1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, trên thế giới đã xảy ra rất nhiều trận động đất
lớn như tại Indonesia ( năm 2012), Nhật Bản ( năm 2011), Tứ Xuyên- Trung
Quốc ( năm 2008), Iran ( năm 2004), Ấn Độ ( năm 2001), Đài Loan ( 1999)... Ở
Việt Nam chúng ta, động đất cũng thường xuyên xuất hiện. Đặc biệt, trong năm
2012 đến nay, xung quanh khu vực thủy điện Sông Tranh 2 thuộc huyện Bắc Trà
My, tỉnh Quảng Nam, đã xảy ra liên tiếp các trận động đất. Hậu quả của các trận
động đất là gây thiệt hại nghiêm trọng về tính mạng của con người cũng như tài
sản vật chất của xã hội.
Trong bối cảnh các đô thị lớn ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ thì nhu
cầu về nhà ở, làm việc và giải trí là hết sức cấp thiết. Chính vì vậy, khu phức hợp
là một trong những giải pháp kiến trúc hiệu quả để đáp ứng nhu cầu của người
dân đô thị trong bối cảnh dân số tăng trưởng nhanh . Do đó, việc xây dựng khu
phức hợp ngày càng nhiều về số lượng lẫn quy mô là việc rất cần thiết. Bên cạnh
đó, việc khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả không gian dưới mặt đất của
các công trình này cũng đang là xu thế tất yếu. Những công trình khai thác tầng
ngầm chẳng hạn như hệ thống bãi đổ xe ngầm hoặc một phần công trình dưới
mặt đất như tầng hầm của công trình..., ngoài việc chịu tác động các tải trọng
bên trên còn chịu áp lực đất, nước ngầm và áp lực tăng thêm do động đất gây ra
trong quá trình xây dựng và sử dụng.
Vì vậy, khi tính toán kết cấu chịu tải trọng, ngoài các loại tải trọng thông
thường cần phải xem xét tác dụng của động đất gây ra.Ổn định của công trình


2

ngầm là một trong những yếu tố rất quan trọng quyết định đến khả năng chịu lực
của hệ kết cấu khi có động đất xảy ra. Nhằm tìm hiểu tác động do động đất gây

ra ảnh hưởng đến công trình ngầm , Tôi chọn đề tài:
“Phân tích ổn định tường vây tầng ngầm thuộc dự án khu phức hợp khách
sạn Bạch Đằng có xét tải trọng động đất ”.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
- Xây dựng mô hình phân tích ổn định của hệ tường vây tầng ngầm có xét tải
trọng động đất.
- Từ đó phân tích ổn định của hệ tường vây tầng ngầm có xét tải trọng
động đất.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu : Tường vây tầng ngầm khu phức hợp khách sạn Bạch
Đằng.
- Phạm vi nghiên cứu : Tường vây tầng ngầm khu phức hợp khách sạn Bạch
Đằng có xét tải trọng động đất.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng vào phân tích ổn định của hệ tường vây tầng
ngầm có xét tải trọng động đất.
- Sử dụng phần mềm kết cấu Sap2000 để phân tích hệ kết cấu, từ đó xác định các
thông số cơ bản.
5. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Chương 1: Tổng quan về hệ thống tường vây tầng ngầm trong xây dựng.


3

Chương 2: Lý thuyết tính toán ổn định tường vây.
Chương 3: Áp dụng phân tích ổn định tường vây tầng ngầm thuộc dự án khu
phức hợp khách sạn bạch đằng có xét tải trọng động đất.


4


CHƢƠNG I.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƢỜNG VÂY TẦNG
NGẦM TRONG XÂY DỰNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU TƢỜNG VÂY.
1.1.1. Kết cấu tƣờng vây.
- Tường vây là một bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép được đúc
tại chỗ hoặc lắp ghép trong đất. Tường vây thường có tiết diện hình chữ nhật, có
chiều rộng từ 0.6-1.5m, chiều dài từ 2.5-3.0m và chiều sâu từ 12-30m, có những
tường sâu đến 100m nối với nhau bằng gioăng cao su chống thấm để tạo thành
một bức tường vây trong đất.
- Tên của loại kết cấu này thường được gọi như sau:
Tiếng Việt: tường vây hay tường trong đất.
Tiếng Anh: Diaphragm wall
Tiếng Pháp: Paroi moulée dans le sol
Tiếng Nga: CTEHA TPYHTE [1]
- Tường vây thường làm bằng bê tông đá 1x2 mác 250-450 (khoảng 450 kg Xi
măng cho 1 m3 bê tông).
- Cốt thép thường sử dụng loại AI-AII
Thép dọc thường dùng loại AII
Thép đai thường dùng loại AI-AII [3]


5

- Kích thước hình học của tường vây: Tiết diện ngang của tường thông dụng nhất
là hình chữ nhật, hình chữ L.Chiều rộng của tường phụ thuộc vào yêu cầu của
công trình, chiều sâu phải đủ dài để cắm vào lớp đất tốt.
- Tường vây được sử dụng để làm tường hầm cho nhà cao tầng, các công trình
ngầm như: đường tàu điện ngầm, đường cầu chui, cống thoát nước lớn, các gara
ô tô ngầm dưới đất v.v… [2]

