CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

-----—&–------

Thầy hướng dẫn 1: TS. CHÂU NGỌC ẨN

Thầy hướng dẫn 2: TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1:GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRÀ THANH PHƯƠNG

Luận văn thạc só được bảo vệ tại: HĐ CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 11 tháng 11 naêm 2005


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
Tp.HCM, ngày ……tháng ….. năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HOÀNG THẾ THAO
Ngày tháng năm sinh: 08/08/1980
Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

Phái:

Nơi sinh:
MSHV:

Nam
Quảng Nam
00903231

I. TÊN ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM NGẦM
KÊNH NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐÀO ĐẤT

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. NHIỆM VỤ:
Phân tích ứng xử giữa đất và tường công trình trạm bơm ngầm kênh Nhiêu lộc –
Thị nghè trong quá trình thi công đào đất.
2. NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU :
Chương 1: Tổng quan về tường chắn để ổn định khối đất và hố đào.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán tường chắn và hố đào được ổn định bằng tường
chắn.
Chương 3: Thí nghiệm xác định các thông số của đất phục vụ cho tính toán và thiết lập
sự tương quan giữa mô đun biến dạng của đất ở Tp. HCM theo thí nghiệm xuyên tónh với
kết quả thí nghiệm trong phòng.
Chương 4: Phân tích ứng xử giữa đất và tường công trình trạm bơm ngầm kênh Nhiêu
Lộc - Thị Nghè và công trình tương tự trong quá trình thi công đào đất.
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: 17/01/2005
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/09/2005
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
: TS. CHÂU NGỌC ẨN

TS. VÕ PHÁN
CB HƯỚNG DẪN 1
NGÀNH

CB HƯỚNG DẪN 2

BM. QUẢN LÝ CHUYÊN

TS. CHÂU NGỌC ẨN
TS. VÕ PHÁN
TS. VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận văn Thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Ngày ………tháng …… năm 2005
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc só này được hoàn thành không những nhờ vào nỗ lực
của bản thân tác giả mà còn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của q thầy cô, sự
động viên giúp đỡ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè thân hữu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy TS. Châu Ngọc Ẩn
và thầy TS. Võ Phán đã giúp đỡ, chỉ dẫn cặn kẽ trong thời gian thực hiện
luận văn, giúp cho tác giả có được những kiến thức quý báu và phương pháp
luận, làm nền tảng cho việc học tập, nghiên cứu về sau..
Xin chân thành cảm q thầy, cô ngành Công trình trên đất yếu đã
nhiệt tình dạy bảo chúng em trong thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn q thầy, cô trong bộ môn Địa Cơ Nền Móng

đã quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tác giả thực
hiện luận văn thạc só này.
Và cuối cùng xin cảm ơn gia đình và các bạn bè thân hữu đã động
viên, giúp đỡ trong thời gian vừa qua.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI: “ PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG
CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM NGẦM KÊNH NHIÊU LỘC-THỊ NGHÈ
TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐÀO ĐẤT”
TÓM TẮT:
Để thi công được hố đào có tường chắn với kích thước tương đối lớn và
sâu, nằm trên một địa hình, địa chất phức tạp, về mặt tổ chức và kỹ thuật thi công
gặp nhiều khó khăn. Các nhà thiết kế và các nhà thầu thi công làm việc trong
điều kiện hạn chế: một mặt phải đảm bảo chất lượng cho công trình, mặt khác
phải thỏa mãn cho các công trình kế cận, vì yêu cầu xây dựng bể chứa không
được gây ra bất cứ một hậu quả nào cho công trình lân cận.
Hiện nay và trong tương lai, ở nước ta nói chung và Tp. Hồ Chí Minh nói
riêng, có rất nhiều công trình ngầm đang và sẽ được xây dựng như tầng hầm của
các nhà cao tầng, các hồ xử lý nước thải, các bể chứa nước ngầm…
Vì vậy, tác giả tham gia nghiên cứu lónh vực này thông qua đề tài luận văn:
“ Phân tích ứng xử giữa đất và tường công trình trạm bơm ngầm kênh Nhiêu
Lộc – Thị Nghè trong quá trình thi công đào đất ”. Với nội dung chính được
nghiên cứu trong luận văn gồm các vấn đề sau:
- Giới thiệu về hố đào được ổn định bằng tường chắn và một số nghiên cứu
về hố đào trên thế giới và trong nước .
- Tác giả nêu một số lý thuyết tính toán hố đào có tường chắn phổ biến hiện
nay và từ đó chọn một phương pháp hợp lý nhất cho việc phân tích tính toán.
- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ học và vật lý của đất để có dữ liệu đầu
vào phục vụ cho tính toán. Ngoài ra, tác giả còn thiết lập sự tương quan giữa mô

đun biến dạng của đất sét yếu ở Tp.HCM theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả
thí nghiệm trong phòng.


