Deep Excavation လို့ပြောလိုက်ရင် အရင်ဆုံး ပြေးမြင်ကြမှာက မြေကြီးထဲကို အတော်နက်နက်တူးထားတဲ့ Basement Project တွေကိုပါ။
ဒီနေရာမှာ မြေကြီးထဲကို ဘယ်လောက်နက်နက်တူးလဲ ဆိုတာပေါ်မူတည်ပြီး Shallow excavation နဲ့ Deep Excavation လို့ ၂ မျိုးခွဲနိုင်သေးတယ် ဆိုပါတယ်။
Terzaghi ကတော့ excavation width က excavation depth ထက် ကြီးတယ်ဆိုရင် shallow excavation လို့ အစက စဉ်းစားခဲ့ပေမယ့် နောက်ပိုင်းမှာတော့ Terzaghi,Peck နဲ့ အခြားသူတွေ က ၆ မီတာမကျော်ရင် shallow excavation လို့ သတ်မှတ်ခဲ့ကြပါတယ်။
B > D (Shallow Excavation)
D < 6 m (Shallow Excavation)
Shallow Excavation ဆိုရင်တော့ soldier piles တွေ sheet piles တွေ အသုံးများပြီး deep excavation မှာ အဲဒါတွေသုံးဖို့ကတော့ အတော့်ကို တွက်ခြေမကိုက်လှပါဘူး။
ဒီတော့ diaphragm wall တွေ၊ Secant piles/Contiguous piles တွေ ပြောင်းသုံးဖို့ လိုလာပါတယ်။
မြို့ပြရဲ့ လူနေထူထပ်တဲ့ နေရာတွေမှာ Basement Construction လုပ်မယ် ဆိုရင်တော့ ဘယ်လောက်နက်နက်တူးရမလဲ ဆိုတာထက် ကပ်လျက်အဆောက်အဦးတွေ၊ အများဆိုင် လမ်း၊တံတား၊ရေပေးဝေရေး စနစ် စတာတွေကို ထိခိုက်မှုမရှိအောင် diaphragm wall တွေကို သုံးဖို့ လိုအပ်လာနေပါတယ်။
ဒီတော့ Shallow or Deep excavation ဆိုတာ ခွဲနေစရာတောင် မလိုတော့ဘူးလို့လဲ ပြောကြပါတယ်။
Concepts for Deep Excavation
..................................................
Concepts ပိုင်းမှာတော့
(၁) Retaining Wall အမျိုးအစား ရွေးခြယ်ခြင်း
(၂) Construction Sequence
(၃) Stability Analysis
(၄) Design of Retaining Wall စတာတွေ ပါလာပေမယ့်
Stability Analysis ကိုပဲ ပြောမှာဖြစ်ပါတယ်။
Retaining Wall အမျိုးမျိုးကို ဘယ်လိုနေရာတွေမှာ ခွဲခြားသုံးသင့်တယ်ဆိုတာ တချို့သူတွေလဲ တော်တော်များများရေးထားပြီးသားတွေရှိနေပြီဖြစ်လို့ တူးထားတဲ့မြေကျင်းမပြိုအောင်ပဲ ဘယ်လိုအချက်တွေ စဉ်းစားရမလဲ ဆိုတာကိုပဲ အဓိက ဆွေးနွေးချင်ပါတယ်။
ကျင်းမပြိုအောင်ဆိုရင် Stability Analysis လုပ်ရမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ Stability Analysis ဆိုရာမှာ မြေကြီးရဲ့ထမ်းနိုင်အား (Geotechnical Strength) ကိုပဲ Analyse လုပ်ပေး ရမှာဖြစ်ပြီး Retaining Wall and Strutting System ရဲ့ Structural Strength ကို တော့ Design မှာသာ စဉ်းစားရမှာ ဖြစ်ပါတယ်။
Concepts of Stability Analysis
…………………………………..