1.1.2. Tầm quan trọng của tƣờng vây tầng ngầm trong xây dựng.
Ở các nước công nghiệp phát triển, điển hình là Việt Nam, nhu cầu về không
gian sinh hoạt và làm việc ngày càng tăng cao đã kéo theo một loạt các hoạt
động dịch vụ càng làm cho diện tích xây dựng trở nên hạn hẹp. Vì vậy việc phát
triển không gian xây dựng theo chiều cao và chiều sâu là xu hướng tất yếu của
xây dựng đô thị trong nước nói riêng và trên thế giới nói chung. Do chiều cao
phần nổi thường bị hạn chế trong qui hoạch xây dựng đô thị nên cần phát triển
phần ngầm để đáp ứng các nhu cầu:
- Thêm diện tích sử dụng cho các phần kỹ thuật.
- Chôn sâu phần móng tạo sự ổn định công trình.
- Tăng thêm không gian sử dụng cho công trình do chiều cao phần nổi bị
hạn chế theo qui hoạch độ cao của khu vực.
Tuy nhiên, việc phát triển xây dựng theo chiều sâu đã nảy sinh rất nhiều
những yếu tố không thuận lợi:
- Gây ảnh hưởng lớn tới các công trình lân cận.
- Việc thi công phần ngầm có chiều sâu càng lớn càng vô cùng khó khăn,
đặc biệt là các công trình xây chen trong đô thị.


6

Tường vây là giải pháp hữu hiệu khi phải xây dựng các tầng hầm của công
trình.
Việc thiết kế tầng hầm sử dụng tường vây có một số ý nghĩa như sau:
1.1.2.1. Về mặt kết cấu.
Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn nên gây ra áp lực rất lớn lên nền và
móng. Vì vậy, khi sử dụng tường vây ta đã truyền một phần tải trọng khá lớn của
công trình xuống nền đất sâu (khoảng 30 60m) nơi đất nền có khả năng chịu
lực tốt hơn nhiều lần. Thêm vào đó, với chiều sâu lớn như vậy thường nằm dưới
mực nước ngầm (đúng với hầu hết trường hợp các công trình tại Việt Nam), khi

đó, do tác dụng của lực đẩy Archimedes có xu hướng đẩy nổi công trình, qua đó
làm giảm một phần tải trọng truyền xuống nền đất.
Tường vây không những có tác dụng làm hạ thấp trọng tâm của cả khối nhà
cao tầng để tăng mức độ ổn định của công trình (một yếu tố vô cùng quan trọng
khi tính toán thiết kế nhà cao tầng), mà còn tham gia chịu một phần khá lớn nội
lực gây ra bởi tải trọng ngang (động đất, gió động….)
1.1.2.2 Về mặt thi công.
Tường vây chính là một bộ phận quan trọng của công nghệ thi công TopDown, công nghệ đang được sử dụng rất phổ biến khi thi công các công trình
nhà cao tầng trong khu vực đô thị. Việc sử dụng tường vây đã giải quyết được
một vấn đề vô cùng hóc búa khi thi công tầng hầm nhà cao tầng, đó là công tác
thi công đào đất cho hố đào có chiều sâu lớn đến rất lớn. Tường vây không chỉ
đóng vai trò làm kết cấu chắn đất mà còn có nhiệm vụ chống rò rỉ nước, chống
thấm cho hố đào trong quá trình thi công đào đất.
Bên cạnh đó, trong điều kiện xây dựng đô thị, đồng nghĩa với việc các công
trình cao tầng được xây chen là vô cùng phổ biến, thêm vào đó là điều kiện địa


7

chất không tốt, khó lường và kém ổn định thì việc lựa chọn tường vây cho công
tác thiết kế và thi công là vô cùng hợp lý để có thể đáp ứng các nhu cầu về thi
công và giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
1.1.2.3 Về mặt sử dụng.
- Sử dụng tường vây làm kết cấu chống thấm cho tầng hầm công trình.
- Sử dụng tường vây làm kết cấu chống đỡ áp lực đất tác dụng lên tầng hầm.
- Sử dụng tường vây giúp tăng khả năng cách âm, cách nhiệt nhờ bề dày khá
lớn.
1.1.2.4 Về mặt an ninh quốc phòng.
Các công trình có tầng hầm sử dụng tường vây làm kết cấu bao che thường
khá kiên cố nhờ bề dày và khả năng chịu lực khá lớn của tường nên có thể sử

dụng là công sự khi có chiến tranh, làm hầm chứa trang thiết bị, khí tài quân
sự....thậm chí là chống chịu chiến tranh oanh tạc hiện đại.
Qua đó ta có thể khẳng định việc xây dựng các công trình sử dụng tường vây
là hợp lý và cần thiết. Thiết kế và thi công các công trình cao tầng có tầng hầm
sử dụng tường vây phải trở thành một công việc quen thuộc trong ngành xây
dựng Việt Nam. Nhà có tầng hầm sử dụng tường vây đảm bảo được yêu cầu vệ
sinh môi trường, hạn chế tiếng ồn, sử dụng đa chiều và giải quyết được vấn đề
tiết kiệm đất xây dựng. Từ đó cho thấy việc sử dụng tường vây cho các nhà cao
tầng ở thành phố lớn là một nhu cầu thực tế và ưu việt trong ngành xây dựng. [4]
1.1.3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của tƣờng vây tầng ngầm.
1.1.3.1. Ƣu điểm.
- Thi công được các công trình ngầm có độ sâu lớn.
- Thích dụng trong mọi điều kiện địa chất, đặc biệt trong các vùng đất yếu,