- Tác giả đi sâu nghiên cứu ứng xử giữa đất và tường trong quá trình thi công
đào đất, so sánh kết quả tính toán và kết quả đo thực ngoài hiện trường. Từ đó,
rút ra được thông số hiệu chỉnh cho phương pháp tính toán tường chắn tương tự và
tìm được bán kính vùng ảnh hưởng theo chiều sâu trong quá trình thi công đào
đất.
Từ những kết quả nghiên cứu được tác giả đưa ra những nhận xét, kết luận
và hướng nghiên cứu tiếp theo về vấn đề này.


MỤC LỤC
Mục lục
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN ĐỂ ỔN ĐỊNH KHỐI ĐẤT VÀ
HỐ ĐÀO
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỐ ĐÀO ĐƯC ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG CHẮN ........ 6

5
1.1.1. Các dạng tường chắn giữ hố đào ....................................................................... 5
1.1.2. Giới thiệu một số công trình hố đào được ổn định bằng tường chắn theo

hướng nghiên cứu của đề tài .................................................................................. 7
1.1.2.1. Cao ốc Harbour View ................................................................................ 8
1.1.2.2. Trụ sở Vietcombank Hà Nội .................................................................... 10
1.1.2.3. Công trình 25 Láng Hạ – Hà Nội ............................................................ 10
1.1.3. Một số nghiên cứu trên thế giới và trong nước về hố đào được ổn định


bằng tường chắn theo hướng của đề tài ........................................................... 12
1.1.3.1. Trong nước ............................................................................................... 12
1.1.3.2. Trên thế giới ............................................................................................ 13
1.2. CÔNG TRÌNH TIẾP CẬN ĐƯC NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI NÀY ........... 14
1.2.1. Giới thiệu công trình Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè .............. 15
1.1.2.1. Kích thước của tường chắn ....................................................................... 15
1.1.2.2. Hệ thanh chống ......................................................................................... 22
1.2.2. Phương pháp thi công ....................................................................................... 24
1.2.2.1. Thi công lớp 1 .......................................................................................... 24
1.2.2.2.Thi công lớp 2 ........................................................................................... 25
1.2.2.3.Thi công lớp 3 ........................................................................................... 25
1.2.2.4.Thi công lớp 4 ........................................................................................... 26
1.2.2.5.Thi công lớp 5 ........................................................................................... 27


1.2.2.6.Thi công lớp 6 ........................................................................................... 27
1.2.2.7.Thi công lớp 6 ........................................................................................... 28
1.2.2.8. Thi công hệ đà bê tông cốt thép 1 và 2.................................................... 28
1.2.3. Hạ mực nước ngầm.......................................................................................... 29
1.2.4. Đo đạt kiểm tra trong quá trình thi công .......................................................... 30

Chương 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN VÀ HỐ
…………………..

ĐÀO ĐƯC ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG CHẮN

2.1. TÍNH ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG ........................ 31
2.1.1. Lý thuyết Mohr – Rankine.............................................................................. 32
2.1.2. Lý thuyết Coulomb ......................................................................................... 35
2.1.3. Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm .................................................................. 42

2.1.4. Áp lực ngang của đất lên công trình thực ....................................................... 45
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG TRONG ĐẤT ............................... 46
2.2.1. Những phương hướng tính toán tường nói chung............................................. 47
2.2.2. Những phương pháp tính toán tường trong đất ................................................ 50
2.2.2.1. Những phương pháp giải tích tính toán tường trong đất ........................... 50
2.2.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm tính toán địa kỹ thuật........ 60
2.2.2.3. Lý thuyết tính toán ổn định tổng thể cho cả hệ tường và khối đất trước và
sau tường................................................................................................................ 69

Chương 3 - THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐẤT PHỤC VỤ
CHO TÍNH TOÁN VÀ THIẾT LẬP SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA MÔ ĐUN BIẾN
DẠNG CỦA ĐẤT Ở TP. HCM THEO THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH VỚI KẾT
……………………………………….... QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG


3.1. THÍ NGHỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ - LÝ CỦA ĐẤT VÀ TỔNG HP
ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM NGẦM KÊNH NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ
PHỤC VỤ CHO PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN ........................................................... 75
3.1.1. Mục đích thí nghiệm ......................................................................................... 75
3.1.2. Các thông số cần thí nghiệm phục vụ cho tính toán......................................... 75
3.1.3. Thí nghiệm nén ba trục
3.1.3.1. Giới thiệu .................................................................................................. 76
3.1.3.2. Trình tự thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ cố kết – cắt không thoát nước
(C-U)

................................................................................................................... 77

3.1.3.3. Cơ sở tính toán các kết quả thí nghiệm ..................................................... 82
3.1.4. Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ thí nghiệm C-U
3.1.4.1. Kết quả thí nghiệm lớp đất số 1 ...................................................... 84

