2 ®é c¾m s©u vµo ®Êt cña t­êng ch¾n; tøc B = D/2 +, +, +, => Träng l­îng trong n­íc cña khèi ®Êt W chèng l¹i ¸p lùc thÈm thÊu lµ: Trong ®ã: - träng l­îng ®Èy næi cña ®Êt; D - ®é c¾m s©u vµo ®Êt cña t­êng. +, +, D = 19,9m => +, B = 16,89m NÕu tháa m·n ®iÒu kiÖn w>J th× sÏ kh«ng x¶y ra phun trµo, tøc ph¶i tháa m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y: Trong ®ã: - hÖ sè an toµn chèng phun trµo, th­êng lÊy +, Ngoµi ra, do t­êng ch¾n chØ lµ kÕt cÊu ch¾n t¹m thêi, ®Ó ®¬n gi¶n viÖc tÝnh to¸n, cã thÓ lÊy gÇn ®óng ®­êng ch¶y ng¾n nhÊt, tøc ®­êng ch¶y s¸t nhÊt vµo t­êng ch¾n ®Ó t×m lùc ch¶y thÊm lín nhÊt: Trong ®ã: i - ®é dèc thñy lùc ch¶y thÊm cña ®Êt ®¸y hè; hw - chªnh lÖch cét n­íc gi÷a trong vµ ngoµi ®¸y hè; L - ®é dµi ®­êng ch¶y cña dßng thÊm ng¾n nhÊt; - tæng ®é dµi ®o¹n n»m ngang cña ch¶y thÊm; - tæng ®é dµi ®o¹n th¼ng ®øng cña ch¶y thÊm; m - hÖ sè tÝnh ®æi khi tÝnh ®æi ®o¹n th¼ng ®øng cña ®­êng ch¶y thÊm thµnh ®o¹n n»m ngang. Khi lµ t­êng mµng qu©y mét hµng lÊy m = 1,5; khi lµ t­êng mµng qu©y nhiÒu hµng m = 2,0. +, +, +, m =1,5. +, +, Chèng ch¶y thÊm hoÆc æn ®Þnh phun trµo cña khèi ®Êt ë ®¸y hè cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau: Trong ®ã: - ®é dèc thñy lùc tíi h¹n cña khèi ®Êt ë ®¸y hè; Gs – mËt ®é h¹t cña ®Êt; e – hÖ sè rçng cña ®Êt; Ks – hÖ sè an toµn æn ®Þnh chèng ch¶y thÊm hoÆc chèng phun trµo, lÊy b»ng 1,5 – 2,0. Khi ®Êt ®¸y hè lµ ®Êt c¸t, ®Êt bét c¸t, ®Êt sÐt vµ ®Êt bét trong cã kÑp tÇng máng c¸t bé râ rÖt th× Ks lÊy trÞ sè lín. I.7.2.2_KiÓm tra æn ®Þnh chèng cét n­íc cã ¸p: (theo s¸ch thiÕt kÕ vµ thi c«ng hè mãng s©u – PGS- TS NguyÔn B¸ KÕ) Trong líp ®Êt sÐt kh«ng thÊm n­íc,cã mét tÇng chøa n­íc, cã ¸p, hoÆc trong tÇng chøa n­íc tuy kh«ng ph¶i lµ n­íc cã ¸p, nh­ng do ®µo ®Êt mµ h×nh thµnh chªnh lÖch cét n­íc gi÷a bªn trong vµ bªn ngoµi hè mãng, lµm cho ¸p lùc n­íc trong tÇng chøa n­íc ë bªn trong vµ bªn ngoµi hè mãng, lµm cho ¸p lùc n­íc trong tÇng chøa n­íc ë bªn trong hè mãng lín h¬n ¸p lùc n­íc tÜnh – h×nh vÏ d­íi. Cã thÓ kiÓm tra æn ®Þnh chèng n­íc cã ¸p cña ®Êt ë ®¸y hè mãng theo c«ng thøc sau ®©y: Trong ®ã: - ¸p lùc träng l­îng b¶n th©n