Bảo vệ công trình lân cận khi xây dựng công trình ngầm

Ảnh hưởng của xây dựng ngầm đối với công trình lân cận Trong điều kiện đô thị khi xây dựng ngầm thường gây ra nhiều hệ luỵ xấu chẳng những đối với công trình ở gần hoặc ở trên công trình ngầm như lún nứt, thậm chí sụp đổ mà còn làm thay đổi chế độ thuỷ động của nước dưới đất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bảo vệ công trình lân cận khi xây dựng công trình ngầm Bảo vệ công trình lân cận khi xây dựng công trình ngầm PGS.TS.Nguyễn Bá Kế Hội Cơ học Đất và Địa Kỹ thuật Công trình 1. Ảnh hưởng của xây dựng ngầm đối với công trình lân cận Trong điều kiện đô thị khi xây dựng ngầm thường gây ra nhiều hệluỵ xấu chẳng những đối với công trình ở gần hoặc ở trên công trìnhngầm như lún nứt, thậm chí sụp đổ (xem hình 1) mà còn làm thayđổi chế độ thuỷ động của nước dưới đất. a) Đào ngầm b) Đàomở Hình 1. Ảnh hưởng của việc xây dựng công trình ngầm trong đôthị 1. Nguyên nhân làm đất rỗng hoặc chuyển vị 2. Đất bị đào hoặc chuyển vị thể tích 3. Phân bố chuyển vị thể tích 4. Chuyển vị của mặt đất 5. Chuyển vị của kết cấu và nghiêng lệch 6. Sự hư hỏng của kết cấu Theo như mô tả trên hình 1, ta thấy: 1 + Khi đào lấy đi một lượng đất nào đó thì làm thay đổi trạng tháiứng suất - biến dạng của khối đất quanh chỗ đào; + Đất sẽ chuyển vị về phía lỗ/hố đào, độ lớn của chuyển vị phụthuộc vào chất lượng của hệ kết cấu chống giữ; + Tổng hợp các loại chuyển vị này sẽ làm mặt đất phía bên trêncông trình hoặc vùng đất ở lân cận hố đào lún xuống; + Nếu trong vùng ảnh hưởng /phễu lún này có công trình thì côngtrình sẽ bị biến dạng. Nguyên nhân gây ra chuyển vị vừa nêu thường gồm có : - Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền; - Kích thước của lỗ/ hố đào; - Các đặc tính của đất; - Ứng suất nằm ngang ban đầu trong đất; - Tình trạng nước ngầm và sự biến động của chúng; - Độ cứng của hệ chống giữ (thanh chống hoặc neo); - Tác động của việc gia tải trước trong thanh chống và neo; - Trình tự thi công; - Trình độ thi công; - v.v... Danh sách này không đưa ra thứ tự ưu tiên cho bất kì nhân tốnào bởi vì tầm quan trọng của mỗi yếu tố phụ thuộc vào từng côngviệc. Có nhiều nghiên cứu đã được công bố nhằm phân tích ảnhhưởng của từng yếu tố đó đối với công trình ngầm cụ thể, nếu cần,bạn đọc có thể tham khảo trên các tài liệu chuyên ngành có liênquan. 2. Tính chuyển vị của đất quanh hố đào Hiện có nhiều phương pháp ước lượng độ lún của đất quanh hốđào, ví dụ tham khảo [1]. Dưới đây xin giới thiệu phương pháp màThượng Hải đã dùng và được đưa vào tiêu chuẩn của thành phố nàyDBJ-61-97 [2] để bạn đọc sử dụng vì có sự tương tự về điều kiệnđịa chất công trình và địa chất thuỷ văn của Thượng Hải với cácthành phố Hà Nội, Hải phòng hoặc thành phố Hồ Chí Minh của ViệtNam.. Tính độ lún mặt đất quanh hố đào do hạ mực nước dưới đất, dochuyển vị của tường, do trồi đáy hố và do chèn lấp đất ở khe hởquanh tường ngoài của công trình. 2.1. Ảnh hưởng môi trường do dò thấm của thân tườngchắn gây ra: 2 1. Lượng lún của đất xung quanh hố đào do dò thấm của bùn cátkẹp không rõ rệt gây ra dự tính theo công thức (1) S = P. Hw/E1-2 (1) Trong đó: S - Lượng lún của đất (m); Hw- Chênh cao giữa mặt nước bị hạ với mặt mực nước ngầm banđầu, lấy Hw = ho(m); E1-2- Mô đun nén co của tầng đất trong phạm vi độ sâu nước hạ(kPa); P- Ứng suất phụ thêm của việc tính lún trong thời gian nước hạthấp; P = Hw gv /4 (kPa) ; gv là tỉ trọng của nước. 2. Dò thấm của nước, cát kẹp sẽ dẫn tới hiện tượng cát chảy, cóthể gây ra sự cố công trình, trước khi đào tầng đất có thể gây ra cátchảy phải có biện pháp ứng cứu dự phòng đủ tin cậy, tránh gây rahiện tượng cát chảy. 2.2. Ảnh hưởng của môi trường do chuyển dịch, biến dạngcủa kết cấu tường chắn và trồi lên của đất ở đáy móng. Chuyển dịch, biến dạng của thân tường chắn và hệ thống chốngđỡ, trồi lên của đất ở đáy hố móng làm cho khối đất ở xung quanhhố móng bị lún, bị biến dạng như hình 2. Có thể tính theo các côngthức sau: 1. Phạm vi ảnh hưởng của đất xung quanh hố đào, ước tính theocông thức (2): Bo = H . tg(45o - f/2 ) (2) Trong đó: Bo - Phạm vi ảnh hưởng lún của khối đất (m); H - Độ sâu của kết cấu tường chắn (m); f - Góc ma sát trong của đất (o), lấy trị bình quân gia quyền theođộ dày các lớp đất trong phạm vi độ sâu H; 2. Trị số lún lớn nhất ở xung quanh hố móng ước tính theo côngthức (3) : Smax = Vo . tg(45o - f/2)/ho (3) Trong đó: Smax- trị số lún lớn nhất của khối đất (m); Vo- lượng tổn thất của đất sau tường (m3/m); Vo bao gồm 2 bộ phận là tổn thất của khối đất Sw1 do dịch chuyểnvà biến dạng của thân tường và sự trồi lên của đất đáy hố móng 3Sw2 gây ra. Sw1 có thể lấy trị số tính toán biến dạng của chống đỡ vàthân tường hoặc trị số đo thực tế bằng máy đo nghiêng của côngtrình cùng loại. Sw2 là đường trồi lên của đất ở đáy hố mó ...