báo cáo lvtn ths 2011

1

ĐẶC TRƯNG HỢP LÝ CỦA VỮA PHUN TRONG VIỆC HẠN

CHẾ LÚN SỤT BỀ MẶT KHI THI CÔNG TUYẾN METRO SỐ 1,

SỬ DỤNG MÁY ĐÀO TUNNEL BORING MACHINE (TBM)

TRONG KHU VỰC ĐẤT YẾU CỦA TP.HCM

KS. NGUYỄN TĂNG THANH BÌNH

15-01-2011Bộ môn Cầu đường

Khoa Kỹ Thuật Xây DựngTrường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh

2

(Haidian Subway, Beijing 2007) (The Eastman Tunnel, Hennepin Island 1896)

(Hang Châu, Trung Quôc 2006)

4

NỘI DUNG

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

GIẢ THIẾT NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

KẾT QUẢ

Phân tích lún bề mặt chưa có jet-grouting

Giải pháp Sử dụng jet-grouting

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Độ lún bề mặt do thi công hầm được nhiều tác giả nghiên cứu va

đề xuất công thức tính toán

Độ lún bề mặt ảnh hưởng đến ổn định của các công trình bên trên

Có nhiều giải pháp được đề xuất giảm độ lún nay

Jet-grouting được sử dụng phổ biến

Hiệu quả sử dụng jet-grouting phụ thuộc vao nhiều yếu tô

6

ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU

Độ lún bề mặt do thi công hầm gây hư hại các công trình bên trên.

Tại khu vực Nha hát thanh phô, chỉ cho phép lún bề mặt tôi đa

1cm.

Các nghiên cứu ứng dụng jet-grouting cho các tuyến hầm ở nước

ta chưa được phổ biến, đặc biệt đôi với địa chất của thanh phô Hồ

Chí Minh.

7

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tìm hiểu va tính toán độ lún bề mặt cho tuyến Metro sô 1 khu

vực Nha hát thanh phô.

Các đặc trưng của jet-grouting (modul đan hồi E va bề day kết

cấu δ) ảnh hưởng đến độ lún bề mặt.

8

GIẢ THIẾT NGHIÊN CỨU

Xem như vật liệu đất va vữa phun lam việc theo mô hình Morh

Coulomb

Xem việc thi công vữa phun la lý tưởng

Vữa đạt đủ cường độ tại thời điểm đang xét

Bo qua các tải trọng trên bề mặt

9


Ham Gauss được sử dụng để tương đương trũng lún bề mặt

2

22ax

y

imS S e

Trong đó: S – độ lún bề mặt đất nền (m)y – khoảng cách ngang tính từ tâm đường hầm(m)

(Peck 1969)

Trong đó Smax được tính theo 3 trường hợp:

Theo HerzogTheo O’ReillyTheo FEM

10


Theo Herzog 1985:2

max 0.785( )o s

DS Z P

iE

2

ax

0.313 Lm

V DS

i

Trong đó: Smax – độ lún lớn nhất tại bề mặt đất nền (m) - la khôi lượng riêng trung bình của các lớp đất (tấn/m3)Zo – độ sâu đặt hầm tính từ mặt đất đến tim hầm (m)Ps - tải trọng chất thêm (tấn/m)D - đường kính võ hầm (m)E - modul đan hồi trung bình đất nền (tấn/m2)i - khoảng cách từ tim hầm đến điểm uôn của đường cong Grauss (m)VL – Thể tích mất mát đất tính cho 1 mét dai (%)

Phần tử hữu hạn (FEM), sử dụng Plaxis 2D.

Theo O’Reilly 1991:

11


Sử dụng các thông sô của tuyến hầm va địa chất tại vị trí Nha hát

thanh phô.

Đặc trưng vữa phun sử dụng trong nghiên cứu được thay đổi bao

gồm:

o Modul đan hồi E dao động từ 100 MPa đến 5000 MPa.

o Kích thước hình học của vữa phun từ 0.5 m đến 3.5 m.

12


Phương án sử dụng jet –groutingĐộ sâu đặt hầm tại Nha hát

(Tai liệu thiết kế 2010, Ban QLDS-DT)

13

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

(FEM)

(Herzog 1985)

(New & O’Reilly 1991)

14

VL

%

Smax

m

Hầm trên Hầm dưới

Herzog O'Reilly FEM Herzog O'Reilly FEM

0.35 0.008 0.467 0.0040 0.004 0.260 0.0041

1.8 0.042 2.400 0.0380

3.5 0.045 2.603 0.0500


15

Sử dụng jet-groutingTính toán với VL =0.5 %


So sánh kết quả nghiên cứu:

Tan & Ranjith sử dụng các ông thép (E=70GPa), cho hiệu quả giảm lún bề mặt 40-50%