8

mực nước ngầm cao.
- Là biện pháp thi công hầu như là duy nhất để xây dựng trong điều kiện
thành phố chật hẹp, xây xen do khi thi công hạn chế chấn động, tiếng ồn, dễ
khống chế về biến dạng lún, ít ảnh hưởng các công trình xây dựng và đường ống
ngầm ở lân cận xung quanh
- Giảm khối lượng thi công, có thể thi công theo phương pháp ngược (top down) có lợi cho việc tăng nhanh tốc độ thi công, hạ thấp giá thành công trình.
- Tường vừa có thể dùng làm kết cấu bao che ở độ sâu lớn lại có thể kết hợp
làm kết cấu chịu lực, làm móng cho công trình trong những điều kiện nhất định.
1.1.3.2. Nhƣợc điểm:
- Thi công theo phương pháp tường vây yêu cầu về máy móc, trang thiết bị
thi công đồng bộ cao, mỗi loại tường cần một loại thiết bị thi công phù hợp vì vậy
đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn.
- Mỗi loại kết cấu chỉ phù hợp với một số chiều sâu hố đào và loại địa chất

nhất định, vì vậy việc lựa chọn kết cấu tường không phù hợp có thể làm ảnh
hưởng rất lớn đến độ an toàn và giá thành thi công.
- Việc sử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi
kỹ thuật phân ly bùn không hoàn hảo hoặc xử lý không thoả đáng sẽ làm cho môi
trường bị ô nhiễm .
- Do trong quá trình thi công, các lớp đất có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm
yếu mà tính chất dung dịch giữ thành không thích hợp hoặc đã bị biến chất dẫn
đến sụt lở thành làm cho thể tích bê tông thân tường tăng lên đáng kể, mặt tường
bị lồi lõm, kích thước kết cấu vượt quá giới hạn cho phép.
1.1.4. Phạm vi ứng dụng
Thực tế xây dựng trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy phương pháp tường


9

vây có thể áp dụng hiệu quả khi xây dựng các loại công trình sau:
- Các công trình dân dụng có phần ngầm như: gara, trung tâm thương mại,
kho chứa, rạp chiếu phim, nhà hát. Phần ngầm các nhà cao tầng như móng, các
tường chắn kết cấu chắn giữ những toà nhà được xây gần những công trình có sẵn.
- Các công trình công nghiệp như phân xưởng nghiền của nhà máy làm giàu
quặng, các phân xưởng đúc thép liên tục, các hố nhận nguyên liệu, các phễu để
dỡ, chất tải...
- Các công trình thuỷ lợi thu nhận nước, các trạm bơm, các công trình làm
sạch...
- Các công trình giao thông như hầm giao thông đặt nông, các móng trụ
cầu...
- Các công trình quân sự và công trình dân sự có kết hợp phòng thủ khi có
chiến tranh xảy ra.
Thực tế những công trình xây dựng trong các điều kiện dưới đây sẽ có hiệu
quả cao nhất khi sử dụng tường vây:

- Trong điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp, mực nước ngầm cao, nhất là
gặp tầng nước ngầm có áp.
- Khi xây dựng các công trình ngầm và tường chắn kết cấu chắn giữ trong
điều kiện xây chen trong thành phố, gần các công trình đã có.
- Phương pháp tường trong đất cho phép thiết kế các công trình ngầm có
hình dạng bất kỳ trên mặt bằng, giảm chiều dày tường và loại trừ được công tác
hút và hạ mực nước ngầm.
Tường vây có thể sử dụng đồng thời làm móng chịu tải trọng phần trên
trong những điều kiện sau:
- Tường tựa trên đá cứng hoặc đất tốt, tức là khi tường có thể làm việc như


10

vách.
- Tường được xây dựng gần sát liền với móng của những nhà đã có, mà độ
bền của những móng này có thể bị phá hoại khi xây dựng các móng cọc đóng. [1]
[4]
1.1.5.các loại tƣờng vây.
1.1.5.1 Tƣờng bằng cọc trộn xi măng - đất:

Hình 1.1. Tường chắn bằng cọc trộn xi măng đất
Tường chắn bằng cọc trộn xi măng - đất một phương pháp mới để gia cố
nền đất yếu, nó sử dụng xi măng, vôi... để làm chất đóng rắn, lợi dụng một loạt
phản ứng hóa học xảy ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất đóng rắn lại
thành một thể cọc có dạng tường ổn định và có cường độ nhất định.


