Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình

Yêu cầu chung Khi đào hố với lượng đất lấy đi khá lớn nên đã làm biến đổi trường ứng suất và trường biến dạng của đất quanh hố đào, làm thay đổi trạng thái nước dưới đất và có thể dẫn đến mất ổn định nền đất nói chung và mất ổn định cả nền và kết cấu chắn giữ hố đào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình kiểm soát chặt chẽ động thái nước dưới đất là biện pháp ngăn ngừa sự cố hố đào PGS.TS. Nguyễn Bá Kế Hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình1. Yêu cầu chung Khi đào hố với lượng đất lấy đi khá lớn nên đã làm biến đổi trường ứng suất và trườngbiến dạng của đất quanh hố đào, làm thay đổi trạng thái nước dưới đất và có thể dẫn đến mấtổn định nền đất nói chung và mất ổn định cả nền và kết cấu chắn giữ hố đào. Do đó trong thiếtkế kết cấu chống giữ hố đào đều cần kiểm tra ổn định hố đào dới các tác nhân khác nhau,trong đó có tác nhân của nứơc, khi cần phải thêm các biện pháp gia cờng để nền đất quanh hốđào đợc ổn định hơn. Trong báo cáo này sẽ tập trung trình bày vấn đề vừa nêu thông qua mộtsự cố thực tế của hố móng cùng cách phân tích sự cố và bài học qua sự cố này. Các dạng mất ổn định do biến dạng và chuyển vị của tường và đất quanh hố đào có thểxem trên hình 1. Hình 1. Chuyển vị của đất và biến dạng của tường chắn hố đào Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị và ổn định nói trên gồm có : - Sức chống cắt không thoát nước của đất, Cu; - Độ sâu của hố đào, H; - Bề rộng của hố đào, B; - Độ sâu của lớp đất cứng, T; - Độ sâu của tường chắn đất, D; - Độ cứng của tường, EI; - Khoảng cách giữa các tầng thanh chống/neo; - Tác động của áp lực nước dới đất; - Sự thành thạo và chất lượng của thi công. Các yếu tố trên đây thường phải được xem xét phân tích thông qua tính toán và từ đó biết đ-ợc yếu tố nào là chính cho trường hợp cụ thể. Để làm được việc này thường phải dùng nhữngphần mềm chuyên dùng, ví dụ phần mềm PLAXIS. Khi hố đào có thành nghiêng (không cần kết cấu chống giữ thành) thì việc kiểm tra ổnđịnh theo phương pháp trượt cung tròn. Phân tích ổn định tổng thể của hố đào (gồm nền + kếtcấu chống giữ) cũng theo phương pháp mặt trượt cung tròn nhưng phải xét tới độ sâu 2 - 3 lầnđộ sâu hố đào.2. ảnh hưởng của nước ngầm và một vài biện pháp xử lý Tác động của nước ngầm đối với độ lún của đất rất đa dạng và xảy ra ở các giai đoạnđào khác nhau (xem hình 2). Tại nơi tường chắn đặt vào lớp đất dính nhưng không đạt tới độsâu của hố đào, trạng thái thấm ổn định sẽ phát triển thành dòng ở bên dưới chân tường vàđẩy nổi đáy hố đào. Dòng thấm này là nguyên nhân làm giảm áp lực nước ngầm, làm gia tăngứng suất có hiệu và độ lún của đất quanh hố đào. Cũng tại thời điểm này, sức kháng bị độnggiảm do dòng đẩy nổi phía trong của tường chắn, sự chuyển dịch lớn hơn xảy ra khi sứckháng bị động thay đổi đến một lượng nào đó. Sự hình thành trạng thái ổn định nước ngầmnhư vậy là nguyên nhân dẫn đến sự dịch chuyển của đất theo cả hai phương nằm ngang vàthẳng đứng, có khi xuyên qua tường chắn nếu chúng thi công không tốt, bị thủng hoặc mốinối bị hở v...v.... Hình 2. Dòng chảy của nước ngầm vào hố đào Mực nước ngầm thấp nhất ở gần hố đào và giảm dần theo sự tăng khoảng cách so vớihố đào, vì vậy quá trình lún ở các điểm khác nhau trong đất sẽ có hình dáng tương tự như dodỡ tải các lớp đất ở phía trên hố đào gây ra (hình 3). Hiện nay, nhiều sự cố công trình hố đào có liên quan đến nước ngầm xảy ra ở Thànhphố Hồ Chí Minh và Hà Nội, nên phải đặc biệt chú ý đến nhân tố này trong thiết kế và thicông hố đào cũng như trong việc bảo vệ an toàn cho những công trình lân cận. Hình 3. Hạ mực nước trong hố móng làm cho đất ở xung quanh hố bị lún không đều Sự cố công trình Ngô Quyền - Hà Nội, xảy ra ngay trong quá trình đào hố móng để xâydựng tầng hầm. Khi đào hố móng đến đáy tầng hầm trong mùa mưa đã gây lún nứt một số côngtrình liền kề với độ dịch chuyển ngang và độ lún đạt tốc độ 1mm/giờ, sàn và tường công trìnhđã bị nứt. Sự cố công trình Lý Thái Tổ - Hà Nội, xảy ra ngay trong quá trình đào tầng hầm và hốmóng, làm công trình cổ lân cận và một số nhà ở gần hố đào bị lún nứt nghiêm trọng và quátrình thi công bị tạm dừng. Một trong những nguyên nhân gây sự cố là nước dưới đất đã kéođất ở phía dưới móng công trình vào hố đào khi bơm hút nước nhằm tháo khô hố móng để thicông. Sự cố hố đào công trình cao ốc Pacific làm sập Viện Khoa học Xã hội vùng Nam bộvà đang gây nứt nhà Sở Ngoại vụ (thành phố Hồ chí Minh ) cho đến nay vẫn chưa có sự phântích chu đáo về mặt kỹ thuật, tuy rằng chúng có nguyên nhân tác động của nước ngầm và chấtlượng thi công tường tầng hầm. Nước ngầm và dòng chảy của nó mới là yếu tố cần còn tính chất của đất, nhất là cáthạt mịn ở quanh hố là yếu tố đủ để gây mất ổn định khi có điều kiện. Để đánh giá hiện tượngcát chảy hay xói ngầm phải thí nghiệm phân tích hạt để xác định hàm lượng hạt cát mịn, hạtsét và hệ số không đồng đều Cu = d60 / d10, nhằm đ ...