Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu mái hầm đến lún bề mặt với công trình hầm chui

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU<br /> MÁI HẦM ĐẾN LÚN BỀ MẶT VỚI CÔNG TRÌNH HẦM CHUI<br /> <br /> NGUYỄN THỊ QUỲNH NHƢ*<br /> <br /> <br /> Influence of flat roof structure of shallow tunnels on the settlement of<br /> the ground<br /> Abstract: This article introduces the research results about the<br /> comparision of the influences of the dome structure and flat roof of<br /> shallow tunnels on the settlement of the ground above them. The article<br /> also presents the displacement of the ground above the structure within the<br /> interaction of the tunnel roof of the tunnel constructed by the barrette<br /> construction method. From the results of research, some comments,<br /> reviews and recommendations are resulted in.<br /> Keywords: Foundation; tunnel roof; displacement; stress; underground; barrette<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU CHUNG trên công trình ngầm mang tính khoa học và<br /> Do quĩ đất đô thị có giới hạn nên ngày nay th c tiễn rõ rệt.<br /> nhu cầu thi công các công trình ngầm để làm bãi 2. PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU<br /> đỗ xe, đường giao thông ngầm qua các điểm 2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu<br /> giao cắt ngày càng tăng. Tuy nhiên việc thi công Nghiên cứu lý thuyết, l a chọn phương án<br /> các công trình ngầm cũng thường gây ra các ảnh cấu tạo mái, l a chọn sơ đồ tính, phương pháp<br /> hưởng đến kết cấu của các công trình lân c n tính toán phù hợp. Từ phân tích các kết quả tính<br /> nếu không được tính toán trước và l a chọn biện toán trên phần mềm Plaxis, đưa ra những nh n<br /> pháp thi công phù hợp. Vì v y việc nghiên cứu xét về phương án hợp lý.<br /> trạng thái chuyển vị của nền đất và độ lún phía 2.2. Sơ đồ tính toán hầm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ tính toán cho trường hợp mái phẳng Hình 2. Sơ đồ tính toán cho trường hợp mái vòm<br /> <br /> - Để* tính toán, tác giả th c hiện tính toán cho một công trình hầm giả định có mái phẳng<br /> và mái vòm, vùng khảo sát rộng 50m và cao<br /> 25m, nóc hầm cách mặt đất 5m, khẩu độ hầm<br /> * ThS. y d ng Cầu hầm Tr ng Đ i h c iao thông<br /> 10m. Kích thước này được chọn sao cho chuyển<br /> V n tải<br /> vị ngang từ biên đứng bằng 0 và chuyển vị đứng<br /> DĐ: 0982 187716<br /> trên biên ngang bằng 0.<br /> Email: quynhu61@utc.edu.vn<br /> <br /> <br /> 10 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019<br />  - Xét bài toán có m c nước ngầm cách mặt dày dnóc = 1,0m, độ cứng dọc tr c EA =<br /> đất 20m. 2,9*106KN/m, độ cứng chống uốn EI =<br /> - Kết cấu được đặt lên một lớp đất đồng nhất 2,42*105KNm2/m<br /> đẳng hướng với các số liệu như sau: môi trường - Tải trọng trên mặt đất q = 20kN/m2 lấy theo<br /> xung quanh là đất sét có trọng lượng riêng sat = tiêu chuẩn.<br /> 18 kN/m3, góc ma sát trong  = 250, l c dính 3. KẾT QUẢ NGHI N CỨU ẢNH<br /> Cref = 5 kN/m2 HƢỞNG CỦA CẤU TẠO MÁI VÕM ĐẾN<br /> - Xét bài toán phẳng, chiều dọc hầm lấy bằng 1m ĐỘ LÖN Ề MẶT SO VỚI MÁI PHẲNG<br /> - Các đặc trưng hình học từ sơ đồ tính gồm KHI HẦM ĐẶT NÔNG<br /> Tường BTCT M300 dày dtường = 1,0m, độ cứng 3.1. Khảo sát tính toán ảnh hƣởng của kết<br /> dọc tr c EA = 2,65*106KN/m, độ cứng chống cấu hầm nóc phẳng đến lún bề mặt với công<br /> uốn EI = 2,21*105KNm2/m, nóc BTCT M300 trình hầm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. ớng chuyển vị của n n đất và Hình 4. Sơ đồ chuyển vị của cả hệ (n c phẳng)<br /> công trình (n c phẳng)<br /> <br /> <br /> 3.2. Khảo sát tính toán ảnh hưởng của kết cấu hầm nóc cong đến lún bề mặt với công<br /> trình hầm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ình 5. ớng chuyển vị của n n đất và ình 6. Sơ đồ chuyển vị của cả hệ<br /> công trình (nóc vòm cong) (nóc vòm cong)<br /> <br /> Sau khi khảo sát chuyển vị của mặt đất và trọng đối xứng nên chỉ tiến hành khảo sát<br /> nghiên cứu tại những điểm cách nhau 1m, một bên kết cấu, điểm khảo sát xuất phát từ<br /> điểm đầu tiên nằm trên mặt đất, tại tr c đối tr c đối xứng của công trình, bề rộng khảo<br /> xứng của hầm. Do hệ đối xứng, chịu tải sát sang mỗi bên tính từ tr c đối xứng là<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019 11<br /> 25m. Sau đó nóc hầm được lấy theo 5 giá trị Kết quả đưa ra được các số liệu, từ đó