11


Ưu điểm của phương pháp này là kinh tế, thi công nhanh, không có chất
thải, lượng xi măng khống chế điều chỉnh chính xác, không có độ lún thứ cấp (nếu
làm nền) không gây dao động đến công trình lân cận, thích hợp với đất có độ ẩm
cao (> 75%). Kết cấu loại này không thấm nước không phải đặt thanh chống tạo
điều kiện cho đào kết cấu chắn giữ được dễ dàng, hiệu quả kinh tế cao.
Tuy nhiên chỉ phù hợp với hố đào có chiều sâu từ 5 - 7m, không phù hợp
với những hố đào có chiều sâu lớn hơn.
Phương pháp trộn dưới sâu thích hợp với các loại đất được hình thành từ
các nguyên nhân khác nhau như đất sét dẻo bão hòa, bao gồm bùn nhão, đất bùn,
đất sét và đất sét bột...
Ngoài chức năng giữ ổn định thành hố đào, cọc trộn xi măng đất còn được
sử dụng trong các trường hợp sau:
- Giảm độ lún công trình;
- Tăng khả năng chống trượt mái dốc;
- Tăng cường độ chịu tải của nền đất;
- Giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận;
- Tránh hiện tượng hoá lỏng của đất rời;
- Cô lập phần đất bị ô nhiễm.
Phương pháp này xuất hiện đầu tiên tại Mỹ sau đó được một số nước như
Nhật Bản, Trung Quốc phát triển. Tại Việt Nam đầu những năm 80 kỹ thuật này
của hãng Linden - Alimak đã được áp dụng làm cọc ximăng/vôi đất đường kính
40cm, sâu 10m cho các công trình nhà 3 - 4 tầng, hiện nay Linden - Alimak và
Hercules (Thụy Điển) liên doanh làm loại cọc này sâu đến 20m bằng hệ thống tự
động từ khâu khoan, phun xi măng và trộn tại khu công nghiệp Trà Nóc (Cần
Thơ). [6]


12

1.1.5.2 Tƣờng bằng cọc hàng:


Hình 1.2. Tường chắn bằng cọc bê tông cốt thép
Khi thi công công trình ngầm tại những chỗ không tạo được mái dốc hoặc
hiện trường hạn chế không thể dùng cọc trộn được, khi chiều sâu công trình
khoảng 6 - 10m thì có thể chắn giữ bằng cọc hàng. Chắn giữ bằng cọc hàng có thể
dùng cọc nhồi khoan lỗ, cọc bản BTCT hoặc cọc bản thép...
Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm các loại sau:
- Chắn giữ bằng cọc hàng theo kiểu dãy cột: Khi đất quanh hố tương đối
tốt, mực nước ngầm thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa hai cọc gần nhau để
chắn đất.


13

- Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục: Trong đất yếu thường không thể hình
thành được vòm đất, cọc chắn giữ phải thành hàng liên tục. Cọc khoan lỗ dày liên
tục có thể chồng tiếp vào nhau hoặc cọc bản thép, cọc bản BTCT.
- Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp: Trong vùng đất yếu mà có mực nước
ngầm cao có thể dùng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc
xi măng đất.
Ưu điểm của phương pháp này là chất lượng vật liệu tin cậy, tốc độ thi công
nhanh, thi công đơn giản, khả năng ngăn nước tốt. Đối với loại cọc tạm thời có thể
nhổ lên dùng lại nhiều lần, giá thành hạ. Đối với loại cọc bằng BTCT có thể được
dùng như kết cấu vĩnh viễn, độ cứng chống uốn lớn, độ dịch chuyển nhỏ ở đầu
cọc.
Nhược điểm là chiều dài hạn chế nên không thể ứng dụng cho những công
trình ngầm có độ sâu lớn. Quá trình thi công có thể ảnh hưởng đến móng hoặc các
công trình ngầm xung quanh, không dùng được trong điều kiện thành phố có xây
chen.
Căn cứ vào thực tiễn thi công ở vùng đất yếu, với độ sâu hố đào < 6m, khi

điều kiện hiện trường có thể cho phép thì áp dụng kiểu tường chắn bằng cọc
BTCT đúc sẵn hoặc cọc bản thép là lý tưởng hơn cả. Với hố đào có độ sâu 6 10m thường dùng cọc khoan lỗ 800 - 1000mm, phía sau có cọc trộn dưới sâu
hoặc bơm vữa chống thấm, đặt 2 - 3 tầng thanh chống, số tầng thanh chống tuỳ
theo tình hình địa chất hoàn cảnh xung quanh và yêu cầu biến dạng của kết cấu
mà xác định. Kết cấu loại này đã ứng dụng thành công ở hố đào có độ sâu tới
13m. [6]


14

1.1.5.3 Tƣờng liên tục trong đất:

Hình 1.3. Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất
Công nghệ thi công tường liên tục trong đất là dùng các máy đào đặc biệt
để đào móng có dung dịch giữ thành (như sét bentonite) thành những đoạn hào
với độ dài nhất định; sau đó cẩu lắp lồng cốt thép đã chế tạo sẵn trên mặt đất vào
trong móng. Dùng ống dẫn đổ bê tông trong nước cho từng đoạn tường, nối các
đoạn tường với nhau bằng các đầu nối đặc biệt (như ống đầu nối hoặc hộp đầu
nối), hình thành một bức tường liên tục trong đất bằng bê tông cốt thép. Tường
liên tục trong đất quây lại thành đường khép kín, sau khi đào móng cho thêm hệ
thống thanh chống hoặc thanh neo sẽ có thể chắn đất ngăn nước, rất tiện cho việc
thi công móng sâu. Nếu tường liên tục trong đất lại kiêm làm kết cấu chịu lực của
công trình xây dựng lại càng có hiệu quả kinh tế cao hơn.
Công nghệ tường liên tục trong đất có các ưu điểm sau đây:
- Thân tường có độ cứng lớn, tính tổng thể tốt, do đó biến dạng của kết cấu


