Ảnh hưởng của hố đào sâu nền đất yếu tới cọc chống

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong luận văn trình bày nghiên cứu một công trình ở quận 8, TP. Hồ Chí Minh có cọc bên trong hố đào mở trên đất sét yếu bị phá hoại. Theo báo cáo khảo sát địa chất, công trình có lớp đất yếu dày 25m, từ cao độ -1m đến -26m (so với mặt đất tự nhiên), lớp đất có chỉ số SPT ‘ N ‘≈ 0. Công trình sử dụng cọc ống ly tâm ứng suất trước để chống để kết cấu bên trên. Khi tiến hành đào đất đến cao trình đáy để thi công đài móng thì gặp hiện tượng đất bị đẩy trồi làm cọc chuyển vị và gây moment uốn cho cọc, kết quả là cọc bị nghiên lệch và bị gãy. Sử dụng phần mềm PLAXIS 3D Foundation để phân tích ứng xử của cọc trong suốt quá trình thi công hố đào. Kết quả dự đoán ứng xử của cọc trong suốt quá trình đào sẽ được so sánh với kết quả quan trắc ngoài hiện trường. Những kết quả này rất quan trọng và hữu ích, đặc biệt là thực hiên trước khi tiến hành hố đào. Bằng phương pháp này có thể giúp đỡ trong việc lập kế hoạch và phối hợp công tác đào đắp ngoài hiện trường cũng như các biện pháp phòng tránh cọc bị phá hoại.

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, số lượng trường hợp cọc bên trong hố đào mở bị phá hoại ngày càng tăng. Các sự cố có điểm chung là, sau khi thi công phần cọc xong tiến hành công tác đào đất hố đào thì xảy ra sự cố cọc bị nghiêng lệch hay phá hoại. Một số nước trên thế giới tiến hành thi công hố đào trước khi thi công cọc để bảo vệ cọc ổn định, nhưng nó lại không phù hợp trong điều kiện không gian thi công chật hẹp và không cho phép đào mở. Đặc biêt là công trình có nhiều tầng hầm. Việc thi công hố đào trong đất yếu là rất phức tạp, khi đất yếu chuyển vị ngang sẽ tạo ra phụ tải trên cọc và khi chuyển vị quá mức sẽ gây moment uốn lớn hơn moment kháng nứt của cọc, kết quả là cọc bị gãy.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 90 trang tài liệu này.

Đã có nhiều nghiên cứu tập trung chuyển vị ngang của tường chắn và dự đoán chuyển vị ngang của đất nền. Khi công trình sử dụng móng cọc, thì liên quan đến chuyển vị ngang của đất nền có thể gây phá hoại khi đào đất. Cọc thường được thiết kế để chống đỡ tải trọng đứng nên khi đất chuyển vị ngang sẽ gây moment uốn trong cọc, làm thay đổi ứng suất trong cọc hay thậm chí là gây gãy cọc.

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc bên trong hố đào trong đất yếu còn khá hạn chế. Với lí do đó, phần nghiên cứu này tập trung vào “phân tích ảnh của hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào”.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghiên cứu này là làm tăng thêm vốn kiến thức và sự hiểu biết về sự ảnh hưởng của việc thi công hố đào sâu trong đất yếu sẽ tác động như thế nào đến cọc bên trong hố đào chưa có tải trọng dọc trục. Tải trọng ngang do chuyển vị của đất gây ra moment uốn của chuyển vị có làm thay đổi ứng suất cũng như phá hoại cọc hay không!

3. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài

- Thiết lập biểu đồ chuyển vị ngang và moment uốn của cọc bên trong hố đào.

Từ đó xác định vùng cọc sẽ bị ảnh hưởng bên trong hố đào sâu.

- Xác định phạm vi ảnh hưởng của khối đất đắp đến chuyển vị và moment uốn của cọc bên trong hố đào.