cña líp ®Êt phñ n»m tõ mÆt hè mãng ®Õn m¸i cña tÇng n­íc cã ¸p. - ¸p lùc cét n­íc cña tÇng n­íc cã ¸p. – hÖ sè an toµn æn ®Þnh chèng cét n­íc cã ¸p lÊy b»ng 1,05. II- thiÕt kÕ cét chèng t¹m cho thi c«ng Top-Down II.1_ HÖ thèng cét chèng t¹m vµ nguyªn lý tÝnh to¸n : HÖ cét chèng t¹m cã thÓ ®­îc lµm b»ng nhiÒu lo¹i vËt liÖu, cã tiÕt diÖn ®a d¹ng tuú theo ý ®å cña ng­êi thi c«ng. Trong phÇn thuyÕt minh thi c«ng sÏ tr×nh bµy cô thÓ vÒ hÖ thèng cét t¹m nµy. Ta chØ x¸c ®Þnh nh÷ng th«ng sè cÇn thiÕt cña cét t¹m phôc vô cho qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kÕt cÊu nh­ sau: + Cét t¹m sö dông dù kiÕn dïng lo¹i cét b»ng thÐp h×nh tæ hîp c¸nh réng. + HÖ cét chèng t¹m cã s¬ ®å tÝnh cña cét nh­ sau: Ch©n cét: ngµm vµo bªt«ng cäc t¹i vÞ trÝ c¸c cäc khoan nhåi. Ch©n cét ®­îc ngµm vµo phÇn bªt«ng tèt cña cäc kho¶ng 1,5m. + S¬ ®å bè trÝ cét t¹m ®­îc tr×nh bµy trong b¶n vÏ thi c«ng Top-Down. Nguyªn lý tÝnh to¸n: Trªn c¬ së t¶i träng vµ s¬ ®å tÝnh cña cét, ta tÝnh to¸n cét theo d¹ng chÞu nÐn ®óng t©m theo lý thuyÕt cña m«n häc “ KÕt cÊu thÐp”. II.2_ ThiÕt kÕ cét chèng t¹m b»ng thÐp h×nh : II.2.1_ Th«ng sè tÝnh to¸n : a. ChiÒu dµi tÝnh to¸n : + ChiÒu dµi cña cét thÐp chèng t¹m kh«ng tÝnh phÇn ngµm vµo bª t«ng, phÇn nµy dµi kho¶ng 1,5m theo thiÕt kÕ. Ch©n cét tÝnh tõ mÆt bª t«ng lý thuyÕt vµ cao tr×nh kiÓm tra l¹i sau khi ®æ bª t«ng cäc khoan nhåi. Coi nh­ mÆt bª t«ng cña cäc khoan nhåi ë mÆt sµn tÇng hÇm 2. + §Ønh cét: do cét t¹m bè trÝ n»m trong hÖ cét chÝnh vµ hÖ thèng dÇm sµn tÇng 1 nªn ®Ønh cét cã thÓ coi lµ liªn kÕt khíp. ChuyÓn vÞ ®Ønh cét lµ hoµn toµn cã thÓ x¶y ra. Do ®ã ta coi ®Ønh cét lµ khíp cè ®Þnh t¹i cao tr×nh mÆt d­íi sµn tÇng 1, tøc lµ cèt -1.50 m – kÓ tõ cèt sµn tÇng 1.(®· kÓ chiÒu dµy sµn, chiÒu dµy dÇm, vµ phÇn cét ®· thi c«ng tr­íc theo ph­¬ng ph¸p Top-down). Nh­ vËy, chiÒu dµi cét: Lc = 9,0 – 1,5 = 7,5(m) Do liªn kÕt theo hai ph­¬ng lµ nh­ nhau ( cÊu kiÖn mét ®Çu ngµm, mét ®Çu khíp) nªn chiÒu dµi tÝnh to¸n thÐp hai ph­¬ng lµ: Lx = Ly = 0,7.Lc = (m) b. T¶i träng : Trong thùc tÕ, cét t¹m sÏ lµm viÖc kh«ng gian, chÞu uèn theo hai ph­¬ng X vµ Y. §Ó x¸c ®Þnh chÝnh