15

và của móng đều rất ít, vừa có thể dùng được trong kết cấu bao che lại có thể dùng

làm kết cấu chịu lực.
- Thích dụng trong các loại điều kiện chất đất: Trong các lớp đất cát cuội
hoặc khi phải vào tầng nham phong hoá thì cọc bản thép rất khó thi công, nhưng
lại có thể dùng kết cấu tường liên tục trong đất thi công bằng các máy đào móng
thích hợp.
- Khi thi công chấn động ít, tiếng ồn thấp, ít ảnh hưởng các công trình xây
dựng và đường ống ngầm ở lân cận xung quanh, dễ khống chế về biến dạng lún.
Đặc biệt thích hợp trong điều kiện đô thị chật hẹp, xây chen.
- Có thể thi công theo phương pháp ngược (top - down), có lợi cho việc
tăng nhanh tốc độ thi công, hạ thấp giá thành công trình.
Nhưng, phương pháp thi công tường liên tục trong đất cũng có những
nhược điểm cụ thể như sau:
- Không thể áp dụng trong đất có lẫn đá tảng kích thước lớn hoặc có hiện
tượng castơ với các lỗ trống lớn, có mạch ngầm làm vữa sét chảy vào trong đất.
Trong bùn lỏng và cát chảy trên bề mặt hay trong đất nước áp lực với dòng thấm
tốc độ lớn.
- Việc xử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi
kỹ thuật phân li bùn không hoàn hảo hoặc xử lý không thoả đáng sẽ làm cho môi
trường bị ô nhiễm.
- Khi mực nước ngầm dâng lên nhanh mà mặt dung dịch giữ thành giảm
mạnh, trong tầng trên có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm yếu, nếu tính chất dung
dịch không thích hợp hoặc đã bị biến chất, việc quản lí thi công không thoả đáng,
đếu có thể dẫn đến sụt lở thành móng, lún mặt đất xung quang, nguy hại đến sự
an toàn của các công trình xây dựng và được ống ở lân cận. Đồng thời cũng có thể


16

làm cho thể tích bê tông thân tường bị tăng vọt lên, mặt tường lồi lõm, kích thước
kết cấu vượt quá giới hạn cho phép.

- Nếu dùng tường liên tục trong đất dạng bê tông cốt thép đổ toàn khối chỉ
để làm tường chắn đất tạm thời trong giai đoạn thi công thì giá thành khá cao,
không kinh tế.
Khi làm kết cấu chắn giữ sâu trên 10m trong tầng đất yếu, yêu cầu cao về
chống lún và chuyển dịch của các công trình xây dựng và đường ống ở xung
quanh, hoặc khi tường là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc khi áp
dụng phương pháp thi công ngược thì có thể dùng tường liên tục trong đất .
Tại Việt Nam phương pháp này đã được sử dụng ở một số nơi nhưng chủ
yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nha Trang như
toà nhà VietcomBank Tower Hà Nội, khách sạn Phương Đông - Nha Trang.
Trong tương lai với điều kiện chật hẹp trong các thành phố cùng với yêu cầu về
chiều sâu tầng hầm ngày càng tăng đây là giải pháp gần như duy nhất có thể áp
dụng. [6]
1.1.6. Nguyên tắc thiết kế tƣờng vây.
- An toàn tin cậy: Thiết kế phải đáp ứng tuyệt đối về yêu cầu cường độ, tính ổn
định tổng thể của công trình, của hệ thống kết cấu. Kết cấu phải chắc chắn biến
dạng của tường không ảnh hưởng đến công trình lân cận.
- Tính kinh tế : Khi đảm bảo điều kiện về an toàn, tin cậy của kết cấu chắn giữ
thì xác định hiệu quả kinh tế của phương án trên cơ sở tổng hợp các yếu tố về
thời gian, vật liệu, thiết bị nhân công và bảo vệ môi trường.
- Thuận lợi thi công: Khi thiết kế tường vây nên có hình dáng đơn giản thuận
tiện cho thi công, sử dụng công nghệ đơn giản phù hợp với máy móc thiết bị để
thi công nhanh chóng, rút ngắn thời gian thi công đảm bảo an toàn lao động.


17

- Tường Barrette là một bộ phận kết cấu công trình, là tường của tầng hầm.
Trong giai đoạn thi công tầng hầm tường vây là kết cấu chắn giữ ổn định cho hố
đào, sau khi thi công xong tường vây là tường của tầng hầm. [3]

1.1.7. Đặc điểm thiết kế của kết cấu tƣờng vây.
- Tính không xác định của ngoại lực: Ngoại lực tác dụng lên tường như áp lực
đất chủ động, áp lực đất bị động, tải trọng trên mặt đất xung quanh thành hố đào
sẽ thay đổi, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, phương pháp thi công, giai đoạn thi
công.
- Tính không xác định của biến dạng: Kiểm soát biến dạng là một yêu cầu quan
trọng của thiết kế tường vây, nhưng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng
này như độ cứng của tường chắn, cách bố trí khoảng cách thanh chống, tính chất
của đất nền, cao độ của nước ngầm, phương pháp thi công. .
- Tính không xác định của đất: Tính không đồng nhất của đất nền,đất nền với
nhiều tầng nhiều lớp thay đổi phức tạp không có qui luật. hơn nữa số liệu địa
chất có nhiều phương pháp xác định khác nhau ( như thí nghiệm ngoài hiện
trường, trong phòng, cắt có hoặc không thoát nước. . ) tùy theo mẫu đất lấy ở
những vị trí, giai đoạn thời gian thi công khác nhau của hố móng thì tính chất
của đất cũng thay đổi, sự tác động của đất nền lên kết cấu từ đó cũng thay đổi.
- Những yếu tố ngẫu nhiên dẫn đến sự thay đổi: Những thay đổi của thời tiết,
những hệ thống chôn ngầm có sẵn trong đất ảnh hưởng đến việc thi công của hố
đào. [3]
1.2.XU HƢỚNG ÁP DỤNG TƢỜNG VÂY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT
NAM.
Trước đây, để xây dựng các công trình ngầm, người ta thường dùng các
phương pháp xây dựng đắt tiền như đào hở, đóng cọc cừ, hạ mực nước ngầm,