- Thiết lập quan hệ giữa chiều sâu tường với chuyển vị và moment uốn của cọc bên trong hố đào. Đưa ra giải pháp hạn chế ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc bên trong hố đào.

4. Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu các nội dung nêu trên, tác giả đã lựa chọn phương pháp nghiên cứu sau:

1. Nghiên cứu về lý thuyết : Cơ sở lý thuyết về tính toán lựa chọn thông số đầu vào từ các thí nghiệm trong phân tích bài toán hố đào sâu.

2. Mô phỏng: Sử dụng phần mềm plaxic 3D Foundation để phân tích ổn định và biến dạng của hố đào sâu trong quá trình thi công; xác đinh phạm vi và mức độ ảnh hưởng do hố đào sâu gây ra cho cọc bên trong hố đào.

5. Nội dung nghiên cứu

Nội dung của bài báo cáo chỉ tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau:

- Phân tích ứng suất của cọc bên trong hố đào khi thi công hố đào sâu trong đất

yếu.

- Phân tích ảnh hưởng của tải trọng xung quanh hố đào đến cọc bên trong hố

đào bằng phương pháp phần tử hữu hạn có xét đến chiều dài ngàm tường và khoảng cách cọc đến tường hố đào.

Chương 1: TỔNG QUAN

Chương này trình bày vấn đề liên quan đến ảnh hưởng của hố đào sâu đến các công trình xung quanh hố đào do đất chuyển vị theo phương ngang, dựa trên cở sở thu thập các tài liệu trong và ngoài nước. Nội dung cơ bản bao gồm việc xem xét tác động của hố đào sâu đến cọc lân cận hố đào và các yếu tố sẽ được xem xét trong phân tích mô phỏng hố đào sâu. Các nghiên cứu ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc bên trong hố đào còn khá hạn chế, hầu hết các học giả nghiên cứu sự ảnh hưởng đến cọc bên ngoài hố đào do thi công hố đào sâu, mà chưa xét đến ảnh hưởng của cọc bên trong hố đào do quá trình thi công hố đào sâu trong đất yếu.

1.1. Sự cố cọc bị nghiêng lệch trong quá trình thi công hố đào sâu

Hình 1.1 – Các cọc ống bị nghiêng lệch - Trạm phân phối xi măng Hiệp Phước

- Công trình trạm phân phối xi măng Hiệp Phước – Công ty cổ phần xi măng Thăng Long (KCN Hiệp Phước – TP.HCM) Công trình sử dụng cọc ống BTCT chiều dài 33- 35m cho 1 tim cọc do Công ty Phan Vũ thiết kế. Đặc biệt địa tầng khu vực xây dựng có lớp bùn nhão dày đến 21m tính từ mặt đất tự nhiên. Công trình sử

dụng giải pháp cọc đóng và sau khi thi công có đến khoảng 80% số cọc đóng tại khu vực silô bị nghiêng lệch theo 1 hướng, hình 1.1.[6]

- Công trình xây dựng cao ốc ở Phường Thảo Điền – Quận 2 – TP. HCM cũng xảy ra sự cố tương tự khi hầu như toàn bộ phần cọc, móng bị nghiêng, có cọc bị gãy khúc. Thiệt hại sự cố này ước tính lên đến 10 tỷ đồng, việc khắc phục sự cố này cũng hết sức phức tạp do đất nền đã bị xáo trộn rất nhiều, hình 1.2.[6]

Hình 1.2 – Toàn cảnh sự cố các cọc ống bị nghiêng lệch và gãy Cao ốc Phường Thảo Điền, Quận 2, TP. Hồ Chí Minh

Hình1.3 – Sự cố cọc bị nghiêng lệch – Nhà máy xử lý nước thải Bình Chánh

Công trình xử lý nước thải Bình Chánh (dự án cải thiện môi trường nước TP. HCM): sự cố xảy ra với khoảng 2664 cọc bị nghiêng lệch trong số 7474 cọc đã

