Tương quan giữa chuyển vị với bề dày và chiều sâu tường vây phục vụ thi công hố đào sâu bằng phương pháp top-down tại khu vực quận Phú Nhuận - TP. Hồ Chí Minh

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

--------∞0∞--------

TẠ QUỐC HÙNG

TƯƠNG QUAN GIỮA CHUYỂN VỊ VỚI BỀ DÀY

VÀ CHIỀU SÂU TƯỜNG VÂY PHỤC VỤ

THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP

TOP-DOWN TẠI KHU VỰC

QUẬN PHÚ NHUẬN - TP. HỒ CHÍ MINH

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

Mã số chuyên ngành: 605820

LUẬN VĂN THẠC SĨ

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN THANH DANH

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là: TẠ QUỐC HÙNG

Ngày sinh: 19/01/1986 Nơi sinh: Đồng Nai

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

Mã học viên: 1785802080015.

Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho

Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện trường đại học Mở

Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống

thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

Tạ Quốc Hùng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ý KIẾN CHO PHÉP BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thanh Danh

Học viên thực hiện: Tạ Quốc Hùng Lớp: MCON017A

Ngày sinh: 19/01/1986 Nơi sinh: Đồng Nai

Tên đề tài: Tương quan giữa chuyển vị với bề dày và chiều sâu tường vây phục vụ thi

công hố đào sâu bằng phương pháp Top-down tại khu vực Quận Phú Nhuận - Tp. Hồ

Chí Minh.

Ý kiến của giáo viên hướng dẫn về việc cho phép học viên Tạ Quốc Hùng được bảo vệ luận

văn trước Hội đồng:

Học viên Tạ Quốc Hùng đã hoàn thành nội dung luận văn thạc sĩ. Một phần kết quả của

luận văn đã được công bố trong 1 bài báo khoa học đăng trên Tạp chí Xây dựng. Tôi đồng ý

để học viên Tạ Quốc Hùng bảo vệ Luận văn trước Hội đồng chấm Luận văn của nhà trường.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2021

Người nhận xét

TS. Trần Thanh Danh

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Tạ Quốc Hùng, học viên Cao học Ngành Kỹ thuật Xây dựng Công

trình Dân dụng và Công nghiệp, khóa 2017 trường Đại học Mở Tp. Hồ Chí Minh.

Tôi cam đoan rằng luận văn với tiêu đề “Tương quan giữa chuyển vị với bề dày và

chiều sâu tường vây phục vụ thi công hố đào sâu bằng phương pháp Top-down tại

khu vực Quận Phú Nhuận - Tp. Hồ Chí Minh” là bài làm 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 sử dụng để nhận bằng

cấp tại các Trường Đại học hay Cơ sở đào tạo khác. Không có sản phẩm, nghiên cứu

nào của người khác được sử dụng trong luận văn này mà không trích dẫn theo đúng

quy định.

Tác giả luận văn

Tạ Quốc Hùng

ii

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu đề tài: “Tương quan giữa chuyển vị với bề dày và

chiều sâu tường vây phục vụ thi công hố đào sâu bằng phương pháp Top-down tại

khu vực Quận Phú Nhuận - Tp. Hồ Chí Minh” và học tập tại Trường Đại học Mở Tp.

Hồ Chí Minh, tôi đã được học hỏi và bổ sung những kiến thức thực sự bổ ích cho

công việc của mình, cũng như nhận được sự giúp đỡ tận tình của các Thầy, Cô giáo,

nhà trường; Ban lãnh đạo, các đồng nghiệp Công ty TNHH TM-XD Diệu Long đã

tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn đúng với những kế hoạch đặt ra.

Lời đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Trần

Thanh Danh - người đã hướng dẫn tận tình để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng

xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trường Đại học Mở TP.HCM, quý Thầy, Cô

khoa Sau Đại học và khoa Xây dựng đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình

học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn của mình.

Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các tác giả trước đây đã nghiên

cứu, công bố tài liệu và cung cấp số liệu thống kê có liên quan đến đề tài này để chúng

tôi có nguồn tham khảo, đối chiếu và hoàn thành luận văn một cách tốt hơn. Cuối

cùng, tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên và xin

cảm ơn các anh chị, các bạn học viên Cao học đã hỗ trợ nhiệt tình để chúng ta cùng

hoàn thành tốt khóa học.

