Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu áp dụng giải pháp hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc bê tông cốt th...

Tài liệu Nghiên cứu áp dụng giải pháp hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn (tt)

.PDF
16
229
92

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ---------------------------------- NGUYỄN TIẾN LONG NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ---------------------------------- NGUYỄN TIẾN LONG KHÓA: 2015-2017 NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số : 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC NGUÔN Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các cán bộ Khoa sau đại học, Khoa Xây dựng và đặc biệt là các thầy, cô giáo giảng dạy Bộ môn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt quá trình học tập chương trình cao học. Tác giả cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến Giáo viên hướng dẫn – PGS.TS Nguyễn Đức Nguôn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn này. Quá trình thực hiện luận văn diễn ra trong một thời gian ngắn, mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các đồng nghiệp để tôi có thể hoàn thiện hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung phát triển. Xin chân thành cảm ơn./. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Tiến Long LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Tiến Long MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ, đồ thị Danh mục các bảng, biểu MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ......................................................... 1 Phương pháp nghiên cứu. ...................................................................................... 2 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn............................................................................... 2 Kết cấu nội dung luận văn. .................................................................................... 2 NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU ...................................................................................................... 3 1.1 Tình hình xây dựng tầng hầm và hệ chống đỡ vách hố đào sâu. ................. 3 1.2 Các giải pháp chống đỡ vách hố đào sâu. .................................................... 4 1.2.1 Giữ ổn định hố đào bằng dãy cọc xi măng đất. ............................................ 4 1.2.2 Giữ ổn định hố đào bằng tường cừ, cọc cừ. ................................................. 6 a) Tường cừ gỗ. ............................................................................................... 6 b) Tường cừ thép. ............................................................................................ 6 c) Tường cừ bê tông. ...................................................................................... 8 1.2.3 Giữ ổn định vách hố đào bằng hệ giằng chống ............................................10 1.2.4 Giữ ổn định vách hố đào bằng tường Barrette. ............................................11 1.2.5 Giữ ổn định vách hố đào bằng các tấm panel BTCT lắp ghép. ....................13 1.2.6 Giữ ổn định vách hố đào bằng hệ khung, dầm.............................................16 1.2.7 Giữ ổn định vách hố đào bằng neo. .............................................................17 1.2.8 Giữ ổn định vách hố đào bằng kết cấu công trình. .......................................20 1.3 Giải pháp chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT................................22 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ÁP DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN ....................................28 2.1 Cấu tạo hệ chống đỡ vách hố đào sâu .........................................................28 2.1.1 Cơ sở lựa chọn hình dạng kích thước, cấu tạo cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước trong quá trình thi công. .............................................................................28 2.1.2 Vật liệu làm cọc BTCT ...............................................................................29 2.1.3 Giải pháp cấu tạo mối nối. ..........................................................................31 a. Mối nối ngang ...........................................................................................31 b. Mối nối dọc ...............................................................................................32 