x¸c néi lùc th©n cét, ta cÇn thiÕt lËp mét s¬ ®å tÝnh kh«ng gian t­¬ng øng víi tiÕn ®é thi c«ng ®· ®­îc Ên ®Þnh. ViÖc lµm nµy t­¬ng ®èi phøc t¹p vµ kh«ng thùc hiÖn ®­îc trong qu¸ tr×nh tÝnh kÕt cÊu nÕu nh­ ch­a cã mét tiÕn ®é thi c«ng chuÈn. Trong ph¹m vi ®å ¸n, em tÝnh to¸n cét t¹m mét c¸ch gÇn ®óng víi t¶i träng ®óng t©m lÊy theo diÖn chÞu t¶i cña cét. T¶i träng nÐn ®­îc t¨ng thªm 1,2 – 1,5 lÇn ®Ó kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña m«men lÖch t©m. Cã thÓ nhËn xÐt r»ng: + §èi víi t¶i träng ®øng nh­ tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i thi c«ng th× kh«ng g©y ra m«men lÖch t©m lín cho cét t¹m, trõ tr­êng hîp cét chÝnh tÇng hÇm ®­îc thi c«ng lÖch t©m so víi c¸c cét t¹m ë phÝa d­íi. + Tæng ¸p lùc ®Êt tÇng hÇm t¸c dông sÏ lín h¬n do diÖn tÝch chÞu t¶i lín h¬n ph­¬ng däc nhµ. C¸c lùc nµy ®­îc m« h×nh ho¸ thµnh c¸c t¶i tËp trung ®Æt ngang t¹i møc sµn. Sù biÕn d¹ng cña sµn trong mÆt ph¼ng (mÆc dï lµ rÊt nhá) sÏ truyÒn chuyÓn vÞ ngang vµo ®Çu cét lµm cho cét chÞu uèn theo c¶ hai ph­¬ng. Cét sÏ cã xu h­íng chÞu uèn chÝnh quanh trôc X do t¶i träng ngang theo ph­¬ng Y lín h¬n mµ l¹i cã Ýt cét h¬n. Do ®ã, mÆc dï thiÕt kÕ cét chÞu nÐn ®óng t©m nh­ng ta vÉn bè trÝ tiÕt diÖn cét cã kh¶ n¨ng chÞu uèn theo ph­¬ng Y lín h¬n cho phï hîp víi t×nh tr¹ng lµm viÖc thùc tÕ cña cét. +1, Khèi Tower theo s¬ ®å bè trÝ cét t¹m, cét cã diÖn tÝch chÞu t¶i lín nhÊt n»m ë ®µi G6, G7 víi diÖn tÝch lµ: S = 10x10=100 (m2) - Theo tiÕn ®é thi c«ng nhanh nhÊt cã thÓ ®¹t ®­îc, ta tÝnh cét ph¶i chÞu t¶i träng cña 5 sµn lµ sµn tÇng 1, tÇng löng, tÇng 2, 3. Tæng tÜnh t¶i 242,3 kG/m2( ch­a kÓ träng l­îng b¶n th©n sµn). Sµn trong khèi cao tÇng cã chiÒu dµy »200mm (lÊy thiªn an toµn), nh­ vËy träng l­îng b¶n th©n sµn . Nh­ vËy tæng tÜnh t¶i cã kÓ träng l­îng b¶n th©n sµn: 742,3 kG/m2. Ho¹t t¶i thi c«ng sµn lµ 480 kG/m2. Tæng t¶i träng t¸c dông lªn sµn lµ: q = 1222,3 kG/m2. -Tæng t¶i träng ®øng ®Çu cét lµ : TT = 5.n.qtt.S = 5.1,1.1,2.100 = 660 (T) +2, KiÓm tra tiÕt diÖn cét chèng khèi TOWER. C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: A= 2. 3. 47 + 3. 1,8. 49 = 546,6 cm2 Ix= 2.