Phân tích ổn định hố đào tường vây của khu phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-----------------------------------------------

--------------------------

LÝ ĐĂNG KHOA

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO TƯỜNG VÂY

CỦA KHU PHỨC HỢP CĂN HỘ NGUYỄN HỮU THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-----------------------------------------------

--------------------------

LÝ ĐĂNG KHOA

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO TƯỜNG VÂY

CỦA KHU PHỨC HỢP CĂN HỘ NGUYỄN HỮU THỌ

Chuyên ngành : Xây dựng Công trình dân dụng và Công nghiệp

Mã số chuyên ngành: 60 58 02 058

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Trần Tuấn Anh

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan rằng luận văn này “Phân tích ổn định hố đào tường vây của Khu

phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ” là bài nghiên cứu của chính tôi.

Ngoại trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tôi cam đoan

rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn này chưa từng được công bố hoặc

được sử dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khác.

Không có sản phẩm/nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận văn này

mà không được trích dẫn theo đúng quy định.

Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các trường đại

học hoặc cơ sở đào tạo khác.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 8 năm 2018

Lý Đăng Khoa

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn “Phân tích ổn định hố đào tường vây của Khu

phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ” có lúc thuận lợi, có lúc cũng gặp khó khăn.

Nhưng nhờ có sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Tuấn Anh và sự giúp đỡ ủng hộ của

các bạn bè, đồng nghiệp. Cuối cùng thì luận văn này cũng đã hoàn thành.

Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS. Trần

Tuấn Anh, người đã dành nhiều tâm huyết, thời gian để hướng dẫn và truyền đạt cho

tôi những kiến thức vô cùng quí giá để hoàn thành luận văn này cũng như để làm

hành trang trong nghề nghiệp.

Kế đến tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn của tôi, các đồng nghiệp của tôi.

Những người đã luôn ủng hộ tôi về mặt tinh thần, những người đã giúp tôi có được

những thông tin cần thiết để hoàn thành luận văn này.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến quí thầy cô khoa Sau Đại Học, trường đại học

Mở TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khoá học này.

Xin chân thành cảm ơn.

Lý Đăng Khoa.

iii

TÓM TẮT

Luận văn “Phân tích ổn định hố đào tường vây của Khu phức hợp căn hộ Nguyễn

Hữu Thọ” được thực hiện bằng cách sử dụng số liệu khảo sát địa chất và số liệu kết

quả quan trắc thực tế thi công tại công trình Khu phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ.

Công trình toạ lạc tại vị trí mặt tiền đường Nguyễn Hữu Thọ, P. Tân Hưng, Q. 7,

TP.HCM.

Từ các số liệu khảo sát địa chất và kết quả quan trắc thực tế trong quá thình thi công

có được, tiến hành phân tích, tổng hợp và sử dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng lại

quá trình thực tế thi công. Việc mô phỏng được thực hiện theo 3 phương pháp:

- Phương pháp A: Sử dụng mô hình Hardening – Soil, ứng suất đất nền là ứng suất

có hiệu, ứng xử đất nền là undrained, thông số độ cứng c’ và φ’.

- Phương pháp B: Sử dụng mô hình Mohr-Coulomb, ứng suất đất nền là ứng suất có

hiệu, ứng xử đất nền là undrained, thông số độ cứng là sức kháng cắt không thoát

nước cu và φu =0.

- Phương pháp C: Sử dụng mô hình Mohr-Coulomb, ứng suất đất nền là ứng suất

tổng, ứng xử đất nền là drained, thông số độ cứng là sức kháng cắt không thoát nước

cu và φu =0.

Kết quả có được từ việc mô phỏng lại quá trình thực tế thi công theo 3 phương pháp

trên, sẽ tiến hành phân tích, đánh giá và so sánh kết quả có được từ mô phỏng bằng

phần mềm Plaxis với kết quả quan trắc thực tế.

Sau quá trình phân tích, đánh giá và so sánh kết quả quan trắc thực tế thi công với kết

quả mô phỏng bằng phần mềm Plaxis. Rút ra được kết luận cuối cùng là:

iv

- Phương pháp A là phương pháp phù hợp nhất để thực hiện mô phỏng, phân tích ổn

định, biến dạng trong quá trình thi công công trình Khu phức hợp căn hộ Nguyễn

Hữu Thọ bằng cách sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng. Vì khi phân tích ổn

định và biến dạng của công trình bằng phần mềm Plaxis 2D cho ra kết quả ổn định

và biến dạng sát với thực tế thi công nhất.

