Thạc Sĩ Nghiên cứu công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ thống kết cấu

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

Trang
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích của đề tài 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CÔNG TRÌNH
NGẦM KHU VỰC ĐÔ THỊ.
1.1. Các đặc điểm của công trình ngầm giao thông đô thị. 3
1.1.1. Tổng quan về công trình ngầm đô thị. 3
1.1.2. Các phương pháp tính toán công trình ngầm. 6
1.2. Các phương pháp cơ bản thi công công trình ngầm. 12
1.3. Các dạng kết cấu chống đỡ. 15
1.4. Kết luận chương 1. 19
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÀO LỘ THIÊN CÓ
SỬ DỤNG HỆ KẾT CẤU CHỐNG ĐỠ TẠM THỜI ĐỐI VỚI HẦM GIAO
THÔNG ĐƯỜNG BỘ TRONG NÚT GIAO THÔNG ĐÔ THỊ.
2.1. Đánh giá mặt bằng và các điều kiện phục vụ thi công các công trình ngầm
nội đô thị. 20
2.2. Đề xuất những phương án thi công, trình tự thi công công trình phù hợp
với điều kiện thi công của các công trình ngầm nội đô thị. 21
2.2.1. Các giải pháp bảo vệ thành hố đào. 22
2.2.2. Các phương thức thi công. 25
2.2.3. Giải pháp khi thi công sát hoặc dưới các công trình kiến trúc. 28
2.3. Nghiên cứu công nghệ thi công hệ thống sàn nắp phục vụ giao thông, thi
công trong điều kiện giao thông chật hẹp.
3T 2.3.1. Khái niệm chung về hệ thống sàn nắp phục vụ thi công. 30
2.3.2. Ưu điểm của hệ thống sàn nắp phục vụ giao thông. 3T 31 2.3.3. Ứng dụng của hệ thống sàn nắp. 3T 31
2.3.4. Cấu tạo của hệ thống sàn nắp (đường tạm) phục vụ thi công. 3T 32
2.3.5. Tính toán hệ thống sàn nắp (đường tạm) trong điều kiện giao thông. 34
2.3.6. Phương pháp thi công hệ thống sàn nắp (đường tạm). 42
2.4. Nghiên cứu công nghệ thi công tường cọc ván thép giữ ổn định mái đào.
2.4.1. Khái niệm chung về cọc ván thép. 42
2.4.2. Ưu và nhược điểm của cọc ván thép. 44
2.4.3. Các ứng dụng của cọc ván thép. 45
2.4.4. Tính toán kết cấu cọc ván thép. 47
2.5. Kết luận chương 2 68
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐƯỢC LỰA CHỌN ĐỂ THI CÔNG
HẦM GIAO THÔNG NÚT KIM LIÊN – ĐẠI CỒ VIỆT.
3.1. Giới thiệu về công trình hầm giao thông Kim Liên – Đại Cồ Việt. 70
3.1.1. Giới thiệu chung. 70
3.1.2. Hệ thống thoát nước. 72
3.1.3. Nền móng. 73
3.1.4. Kết cấu. 73
3.1.5. Biện pháp thi công. 76
3.1.6. Biện pháp chống thấm. 76
3.2. Lựa chọn biện pháp thi công hố móng sâu 77
3.2.1. Đánh giá điều kiện địa chất, điều kiện thi công. 77
3.2.2. Lựa chọn phương án thi công hố móng sâu. 79
3.3. Phân tích, tính toán hệ kết cấu chống đỡ hố móng sâu 82
3.3.1. Điều kiện biên (điều kiện đầu vào). 82
3.3.2. Phân tích, tính toán hệ kết cấu chống đỡ hố móng sâu. 83
3.3.3. Đánh giá biện pháp thi công hố móng sâu, so sánh với thực tế: 93
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95
1. Những kết quả đã đạt được 95
2. Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn. 95
3. Những kiến nghị. 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH 97
DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1: Phân loại theo phương pháp thi công ngầm 13
Hình 1.2: Phân loại theo phương pháp thi công đào và chống giữ 14
Hình 1.3: Thi công chống đỡ bằng tường barret 17
Hình 1.4: Thi công chống đỡ bằng tường cừ thép 18
Hình 1.5: Tường chắn bằng cọc ván bê tông cốt thép 18
Hình 2.1: Các giải pháp bảo vệ thành hào theo điều kiện thi công 24
Hình 2.2: Các phương pháp thi công thành hào nghiêng 26
Hình 2.3: Chu trình thi công bằng phương án tường nóc 27
Hình 2.4: Thi công hở khi gặp nước mặt 28
Hình 2.5: Phương án đón đỡ công trình kiến trúc trên mặt đất 30
Hình 2.6: Cấu tạo hệ khung kết cấu chịu lực 32
Hình 2.7: Ứng suất cục bộ 40
Hình 2.8: Cọc ván thép chữ U 43
Hình 2.9: Cọc ván thép chữ Z 43
Hình 2.10: Cọc ván thép tiết diện phẳng 44
Hình 2.11: Cọc ván thép tiết diện ῼ 44
Hình 2.12: Tường cọc ván tự do 48
Hình 2.13: Tường cọc ván có neo 48
Hình 2.14: Khoảng áp dụng của trạng thái giới hạn cực hạn và trạng thái giới hạn
khai thác 50
Hình 2.15: Áp lực đất tác dụng lên tường conson tự do 53
Hình 2.16: Áp lực đất tác dụng lên tường conson có neo 53
Hình 2.17: Hướng tác dụng lực neo 54
Hình 2.18: Biểu đồ áp lực đất 58
Hình 2.19: Các loại hư hỏng do trượt sâu 62
Hình 2.20: Các loại hư hỏng do chiều sâu cọc không hợp lý 62
Hình 2.21: Phân tích cung tròn sử dụng phương pháp Fellenius 64 Hình 2.22: Phân tích ổn định mái dốc sử dụng phương pháp mặt trượt 66
Hình 3.1: Mặt bằng dự án nút giao thông Kim Liên 71
Hình 3.2: Mặt cắt dọc tuyến đường hầm thuộc dự án nút giao Kim Liên 72
Hình 3.3: Bản vẽ phân khẩu của các đoạn kết cấu dạng U&B 74
Hình 3.4: Bản vẽ hình khối kết cấu đường hầm dạng tường chắn U 75
Hình 3.5: Bản vẽ hình khối kết cấu đường hầm dạng cống hộp 75
Hình 3.6: Mặt cắt địa chất dọc tuyến đường hầm Kim Liên – Đại Cồ Việt 77
Hình 3.7: Gia cố móng hố đào khu vực 1 81
Hình 3.8: Gia cố móng hố đào khu vực 2 81
Hình 3.9: Tương tác đất nền và hệ cọc trong bước 1 83
Hình 3.10: Tương tác đất nền và hệ kết cấu chống đỡ sau khi đào lớp 1 84
Hình 3.11: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 3 84
Hình 3.12: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 4 85
Hình 3.13: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 5 85
Hình 3.14: Tương tác đất nền và hệ kết cấu giai đoạn đào đất lớp cuối (lớp 4) 86
Hình 3.15: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hố móng trong giai đoạn cuối 86
Hình 3.16: Kết quả tính toán nội lực tường cừ thép (bước 6) 87
Hình 3.17: Kết quả tính toán nội lực xà chống ngang 87
Hình 3.18: Kết quả tính toán ổn định hố đào 88
Hình 3.19: Tương tác đất nền và cọc cừ trong bước 1 88
Hình 3.20: Tương tác đất nền và cọc cừ trong giai đoạn đào đất lớp 1 89
Hình 3.21: Tương tác đất nền và cọc cừ trong bước 3 89
Hình 3.22: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 4 90
Hình 3.23: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 5 90
Hình 3.24: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 6 91
Hình 3.25: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hố móng trong giai đoạn cuối 91
Hình 3.26: Kết quả tính toán nội lực tường cừ thép (bước 6) 92
Hình 3.27: Kết quả tính toán ổn định hố đào 92 DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang
Bảng 1.1: Các phương pháp thi công hầm theo cách bóc tách đất đá 13
Bảng 2.1: Điều kiện và khả năng áp dụng các giải pháp bảo vệ cơ bản 24