3.1.4.2. Kết quả thí nghiệm lớp đất số 2 ....................................................... 87
3.1.4.3. Kết quả thí nghiệm lớp đất số 3 ....................................................... 89
3.1.4.4. Kết quả thí nghiệm lớp đất số 4 ....................................................... 91
3.1.5. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ học và vật lý của đất công trình trạm bơm ngầm kênh
Nhiêu Lộc – Thị Nghè ............................................................................................... 93
3.2. THIẾT LẬP SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA MÔ ĐUN BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT Ở TP.
HCM THEO THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG
PHÒNG
3.2.1. Ý nghóa khoa học ........................................................................................... 92
3.2.2. Mô tả thiết bị xuyên tónh và phương pháp thí nghiệm .................................... 95
3.2.2.1. Mô tả thiết bị xuyên ................................................................................ 95
3.2.2.2. Vận hành thiết bị xuyên .......................................................................... 95
3.2.2.3. Tính toán số liệu theo tính năng của máy ............................................... 97
3.2.3. Cơ sở lý thuyết................................................................................................. 97


3.2.3.1. Xác định mô đun biến dạng của đất dựa vào kết quả thí nghiệm nén cố
kết (nén một trục không nở hông ........................................................................... 97
3.2.3.2. Xác định mô đun biến dạng của đất dựa vào kết quả thí nghiệm xuyên
tónh (CPT) ............................................................................................................... 97
3.2.4. Kết quả thí nghiệm và thiết lập sự tương quan giữa mô đun biến dạng đất ở
Tp.HCM theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong phòng ................ 98
3.2.4.1. Đất sét trạng thái dẻo chảy ..................................................................... 99
3.2.4.2. Đất sét trạng thái dẻo chảy ................................................................... 100
3.2.4.3. Đất sét trạng thái dẻo chảy ................................................................... 102
3.3. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN CHƯƠNG 3........................................................... 103
3.3.1. Nhận xét về địa chất công trình trạm bơm ngầm Kênh Nhiêu Lộc - Thị

Nghè ................................................................................................................. 103
3.3.2. Sự tương quan giữa mô đun biến dạng của đất ở Tp. HCM theo thí nghiệm


xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong phòng .................................................. 104
3.3.3. Giải thích................................................................................................. 104

Chương 4 - PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CÔNG TRÌNH TRẠM
BƠM NGẦM KÊNH NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ VÀ CÔNG TRÌNH TƯƠNG TỰ
………………………………………TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐÀO ĐẤT
4.1. MỤC ĐÍCH .......................................................................................................... 105
4.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ TÍNH TOÁN .............................. 105
4.3. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM
NGẦM KÊNH NHIÊU LỘC – THỊ NGHÈ .................................................................. 106
4.3.1. Sơ đồ tính toán ................................................................................................ 106
4.3.2. Các thông số đầu vào ...................................................................................... 107
4.3.2.1. Tải trọng tác dụng .................................................................................... 107
4.3.2.2. Các thông số về đất .................................................................................. 107


4.3.2.3. Các thông số về thanh chống.................................................................... 108
4.3.2.4. Các thông số về tường .............................................................................. 109
4.3.2.5. Các thông số về tường .............................................................................. 109
4.3.3. Kết quả tính toán............................................................................................. 110
4.3.4. So sánh các kết quả giữa số liệu đo thực tế và lý thuyết tính toán................. 114
4.3.5. Thiết lập công thức xác định thông số hiệu chỉnh chuyển vị ngang của tường..
117
4.3.5.1. Cơ sở lý luận để xác định thông số λu ................................................... 118
4.3.5.2. Số liệu tính toán ...................................................................................... 119
4.3.5.3. Biểu đồ quan hệ giữa ul/uT và zi/L.......................................................... 120
4.3.5.4. Công thức hiệu chỉnh λu ......................................................................... 120
4.3.6. Tìm vùng ảnh hưởng của hố đào có tường chắn đến công trình kế cận ......... 121
4.4. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN CHƯƠNG 4.......................................................... 124

4.4.1. Nhận xét và kết luận ............................................................................... 124
4.4.2. Nguyên nhân gây sai số................................................................................. 125

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 126
Các công trình tác giả đã công bố .................................................................... 128
Tài liêu tham khảo ............................................................................................. 129


CÁC BẢNG BIỂU
Chương 3
1. Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ C-U (Mẫu: L1- ND1)
2. Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ C-U(Mẫu: L2- ND1)
3. Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ C-U (Mẫu: L3- ND1)
4. Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ C-U (Mẫu: L4- ND1)
5. Bảng 3.5: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ học và vật lý của đất
6. Bảng 3.6: Hệ số hiệu chỉnh α theo loại đất và trạng thái của đất [3]
7. Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm xuyên tónh của đất
sét trạng thái dẻo chảy
8. Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm xuyên tónh của đất
sét trạng thái dẻo mềm
9. Bảng 3.9: Kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm xuyên tónh của đất
sét trạng thái dẻo cứng
10. Bảng 3.10: Sự tương quan giữa mô đun biến dạng E của đất theo thí nghiệm
xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong phòng.
Chương 4
11. Bảng 4.1: Các thông số địa chất phục vụ cho tính toán bằng phần mềm Plaxis
12. Bảng 4.2: Các thông số của thanh chống phục vụ cho tính toán bằng phần
mềm Plaxis
13. Bảng 4.3: Các thông số của tường chắn phục vụ cho tính toán bằng phần mềm
Plaxis