c. Nguyên tắc bố trí mối nối dọc....................................................................33 2.2 Tính toán hệ chống đỡ hố đào sâu bằng cọc BTCT. ..................................35 2.2.1. Tính toán hệ chống đỡ hố đào sâu dạng công xơn. .....................................35 2.2.2. Tính toán hệ chống đỡ hố đào sâu có 1 thanh chống. .................................36 2.2.3. Tính toán hệ chống đỡ trong quá trình khai thác công trình........................41 2.2.4 Tính toán bằng phương pháp Sachipana......................................................45 2.2.5. Phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần mềm plaxis. .........................48 2.3 Giải pháp hệ chống đỡ hố đào sâu bằng cọc BTCT. ..................................50 2.3.1. Công tác tổ chức thi công...........................................................................50 a. Công tác chuẩn bị hệ thống điện, nước phục vụ thi công. ..........................50 b. Công tác chuẩn bị các thiết bị và vật tư phục vụ thi công. .........................50 c. Thiết bị thi công ép cọc .............................................................................51 d. Công tác chuẩn bị vật tư, vật liệu ..............................................................55 2.3.2 Trình tự thi công ........................................................................................56 a. Thiết bị kiểm tra hiện trường. ....................................................................56 b. Công tác sản xuất cọc BTCT ứng suất trước..............................................56 c. Thi công hạ cọc. ........................................................................................57 d. Thi công dầm bo đầu cọc BTCT. ...............................................................66 e. Thi công hệ chống đỡ, ổn định cọc. ...........................................................66 f. Giải pháp chống thấm cho tường cọc BTCT ứng suất trước .......................67 2.4 Các sự cố thường gặp. .................................................................................68 2.4.1 Trong quá trình thi công ............................................................................68 2.4.2 Giải pháp phòng tránh trong quá trình thi công ...........................................70 2.5 Các biện pháp khắc phục rủi do trong quá trình thi công.........................71 2.5.1 Các rủi ro xảy ra trong thi công...................................................................71 2.5.2 Các biện pháp khắc phục ............................................................................75 2.6 Phạm vi áp dụng .........................................................................................75 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN .................................................................77 3.1 Đặc điểm, vị trí công trình...........................................................................77 3.2 Điều kiện địa chất công trình ......................................................................77 3.3 Lựa chọn loại cọc BTCT ứng suất trước ....................................................79 3.4 Giải pháp kết cấu .........................................................................................80 3.5 Tính toán và so sánh tường Barette cùng chiều dày ..................................81 3.6 Đề xuất quy trình thi công hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước ......................................................................................94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận ...............................................................................................................100 Kiến nghị.............................................................................................................100 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ BTCT Bê tông cốt thép ƯST Ứng suất trước TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Tên hình vẽ Công trình sử dụng cọc xi măng đất Một số loại cừ thép Tường cừ thép Larsen Tường cừ bê tông cốt thép ứng suất trước Kè chắn thành hố đào (a); một số sơ đồ cấu tạo hệ thanh chống (b); và mặt cắt thanh chống (c) Quá trình thi công tường Barette Sơ đồ thi công tường từ các tấm panels BTCT lắp ghép Hệ dầm, khung chống vách cho hố đào sâu và rộng Sử dụng neo kết hợp chống gia cố hố đào sâu Chi tiết đầu neo Công trình sử dụng