(47. 33/12 + 3. 47. 262)+ 3. 1,8. 493 /12= 243786 cm4 Iy = 2. 3. 473/12 +3. 49. 1,83/12 + 2. 1,8. 49. 17,62 = 106625 cm4 Wx = 2.Ix/h = 2. 243786/55 = 8865 cm3 Wy = 2.Iy/h = 2. 106625/47 = 4537 cm3 +3, Tr­êng hîp : §· thi c«ng sµn tÇng 1, ®ang ®µo ®Êt thi c«ng sµn tÇng hÇm B2 §é lÖch t©m t­¬ng ®èi m vµ ®é lÖch t©m tÝnh ®æi m1: TÝnh víi ®é lÖch t©m e= 15cm (2%), trong mÆt ph¼ng yÕu nhÊt TÝnh m= e. Ang/ Wy= 15. 546,6/ 4537= 1,81. TÝnh m1= . m= 1,63. 1,81= 3,0< 20 nªn kh«ng cÇn kiÓm tra vÒ bÒn. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ trong mÆt ph¼ng uèn: Víi vµ m1 = 3,0, tra b¶ng II.2 phô lôc II cã Lùc däc lín nhÊt: (tháa m·n) TÝnh víi ®é lÖch t©m e= 15cm (2%), ngoµi mÆt ph¼ng yÕu nhÊt TÝnh m= e. Ang/ Wx= 15. 546,6/ 8865= 0,925. TÝnh m1= . m= 1,732. 0,925= 1,6< 20 nªn kh«ng cÇn kiÓm tra vÒ bÒn. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ trong mÆt ph¼ng uèn. Víi vµ m1 = 1,6, tra b¶ng II.2 phô lôc II cã Lùc däc lín nhÊt: (tháa m·n) +1, Khèi Park theo s¬ ®å bè trÝ cét t¹m, cét cã diÖn tÝch chÞu t¶i lín nhÊt: S = 8,4x8,4=70,56 (m2) - Tæng tÜnh t¶i 242,3 kG/m2( ch­a kÓ träng l­îng b¶n th©n sµn). Sµn trong khèi cao tÇng cã chiÒu dµy 250mm, nh­ vËy träng l­îng b¶n th©n sµn . Nh­ vËy tæng tÜnh t¶i cã kÓ träng l­îng b¶n th©n sµn: 867,3 kG/m2. Ho¹t t¶i thi c«ng sµn lµ 1000 kG/m2. Tæng t¶i träng t¸c dông lªn sµn lµ: q = 1867,3 kG/m2. - Tæng t¶i träng ®øng ®Çu cét lµ : TT =n.qtt.S = 1,1.1,9. 70,56 = 150 (T) KiÓm tra tiÕt diÖn cét chèng khèi PARK. Chiều cao tiết diện cột: h = 41.9 ( cm ) Chiều rộng cánh lớn: bf1 = 35 ( cm ) Chiều rộng cánh nhỏ bf2 = 30 ( cm ) Bề dày cách lớn: tf1 = 1.6 ( cm ) Bề dày cánh nhỏ: tf2 = 1.6 ( cm ) Bề dày bụng: tw = 1.6 ( cm ) Khoảng cách giữa 2 bụng: bo = 21.8 ( cm ) Chiều rộng bản bụng: hw = 35.5 ( cm ) Tổng diện tích bản cánh: Af = 208 ( cm2 ) Tổng diện tích bản bụng: Aw = 113.6 ( cm2 ) Tổng diện tích: A = An = 321.6 ( cm2 ) Moment quán tính trục X: Jx = 89492.38 ( cm4 ) Moment quán tính trục Y: Jy = 34208.27 ( cm4 ) Momnet kháng uốn trục X: Wx = 4271.71 ( cm3 ) Momnet kháng uốn trục Y: Wy = 1954.76 ( cm3 ) Bán kính quán tính trục X: ix = 16.68 ( cm ) Bán kính quán tính trục Y: iy = 10.31 ( cm ) Tr­êng hîp : §· thi c«ng sµn tÇng 1, ®ang ®µo ®Êt thi c«ng sµn tÇng hÇm B2 §é lÖch t©m t­¬ng ®èi m vµ ®é lÖch t©m tÝnh ®æi m1: TÝnh víi ®é lÖch t©m e= 15cm (2%), trong mÆt ph¼ng yÕu nhÊt TÝnh m= e. Ang/ Wy= 15. 