14. Bảng 4.4: Lực dọc trong thanh chống trong quá trình thi công đào đất của mô
đun tường có vị trí quan sát NC2
15. Bảng 4.5: Chuyển vị ngang lớn nhất của tường trong từng giai đoạn thi công
đào đất theo phương pháp đo thực[15] và tính toán lý thuyết
16. Bảng 4.6: Hệ số hiệu chỉnh mô đun biến dạng của đất
17. Bảng 4.7: Bán kính vùng ảnh hưởng trong từng giai đoạn thi công đào đất


CÁC HÌNH VẼ
Chương 1
1. Hình 1 : Vị trí xây dựng công trình Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu lộc – Thị Nghè
2. Hình 1.1: Công trình Cao ốc Harbour View trong lúc đang xây dựng
3. Hình 1.2: Thi công tường dẫn công trình cao ốc Harbour View – Tp HCM
4. Hình 1.3: Thi công top-down công trình cao ốc Harbour View – Tp HCM
5. Hình 1.4: Lắp đặt lồng thép của tường công trình cao ốc Harbour View
6. Hình 1.5. Hệ giằng chống tường trong đất công trình 25 – Láng Hạ – Hà Nội
7. Hình 1.6: Tổng thể trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè
8. Hình 1.7: Mặt bằng trạm bơm
9. Hình 1.8. Lắp đặt cốt thép tường dẫn đê thi công tường chắn
10. Hình 1.9: Tường dẫn tại vị trí góc
11. Hình 1.10: Chuẩn bị gầu đào
12. Hình 1.11: Tạo lỗ thi công tường chắn
13. Hình 1.12: Hố đào của tường chắn
14. Hình 1.13: Nối cốt thép cho lồng thép của từng Panel tường
15. Hình 1.14. Lồng thép có chừa lỗ để cho cống thu nước
16. Hình 1.15: Đặt thép góc tại vị trí panel góc L
17. Hình 1.16:Thiết bị để tạo mối nối giữa hai panel có tăng cường đường viền thấm
18. Hình 1.17: Lắp đặt tại vị trí mối nối
19. Hình 1.18: Đổ bê tông tường chắn
20. Hình 1.19. Các lớp thanh chống

21. Hình 1.20. Hệ thanh chống
22. Hình 1.21. Hệ kích tay quay
23. Hình 1.22: Hệ kích thủy lực sau khi đã tăng tải
24. Hình 1.23: Thi công lớp 1
25. Hình 1.24: Thi công lớp 2


26. Hình 1.25: Thi công lớp 3
27. Hình 1.26: Thi công lớp 4
28. Hình 1.27: Thi công đào đất lớp 4
29. Hình 1.28: Thi công đào đất lớp 5
30. Hình 1.29: Thi công lớp 6
31. Hình 1.30: Đỗ bê tông nền trạm bơm
32. Hình 1.31: Thi công hệ đà bê tông cốt thép 1 (R/C STRUT 1)
33. Hình 1.32: Thi công hệ đà bê tông cốt thép 2 (R/C STRUT 2)
34. Hình 1.33. Thi công đà và sàn bê tông cố định ở cao trình ±0.00m
35. Hình 1.34: Các vị trí đo chuyển vị trong tường
36. Hình 1.35 : Kiểm tra nội lực trong thanh chống

Chương 2
37. Hình 2.1: Lý thuyết nêm của Coulomb
38. Hình 2.2: Mặt phá hoại cong do ma sát của tường
39. Hình 2.3: Lý thuyết Coulomb trong điều kiện không thoát nước
40. Hình 2.4: p lực bị động trong điều kiện thoát nước
41. Hình 2.5: Phân tố đất sau tường
42. Hình 2.6: Xác định tâm xoay của tường dựa vào áp lực đất
43. Hình 2.7: Mô hình nền Winkler
44. Hình 2.8: Sơ đồ tính toán theo các giai đoạn thi công
45. Hình 2.9. Sơ đồ tính toán của phương pháp đàn hồi.
46. Hình 2.10: Các mặt bao phá hoại Mohr – Coulomb trong không gian ứng suất chính

47. Hình 2.11: Đặc trưng của đường biến dạng tổng của mô hình Soft-Soil
48. trong không gian ứng suất chính
49. Hình 2.12: Phương pháp phân mảnh


Chương 3
50. Hình 3.1: Thiết bị thí nghiệm nén ba trục
51. Hình 3.2: Buồng nén mẫu
52. Hình 3.3: Các trạng thái ứng suất của mẫu đất [8]
53. Hình 3.4: Mẫu thí nghiệm
54. Hình 3.5: Mũi xuyên tónh
55. Hình 3.6: Tác giả và đội xuyên tónh tại hiện trường

Chương 4
56. Hình 4.1: Tường chắn và các thanh chống [15]
57. Hình 4.2: Mô hình bài toán bằng phần mềm Plaxis 7.42
58. Hình 4.3: Kết quả lún của tường và đất trong thời gian 12 tháng.
59. Hình 4.4a: Vùng chuyển dịch của đất nền (t>5.08mm) lúc đào xong lớp 1
60. Hình 4.4a: Vùng chuyển dịch của đất nền (t>5.08mm) lúc đào xong lớp 6