- Mối quan hệ giữa chuyển vị đất nền thực tế với những thông số đất nền được xây

dựng tại công trình Khu phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ tại Phường Tân Hưng,

Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh như sau:

Lớp bùn sét ở trạng thái chảy có: ur 50 50 3 ; 330 ref ref ref E E E c   u

Các lớp sét ở trạng thái dẻo đến cứng có: ur 50 50 15 ; 250 350   ref ref ref E E E c    u

Lớp cát pha có: ur 50 50 15 ; 2000 ref ref ref E E E N   SPT

v

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ii

TÓM TẮT................................................................................................................ iii

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ......................................................................... viii

DANH MỤC BẢNG................................................................................................xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................xiv

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1

1. Giới thiệu........................................................................................................1

2. Tầm quan trọng của đề tài ...........................................................................3

3. Mục tiêu nghiên cứu......................................................................................7

4. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................8

5. Sơ đồ nghiên cứu ...........................................................................................9

Chương 1. TỔNG QUAN .......................................................................................10

1.1. VAI TRÒ CỦA VIỆC TÍNH ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO....................................10

1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TỰ ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ......................12

1.3. CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................16

1.3.1. Phương pháp khả năng chịu lực / phương pháp Terzaghi.................16

1.3.2. Phương pháp khả năng chịu lực âm.....................................................21

1.3.3. Phương pháp tính chống phình trồi đáy khi đồng thời xem xét cả

c,  ....................................................................................................................26

1.3.4. Tính toán số theo phương pháp phần tử hữu hạn (FE-method) .......27

1.4. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN. .............................................................................29

vi

1.4.1. Giới thiệu.................................................................................................29

1.4.2. Mô phỏng đất nền bằng phần mềm Plaxis...........................................30

1.4.3. Xác định thông số đầu vào của mô hình...............................................32

1.4.4. Thông số của sàn tầng hầm. ..................................................................41

1.4.5. Thông số tường vây. ...............................................................................41

1.4.6. Các phương pháp phân tích. .................................................................42

Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................45

2.1. GIỚI THIỆU .................................................................................................45

2.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC XÂY DỰNG.........50

2.2.1. Thông số đầu vào của các lớp đất .........................................................52

2.2.2. Thông số các sàn tầng hầm....................................................................54

2.2.3. Thông số tường vây cọc Barrette ..........................................................55

2.2.4. Tải trọng ngoài........................................................................................56

2.2.5. Biện pháp thi công tầng hầm.................................................................58

2.2.6. Mô hình tổng thể plaxis..........................................................................59

2.3. QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG ..................................................................60

2.3.1. Quan trắc chuyển vị ngang....................................................................60

2.3.2. Quan trắc mực nước ngầm....................................................................61

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................62

3.1. KẾT QUẢ CHUYỂN VỊ..............................................................................62

3.1.1. Kết quả chuyển vị của tường vây khi thi công đến sàn hầm 1...........62

3.1.2. Kết quả chuyển vị của tường vây khi thi công đến sàn hầm 2...........63

3.1.3. Kết quả chuyển vị của tường vây khi thi công đến sàn hầm 3...........64

3.1.4. Kết quả chuyển vị của tường vây khi thi công đến đáy hố Pit...........65

vii

3.2. Kết quả tính toán ổn định ............................................................................68

3.2.1. Ổn định phình trồi đáy hố đào theo phương pháp Terzaghi .............68

3.2.2. Ổn định phình trồi đáy hố đào theo phương pháp tính chống phình

trồi đáy khi đồng thời xem xét cả c,  ...........................................................69

3.2.3. Kết quả ổn định tổng thể .......................................................................70

3.3. THẢO LUẬN ................................................................................................70

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU....................................73

PHỤ LỤC 1..............................................................................................................75

1. Kết quả chuyển vị, lực dọc, mômen của phương pháp A ............................75

2. Kết quả chuyển vị, lực dọc, mômen của phương pháp B.............................77

3. Kết quả chuyển vị, lực dọc, mômen của phương pháp C ............................79

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................88

PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TƯỜNG VÂY

CHU KỲ 59 (20/6/2017)..............................................................................................

viii

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Trang

Hình 1 Sơ đồ nghiên cứu............................................................................................9

Hình 1.1 Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị của tường chắn với các thông số liên quan

đến độ cứng của tường chắn, kích thước. (Clough and O’Rourke, 1990)................12

Hình 1.2 Phân tích ổn định phình trồi nền bằng phương pháp khả năng chịu tải.

