Presentation on master thesis (in Vietnamese) about using jet-grouting to reduce settlement induced by tunneling in Ho Chi Minh city.

1. 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
15-01-2011
Bộ môn Cầu đường
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng
Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh

2. (Haidian Subway, Beijing 2007) (The Eastman Tunnel, Hennepin Island 1896)
2
(Hàng Châu, Trung Quốc 2006)

3. 3

4. 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. 5
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
 Độ lún bề mặt do thi công hầm được nhiều tác giả nghiên cứu và
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 này
 Jet-grouting được sử dụng phổ biến
 Hiệu quả sử dụng jet-grouting phụ thuộc vào nhiều yếu tố

6. 6
ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU
 Độ lún bề mặt do thi công hầm gây hư hại các công trình bên
trên.
 Tại khu vực Nhà hát thành phố, chỉ cho phép lún bề mặt tối đa
1cm.
 Các nghiên cứu ứng dụng jet-grouting cho các tuyến hầm ở nước
ta chưa được phổ biến, đặc biệt đối với địa chất của thành phố Hồ
Chí Minh.

7. 7
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
 Tìm hiểu và tính toán độ lún bề mặt cho tuyến Metro số 1 khu
vực Nhà hát thành phố.
 Các đặc trưng của jet-grouting (modul đàn hồi E và bề dày
kết cấu δ) ảnh hưởng đến độ lún bề mặt.

8. 8
GIẢ THIẾT NGHIÊN CỨU
 Xem như vật liệu đất và vữa phun làm việc theo mô hình
Morh Coulomb
 Xem việc thi công vữa phun là lý tưởng
 Vữa đạt đủ cường độ tại thời điểm đang xét
 Bỏ qua các tải trọng trên bề mặt

9. 9
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hàm Gauss được sử dụng để tương đương trũng lún bề mặt
2
2 2
ax
y
i
m S 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 Herzog
Theo O’Reilly
Theo FEM

10. 10
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Theo Herzog 1985:
2
D
S Z P
max 0.785( ) o s
iE

 
   
 
2
ax
0.313 L
m
V D
S
i

 Theo O’Reilly 1991:
Trong đó: Smax – độ lún lớn nhất tại bề mặt đất nền (m)
 - là khối 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 đàn hồi trung bình đất nền (tấn/m2)
i - khoảng cách từ tim hầm đến điểm uốn của đường cong Grauss (m)
VL – Thể tích mất mát đất tính cho 1 mét dài (%)
 Phần tử hữu hạn (FEM), sử dụng Plaxis 2D.

11. 11
VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
 Sử dụng các thông số của tuyến hầm và địa chất tại vị trí Nhà
hát thành phố.
 Đặc trưng vữa phun sử dụng trong nghiên cứu được thay đổi bao
gồm:
o Modul đàn 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. 12
VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Phương án sử dụng jet –grouting
Độ sâu đặt hầm tại Nhà hát
(Tài liệu thiết kế 2010, Ban QLDS-DT)

13. 13
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
(FEM)
(Herzog 1985)
(New &
O’Reilly 1991)

14. 14
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
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. δ=0.5m
δ=1.0m
δ=1.5m
δ=2.0m
δ=2.5m
δ=3.0m
15
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Sử dụng jet-grouting
Tính toán với VL =0.5 %
δ=0.4m
δ=3.5m
So sánh kết quả nghiên cứu:
Tan & Ranjith sử dụng các ống thép (E=70GPa), cho hiệu quả giảm lún bề mặt 40-50%
Nghiên cứu này (với E=5GPa), giảm được 37% độ lún bề mặt

16. 16
ỨNG DỤNG
 Xác định các đặc trưng jet-grouting tương ứng với độ lún yêu cầu
δ=0.5m
δ=1.0m
δ=1.5m
δ=2.0m
δ=2.5m
δ=3.0m
δ=3.5m
 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 vào khoảng [300;1000] MPa

17. 17
KẾT LUẬN
 Độ lún bề mặt phụ thuộc vào chiều sâu đặt hầm.
 Độ lún bề mặt tăng theo độ tăng của VL
 Cường độ vữa phun và bề dày của kết cấu jet-grouting ảnh
hưởng lớn đến lún bề mặt.
 Địa chất thành phố Hồ Chí Minh, độ lún bề mặt giảm mạnh khi
E nằm trong [200, 1000] MPa

18. 18
KIẾN NGHỊ
 Sử dụng mô hình Cam Clay
 Thay đổi sơ đồ kết cấu vữa
 Phân tích bài toán có kể đến quá trình thi công jet-grouting
 Kết hợp số liệu quan trắc trong thi công

19. 19
BÀI BÁO KHOA HOC
Bài báo được viết lại từ nghiên cứu này 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.

20. 20
LỜI CẢM ƠN
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 và gia đình

21. 21
TÀI LiỆU THAM KHẢO
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 và 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.

22. 22
CÂU HỎI
CÂU HỎI?

23. 23
XIN CẢM ƠN
XIN CẢM ƠN
SỰ CHÚ Ý THEO DỎI