CÁC BIỂU ĐỒ
Chương 1.
1. Biểu đồ 1.1: Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị ngang và bề dày của tường
2. Biểu đồ 1.2: Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất

Chương 2
3. Biểu đồ 2.1: Sự thay đổi áp lực ngang của đất theo độ dịch chuyển của vật chắn
4. Biểu đồ 2.2: Các trạng thái cân bằng giới hạn dẻo của Rankine
5. Biểu đồ 2.3: Vòng tròn Morh cho áp lực chủ động trong đất dính

6. Biểu đồ 2.4: Chuyển vị vị trí tường cần để đất đạt trạng thái cân bằng dẻo
7. Biểu đồ 2.5: Sơ đồ tính toán chính xác theo phương pháp Sachipana.
8. Biểu đồ 2.6: Sơ đồ tính gần đúng theo phương pháp Sachipana
9. Biểu đồ 2.7: Sơ đồ tính khác gần đúng theo phương pháp Sachipana
10. Biểu đồ 2.9: Quan hệ lôga giữa biến dạng thể tích và ứng suất trung bình
11. Biểu đồ 2.10: Mặt biến dạng của mô hình Soft - Soil trong mặt phẳng p’-q

Chương 3
12. Biểu đồ 3.1a: Quan hệ giữa độ lệch ứng suất q=σ1-σ3 (kPa) với độ biến dạng ε
13. Biểu đồ 3.1a: Quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng u(kPa) với độ biến dạng ε
14. Biểu đồ 3.2: Biểu đồ sức chống cắt của đất
15. Biểu đồ 3.3a: Quan hệ giữa độ lệch ứng suất q=σ1-σ3 (kPa) với độ biến dạng ε
16. Biểu đồ 3.3a: Quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng u(kPa) với độ biến dạng ε
17. Biểu đồ 3.4: Biểu đồ sức chống cắt của đất
18. Biểu đồ 3.5a: Quan hệ giữa độ lệch ứng suất q=σ1-σ3 (kPa) với độ biến dạng ε
19. Biểu đồ 3.5a: Quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng u(kPa) với độ biến dạng ε
20. Biểu đồ 3.6: Biểu đồ sức chống cắt của đất
21. Biểu đồ 3.7a: Quan hệ giữa độ lệch ứng suất q=σ1-σ3 (kPa) với độ biến dạng ε


22. Biểu đồ 3.7a: Quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng u(kPa) với độ biến dạng ε
23. Biểu đồ 3.8: Biểu đồ sức chống cắt của đất
24. Biểu đồ 3.9a: Sự quan hệ giữa mô đun biến dạng của đất sét, trạng thái dẻo
chảy theo thí nghiệm xuyên tónh và thí nghiệm trong phòng với độ
sâu z
25. Biểu đồ 3.9b: Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số E (CPT)/ E (oed) theo độ sâu z của
đất sét, trạng thái dẻo chảy
26. Biểu đồ 3.10: Sự tương quan giữa mô đun biến dạng của đất sét, trạng thái dẻo
chảy theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong
phòng.

27. Biểu đồ 3.11a: Sự quan hệ giữa mô đun biến dạng của đất sét, trạng thái dẻo
mềm theo thí nghiệm xuyên tónh và thí nghiệm trong phòng với độ
sâu z
28. Biểu đồ 3.11b: Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số E (CPT)/ E (oed) theo độ sâu z của
đất sét, trạng thái dẻo mềm
29. Biểu đồ 3.11b: Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số E (CPT)/ E (oed) theo độ sâu z của
đất sét, trạng thái dẻo mềm
30. Biểu đồ 3.13a: Sự quan hệ giữa mô đun biến dạng của đất sét, trạng thái dẻo
cứng theo thí nghiệm xuyên tónh và thí nghiệm trong phòng với độ
sâu z
31. Biểu đồ 3.13b: Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số E (CPT)/ E (oed) theo độ sâu z của
đất sét, trạng thái dẻo cứng
32. Biểu đồ 3.14: Sự tương quan giữa mô đun biến dạng của đất sét, trạng thái dẻo
cứng theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong
phòng.

Chương 4
33. Biểu đồ 4.1a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 1
34. Biểu đồ 4.1b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 1


35. Biểu đồ 4.2a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 2
36. Biểu đồ 4.2b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp

2

37. Biểu đồ 4.3a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 3
38. Biểu đồ 4.3b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 3
39. Biểu đồ 4.4a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 4
40. Biểu đồ 4.4b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 4