Với thời gian nghiên cứu còn hạn chế, thực tiễn công tác vô cùng sinh động

nên khó có thể khai thác đầy đủ mọi mặt vấn đề. Do vậy, luận văn sẽ không thể tránh

khỏi những hạn chế và thiếu sót. Tôi mong sẽ nhận được những đóng góp, ý kiến

chân thành từ quý Thầy Cô, Ban Cố vấn và bạn đọc để đề tài được hoàn thiện hơn

nữa và có ý nghĩa thiết thực áp dụng trong thực tiễn cuộc sống.

Chân thành cảm ơn.

Học viên Tạ Quốc Hùng

iii

TÓM TẮT

Do nhu cầu nhà cao tầng tại các Thành phố lớn ngày càng nhiều kéo theo nhu cầu

không gian ngầm (tầng hầm) ngày càng lớn. Việc thi công hố đào sâu rất phức tạp dễ

dẫn đến các sự cố do chuyển vị tường vây vượt quá giới hạn cho phép gây hậu quả

nghiêm trọng về người và tài sản. Do đó, việc tính toán lựa chọn chiều sâu và bề dày

tường vây sao cho vừa kinh tế, vừa an toàn là điều rất cần thiết. Đề tài luận văn tập

trung nghiên cứu mối tương quan giữa chuyển vị với bề dày và chiều sâu tường vây

phục vụ thi công hố đào sâu với số liệu quan trắc chuyển vị ngang tường vây của một

công trình hiện hữu đang thi công bằng phương pháp Top-down tại khu vực Quận

Phú Nhuận - Tp. Hồ Chí Minh với quy mô 4 tầng hầm. Tác giả sử dụng phương pháp

phân tích ngược để đề xuất ra bộ thông số độ cứng đất nền phù hợp hơn đối với khu

vực đang thi công. Sử dụng bộ số liệu độ cứng đất nền được đề xuất kết hợp với việc

mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn chạy trên phần mềm Plaxis 2D V8.5,

tác giả tiến hành thay đổi chiều dài và bề dày tường vây để tìm ra mối tương quan

giữa chúng ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây thông qua các biểu đồ và

hàm số tương quan tìm được. Nghiên cứu này giúp cho các nhà thiết kế có thêm cơ

sở để tính toán cho các mô hình tương tự trong khu vực Quận Phú Nhuận - Tp. Hồ

Chí Minh được chính xác, an toàn và tiết kiệm chi phí hơn.

Từ khóa: tương quan, chuyển vị, bề dày, chiều dài, tường vây, Top-down.

iv

ABTRACT

The increasing need for high-rise buildings in big cities brought about the ascending

demand for underground space (basement). The construction of deep excavations is

arduous, which can easily lead to accidents due to the displacement of the diaphragm

wall being beyond the allowable limit, causing major repercussions for people and

property. Therefore, it is necessary to calculate the depth and thickness of the

diaphragm wall so that the result is both economical and safe. The thesis focuses on

the correlation between the displacement and the thickness and the depth of

diaphragm walls for constructing deep excavation with the data of its displacement

observation of the in-progress construction. This project is executed by using Top￾down method in Phu Nhuan District, Ho Chi Minh City with the scale of 4 basements.

The author applied back analysis approach to suggest appropriate soil stiffness

parameters for the construction area. With the combination of soil stiffness

parameters and the simulation of the finite element method run on Plaxis V8.5

software, the author changed the length and the thickness of the diaphragm walls to

figure out their interrelationship that influences on the displacement of the diaphragm

walls via diagrams and correlation function. This research will show designers more

proof to consider more precise, safe and economical similar models in Binh Thanh

District, Ho Chi Minh City.