Basement Construction အတွက်မြေကြီးတူးထားတယ် ဆိုပါစို့။
မြေကာနံရံတွေရဲ့ အနောက်မှာ ရှိတဲ့ မြေကြီးထဲမှာ shear stress တွေ ဖြစ်လာတယ်။
အဲဒီ shear stress တွေက shear strength ကို မကျော်ဘူးဆိုရင် Excavation က Stable ဖြစ်တယ်။ ကျော်သွားပြီဆိုရင်တော့ Unstable ဖြစ်ပါတယ်။
Stable or Unstable ဖြစ် မဖြစ် ဆိုတာကို ဆုံးဖြတ်ပေးတာက Factor of Safety ပါပဲ။
Factor of Safety ကို တွက်ချက်ရာမှာ Load Factor Method,Dimension Factor Method နဲ့ Strength Factor Method ၃ မျိုးရှိတဲ့ အနက် Load Factor Method က အသေချာဆုံးပါပဲ။
Strength Factor Method ကို လဲ Stability Analysis အတွက် အသုံးပြုနိုင်ပေမယ့် Deforamation Analysis အတွက်တော့ မသုံးသင့်ပါဘူး။
Dimension Factor Method ကတော့ empirically derived လုပ်ထားတာကြောင့် အခြား Method တစ်ခုခုနဲ့ counter check ပြီးမှသာ သုံးနိုင်ပါတယ်။
Factor of Safety ဆိုတာကလည်း Failure Mode ပေါ်မူတည်ပြီး တန်ဖိုး ပြောင်းလဲတတ်ပါတယ်။
Mode of Failure
………………….
Excavation တစ်ခု failure ဖြစ်တာက ၃ မျိုး ရှိပါတယ်။
(၁) Overall Shear Failure
(၂) Sand Boiling
(၃) Upheaval
ဒီ ၃ မျိုးကိုပဲ Stability Analysis လုပ်ပေးရမှာပါ။
( ၁) Overall Shear Failure
Overall Shear Failure မှာ Push-in Failure နဲ့ Basal Heave Failure ဆိုပြီး ၂ မျိုးပဲ ရှိပါတယ်။
Push-In Failure
..........................
မြေတူးလိုက်ပြီးတဲ့အခါ မြေကာနံရံနောက်က မြေကြီးရဲ့ shear strength တွေကို ချက်ချင်းကြီး ကျော်သွားတာ မဟုတ်ပါဘူး။
အရင်ဆုံး မြေကြီးထဲက တစ်နေရာမှာ stress က strength ကို ကျော်မယ်။ နောက် တစ်နေရာမှာ ကျော်မယ်။ အဲဒါကို Failure Points လို့ခေါ်ပါတယ်။ အဲဒီလို ဟိုနေရာ သည်နေရာမှာ failure points တွေ စီတန်းပြီး ဖြစ်လာပြီဆိုရင် အဲဒီ Points လေးတွေဟာ ဆက်စပ်မိပြီး Failure surface ဖြစ်လာပါတယ်။ Arc Shape ဖြစ်ပါတယ်။
ဒီအချိန်မှာ Failure Surface အပေါ်က မြေကြီးက Failure plane တလျောက် shear friction ဖြစ်ပြီး မြေကာ နံရံကို ဘေးတိုက်တွန်းမယ်။ တွန်းတဲ့အခါမှာ ground surface subsidence (အပေါ်ကမြေကြီးတွေ နိမ့်ဆင်းကျွံဝင်တာလည်း) တပါတည်း ဖြစ်လာမှာပါ။
အဲဒါကို Push-in Failure (ဘေးတိုက်ကျွံဝင်ခြင်း) လို့ခေါ်ပါတယ်။
Push-In Analysis မှာ Free Earth Support Method နဲ့ Fixed Earth Support Method ဆိုပြီး ၂ မျိုးရှိတယ်။ အသေးစိတ်ကို နောက်မှ ရေးပါမယ်။
အကျဉ်းချုပ်ကတော့
Free Earth Support method ကို Strutted Wall or braced Excavation မှာ သုံးပြီး
Fixed Earth Support Method ကို Cantilevered Wall မှာ အသုံးပြုနိုင်ပါတယ်။
Cantilevered Wall ဆိုရာမှာ soldier pile+timber lagging လို Design မျိုးကို ဆိုလိုတာ ဖြစ်ပါတယ်။
Sheet Pile wall ဆိုရင် Fixed or Free earth support method ကြိုက်ရာ အသုံးပြုနိုင်ပါတယ်။
( Basement တစ်ထပ်စာ ၆ မီတာ အနက်လောက်အတွက်ပဲ အသုံးဝင်ပါတယ်။)
Factor of Safety ရှာရာမှာ Resisting Moment နဲ့ Driving Moment ကို အချိုးချပြီး ရှာရမှာပါ။
Basal Heave
.....................