41. Biểu đồ 4.5a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 5
42. Biểu đồ 4.5b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 5
43. Biểu đồ 4.6a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 6
44. Biểu đồ 4.6b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 6
45. Biểu đồ 4.7a: Mô men của tường lúc đào xong lớp 6
46. Biểu đồ 4.7b: Mô men của tường lúc kích lực lớp 6
47. Biểu đồ 4.8a: Lực cắt của tường lúc đào xong lớp 6
48. Biểu đồ 4.8b: Lực cắt của tường lúc kích lực lớp 6
49. Biểu đồ 4.9a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 1
50. Biểu đồ 4.9b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 1
51. Biểu đồ 4.10a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 2
52. Biểu đồ 4.10b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 2
53. Biểu đồ 4.11a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 3
54. Biểu đồ 4.11b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 3
55. Biểu đồ 4.12a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 4
56. Biểu đồ 4.12b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 4
57. Biểu đồ 4.13a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 5
58. Biểu đồ 4.13b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 5
59. Biểu đồ 4.14a: Chuyển vị ngang của tường lúc đào xong lớp 6
60. Biểu đồ 4.14b: Chuyển vị ngang của tường lúc kích lớp 6
61. Biểu đồ 4.15: Biểu đồ quan hệ giữa λu và z/L
62. Biểu đồ 4.16: Biểu đồ quan hệ giữa (R/u) và (zi/L)


1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên Thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, môi trường là
vấn đề quan tâm hàng đầu các các nhà chức trách. Tại các đô thị lớn, các khu
công nghiệp, khu chế xuất, nhà máy… ô nhiễm môi trường là điều khó tránh
khỏi, đặc biệt là ô nhiễm do nguồn nước thải từ các nhà máy của khu công

nghiệp, nước thải sinh hoạt từ các hộ dân cư của các khu đô thị vv… Và vấn đề ô
nhiễm tại thành phố Hồ Chí Minh cũng đã đến mức báo động. Để giải quyết tình
trạng này, chính phủ và thành phố đã đầu tư rất nhiều tiền, của để cho thành phố
ngày càng sạch đẹp, trong lành hơn. Dự án xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc- Thị
Nghè là một công trình trọng điểm về bảo vệ môi trường của thành phố, và
“Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè” là một hạng mục quan trọng của
dự án này.

Hình 1 : Vị trí xây dựng công trình Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu lộc – Thị Nghè
Giới thiệu khái quát về hệ thống xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thị
Nghè:


2
Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè chảy qua các quận của Tp. Hồ Chí Minh
như: Quận Tân Bình (Bắt đầu từ đường Hoàng Việt – Tân Bình) - Quận 3- Quận
1 – Quận Bình Thạnh và đổ ra sông Sài Gòn.
Trước đây, dọc theo kênh là các nhà ổ chuột nên nước và rác thải từ nhà
dân đổ trực tiếp xuống kênh, nước bị ối đọng không chảy được gây ô nhiễm môi
trường trầm trọng.
Sau khi kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè được giải tỏa nhà hai bên và được
nạo vét thì dòng chảy được khai thông. Tuy nhiên, nước kênh vẫn bị ô nhiễm
nặng do nước thải từ nhà dân hai bên chảy trực tiếp ra kênh.
Vì vậy, dự án xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc- Thị Nghè là làm hệ thống
cống ngầm đường kính khoảng 3m chạy dọc dưới dòng kênh nhằm để thoát nước
thải của nhà dân. Nước thải này được chảy về bể chứa ngầm kênh Nhiêu Lộc –
Thị Nghè, được xử lý và bơm ra sông Sài Gòn.
Hạng mục Trạm Bơm Ngầm Kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè nhằm thu nước
từ hệ thống cống ngầm. Để có thể thu được nước (nước chảy tự do từ đầu kênh
về đến bể chứa) thì bể chứa này phải đủ lớn và sâu.

Để thi công được bể chứa có kích thước tương đối lớn và sâu, nằm trên
một địa hình, địa chất phức tạp, về mặt tổ chức và kỹ thuật thi công gặp nhiều
khó khăn. Các nhà thiết kế và các nhà thầu thi công làm việc trong điều kiện
hạn chế: một mặt phải đảm bảo chất lượng cho công trình, mặt khác phải thỏa
mãn cho các công trình kế cận, vì yêu cầu xây dựng bể chứa không được gây ra
bất cứ một hậu quả nào cho công trình lân cận. Các vấn đề đề cập bao gồm:
- Xem xét các phương pháp dự đoán chuyển dịch đất trong quá trình đào
và các tác động của nó tới các công trình kế cận.
- Phương pháp xây dựng làm giảm nhẹ sự dịch chuyển đất.
- Các vấn đề liên quan đến việc kiểm soát đất hố đào và các tác động của
nó.