18

đóng băng đất... mà chiều sâu không được lớn, làm ảnh hưởng tới các công trình
lân cận khi xây xen trong thành phố.
Từ sau năm 1940, kết cấu “tường vây” được bắt đầu nghiên cứu áp dụng
và vào những năm bảy mươi của thế kỷ XX phương pháp này được áp dụng rộng

rãi trên toàn thế giới, điều đó tạo điều kiện cho việc hoàn thiện quy trình công
nghệ và tính toán kết cấu. Đây là một trong những phương pháp thi công tiến bộ
nhất để xây dựng các công trình ngầm và là phương pháp tốt nhất để xây dựng
các công trình ngầm có độ sâu lớn trong các thành phố có mật độ xây dựng dày
đặc.
1.2.1. Xu hƣớng áp dụng tƣờng vây trên thế giới.
Trên thế giới, hầu hết các công trình nhà cao tầng đều được xây dựng với
các tầng hầm phục vụ cho nhu cầu sử dụng. Ở Châu Âu do đặc điểm nền đất
tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và nhu cầu sử
dụng cao nên hầu như nhà cao tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị
chỉ có 2-3 tầng nhưng cũng có tới 2-3 tầng hầm.
Ở Châu Á nói chung nhà cao tầng có tầng hầm chưa phải là nhiều, nhưng ở
một số nước và vùng lãnh thổ như Hồng Kông, Đài Loan, Trung Quốc, Hàn
Quốc,... số lượng nhà cao tầng có tầng hầm cũng chiếm tỉ lệ khá cao. Hầu hết
những công trình có trên 3 tầng hầm đều sử dụng kết cấu tường vây đóng vai trò
vừa là kết cấu chắn đất trong quá trình thi công phần ngầm, vừa là 1 kết cấu chịu
lực quan trọng của công trình xây dựng. Việc áp dụng kết cấu tường vây để xây
dựng các công trình ngầm trong các khu đô thị phổ biến như:
- Tại thành phố như Tokyo (Nhật Bản) các nhà cao tầng phải có ít nhất từ 5 đến 8
tầng hầm.
- ở Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2 đến 3 tầng hầm dưới mặt đất ở


19

các nhà cao tầng, có nhà đã thiết kế đến 5 tầng hầm có kích thước lớn nhất đến
274x187m, kết cấu chắn giữ sâu tới 32m.
- Tại Matxcơva (Nga) đã xây dựng gara có kích thước 156x54m, sâu 27m. - Tại
Geneve (Thụy sĩ) một gara ngầm 7 tầng sâu 28m đã được xây dựng.
Một số công trình tiêu biểu xây dựng ở một vài nơi trên thế giới:

Tòa nhà Chung-yan (Đài Loan) 19 tầng :Tường vây và ba tầng hầm.
Tai Power (Đài Loan) 27 tầng : Tường vây và bốn tầng hầm.
Tòa nhà Chung-hava (Đài Loan) 16 tầng : Tường vây và ba tầng hầm.
Tòa nhà Chung-wei (Đài Loan) 20 tầng : Tường vây và bốn tầng hầm.
Cental Plaza (Hồng Kông) 75 tầng : Tường vây và ba tầng hầm.
Chichang (Đài Loan) 14 tầng : Tường vây và ba tầng hầm.
Thư viện Anh : Tường vây và bốn tầng hầm.
Commerce Bank 56 tầng : Tường vây và ba tầng hầm.
Tòa nhà Đại Lầu Điện Tín (Thượng Hải) 17 tầng : Tường vây và ba tầng hầm.
1.2.2. Xu hƣớng áp dụng tƣờng vây ở Việt Nam.
Ở Việt Nam, ngay từ đầu những năm trước 1990, nhu cầu xây dựng các công
trình có một hay nhiều tầng hầm đã khá lớn nhưng do công nghệ thi công tại
Việt Nam vào thời điểm chưa đáp ứng được nhu cầu phức tạp được đề ra nên số
lượng công trình có tầng hầm và sử dụng tường vây hầu như chưa có.
Từ sau những năm 1990 cho đến nay, cùng với sự phát triển vượt bậc về công
nghệ của ngành xây dựng, kết cấu tường vây được áp dụng rất hiệu quả trong
việc xây dựng các công trình ngầm nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian
trong lòng đất ở các thành phố đông dân cư với điều kiện địa chất và địa chất