Bảng 2.2. Trạng thái giới hạn khai thác 50
Bảng 2.3: Giá trị hai hệ số k’ và k 57
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất, đường hầm Kim Liên – Đại Cồ Việt 79



1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Với tốc độ đô thị hóa ngày nay, nhất là các đô thị lớn, thì các dạng công trình
ngầm là một trong các thành phần chủ yếu của hạ tầng kỹ thuật đô thị. Trong xu thế
chung của phát triển các đô thị theo hướng hiện đại thì hệ thống công trình ngầm đô
thị ngày càng có vị trí quan trọng. Công nghệ thi công các loại công trình ngầm theo
xu hướng hiện nay sẽ xuất hiện hàng loạt kiểu đào sâu khác nhau mà để thực hiện
được thì phải có các giải pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách hố móng và có công
nghệ đào thích hợp để vừa đảm bảo thi công an toàn mà vẫn đảm bảo được điều
kiện giao thông đi lại.
Quá trình thi công công trình ngầm trong khu vực đô thị sẽ gặp nhiều yếu tố
bất lợi như mặt bằng thi công chật hẹp, phải chịu ảnh hưởng lớn của các công trình
lân cận, nước ngầm, cấu trúc địa tầng của hố móng Ngày nay phương pháp thi
công đào hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ kết cấu chống
đỡ cũng là phương pháp hay dùng để thi công các công trình ngầm trong đô thị. Đặc
điểm của phương pháp này thích hợp với không gian chật hẹp, gần hố móng thi
công tồn tại nhiều công trình đã xây dựng, ổn định và không làm xáo trộn các hoạt
đông giao thông khu vực. Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên học viên lựa chọn đề
tài: Nghiên cứu công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có
sử dụng hệ kết cấu chống đỡ.
2. Mục đích của Đề tài:
Lựa chọn được phương án thi công công trình hợp lý để giải quyết hài hòa các vấn
đề : Thi công nội công trường - giao thông đô thị cắt ngang qua công trình, an toàn
cho công trình dân sinh, công trình giao thông gần khu vực do chiều sâu hố đào và
điều kiện địa chất đô thị.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các công trình đường hầm giao thông trong
các nút giao thông đô thị.


2
Phạm vi nghiên cứu là công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ
thiên sử dụng hệ kết cấu chống đỡ.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Tiếp cận trực tiếp công trình thực tế, các phương pháp thi công đã có trên thế
giới để áp dụng nghiên cứu.
- Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ tiên tiến hiện có
trong nước và trên thế giới vào phân tích, tính toán.
- Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp tính toán: phương pháp phần tử hữu hạn,
các phương pháp tính toán khác
- Kết hợp công cụ tính toán và sử dụng phần mềm để giải, từ đó rút ra kết luận và
đề xuất kiến nghị.