3
Hiện nay và trong tương lai, ở nước ta nói chung và Tp. Hồ Chí Minh nói
riêng, có rất nhiều công trình ngầm đang và sẽ được xây dựng như tầng hầm của
các nhà cao tầng, các hồ xử lý nước thải, các bể chứa nước ngầm…
Vì vậy, tính cấp thiết của đề tài “ Phân tích ứng xử giữa đất và tường
công trình trạm trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè trong quá trình thi
công đào đất” của tác giả nhằm các mục đích sau đây:
1. Phân tích đánh giá ứng xử giữa đất và tường trong quá trình thi công
đào đất.
2. So sánh kết quả từ lý thuyết tính toán và số liệu đo đạc được từ thực
tế.
3. Từ đó rút ra được các thông số hiệu chỉnh cho việc tính toán tường
chắn tương tự.
4. Xem xét các phương pháp dự đoán chuyển dịch đất trong quá trình đào
và các tác động của nó tới các công trình kế cận.
Để thực hiện các nhiệm vụ nêu trên, phương pháp nghiên cứu được lựa
chọn:

- Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu về cơ sở lý thuyết của tường chắn.
- Thí nghiệm trong phòng: Trong quá trình thi công đào đất, tác giả lấy
mẫu nguyên trạng về phòng thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu vật lý và cơ học
của đất. Nhằm bổ sung các dữ liệu đầu vào phục vụ cho tính toán mà hồ sơ khảo
sát địa chất trước đây còn thiếu.
- Thí nghiệm hiện trường: Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả khảo
sát đất bằng phương pháp xuyên tónh ở một số quận, huyện trong Tp. Hồ Chí
Minh. Từ những kết quả thí nghiệm xuyên tónh kết hợp với các tài liệu khảo sát
địa chất công trình, tác giả thiết lập sự tương quan giữa mô đun biến dạng của
đất ở Tp. HCM theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong phoøng.


4
- Quan trắc chuyển vị của tường và đo nội lực trong thanh chống theo
từng giai đoạn thi công đào đất.
Từ cơ sở lý thuyết, kết quả thí nghiệm và các số liệu đo đạt được tại
hiện trường, tác giả phân tích ứng xử giữa đất và tường trong từng giai đoạn thi
công đào đất.
Ý nghóa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài nghiên cứu:
1. Dựa vào số liệu đo đạt được trong quá trình thi công đào đất, phân tích để
tìm được được phương pháp tính toán hợp lý nhất cho các công trình tương
tự ở khu vực ở Tp. Hồ Chí Minh.
2. Xác định được thông số hiệu chỉnh cho việc tính toán các công trình hố
đào có tường chắn tương tự.
3. Xác định được vùng ảnh hưởng của đào đất đến các công trình lân cận và
các phương pháp xây dựng nhằm làm giảm nhẹ sự dịch chuyển đất.
4. Thiết lập sự tương quan giữa mô đun biến dạng của đất ở Tp.HCM theo
thí nghiệm xuyên tónh với thí nghiệm trong phòng. Từ đó giúp người thiết
kế có thể chỉ dựa vào kết quả thí nghiệm trong phòng sẽ suy ra được sơ
bộ mô đun biến dạng theo thí nghiệm xuyên tónh ngoài hiện trường.

Một số nghiên cứu đã công bố:
Trong thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn thạc só, tác giả đã thực hiện
và tham gia một số bài báo, hội nghị đăng trên các tạp chí khoa học chuyên
ngành như:
1. Hoàng Thế Thao, Châu Ngọc n, Võ Phán (2005), Phân tích ứng xử giữa
đất và tường công trình trạm trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè
trong quá trình thi công đào đất, Hội nghị khoa học trẻ Bách Khoa laàn 5,
2005.


5
2. Hoàng Thế Thao, Châu Ngọc n, Võ Phán (2005), Thiết lập sự tương
quan giữa sức chống cắt không thoát nước (su) của đất sét yếu ở Tp.HCM
theo thí nghiệm xuyên tónh với kết quả thí nghiệm trong phòng, Hội nghị
khoa học công nghệ Trường ĐH Bách Khoa lần thứ 10, 2005.
3. Võ Phán, Hoàng Thế Thao, Đỗ Thanh Hải (2005), Thiết lập sự tương
quan giữa chỉ số SPT(N) ở hiện trường và cường độ đất nền dựa vào kết
quả thí nghiệm trong phòng, Tuyển tập Kết quả Khoa học và Công nghệ
năm 2005, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Viện Khoa học
Thủy lợi miền Nam.
Những bài báo trên được liệt kê trong các danh mục tham khảo của đề tài.
Cấu trúc luận văn:
Nội dung chính của luận văn gồm phần mở đầu, 04 chương chính, phần
kết luận và kiến nghị, gồm 130 trang thuyết minh, 17 bảng, 60 hình ảnh, 62 đồ
thị, 21 tài liệu tham khảo và 01 tập phụ lục.


6

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN ĐỂ ỔN ĐỊNH KHỐI

ĐẤT VÀ HỐ ĐÀO

1.1.