321,6/ 1954,76= 2,47. TÝnh m1= . m= 1,57.2,47= 3,88< 20 nªn kh«ng cÇn kiÓm tra vÒ bÒn. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ trong mÆt ph¼ng uèn: Víi vµ m1 = 3,88, tra b¶ng II.2 phô lôc II cã Lùc däc lín nhÊt: (tháa m·n) TÝnh víi ®é lÖch t©m e= 15cm (2%), ngoµi mÆt ph¼ng yÕu nhÊt TÝnh m= e. Ang/ Wx= 15. 321,6/ 4271,71= 1,13. TÝnh m1= . m= 1,71. 1,13= 1,93< 20 nªn kh«ng cÇn kiÓm tra vÒ bÒn. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ trong mÆt ph¼ng uèn. Víi vµ m1 = 1,93, tra b¶ng II.2 phô lôc II cã Lùc däc lín nhÊt: (tháa m·n) II.2.3_ H¹n chÕ cña ph­¬ng ph¸p tÝnh : - ViÖc tÝnh cét chÞu nÐn ®óng t©m chØ lµ ph­¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng, kh«ng hoµn toµn phï hîp víi tr¹ng th¸i lµm viÖc thùc tÕ cña cét. Do ®ã t¶i träng t¸c dông vµo cét ph¶i tÝnh víi 130% t¶i träng ®øng thùc tÕ. - ViÖc bè trÝ cét chèng t¹m kh«ng trïng vÞ trÝ víi cét chÝnh cña tÇng sÏ dÉn ®Õn viÖc khi c¸c cét tÇng trªn ®­îc thi c«ng trong khi chua cã cét tÇng hÇm d­íi cïng th× t¶i träng ®øng ®­îc truyÒn vµo cét t¹m th«ng qua sù truyÒn lùc cña sµn. Khi ®ã ch¾c ch¾n x¶y ra hiÖn t­îng truyÒn lùc lÖch t©m, võa g©y uèn cho cét t¹m, võa g©y uèn, xo¾n tËp trung cho dÇm, sµn mÆc dï t¶i träng trªn c¸c cét tÇng lµ kh«ng lín. - ViÖc bè trÝ cét t¹m kh«ng n»m t¹i vÞ trÝ cã dÇm sµn tÇng hÇm 1 mµ chØ liªn kÕt trùc tiÕp víi líp sµn 20 cm sÏ g©y nguy hiÓm cho sµn v× t¶i träng tËp trung lín. Khi tÝnh chÝnh x¸c ta ph¶i tiÕn hµnh kiÓm tra chäc thñng t¹i vÞ trÝ cét t¹m liªn kÕt víi sµn. - Do thêi gian vµ kh¶ n¨ng cßn h¹n chÕ, nh÷ng vÊn ®Ò nªu trªn em kh«ng gi¶i quyÕt trong ph¹m vi ®å ¸n. ViÖc tÝnh cét t¹m ®­îc coi lµ an toµn khi bá qua c¸c yÕu tè nªu trªn. Trong qu¸ tr×nh thi c«ng, cÇn cã nh÷ng biÖn ph¸p gia cè cho thÝch hîp (bè trÝ hÖ cét chèng t­¬ng ®èi ®Òu, gia cè vÞ trÝ cét liªn kÕt víi sµn) ®Ó kh«ng g©y nguy hiÓm cho hÖ kÕt cÊu.