đóng và có khoảng 1970 bị nghiêng lệch vượt quá giới hạn cho phép, thiệt hại ước tính lúc bấy giờ là khoảng 60 tỷ đồng. Ngay khi xảy ra sự cố ban quản lý dự án đã chỉ đạo nhà thầu là liên doanh N.E.S.JV (Nhật Bản) giữ nguyên hiện trạng cọc tại hiện trường và tiếp tục quan trắc theo dòi để có các dư liệu chính xác phục vụ việc tìm giải pháp xử lý. Và trong quá trình đào đất để thi công bể xử lý nước thải thì Chủ đầu tư, tư vấn PCI và nhà thầu đã phát hiện một số cọc bị dịch chuyển theo phương ngang, hình 1.3.[6]

Hình 1.4 – Sự cố các cọc ống bị nghiêng lệch và gãy – Caoốc Khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP. Hồ Chí Minh

- Một số công trình móng cọc BTCT thi công tại huyện Cần Giờ- TP. HCM xảy ra hiện tượng đầu cọc bị chuyển vị ngang sau khi thi công hạ cọc bằng phương pháp búa đóng và tiêu biểu là sự cố cọc của móng trụ cầu Lôi Giang, Rạch Lá trên đường Rừng Sác – Huyện Cần Giờ. Công trình cầu Rạch Lá sử dụng cọc BTCT 40cm×40cm dài từ 30-35m, đóng qua vùng đát sét nhão dày khoảng 20m rồi đến

lớp đất sét dẻo mềm, đất tự nhiên là bờ sông thoải. Cọc sau khi đóng được 1 tháng thì phát hiện sự cố cọc bị dịch chuyển khoảng 3m. [6]

- Một công trình xây dựng cao ốc ở khu Phú Mỹ Hưng – Quận 7 khi đi thi công phần móng cọc thì đã xảy ra hiện tượng cọc bị xô lệch, làm sạt một phần đường đi. Theo nhận định của CONINCO thì nguyên nhân là do phương án chống đỡ không tốt trong lúc thi công cọc BTCT đã làm xảy ra hiện tượng sạt cọc. Ước tính số tiền thiệt hại do sự cố này khoảng 3-4 tỷ đồng.[6]

- Một số công trình cầu, khi thi công cọc cho móng trụ cầu nằm ngay gần mép bờ sông cũng đã xảy ra sự cố cọc bị nghiêng lệch quá giới hạn cho phép, Hình 1.5hình 1.5. [3]

Hình 1.5 – Công trình móng trụ cầu sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trước

- Công trình tại Quận 7 – Phú Mỹ Hưng – TP. HCM áp dụng phương pháp móng cọc ly tâm BTCT dự ứng lực – D500 thi công bằng phương pháp ép thủy lực (ép đỉnh) đã xảy ra sự cố cọc bị dịch chuyển ngang. Sự cố được phát hiện sau khi đơn vị thi công phần móng và hầm tiến hành đào đất, khoảng cách sai lệch so với thiết kế ban đầu có tim lên đến hơn 0,6m và vượt qua ngoài phạm vi cho phép của quy trình thi công. [6]

Hình 1.6 – Công trình 13 tầng Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP. Hồ Chí Minh

Hình1.6 – Khu vực cọc bị nghiêng lệch – Công trình 13 tầng Khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP. Hồ Chí Minh

Và mới nhất trong năm nay 2011, công trình 15 tầng, Quận 8, TP. Hồ Chí Minh. Trong quá trình tiến hành thi công đào đất để thi công đài móng thì gặp sự cố cọc bị nghiêng lệch và gãy tại 2 móng M1 & M2, cọc bị chuyển vị lớn nhất lên đến khoảng 60cm. Nguyên nhân ban đầu được xác định do đơn vị thi công đã vận chuyển đất trong hố đào và tập kết gần mép hố đào khoảng 12m, cao 4m. Đặc biệt địa chất ở đây rất yếu có lớp sét yếu dày khoảng 25m.