20

thuỷ văn rất phức tạp để giải quyết các vấn đề liên quan đến giao thông đô thị,
xây dựng các gara ô tô, nhà cao tầng trong thành phố, các khu đô thị mới, hạ
tầng các khu công nghiệp... Một số công trình nhà cao tầng sử dụng tường vây
đã và đang được xây dựng như:
- Toà nhà Harbour View Tower ở thành phố Hồ Chí Minh gồm 19 tầng lầu
và 2 tầng hầm, có kết cấu chắn giữ sâu 10m, đã dùng tường vây sâu 42m dày 0,6m
vây quanh mặt bằng kết cấu chắn giữ 25x27m.
- Trụ sở Vietcombank Hà Nội cao 22 tầng và 2 tầng hầm có kết cấu chắn

giữ sâu 11m dùng tường vây sâu 18m dày 0,8m.
- Nhà máy Apatit Lao Cai, nhà máy xi măng Bỉm Sơn hay nhà máy nhiệt
điện Phả Lại đã có những kho, hầm hay tuynen vận chuyển nguyên liệu đặt sâu
trong đất từ 5 đến 20m...
Một số công trình tiêu biểu nhƣ:
* Tại Hà Nội
Toà nhà Vietcombank số 198 Trần Quang Khải : Tường vây và hai tầng hầm.
Tòa tháp đôi VinCom, 191 Bà Triệu : Tường vây và hai tầng hầm.
Sunway Hotel số 19 Phạm Đình Hổ : Tường vây và hai tầng hầm.
Nhà ở tiêu chuẩn cao kết hợp với văn phòng và dịch vụ số 27 Láng Hạ : Tường
vây và hai tầng hầm.
Kho bạc nhà nước Hà Nội, 32 Cát Linh : Tường vây và hai tầng hầm.
Tháp ngân hàng đầu tư và phát triển Việt Nam (BIDV) số 194 Trần Quang Khải:
Tường vây và hai tầng hầm.
Công trình Hà nội City Complex : Tường vây và ba tầng hầm.
Tổ hợp nhà ở đa năng làng quốc tế Thăng Long : Tường vây và hai tầng hầm.


21

Chợ Hàng Da : Tường vây và hai tầng hầm.
* Tại Thành phố Hồ Chí Minh
Khu căn hộ và văn phòng Sailing Tower : Tường vây và ba tầng hầm.
Cao ốc căn hộ cao cấp BMC : Tường vây và hai tầng hầm.
Harbour View Tower 35 Nguyễn Huệ Quận 1: Tường vây và hai tầng hầm.
Cao ốc văn phòng AGREX : Tường vây và ba tầng hầm.
Sài Gòn Centre 65 Lê Lợi Quận 1: Tường vây và ba tầng hầm.
Cao ốc Pacific số 43-45-47 Nguyễn Thị Minh Khai Quận 1: Tường vây và ba
tầng hầm.
1.3. KẾT LUẬN VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN.

Trong chương này, tác giả đã giới thiệu tổng quan về kết cấu tường vây và
xu hướng áp dụng kết cấu tường vây trên Thế giới và Việt Nam. Kết cấu tường
vây được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong xây dụng công trình dân dụng, cầu
đường, thủy lợi. Trong luận văn này tập trung nghiên cứu phân tích ổn định
tường vây tầng ngầm thuộc dự án Khu Phức Hợp Khách Sạn Bạch Đằng có xét
tải trọng động đất. Mô hình và cơ sở lý thuyết sẽ được trình bày trong chương 2.
Áp dụng phân tích ổn định tường vây tầng ngầm thuộc dự án Khu Phức Hợp
Khách Sạn Bạch Đằng có xét tải trọng động đất được trình bày trong chương 3.


22

CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƢỜNG VÂY
2.1. CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TƢỜNG VÂY .
Nội dung chính của việc tính toán tường là tính độ ổn định và cường độ của
tường, tức là xác định chiều sâu của tường cắm vào trong đất và xác định tiết
diện ngang hợp lý.
2.1.1 Tính toán tƣờng dạng conson .
Tường bản conson dưới tác động của áp lực đất chủ động ở bên ngoài phía trên
mặt hố móng. Tường sẽ nghiêng về phía bên trong hố móng, còn phần dưới cọc
sẽ dịch chuyển theo chiều ngược lại. Tức là tường sẽ quay quanh một điểm nào
đó ở dưới đáy hố móng, giả sử điểm đó là điểm b như hình vẽ. Thân tường ở
phía bên trên điểm b dịch chuyển về phía bên trái, thành bên phải của tường tính
từ điểm b trở lên chịu tác dụng của áp lực đất chủ động. thành bên trái của tường
kể từ điểm b trở xuống chịu tác dụng của áp lực đất bị động.

Hình 2.1. Sơ đồ dịch chuyển của tường Conson và phân bố áp lực đất
- Thiết lập phương trình cân bằng với các ngoại lực là áp lực đất chủ động và áp
lực đất bị động bằng cách chiếu lên phương ngang và lấy momen tại chân tường.
Giải hệ phương trình này sẽ có giá trị độ sâu chôn tường, từ đó xác định được