Nghiên cứu nay (với E=5GPa), giảm được 37% độ lún bề mặt

δ=0.4m

δ=3.5m

δ=3.0m

δ=2.5m

δ=2.0m

δ=1.5m

δ=1.0m

δ=0.5m

16

Xác định các đặc trưng jet-grouting tương ứng với độ lún yêu cầu

ỨNG DỤNG

δ=3.5mδ=3.0mδ=2.5m

δ=2.0m

δ=1.5m

δ=1.0m

δ=0.5m

300

Điều kiện sử dụng vữa thực tế trong nước nằm trong phạm vi sau:

o Đường kính cột vữa khoản 0.8 m

o Modul vao khoảng [300;1000] MPa

17

Độ lún bề mặt phụ thuộc vao chiều sâu đặt hầm.

Độ lún bề mặt tăng theo độ tăng của VL

Cường độ vữa phun va bề day của kết cấu jet-grouting ảnh hưởng

lớn đến lún bề mặt.

Địa chất thanh phô Hồ Chí Minh, độ lún bề mặt giảm mạnh khi E

nằm trong [200, 1000] MPa

KẾT LUẬN

18

Sử dụng mô hình Cam Clay

Thay đổi sơ đồ kết cấu vữa

Phân tích bai toán có kể đến quá trình thi công jet-grouting

Kết hợp sô liệu quan trắc trong thi công

KIẾN NGHỊ

19

Bai báo được viết lại từ nghiên cứu nay mang tên:

The characteristics of jet grouting to reduce ground surface

settlement during the metro No. 1 constructed using Tunnel Boring

Machine (TBM) in Ho Chi Minh city, Vietnam

Chuẩn bị gửi đi đăng ký tham dự Hội thảo The World Comgress

on Engineering (WCE) dự định tổ chức ở London tháng 07 năm 2011.

BÀI BÁO KHOA HOC

20

TS. TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG

PGS. TS. LÊ VĂN NAM

ThS. LÊ VĂN CƯỜNG

TS. VŨ XUÂN HOÀ

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TS. TRẦN TUẤN ANH

PGS. TS. LÊ THỊ BÍCH THUỶ

Các bạn bè, đồng nghiệp va gia đình

LỜI CẢM ƠN

21

1. Almer, E. C. (2001). "Grouting for Pile Foundation Improvement." PhD Thesis at Delft University of technology.

2. Bzowka (2004). "Computational model for jet-grouting pile-soil interaction." Studia Geotechnica et Mechanica, Polan XXVI(3-4).

3. Coulter, S. and C. D. Martin (2006). "Effect of jet-grouting on surface settlements above the Aeschertunnel, Switzerland." Tunnelling and Underground Space Technology 21(5): 542-553.

4. Glossop, N. H. and M. P. O'Reilly (1982). "Settlement caused by tunnelling through soft marine silty clay." V 14(N 9): 13-16.

5. ITA-AITES, W. R. (2007). "Settlements induced by tunneling in Soft Ground." Tunnelling and Underground Space Technology 22(2): 119-149.

6. Kasper, T. and G. Meschke (2006). "A numerical study of the effect of soil and grout material properties and cover depth in shield tunnelling." Computers and Geotechnics 33(4-5): 234-247.

7. Kasper, T. and G. Meschke (2006). "On the influence of face pressure, grouting pressure and TBM design in soft ground tunnelling." Tunnelling and Underground Space Technology 21(2): 160-171.

8. Mair, R. J., M. J. Gunn, et al. (1981). "Ground movements around Shallow tunnels in soft clay." Proceedings of the International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering 1: 323-328.

9. O'Reilly, M. P. and B. M. New (1982). Settlement aboved tunnels in the United Kingdom - Their magnitude and prediction, Brighton, Engl, Inst of Mining & Metallurgy.

10. Peck, R. B. (1969). "Deep excavations and tunnelling in soft ground." The 7th International Conference Soil Mesh, Mexico City, State of the art 3: 225-290.

11. Tan, W. L. and P. G. Ranjith (2003). "Numerical analysis of pipe group reinforcement in soft ground tunnelling." 16th International Conference.

12. Toan, N. D. (2006). "TBM and Lining -Essential Interface " Master of Science, COREP, Turin, Italy.13. Van, C. L. (2009). "Lún sụt do thi công hầm bằng TBM va kiểm soát khi thi công." Tạp chí Địa Kỹ Thuật 3.14. Van, C. L., G. Leoutssakos, et al. (2008). "Athens Metro - Elliniko Extension TBM Tunnel Construction."

Magazine Geomechnics and Tunnelling(3): 197-206.

TÀI LiỆU THAM KHẢO

22

CÂU HỎI

CÂU HỎI?

23

XIN CẢM ƠN

XIN CẢM ƠN

SỰ CHÚ Ý THEO DỎI