Keywords: relationship, correlation, depth, length, diaphragm wall, Top-down.

v

MỤC LỤC

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

LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................ii

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

ABTRACT ................................................................................................................ iii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ................................................................................ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................xii

GIỚI THIỆU.........................................................................................1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1

1.2 Câu hỏi nghiên cứu ...............................................................................................4

1.3 Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................4

1.4 Ý nghĩa và đóng góp của đề tài.............................................................................5

TỔNG QUAN ......................................................................................6

2.1 Giới thiệu về tường vây (tường barrette) ..............................................................6

2.1.1 Khái niệm ..........................................................................................................6

2.1.2 Vật liệu ................................................................................................................6

2.1.3 Kích thước hình học ............................................................................................6

2.1.4 Chiều dày .............................................................................................................6

2.1.5 Ưu điểm................................................................................................................7

2.1.6 Nhược điểm ........................................................................................................7

2.2 Lựa chọn tường Barrette cho tầng hầm nhà cao tầng....................................................8

vi

2.2.1 Do nhu cầu sử dụng.............................................................................................8

2.2.2 Về mặt kết cấu......................................................................................................8

2.2.3 Về nền móng.........................................................................................................8

2.2.4 Về an ninh quốc phòng.........................................................................................9

2.3 Nguyên tắc thiết kế tường Barrette.............................................................................9

2.4 Đặc điểm thiết kế của kết cấu tường Barrette..............................................................9

2.5 Công nghệ thi công tường Barrette ..........................................................................10

2.5.1 Đào hố tường Barrette (Panen) đầu tiên ...........................................................10

2.5.2Hạ lồng cốt thép, đặt gioăng chống thấm và đổbê tông cho tường Barrette (Panen)

đầu tiên..............................................................................................................10

2.5.3 Đào tấm tường Barrette tiếp theo (Panen 2) và tháo bộ gá lắp gioăng chống thấm

...........................................................................................................................11

2.5.4 Hạ lồng cốt thép, đặt gioăng chống thấm và đổ bê tông cho tấm tường (Panen 2)

tiếp theo.............................................................................................................11

2.6 Các công trình nghiên cứu về tường vây trong và ngoài nước ...........................11

2.7 Quan trắc chuyển vị tường vây................................................................................21

2.7.1 Mục đích, hạng mục của công tác quan trắc chuyển vị ngang tường vây..........21

2.7.2 Tiêu chuẩn và điều kiện áp dụng .......................................................................21

2.7.3 Đặc tính kỹ thuật và phương pháp thực hiện......................................................22

2.7.4 Phương pháp lắp đặt.........................................................................................25

2.7.5 Xử lý số liệu........................................................................................................29

2.8 Kết luận ...............................................................................................................32

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................34

vii

3.1 Thông số đầu vào mô hình plaxis .......................................................................34

3.1.1 Loại vật liệu đất nền“Drained, Undrained, Non-porous” ...........................34

3.1.2 Dung trọng không bão hòa và dung trọng bão hòa ......................................35

3.1.3 Hệ số thấm........................................................................................................35

3.1.4 Thông số độ cứng của đất nền ........................................................................36

3.1.5 Thông số sức kháng cắt của đất nền...............................................................37

3.2 Các mô hình trong Plaxis....................................................................................37

3.2.1 Giới thiệu về mô hình ......................................................................................37

3.2.2 Xác định thông số cho mô hình.......................................................................40

3.3 Các phương pháp phân tích trong Plaxis ............................................................42

3.3.1 Phân tích không thoát nước ............................................................................42

3.3.2 Phân tích thoát nước........................................................................................43

3.4 Kết luận ..............................................................................................................43

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................45

4.1 Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................45

4.1.1 Đặc điểm địa chất khu vực xây dựng công trình ...........................................46

4.1.2 Phương pháp tìm bộ thông số địa chất của đất bằng cách phân tích ngược so

sánh với kết quả quan trắc hiện trường .........................................................70

4.2 Giải pháp kết cấu chống đỡ hố đào.....................................................................70

4.3 Mô hình tính toán cho mặt cắt MC 1-1...............................................................75

4.3.1 Mô hình tính toán cho trường hợp chiều dài tường L = 38m, bề dày d = 0.8m

...........................................................................................................................75

4.3.2 Phân tích mô hình tính toán và kết quả mô phỏng ........................................75

viii

4.3.3 Phương pháp tìm mối tương quan giữa bề dày và chiều sâu tường vây......80

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.................................................................82