neo trong đất Biện pháp thi công từ trên xuống ( Top - down) Một số hình dạng mặt cắt ngang cọc bản BTCT ứng suất trước Cọc ván BTCT ứng suất trước Cọc cừ Xuân Mai BTCT ứng suất trướchình chữ T Cọc BTCT ứng suất trước hình chữ SH Chi tiết cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước Mặt cắt ngang tường cọc sau khi đã thi công Các kiểu khớp nối âm dương (a) và khớp nối kín nước (b) Phương án nối cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước Vị trí có thể nối cọc Sơ đồ bao mô men Sơ đồ dịch chuyển cọc conson và phân bố áp lực đất Sơ đồ làm việc cọc chân tựa tự do - một chống/ neo Sơ đồ làm việc cọc ngàm - một chống/ neo Sơ đồ tính toán theo mô hình dầm thay thế Biểu đồ áp lực bên của đất lên cọc chắn có nhiều thanh chống/ neo theo Terxaghi Sơ đồ tính toán cọc nhiều nhịp như dầm liên tục Chuyển dịch của thân tường sau lần đào Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana Máy ép cọc robot Trang 5 7 8 9 10 12 14 17 18 19 19 21 24 26 26 27 29 29 32 33 33 35 36 38 39 40 42 43 45 46 51 Số hiệu hình Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 Hình 2.24 Hình 2.25 Hình 2.26 Hình 2.27 Hình 2.28 Hình 2.29 Hình 2.30 Hình 2.31 Hình 2.32 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Tên hình vẽ Máy ép cọc robot thủy lực 240 Tấn Chân chống Hộp kẹp ống Ray dẫn hướng di chuyển Giá đỡ Một số sơ đồ đóng cọc Công nghệ đóng cọc Thi công đóng cọc bê tông tại Cảng cá Phú Lạc Máy ép cọc robot tự hành Thi công khoan dẫn cọc Tường cọc sau khi thi công dầm bo xong Sử dụng sàn tầng hầm chống đỡ tường cọc BTCT ứng suất trước Thi công bê tông phung khô cho tường tầng hầm bằng cọc BTCT ứng suất trước Mặt cắt ngang của tường cọc Sự quan hệ giữa chuyển vị của cọc BTCT ứng suất trước và hư hỏng công trình lân cận Dòng chảy của nước ngầm vào hố đào Hạ mực nước trong hố móng làm cho đất ở xung quanh hố bị lún không đều Cấu tạo chi tiết Bố trí cốt thép Mặt cắt tầng hầm Mặt bằng tường tầng hầm Sơ đồ tính toán của mô hình cọc BTCT ứng suất trước trong chương trình Plaxis Lưới biến dạng giai đoạn cuối cọc BTCT ứng suất trước Sơ đồ tính toán của mô hình tường Barette trong chương trình Plaxis Lưới biến dạng giai đoạn cuối tường Barette Sơ đồ đề xuất quy trình thi công cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước Trang 52 52 53 54 54 57 58 60 64 65 66 67 68 68 72 74 74 79 79 80 82 83 85 88 90 94 DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng 2.5 Bảng 2.6 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Tên bảng Đặc trưng kỹ thuật một số loại cọc cừ thép thông dụng Cường độ dọc trục theo TCVN 5574 - 2012 Bảng chỉ tiêu cọc bản BTCT ứng suất trước của Nhật Bản Kết quả nội lực của cọc BTCT ứng suất trước Các chỉ số của đất Áp lực đất tác dụng lên cọc chán có nhiều thanh chống/neo Thông số máy ép cọc Cấu tạo địa chất công trình Các chỉ tiêu đất Các đặc trưng vật liêu của cọc BTCT ứng suất trước dày Bảng 3.3 500 bê tông B40 Bảng 3.4 Các đặc trưng vật liêu của sàn BTCT Bảng 3.5 Kết quả chuyển vị của cọc BTCT ứng suất trước Bảng 3.6 Kết quả nội lực của cọc BTCT ứng suất trước Bảng 3.7 Các đặc trưng của tường Barete dày 500 mác 300 Bảng 3.8 Kết quả chuyển vị của tường Barette Bảng 3.9 Kết quả nội lực của tường Barette Bảng 3.10 Chỉ tiêu tính năng ban đầu của dung dịch bentonite Trang 7 30 30 34 41 42 55 78 78 81 81 85 86 88 90 91 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Châu (2014), “Xây dựng quy trình thi công tường Barret cho công trình nhà cao tầng tại thành phố Vĩnh Long”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội; 2. Nguyễn Quý Chức (2015), “Nghiên cứu giải pháp sử dụng cọc nhồi kết hợp neo đất trong tính toán ổn định hố đào sâu”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội; 3. Nguyễn Thanh Hải (2011), “Tính toán lựa chọn chiều dày tường Barret cho tầng hầm nhà cao tầng”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội; 4. Nguyễn Trường Huy, Nghiêm Mạnh Hiến (2009), “Bài giảng xây dựng Công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở”, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội; 5. Nguyễn Bá Kế, “Thiết kế và thi công hố móng sâu, Nhà xuất bản xây dựng 2002”; 6. Nguyễn Bá Kế, “Xây dựng Công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở, Nhà xuất bản xây dựng 2006”; 7. Nguyễn Đức Nguôn (2011), “Bài giảng Địa kỹ thuật và Công trình ngầm đô thị”, Trường Đại học kiến trúc Hà Nôi; 8. Nguyễn Quang Phích, “Phương pháp số chương trình Plaxis 3D & UDEC”. Nhà xuất bản xây dựng 2007; 9. Đỗ Công Sơn (2011), “Tính toán tường trong đất sử dụng panel lắp ghép bê tông ứng lực trước cho tầng hầm nhà cao tầng khu vực Hà Nội”, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội; 10. Đinh Văn Tình (2011), “Nghiên cứu ứng dụng cọc ván BTCT cho công trình kè ven sông biển trên địa bàn thành phố Đà Nẵng”, Sở giao thông vận tải thành phố Đà Nẵng; 1 MỞ ĐẦU  Lý do chọn đề tài Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa của nước ta ngày càng nhanh, hệ thống đô thị phát triển cả về số lượng, chất lượng và quy mô. Đặc biệt là ở các đô thị lớn như TP. Hồ Chí Minh và Hà Nội, tốc độ phát triển nóng tạo ra các áp lực về hạ tầng đô thị, về nhà ở, văn phòng, giao thông đô thị và không gian công cộc trong đô thị…. Quỹ đất về mặt của các đô thị lớn đã ở tình trạng gần như cạn kiệt, các không gian xanh, không gian công cộng ngày càng bị thu hẹp, khiến người dân đô thị cảm thấy bức bối…. Những điều này cộng với nhu cầu về tính văn minh, hiện đại và mỹ quan đô thị đã và đang đòi hỏi việc phát triển phải hướng đến khả năng tận dụng, phát triển song song cả về chiều cao lẫn chiều sâu của đô thị. Do đó, việc phát triển công trình ngầm đang được chú trọng và thực hiện rất nhiều ở nước ta hiện nay. Một số công trình tiêu biểu như Royal City, Time City, Keangnam Tower, hầm Kim Liên….v..v… Nhưng do mặt bằng công trình, điều kiện vị trí công trình trật hẹp nên chúng ta không thể đào hở, dùng cừ Larsen chống đỡ vách hố đào, cọc Barrette bê tông đổ tại chỗ thi công khó khăn chưa tận dụng hết ưu việt của vật liệu, hệ chống đỡ bằng thanh chống bằng thép chữ I, neo,… còn phức tạp tốn kém. Đó cũng là lý do tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu áp dụng giải pháp hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn” sử dụng công nghệ ứng suất trước.  Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Mục đích nghiên cứu: Từng bước áp dụng giải pháp hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước rộng rãi trong quá trình thi công. * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Các giải pháp chống đỡ vách, hố đào như hệ chống, neo,...... + Giải pháp chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước. - Phạm vi nghiên cứu: Kết cấu công trình tầng hầm, hầm đường bộ, ga tàu điện…. 2  Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây: - Nghiên cứu tài liệu, tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật, pháp luật. - Phân tích tổng hợp. - Sử dụng phần mềm Plaxis của Hà Lan để tính toán các ví dụ cụ thể.  Ý nghĩa thực tiễn của luận văn - Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo cho các công trình ngầm thi công bằng hệ chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước. Ngoài ra, sử dụng cọc BTCT ứng suất trước làm giảm khối lượng bê tông cốt thép, giảm khối lượng làm đất, giảm giá thành xây dựng và giảm thời gian thi công.  Kết cấu nội dung luận văn. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ÁP DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP HỆ CHỐNG ĐỠ VÁCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG CỌC BTCT ĐÚC SẴN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ THÔNG BÁO Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội. Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội. Email: [email protected] TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua nghiên cứu áp dụng giải pháp chống đỡ vách hố đào sâu bằng cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước tác giả luận văn đã giải quyết được những vấn đề sau: - Tổng kết đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp chống đỡ vách hố đào sâu. - Trình bày cơ sở lý thuyết áp dụng cọc BTCT ứng suất trước bao gồm cấu tạo, tính toán thi công hệ chống đỡ vách hố đào sâu. - Phân tích đánh giá các sự cố trong quá trình thi công đông thời đề xuất các giải pháp khắc phục các tiềm ẩn sự cố đó. - Đề xuất quy trình thi công cọc BTCT đúc sẵn ứng suất trước. - Đề xuất giải pháp liên kết hệ cọc bằng các mối nối dọc và mối nối ngang Kiến nghị: - Các cơ quan nhà nước cần xây dựng hệ thống tiêu chuẩn Thiết kế, thi công và nghiệm thu loại cọc BTCT ứng suất trước làm cơ sở cho việc áp dụng công nghệ mới này một cách rộng rãi. Xây dựng quy trình kiểm tra chất lượng thi công phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành và công tác đánh giá, kiểm tra chất lượng thi công công trình.
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan