So sánh thiết kế neo thông thường và neo Hotdog cho hố đào sâu

SO SÁNH THIẾT KẾ NEO THÔNG THƯỜNG<br /> VÀ NEO HOTDOG CHO HỐ ĐÀO SÂU<br /> NGUYỄN CHÂU LÂN*<br /> <br /> <br /> Design for hotdog and normal anchors<br /> Abstract: Ground anchor is an effective measure to stabilize D-wall of a<br /> deep excavation. Recently, a new anchor method (hot dog anchor) is<br /> presented in Vietnam. This papers compare the calculation results (Plaxis<br /> program) of hotdog anchor and normal anchor. The results showed that<br /> hotdog anchor can be effectively used for deep excavation when contructing<br /> in soft soil layer.<br /> Keywords: Hot dog anchor, Plaxis, soft soil, D-wall<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU CHUNG đào. Tuy nhiên khi hố đào có kích thước mặt<br /> Ở Việt Nam, các hố đào sâu hiện nay cũng đã bằng lớn, việc sử dụng khung chống sẽ khó<br /> áp dụng neo trong đất để giữ ổn định cho tường khăn, thời gian thi công kéo dài. Khi đó có thể<br /> vây. Biện pháp neo trong đất có nhiều ứu điểm áp dụng biện pháp thi công neo trong đất nhằm<br /> [1], [2]. Vì vậy, tòa tháp Keangnam Landmark giữ ổn định cho tường vây [3]. Việc thi công<br /> Tower tại Hà nội, đã sử dụng hai tầng neo trong neo giúp cho chuyển vị của tường vây giảm, hố<br /> đất có sức chịu tải từ 35 - 40 tấn để thi công 2 móng có thể tiến hành đào hở, tạo điều kiện đẩy<br /> tầng hầm của tòa tháp này. Hiện nay khi thi nhanh tốc độ thi công. Các hố đào sâu áp dụng<br /> công hố đào sâu, trong nhiều trường hợp thường neo trong đất đã được áp dụng hiệu quả nhiều<br /> dùng kết cấu khung chống để ổn định thành hố nơi trên thế giới [3]–[9].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a) Neo hot dog b) Neo thường<br /> Hình 1. So sánh bầu neo của neo hot dog và neo thường<br /> <br /> Năm* 2018, công ty Krvina và Dean (Hàn nam. Đây là neo được mở rộng phần bầu neo,<br /> quốc) đã giới thiệu một loại neo mới tại Việt gọi là neo hotdog. Các công trình hố đào sâu tại<br /> Hàn quốc đã áp dụng khá hiệu quả loại neo mới<br /> này. Tại Việt Nam, loại neo mới này được giới<br /> *<br /> Khoa Công trình - Đại học Giao thông Vận tải thiệu và thi công thử nghiệm tại dự án thuộc<br /> 03 Cầu Giấy-Láng Thượng-Đống Đa-Hà Nội<br /> Email: nguyenchaulan@utc.edu.vn<br /> quận 2, thành phố Hồ Chí Minh. Đặc điểm của<br /> <br /> <br /> 44 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019<br /> neo hotdog bao gồm kích thước bầu neo chịu lực tăng lên làm cho số lượng neo và chiều<br /> (D500mm) được tăng lên gấp 2,5 - 3 lần so với dài neo cũng được giảm đi làm cho chi phí thi<br /> neo thông thường (Hình 1); mở rộng bầu neo công giảm, tăng hiệu quả kinh tế của dự án. Như<br /> bằng công nghệ khoan, phun trộn vữa áp lực cao vậy khi áp dụng neo hot dog thì chiều dài neo<br /> với đất xung quanh khiến cho neo Hotdog có đi, sức chịu tải của neo sẽ tăng lên dẫn đến<br /> thể áp dụng đặc biệt thích hợp với loại đất yếu khoảng cách các neo cũng giảm đi. Bảng 1 tổng<br /> mà neo thường không áp dụng được; khả năng hợp so sánh giữa neo hotdog và neo thường.<br /> Bảng 1. So sánh neo hot dog và neo thường<br /> TT Tiêu chí so sánh Neo hotdog Neo thường<br /> 1 Bầu neo Diện tích bầu neo tăng lên Bầu neo dễ bị phá hoại<br /> 2,5-3 lần<br /> 2 Số lượng neo Giảm số lượng neo Khi khoan đất xung quanh dễ bị<br /> xáo động<br /> 3 Thi công Dễ dàng thi công, Giảm độ Bầu neo cần khống chế tốc độ<br /> lún bề mặt và áp lực<br /> <br /> Do vậy bài báo này trình bày phương pháp chiều dày trung bình là 11m xuất hiện tại tất cả<br /> tính toán sức chịu tải, kết quả thí nghiệm hiện các vị trí hố khoan, đồng thời nằm toàn bộ trong<br /> trường cho 2 loại neo là neo hot dog và neo phạm vi đào của hố đào. Chiều dày lớp địa chất<br /> thông thường. Từ kết quả tính toán sẽ đánh giá này không thay đổi nhiều trong phạm vi các hố<br /> được yếu tố kỹ thuật của hai loại neo, khả năng khoan HK2, HK3, HK4 theo báo cáo địa chất từ<br /> áp dụng của chúng. chủ đầu tư (hình 3, 4).<br /> 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2. Giới thiệu về công trình<br /> 2.1. Điều kiện địa chất Một số chỉ tiêu kỹ thuật của công trình:<br /> Mặt bằng dự kiến xây dựng có kích thước<br /> 193,1 x 82,32m; Quy mô 3 tầng hầm và 1 hầm<br /> lửng; Chiều sâu hố đào sâu nhất của công trình<br /> so với mặt đất tự nhiên là 15m.<br /> Công trình sử dụng phương pháp đào mở với<br /> hố đào được giữ an toàn bằng tường vây<br /> Barrette dài 22,7m.<br /> Tường vây barrette được chống đỡ bằng 3 hệ<br /> shoring và hệ neo đất tùy vị trí thi công. Phương<br /> án móng dự kiến là móng cọc nhồi đường kính<br /> 1,2m. Sức chịu tải của cọc dự kiến là 600T.<br /> 2.3. Mặt cắt tính toán<br /> Bài báo sẽ phân tích tính toán cho 2 trường<br /> Hình 2. Vị trí lỗ khoan hợp neo thường và neo hot dog. Chiều dài neo<br /> hot dog là 32m cho tầng đầu tiên; đường kính<br /> Đánh giá chung điều kiện địa chất của khu neo hotdog là 400mm, bầu neo dài 12m. Neo<br /> vực như sau: Lớp địa chất số 2 - Bùn sét lẫn thường có chiều dài là 34m, vị trí có chiều dài<br /> nhiều hữu cơ, là lớp đất sét yếu và khá dày với neo lớn nhất là 38m, đường kính 150mm, bầu<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 45<br /> neo có chiều dài là 16m. Mặt cắt phân tích 1-1 2.4. Phân tích, tính toán hố đào dùng neo<br /> được tính toán theo địa chất hố khoan gần nhất hot theo phần mềm Plaxis<br /> nhằm đảm bảo mô phỏng chính xác ứng xử của Phần mềm Plaxis là phần mềm thương mại,<br /> phạm vi đất ngay sau tường (Hình 3, 4). Sự thay được ứng dụng phổ biến để tính toán hố đào<br /> đổi của địa tầng trong phạm vi hố đào, nằm xa sâu. Đây là phần mềm tính toán theo phương<br /> vị trí hố khoan và vị trí mặt cắt tính toán tương pháp phần tử hữu hạn, có nhiều ứng dụng trong<br /> ứng có thể được bỏ qua do ảnh hưởng lên tính toán nền móng, hố đào. Các thông số nhập<br /> chuyển vị tường là không lớn. vào phần mềm Plaxis bao gồm, phần phần bầu<br /> neo, cáp neo và thông số của nền đất như chỉ ra<br /> H K04<br /> G.L. (-)1. 800<br /> <br /> <br /> <br /> ở Bảng 2, 3 và Bảng 4. Mô hình bài toán được<br /> <br /> <br /> 1 ,500<br /> 1<br /> 1.50<br /> 35°<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> G .L .(-)4.300<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3 ,100<br /> chỉ ra ở hình 6 và hình 7. Hố đào có 4 tầng neo,<br /> 35°<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> G .L .(-)7.400<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3 ,000<br /> 20<br /> ,0 0<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1 4,300<br /> 14<br /> ,0<br /> chiều sâu đào lớn nhất 15m. Các mô hình đất<br /> 35°<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 00 2<br /> G .L .(-)10.400<br /> 8 ,0<br /> 00 3 ,300<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> theo mô hình Morh-Coulomb theo Bảng 4.<br /> PC ST RAND D15 .2x4EA<br /> HOTDOG A NCH OR(C.T.C 2,000)<br /> 35°<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 6 ,0<br /> G .L .