5.1 Bộ thông số địa chất áp dụng cho khu vực Quận Phú Nhuận - Tp. Hồ Chí

Minh....................................................................................................................82

5.2 Mối tương quan giữa bề dày và chiều sâu tường vây ảnh hưởng đến chuyển vị của

tường vây. .........................................................................................................888

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................96

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................97

PHỤ LỤC...............................................................................................................101

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sự cố ở Hyderabad, Ấn Độ 2018 (nguồn internet) ....................................2

Hình 1.2: Sự cố ở tòa nhà mẫu giáo ở Hàn Quốc 2018 (nguồn internet) ..................3

Hình 1.3: Sự cố xảy ra ở Trung Quốc 2019 (nguồn internet)....................................3

Hình 1.4: Tòa nhà trên đường Ung Văn Khiêm, P. 25, Q. Bình Thạnh (nguồn

internet)......................................................................................................4

Hình 2.1: Biểu đồ so sánh chuyển vị giữa mô phỏng và quan trắc ứng với

ref E 500S 50 u



(Trần Trung Hiếu và Trần Thanh Danh, 2019) ..................15

Hình 2.2: Lún nền đường công trình lân cận trong Plaxis 2D V8.5 ........................16

Hình 2.3: Lún nền đường công trình lân cận trong Plaxis 2D 2018 ........................16

Hình 2.4: Kết quả chuyển vị ngang tường vây từ mô hình Plaxis 2D ....................17

Hình 2.5: Biểu đồ so sánh chuyển vị của tường vây sử dụng tường ngang D=20m,

L=15m và tường vây sử dụng tường ngang D=13m, L=15m .................18

Hình 2.6: Chuyển vị lớn nhất của tường vây ...........................................................20

Hình 2.7: Độ sâu chuyển vị tường lớn nhất .............................................................20

Hình 2.8: Tương quan giữa chiều sâu hố đào với chiều sâu hố đào/chiều dài

tường........................................................................................................20

Hình 2.9: Ảnh hưởng độ cứng của hệ thống đến chuyển vị của tường vây.............20

Hình 2.10: Bộ thu số liệu (nguồn internet) ..............................................................23

Hình 2.11: Cách tính độ lệch khoảng cách ..............................................................24

Hình 2.12: Hướng ống vách .....................................................................................26

Hình 2.13: Quá trình lắp đặt ống đo chuyển vị ngang trong tường vây ..................27

x

Hình 2.14: Lắp đặt ống đo chuyển vị ngang (nguồn internet) .................................27

Hình 2.15: Bơm vữa Xi măng Bentonite cố định ống đo chuyển vị ngang (nguồn

internet)....................................................................................................28

Hình 3.1: Mối quan hệ Hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục trong thí

nghiệm nén 3 trục thoát nước ..................................................................39

Hình 3.2: Vùng đàn hồi của mô hình Hardening Soil trong không gian ứng suất chính

.................................................................................................................40

Hình 3.3: Xác định

50

ref E

từ thí nghiệm 3 trục thoát nước .........................................41

Hình 3.4: Xác định

ref Eoed

từ thí nghiệm nén cố kết ....................................................41

Hình 4.1: Cao ốc văn phòng 96 Phan Đăng Lưu (phối cảnh 3D)...........................45

Hình 4.2: Cao ốc văn phòng 96 Phan Đăng Lưu (phối cảnh 3D)...........................46

Hình 4.3: Mặt bằng bố trí hố khoan địa chất............................................................46

Hình 4.4: Hình trụ hố khoan.....................................................................................49

Hình 4.5: Mặt cắt địa chất ........................................................................................51

Hình 4.6. Mặt bằng tường vây và ống đo nghiêng...................................................71

Hình 4.7. Chi tiết cấu tạo tường vây.........................................................................71

Hình 4.8. Mặt cắt hố đào (MC 1-1)..........................................................................72

Hình 4.9: Mô hình làm việc giai đoạn 1...................................................................75

Hình 4.10: Mô hình làm việc giai đoạn 2.................................................................76

Hình 4.11: Mô hình làm việc giai đoạn 3.................................................................76

Hình 4.12: Mô hình làm việc giai đoạn 4.................................................................77