các<br /> khác nhau là 0,6m; 0,8m; 1,0m; 1,2m; 1,4m biểu đồ chuyển vị của đất được xây d ng<br /> để thu n tiện cho việc khảo sát và tính toán. như trong biểu đồ sau:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ình 7. Biểu đồ chuyển vị của hầm n c phẳng ình 8. Biểu đồ chuyển vị của hầm n c vòm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ình 9. Biểu đồ so s nh chuyển vị U của n c Hình 10. Biểu đồ so s nh chuyển vị theo<br /> vòm và n c phẳng ph ơng đứng của n c vòm và n c phẳng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ình 11. Biểu đồ so s nh chuyển vị hi độ dày ình 12. Biểu đồ so s nh chuyển vị ph ơng<br /> vòm thay đổi đứng hi độ dày vòm thay đổi<br /> <br /> 4. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ<br /> 1. Hình 9 thể hiện chuyển vị tổng U của mặt<br /> đất trong trường hợp nóc phẳng và nóc vòm là<br /> khác nhau. Hầm nóc phẳng có độ lún lớn phía<br /> trên tại vị trí giữa nóc =0,043m, cách xa tường<br /> khoảng 4m thì độ lún max= 0,093m.<br /> Hầm nóc vòm có độ lún phía trên tại vị trí<br /> giữa nóc =0,021m, xa tường khoảng 4m độ<br /> Hình 13. Khảo sát chuyển vị theo ph ơng đứng lún max= 0,062m. Do đó ta thấy độ lún của<br /> hi độ s u thay đổi môi trường đất đá trên nóc phẳng lớn hơn độ<br /> <br /> <br /> 12 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019<br /> lún của môi trường đất đá phía trên nóc vòm. phương đứng Uy của nóc phẳng và nóc vòm có<br /> Điều này còn có thể hiểu được vì tường có cùng chiều dày d = 1m. Xét chuyển vị tại vị trí<br /> chiều cao đến mặt đất và tường bị nghiêng tr c đối xứng của nóc, vị trí có giá trị max (cách<br /> vào trong. tường khoảng 4m) và vị trí cho giá trị min, ta có<br /> 2. Hình 10 so sánh chuyển vị lún theo bảng kết quả dưới đây.<br /> <br /> STT Chuyển vị Nóc phẳng Nóc vòm Ghi chú<br /> 1 Chuyển vị max -0,071 -0,053 Cách xa tường 4m<br /> 2 Chuyển vị min 0,00 Cách xa tường 20m<br /> 0,00 Cách xa tường 17m<br /> 3 Chuyển vị tại tr c đối xứng 0,014 0,020<br /> <br /> Khi càng xa ra khỏi tường hầm thì chuyển vị cần thiết đảm bảo sức mang tải của kết cấu và<br /> càng tiến về giá trị ban đầu bằng 0, theo bảng số từ đó kết lu n về độ lún của bề mặt.<br /> liệu thì với hầm nóc phẳng, phạm vi an toàn cho 5. Hình 13 cho ta thấy khi ta khảo sát<br /> các công trình liền kề cần đảm bảo xa tường hơn chuyển vị lún ở những độ sâu khác nhau thì độ<br /> so với hầm nóc vòm. Trong thành phố ch t hẹp, lún khác nhau, ở độ sâu 22m lún nhiều hơn ở<br /> nhiều công trình gần kề thì việc l a chọn độ sâu 23,5m và 25m. Từ kết quả có thể thấy<br /> phương án hầm nóc vòm có lợi hơn cần được được việc l a chọn độ sâu cần được phân tích<br /> xem xét kỹ. c thể. Khi độ sâu càng lớn thì độ lún càng nhỏ<br /> 3. Hình 11 cho ta thấy khi thay đổi độ cứng nhưng giá thành công trình tăng cao do đó cần<br /> của vòm với các giá trị 1m, 0,8m, 0,6m có phân tích cho từng trường hợp để l a chọn<br /> chuyển vị lún phía trên nóc vòm thay đổi, vòm chiều sâu hợp lý.<br /> 0,6m có chuyển vị lún lớn hơn vòm 0,8m và<br /> lớn hơn vòm 1m, điểm có chuyển vị lún lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> nhất có vị trí và giá trị khác nhau như trong<br /> biểu đồ. [1] Nguyễn Thế Phùng, “Công nghệ thi công<br /> 4. Hình 12 còn cho ta thấy khi thay đổi độ công trình ngầm bằng phương pháp tường trong<br /> dày nóc vòm, chuyển vị lún Uy của mặt đất đất”, NXB Giao thông V n tải Hà Nội, 1998.<br /> tại tr c đối xứng giảm đi rõ rệt từ -0,06 đến [2] Nguyễn Văn Quảng, “Chỉ dẫn thiết kế và<br /> -0,04. Vòm càng mỏng thì độ lún càng lớn, ở thi công cọc Baret, tường trong đất, neo trong<br /> vị trí ngoài tường ra xa khoảng 17m thì độ đất”, NXB Xây D ng, 2003.<br /> lún của mặt đất là như nhau, không ph [3] Đỗ Như Tráng, “Giáo trình công trình<br /> thuộc chiều dày nóc hầm. Độ lún mặt đất lớn ngầm”, NXB HV Kỹ thu t Quân s , 1995.<br /> nhất theo phương đứng cũng có tọa độ tại [4] Nguyễn Quốc Hùng, Nguyễn Thế Phùng,<br /> X =33,0 m. “Thiết kế công trình hầm giao thông”, NXB<br /> Khi độ cứng thay đổi cho cả hai phương án Giao thông V n tải Hà Nội, 2004.<br /> mái phẳng và mái vòm, các chuyển dịch đều [5] Nguyễn Bá Kế, “Thiết kế và thi công hố<br /> thay đổi. Do đó cần phải tính toán với độ cứng móng sâu”, NXB Xây d ng, 2002.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ng i phản biện: GS.TS. ĐỖ NHƯ TRÁNG<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019 13<br />