(-)14.700 00<br /> 3,400<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> G .L .(-)16.100<br /> 1 2, 14.50<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1 2,<br /> 00<br /> 00<br /> 0 1 2,<br /> 00<br /> 0<br /> 12<br /> ,0 00<br /> Bảng 2. Bảng thông số khai báo bầu neo hotdog<br /> 0<br /> 3A<br /> 9,000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 21.00 Thông<br /> 4<br /> TT Loại EA<br /> số<br /> H OTDO G ANCH OR(C.T.C 2,500)<br /> 23.50<br /> PC STRA ND D15 .2x4EA<br /> <br /> D -W ALL<br /> D 800<br /> 5<br /> <br /> <br /> <br /> [kN/m]<br /> Hình 3. Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1 1 Neo 4,08E+6<br /> neo hot dog hot dog Bầu<br /> 2 Neo thường neo 3,38E+6<br /> Bảng 3. Bảng thông số khai báo cáp neo đất<br /> Khoảng<br /> TT Loại EA<br /> cách<br /> Thông [kN] [m]<br /> số<br /> 1 Neo hot 1,12E+5 2<br /> dog Cáp<br /> 2 Neo neo 9,87E+4 1,7<br /> Hình 4. Mặt cắt tính toán vị trí mặt cắt 1-1 thường<br /> neo thường<br /> Bảng 4. Thông số khai báo đầu vào của đất nền vị trí BH05<br /> Tên lớp 1 2 3a 4 5<br /> Loại đất Cát san lấp Bùn sét Sét pha nặng Sét pha Sét<br /> Tính chất<br /> Rời Chảy Nửa cứng Dẻo nhão Dẻo mềm<br /> của đất<br /> MC MC MC MC MC<br /> Mô hình<br /> Drained Un-drained B Un-drained B Un-drained A Un-drained A<br /> gunsat (kN/m³) 18,5 15,0 19,3 18,8 17<br /> gsat (kN/m³) 19 15,21 20,32 19,29 17,42<br /> Eref (kN/m² ) 24000 21800 84350 30000 18000<br /> <br /> 46 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019<br />  Tên lớp 1 2 3a 4 5<br /> cref (kN/m² ) 1 - - 14,3 30,2<br /> j (độ) 25 - - 21 11,35<br /> cu (kN/m² ) - 43,6 168,7 - -<br /> ju (độ) - 0 0 - -<br /> y (độ) 0 0 0 0 0<br /> n 0,31 0,35 0,31 0,33 0,34<br /> kx (m/day) 8 0,0002 0,002 0,002 0,0002<br /> kx (m/day) 4 0,0001 0,001 0,001 0,0001<br /> Rinter. 0,67 0,67 0,5 0,67 0,67<br /> SPT - 2 13 11 12<br /> <br /> Versio n 2010.1.0.6019<br /> Version 2010.1.0.6019<br /> -55.00 -50.00 -45. 00 -40.00 -35.00 -30.00 - 25.00 -20.00 - 15. 00 - 10. 00 -5.00 y0.00 5.00<br /> A 10. 00 15.00<br /> A 20.00 25. 00 30.00 35.00 40. 00 45.00 50.00 55.00<br /> <br /> A A<br /> -40.00 -30.00 -20 .00 -10.00 0 .00 10.00 2 0.00 30.00 40.00 50.00 0.00<br /> y<br /> x<br /> A A<br /> A A<br /> 0.00<br /> -5.00<br /> x<br /> 7 31<br /> 34 35 36 9<br /> 12 27 13<br /> 10 11<br /> -10.00<br /> 26<br /> -10.00 4 5<br /> 24<br /> 2 3<br /> -15.00<br /> 22<br /> 0 1<br /> 16<br /> 14 17<br /> 32 23<br /> 43 38 28 15<br /> 25<br /> -20.00 -20.00<br /> <br /> <br /> <br /> 20 33 45 42 40 37 21<br /> 44 41 39 29<br /> -25.00<br /> 18 30 19<br /> -30.00<br /> <br /> -30.00<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> -40.00 -35.00<br /> <br /> <br /> <br /> 6 8<br /> -40.00<br /> <br /> <br /> -50.00<br /> <br /> -45.00<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Proj ect des cripti on Date<br /> Pro ject d esc ript ion Dat e<br /> <br /> AnPhu 4/12/2019 AnPhu<br /> Pro ject f il ename User name<br /> 5/11/2019<br /> Proj ect filename User name<br /> AnPhu - MC1.P2D National Taiwan Univ of Science and Tech<br /> AnPhu - MC1sua lai 11 ... National Taiwan Univ of S cience and Tech C :\Users \Admin\De skto p\Tham tra An Phu<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Mô hình tính toán neo thường<br /> Hình 5. Mô hình tính toán neo Hot dog<br /> trong phần mềm Plaxis<br /> trong phần mềm Plaxis<br /> Bảng 5. Khả năng chịu tải của neo theo địa chất<br /> Lực làm<br /> Lực tối đa<br /> Ds Ls tu việc<br /> Tên lớp đất NSPT<br /> Tu=πDsLstu 0,5Tu<br /> (m) (m) (kPa) (kN) (kN)<br /> 0,4 (Neo hot dog) 12 13 100 1507,2 753,6<br /> Sét pha<br /> 0,15 (neo thường) 18 13 100 847,80 423,90<br /> <br /> Khả năng chịu tải của neo theo lý thuyết 3. KẾT QUẢ<br /> được tính toán theo tiêu chuẩn hiện hành, từ 3.1. Sức chịu tải của neo theo thí nghiệm<br /> bảng 5 nhận thấy sức chịu tải theo đất nền khi thử tải cho hai loại neo hotdog và neo thường<br /> tính toán lý thuyết của neo hot dog lớn hơn so Nhằm đánh giá khả năng chịu lực của neo<br /> với neo thường khoảng 1,8 lần. hot dog và neo thường. Tiến hành thí<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 47<br /> nghiệm thử tải cho hai loại neo theo như<br /> bảng 6 bên dưới. Tiêu chuẩn thí nghiệm thử<br /> tải theo tiêu chuẩn FHWA và tiêu chuẩn<br /> Việt Nam [10], [11].<br /> Kết quả cho thấy neo hot dog có khả năng<br /> chịu tải trọng lớn hơn. Lực kéo thí nghiệm lớn<br /> nhất cho neo thường là 53 tấn và neo hot dog<br /> là 65 tấn. Như vậy sức chịu tải của neo có thể<br /> lấy 42 tấn cho neo thường và 50 tấn cho neo<br /> hot dog cho cùng địa chất (bằng lực kéo lớn<br /> nhất/1.25), như vậy sức chịu tải khi thi công Hình 8. Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào<br /> neo thử của neo hotdog so với neo thường là cuối cùng neo hot dog<br /> 1,2 lần.<br /> Bảng 6. Thông số neo thử tải<br /> <br /> Chiều Chiều Lực<br /> Đường<br /> dài dài kéo<br /> Loại kính<br /> tổng bầu lớn<br /> neo bầu neo<br /> cộng neo nhất<br /> (mm)<br /> (m) (m) (tấn)<br /> Neo 32 400 16 65<br /> hot dog<br /> Neo 38 150 12 53<br /> thường<br /> <br /> Hình 9. Chuyển vị tổng trong giai đoạn đào<br /> 0<br /> cuối cùng neo thường<br /> Neo thuong<br /> 10 Neo hot dog<br /> <br /> 20<br /> <br /> 30<br /> Tai trong (tan)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 40<br /> <br /> 50<br /> <br /> 60<br /> <br /> 70<br /> <br /> 80<br /> 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200<br /> Chuyen vi (mm)<br /> <br /> <br /> Hình 7. Kết quả thí nghiệm neo thử<br /> (đường cong tải trọng-chuyển vị) cho neo<br /> hotdog và neo thường Hình 10. Mô men của tường trong giai đoạn<br /> 3.2. Kết quả tính toán bằng phần mềm Plaxis đào cuối cùng đối với neo Hotdog<br /> <br /> <br /> 48 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019<br />  3.3. Tổng hợp kết quả<br /> Từ bảng 6 có thể rút ra một số kết luận<br /> như sau:<br /> • Đối với neo hotdog (chiều dài lớn nhất<br /> 32m) thì chiều dài neo giảm so với neo thường<br /> (chiều dài 36-38m).<br /> • Khả năng chịu tải của neo hotdog cũng<br /> lớn hơn so với neo thường khoảng 20%, nhưng<br /> chiều dài bầu neo của neo hotdog là 12m, trong<br /> khi chiều dài bầu neo của neo thường là 16m.<br /> • Về chuyển vị của neo thường vào neo<br /> hotdog thì kết quả ra khá giống nhau, tuy nhiên<br /> mô men tác dụng vào tường vây của neo thường<br /> lớn hơn so với neo hotdog (Hình 10 và 11).<br /> • Chiều dài của neo thường khá lớn, có<br /> những vị trí nguy hiểm là 38m, dẫn đến khó<br /> Hình 11. Mô men của tường trong giai đoạn kiểm soát độ giãn dài, có thể dẫn tới rủi ro cho<br /> đào cuối cùng đối với neo thường công trình.<br /> <br /> Bảng 6. Kết quả tính toán tường vây<br /> <br /> Chuyển vị ngang của Giới hạn chuyển<br /> tường W800 (cm) vị ngang M max<br /> Loại neo<br /> Tại đáy dht/He (%) (kN.m/m)<br /> Tại đỉnh tường<br /> hố đào (