(Chang –Yu Ou, 2006)..............................................................................................16

Hình 1.3 Mặt cắt của trường hợp hố đào giả định (Chang –Yu Ou, 2006)..............17

Hình 1.4 Mối liên hệ giữa kích thước cung tròn phá hủy và hệ số an toàn theo phình

trồi ( 2 25 / u s kN m  ) (Chang –Yu Ou, 2006). ............................................................17

Hình 1.5 Mối liên hệ giữa kích thước cung tròn phá hủy và hệ số an toàn theo phình

trồi ( / ' u v s  = 0.3) (Chang –Yu Ou, 2006)...............................................................18

Hình 1.6 Phân tích ổn định phình trồi sử dụng phương pháp Terzaghi. (Chang

–Yu Ou, 2006)...........................................................................................................19

Hình 1.7 Mối liên hệ giữa phần tường chắn chôn sâu trong đất và bề mặt phá hủy.

(Chang –Yu Ou, 2006)..............................................................................................20

Hình 1.8 Phân tích sự phá hủy theo phình trồi bằng phương pháp khả năng chịu tải

âm. (Chang –Yu Ou, 2006).......................................................................................22

Hình 1.9 Hệ số khả năng chịu lực của Skempton (Skempton, 1951). .....................23

Hình 1.10 Phương pháp Bjerrum và Eide mở rộng. (Chang –Yu Ou, 2006)...........25

Hình 1.11 Sơ đồ tính toán chống trồi khi đồng thời xem xét cả c và  (Nguyễn Bá

Kế 2012)....................................................................................................................27

ix

Hình 1.12 Quan hệ ứng suất - biến dạng hyperbolic lúc gia tải sơ cấp của thí nghiệm

thoát nước. (Manuals, Plaxis V8)..............................................................................31

Hình 1.13 Mặt dẻo của mô hình Hardening soil. .....................................................32

Hình 1.14 Biểu đồ xác định 50

ur E trong thí nghiệm 3 trục. (Manuals, Plaxis V8) ...33

Hình 1.15 Biểu đồ xác định ref Eoed trong thí nghiệm nén cố kết. (Manuals, Plaxis V8)

...................................................................................................................................37

Hình 1.16 Phần tử tiếp xúc. (Manuals, Plaxis V8)...................................................39

Hình 1.17 Cách xác định thông số cường độ phá hoại. (Plaxis, 2012) ....................41

Hình 2.1 Phối cảnh Khu phức hợp căn hộ Nguyễn Hữu Thọ. .................................45

Hình 2.2 Mặt bằng tổng thể tầng trệt........................................................................46

Hình 2.3 Mặt cắt kiến trúc phần ngầm điển hình .....................................................47

Hình 2.4 Mặt bằng bố trí và chia đoạn tường vây....................................................48

Hình 2.5 Hình ảnh điển hình giai đoạn thi công phần ngầm. (Internet)...................49

Hình 2.6 Hình ảnh điển hình giai đoạn thi công phần nổi. (Internet) ......................49

Hình 2.7 Mặt cắt ngang địa chất tại vị trí công trình................................................51

Hình 2.8 Vị trí mặt cắt phân tích ổn định.................................................................56

Hình 2.9 Thông số mô hình plaxis. ..........................................................................57

Hình 2.10 Sơ đồ phân bố tải trọng ngoài..................................................................57

Hình 2.11 Mô hình tổng thể plaxis...........................................................................59

x

Hình 2.12 Mô hình phần tử plaxis............................................................................59

Hình 2.13 Mặt bằng vị trí lắp đặt ống inclinometer. ................................................60

Hình 2.14 Mặt bằng bố trí giếng quan trắc mực nước ngầm. ..................................61

Hình 3.1 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây khi thi công đến hầm 1. ............62

Hình 3.2 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây khi thi công đến hầm 2. ............63

Hình 3.3 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây khi thi công đến hầm 3. ............64

Hình 3.4 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây khi thi công đến đáy hố Pit. ......65

Hình PL1.1 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B1(PP A)....75

Hình PL1.2 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B2 (PP A)...75

Hình PL1.3 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B3 (PP A)...76

Hình PL1.4 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến hố pit (PP A).....76

Hình PL1.5 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B1 (PP B)...77

Hình PL1.6 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B2 (PP B)...77

Hình PL1.7 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B3 (PP B)...78

Hình PL1.8 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến hố pit (PP B).....78

Hình PL1.9 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B1 (PP C)...79

Hình PL1.10 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B2 (PP C).79

Hình PL1.11 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến sàn B3 (PP C).80