TỔNG QUAN VỀ CÁC HỐ ĐÀO ĐƯC ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG

CHẮN
1.1.1. Các dạng tường chắn giữ hố đào
Tường chắn giữ ổn định hố đào có các loại chủ yếu sau đây:
- Tường chắn bằng đất trộn ximăng ở tầng sâu: Trộn cưỡng chế đất với
ximăng thành cọc ximăng đất, sau khi đóng rắn lại sẽ thành tường chắn có dạng
bản liền khối đạt cường độ nhất định, dùng để đào loại hố móng có độ sâu 3-6m.
- Cọc bản thép: Dùng thép máng sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản
thép khoá miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U và chữ Z. Dùng phương pháp
đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn
giữ, có thể thu hồi sử dụng lại, dùng cho loại hố móng có độ sâu từ 3-10m.
- Cọc bản bêtông cốt thép: Cọc dài 6-12m, sau khi đóng cọc xuống đất, trên
đỉnh cọc đổ một dầm vòng bằng bêtông cốt thép đặt một dãy chắn giữ hoặc
thanh neo, dùng cho loại hố móng có độ sâu 3-6m.
- Tường chắn bằng cọc khoan nhồi: Đường kính φ600-1000mm, cọc dài 1530m, làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh cũng đổ dầm giằng
bằng BTCT, dùng cho loại hố móng có độ sâu 6-13m.
- Tường chắn bằng cọc Barrette: Sau khi đào tạo lỗ thì đổ bêtông, làm
thành tường chắn đất bằng bêtông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho
hố móng có độ sâu 10m trở lên hoặc trong trường hợp điều kiện thi công tương
đối khó khăn.


7
- Giếng chìm và giếng chìm hơi ép: Trên mặt đất hoặc trong hố đào nông
có nền được chuẩn bị đặc biệt, làm tường vây của công trình để hở phía trên và

phía dưới. Phía bên trong công trình (trong lòng của giếng) đặt các máy đào đất,
phía bên ngoài thì có cần trục để chuyển đất đào được ra khỏi giếng. Cũng có
thể đào đất bằng phương pháp thuỷ lực. Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân,
giếng sẽ hạ sâu vào đất. Để giảm lực ma sát ở mặt ngoài giếng có thể dùng
phương pháp xói thuỷ lực, làm lớp vữa sét quanh mặt ngoài giếng và đất, sơn lên
mặt ngoài lớp sơn chống ma sát v.v…
Sau khi giếng đã hạ đến độ sâu thiết kế sẽ thi công bịt đáy và làm các kết
cấu bên trong từ dưới lên trên: cột, sàn, móng thiết bị, bunke v.v…
Đối với giếng chìm hơi ép: Trên mặt đất làm một hộp kín với nắp là sàn
giếng và đáy dưới nằm sát phần đào của chân giếng. Trong đó, có lắp ống lên
xuống và thiết bị điều chỉnh áp suất không khí; bên cạnh có trạm khí nén và
máy bơm. Đất đào được trong giếng sẽ đưa lên mặt đất qua ống lên xuống và
thiết bị điều chỉnh áp suất không khí nói trên. Trong không gian công tác của
giếng chìm hơi ép được bơm khí nén tới áp lực bằng áp lực thuỷ tónh và nhờ vậy
mà công tác đào đất sẽ khô ráo. Cùng với hộp kín đi sâu vào đất ta thi công tiếp
phần kết cấu nằm phía trên hộp kín nói trên. Phương pháp giếng chìm hơi ép
thường dùng trong đất yếu có mực nước ngầm cao, dòng chảy mạnh, ở những nơi
ngập nước, tức là trong những trường hợp việc thoát nước là khó khăn và không
hợp lý về mặt kinh tế, chỉ ở độ sâu 30-35m vì không thể công tác ở áp suất 3.03.5atm.
1.1.2. Giới thiệu một số công trình hố đào được ổn định bằng tường chắn
theo hướng nghiên cứu của đề tài
Trong những năm gần đây, ở nước ta nói chung và đặc biệt tại Hà Nội và
Tp. Hồ Chí Minh nói riêng, nhà cao tầng được xây dựng rất nhiều và cũng đã sử


8
dụng các tầng hầm dưới tòa nhà cao tầng với các hố đào có chiều sâu đến hàng
chục mét và chiều sâu của tường trong đất lên đến 40m.
Vì vậy, vấn đề tác giả quan tâm ở đây là việc thiết kế và phương pháp thi
công kết cấu chắn giữ hố đào, cũng như những công nghệ đào thích hợp sao cho

an toàn cho bản thân công trình và không gây ảnh hưởng xấu đến công trình lân
cận đã được xây dựng trước đó.
Sau đây là một số công trình có tầng hầm:
1.1.2.1. Cao ốc Harbour View
Cao ốc Harbour View số 35 Nguyễn Huệ, Quận 1, Tp. HCM là một cao
ốc gồm 20 tầng lầu và 3 tầng hầm. Diện tích đất xây dựng 25mx27m. Mặt bằng
xây dựng chật hẹp, hai mặt bên của công
trình tiếp giáp với hai tòa nhà 2 và 6 tầng
đã có sẵn, hai mặt còn lại tiếp giáp với
hai đường lớn thuộc trung tâm Tp. HCM.
Tầng hầm của công trình có chiều
sâu là 9.61m, được chắn giữ bằng các mô
đun pannel liên kết với nhau thành hệ
tường khép kín. Kích thước của một mô
đun pannel là:
-

Bề rộng : 0.6m

-

Chiều dài: 2.8m

-

Chiều sâu tường: 22.0m
Hình 1.1: Công trình Cao ốc Harbour
View trong lúc đang xây dựng