23

nội lực M max trong tường, xác định tiết diện, cốt thép trong tường. Có các phương
pháp tính toán đó là Phương pháp cân bằng tĩnh học, Phương pháp Blum,
Phương pháp đường đàn hồi, phương pháp hệ số nền Winkler. [6]
2.1.2 Tính toán tƣờng có 1 thanh chống.
- Kết cấu chắn giữ tường có 1 thanh chống (hoặc neo) ở đỉnh có khác với tường
đỉnh tự do (conson). Kết cấu chắn giữ có chống ở đỉnh, vì ở đỉnh bị chống không
di chuyển được nên hình thành gối tựa đơn giản, liên kết khớp, còn phần cọc
chôn vào trong đất, khi chôn nông thì là điểm tựa đơn giản, khi chôn sâu là
ngàm. Các trường hợp khác nhau do độ chôn sâu trong đất khác nhau gây ra.
- Độ sâu của tường cắm vào trong đất tương đối nông, áp lực đất bị động ở phía
trước cọc được phát huy toàn bộ cánh tay đòn của áp lực đất chủ động và cánh
tay đòn của áp lực đất bị động ở điểm chống là bằng nhau. Khi đó thân tường ở
vào trạng tái cân bằng giới hạn, do đó sẽ có giá trị momen uốn dương M max

ở

trong nhịp là lớn nhất, nhưng độ sâu trong đất là nông nhất tmin . Lúc này, áp lực
đất bị động được lợi dụng toàn bộ, đầu dưới của tường có thể dịch chuyển sang
trái một ít.
- Độ sâu cắm vào trong đất của cọc được tăng lên, khi lớn hơn tmin thì áp lực đất
bị động ở phía trước cọc không được phát huy và lợi dụng toàn bộ, khi đó đầu
dưới của cọc chỉ xoay một góc và ở nguyên vị trí chứ không sinh ra hiện tượng
chuyển dịch, lúc này áp lực ở mũi cọc sẽ bằng không, áp lực đất bị động chưa
được phát huy, có thể xem là độ an toàn được tăng lên.
- Độ sâu cắm vào đất tiếp tục được tăng lên, trước tường và sau tường đều xuất
hiện áp lực đất bị động, cọc cắm vào trong đất ở trạng thái ngàm chặt tương

đương với dầm siêu tĩnh, đầu trên gối khớp đầu dưới ngàm chặt. Momen uốn của


24

nó giảm đi nhiều và xuất hiện moomen âm dương cả hai chiều. Trị tuyệt đối
momen uốn ngàm M2 ở đầu dưới hơi nhỏ hơn moomen trong nhịp M1, điểm
không áp lực và điểm không moomen khá giống nhau.
- Độ sâu cắm vào trong đất của tường tăng lên thêm một bước nữa khi đó độ sâu
cắm vào trong đất của tường được xem là quá sâu, đất bị động ở phía trước và
phía sau tường không thể phát huy lợi dụng đầy đủ, nó không tạo ra được tác
động lớn đối với việc giảm bớt momen trong nhịp. Do đó tường cắm quá sâu vào
trong đất thì không kinh tế. [6]
* Tính tƣờng 1 thanh chống với đầu tự do (phƣơng pháp cân bằng)
- Mặt cắt kết cấu chắn giữ đầu tự do có một tầng chống, bên phải cọc là áp lực
đất chủ động bên trái cọc là áp lực đất bị động. Có thể dùng các phương pháp
sau để xác định độ sâu tường cắm vào đất nhỏ nhất là tmin và lực chống cần thiết
mỗi mét dài nằm ngang.
- Như hình vẽ tính chộ dài bằng đơn vị chắn giữ, lấy momen đối với điểm A cho
MA = 0 , ΣZ =0
M Ea1  M Ea 2  M EP  0
R  Ea1  Ea 2  EP

- Trong đó: M Ea1 , M Ea 2 cánh tay đòn đối với điểm A của hợp lực áp lực đất chủ
động bên trên và bên dưới đáy hố móng. M EP cánh tay đòn đối với điểm A của
hợp lực áp lực đất bị động . Ea1 , Ea 2 hợp lực áp lực đất chủ động bên trên và bên
dưới đáy hố móng, E P Hợp lực áp lực đất bị động. [6]
* Phƣơng pháp phân tích: Phương pháp này phân tích đồ giải để thiết kế tường
chắn 1 tầng chống theo trường hợp thứ 3 tức là xem tường chắn là một dầm, một
đầu cố định, một đầu là gối đơn giản để nghiên cứu. [6]



25

Hình 2.2. Sơ đồ tính toán cân bằng tĩnh chắn giữ bằng cọc với 1 tầng chống.
* Phƣơng pháp dầm đẳng trị ( có tên gọi là dầm thay thế):
- Là phương pháp vẽ hình - phân tích đã giới thiệu trên được giản hóa. Cọc cắm
vào trong đất dưới đáy hố móng có hai loại là ngàm đàn hồi và ngàm cố định. Ta
nghiên cứu dầm liên kết một đầu ngàm đàn hồi, một đầu gối tựa đơn giản, hai
bên tường có tác động tải trọng phân bố tức là có áp lực đất chủ động và áp lực
đất bị động, trong tính toán cần tìm 3 đại lượng, độ cắm sâu vào trong đất của
tường, phản lực thanh chống, momen lớn nhất ở nhịp. [6]
2.1.3 Tính toán tƣờng có nhiều thanh chống.
- Khi hố móng tương đối sâu, để giảm bớt momen uốn của tường chắn giữ có thể
đặt nhiều tầng chống, số tầng chống phải được xác định trên cơ sở các yếu tố đất
nền, độ sâu hố chiều dày của tường, cường độ vật liệu của kết cấu chắn giữ và
yêu cầu của thi công.
- Hiện nay có nhiều phương pháp tính kết cấu chắn giữ nhiều tầng chống thông
thường nhất là Phương pháp dầm đẳng trị ( phương pháp dầm lien tục); Phương