Hình PL1.12 Biểu đồ chuyển vị, lực cắt, mômen khi thi công đến hố pit (PP C)...80

xi

Hình PL1.13 Hệ số ổn định tổng thể khi thi công đến hầm B1 (PP A)...................81

Hình PL1.14 Hệ số ổn định tổng thể khi thi công đến hầm B2 (PP A)...................81

Hình PL1.15 Hệ số ổn định tổng thể khi thi công đến hầm B3 (PP A)...................82

Hình PL1.16 Hệ số ổn định tổng thể khi thi công đến đáy hố Pit (PP A) ...............82

Hình PL1.17 Sơ đồ cung trượt khi thi công đến đáy hố Pit (PP A).........................83

Hình PL1.18 Kết quả ứng suất hữu hiệu khi thi công đến đáy hố Pit (PP A) .........83

Hình PL1.19 Kết quả ứng suất tổng khi thi công đến đáy hố Pit (PP A) ................84

Hình PL1.20 Sơ đồ cung trượt khi thi công đến đáy hố Pit (PP B).........................84

Hình PL1.21 Kết quả ứng suất hữu hiệu khi thi công đến đáy hố Pit (PP B)..........85

Hình PL1.22 Kết quả ứng suất tổng khi thi công đến đáy hố Pit (PP B).................85

Hình PL1.23 Sơ đồ cung trượt khi thi công đến đáy hố Pit (P C) ...........................86

Hình PL1.24 Kết quả ứng suất hữu hiệu khi thi công đến đáy hố Pit (PP C)..........86

Hình PL1.25 Kết quả ứng suất tổng khi thi công đến đáy hố Pit (PP C).................87

xii

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1 Các công trình nhà cao tầng có tầng hầm tiêu biểu trên thế giới...................2

Bảng 2 Các công trình nhà cao tầng có tầng hầm tiêu biểu ở Việt Nam....................3

Bảng 3 Bảng thống kê các nguyên nhân gây ra sự cố hố đào ....................................4

Bảng 4 Bảng thống kê sự cố do lỗi thiết kế và thi công .............................................5

Bảng 5 Bảng thống một số sự cố tại các công trình ngầm tại Việt Nam....................5

Bảng 1.1 Bảng tổng hợp tương quan giữa module E với chỉ tiêu cơ lý ...................13

Bảng 1.2 Các nghiên cứu tương tự đã được công bố. ..............................................14

Bảng 1.3 Bảng thống kê mô hình trạng thái ứng suất và ứng xử của đất nền..........29

Bảng 1.4 Bảng tra hệ số poisson dựa vào các kết quả nghiên cứu...........................32

Bảng 1.5 Module biến dạng một số loại đất theo nghiên cứu của giáo sư M. Das..33

Bảng 1.6 Module biến dạng một số loại đất.............................................................34

Bảng 1.7 Xác định Es dựa vào kết quả thí nghiệm SPT, CPT và su .........................35

Bảng 1.8 Bảng tham khảo giá trị sức chống cắt theo tên đất và trạng thái của đất từ

thí nghiệm cắt trực tiếp và nén ba trục theo các sơ đồ khác nhau.............................38

Bảng 1.9 Một số giá trị hệ số thấm của các loại đất theo tổng kết của Das.............39

Bảng 1.10 Bảng tra hệ số Rinter .................................................................................40

Bảng 2.1 Chiều dày trung bình của các lớp đất........................................................50

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp thông số đầu vào dùng cho phương pháp A .....................52

xiii

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp thông số đầu vào dùng cho phương pháp B .....................53

Bảng 2.4 Bảng tổng hợp thông số đầu vào dùng cho phương pháp C .....................54

Bảng 2.5 Bảng tổng hợp các thông số sàn tầng hầm................................................55

Bảng 2.6 Bảng tổng hợp các thông số của tường vây ..............................................55

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị ngang của tường vây ...........................66

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp % chênh lệch chuyển vị ngang giữa kết quả Plaxis với thực

tế thi công..................................................................................................................66

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tỷ lệ chênh lệch chuyển vị giữa 3 phương pháp...............67

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tỷ lệ chênh lệch của các module 50

ref E với ur

ref E .................67

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tỷ lệ chênh lệch của các module 50

ref E với u c ....................68

Bảng 3.6 Tổng hợp thông số kiểm tra ổn định theo Terzaghi khi thi công đến -16.55m

...................................................................................................................................68

Bảng 3.7 Tổng hợp thông số kiểm tra ổn định khi thi công đến -16.55m................69