မြေကာနံရံရဲ့ Penetration Depth က မလုံလောက်ဘူး ဆိုပါစို့။ Failure plane အောက်ကမြေလွှာကလည်း အပေါ်က မြေလွှာလောက် strength မကောင်းဘူးဆိုရင် အပေါ်က နိမ့်ဆင်းလာတဲ့ မြေကြီးတွေက အောက်ကမြေကြီးတွေကို တွန်းထုတ်ပြီး excavation face ကို အပေါ်ကို တွန်းတင်လိုက်မှာပါ။
အဲဒီလို ဖြစ်တာကို Basal Heave ( အောက်ခံမြေကြွတက်လာခြင်း) လို့ခေါ်ပါတယ်။
ဒီတော့ Basal Heave အတွက် Factor of Safety ရှာဖွေရာမှာ excavation surface ရဲ့အပေါ်က မြေကြီး weight နဲ့ အောက်မြေလွှာရဲ့ မြေကြီး weight ၂ ခု အချိုးချရှာရုံပါပဲ။
Basal Heave အတွက် Factor of Safety ရှာပုံရှာနည်း ၃ မျိုးရှိပါတယ်။
Terzaghi’s Method or bearing capacity method, Bjerrum and Eide’s method or Negative bearing capacity Method နဲ့ slip circle method ဆိုပြီး ၃ ခုရှိပါတယ်။
ဒီ method ၃ မျိုးကို နောက်မှ ပဲ အသေးစိတ်ပြန်ေ၇းပါမယ်။ ဒီမှာတော့ အကျဉ်းချုပ်ပဲ ပြောပါမယ်။
Terzaghi’s method က shallow excavation တွေမှာပဲ အသုံးပြုနိုင်တယ်။
Bjerrum and Eide’s Method က any depth,any width,any depth မှာ သုံးနိုင်လို့ အကောင်းဆုံးပါပဲ။ ဥရောပ နဲ့ အမေရိက မှာ ဒီ method ကို အဓိကထား သုံးတယ်။
Slip Circle Method ကတော့ Factor of Safety ကို စဉ်းစားရာမှာ အတော့်ကို conservative ဖြစ်တယ်လို့ ဆိုပါတယ်။ Bjerrum and Eide’s Method ထက် အများကြီး ပိုနည်းလို့ ပို safe ဖြစ်ပေမယ့် economical တော့ ဖြစ်ချင်မှ ဖြစ်မှာပါ။ အာရှမှာတော့ ဒီ method ကို အသုံးများတယ် ဆိုပါတယ်။
အရေးကြီးဆုံး မှတ်သားရမှာကတော့ Basal Heave က clayey Soil ရွံ့မြေတွေမှာပဲ ဖြစ်နိုင်ပြီး သဲမြေတွေမှာ လုံးဝ မဖြစ်ပါဘူး။
(၂) Sand Boiling ( သဲမြေအရည်ပျော်ခြင်း)
မြေအောက်ရေဟာ မြေမျက်နှာပြင်နားထိ မြင့်တက်နေတယ်ဆိုပါစို့။
မြေတူးထားတဲ့ဘက်က မြေလွှာကလည်း သဲမြေကြီး ဖြစ်နေတယ်ဆိုပါစို့။
မြေကြီးတူးလိုက်တဲ့အခါ ရေဟာ မြင့်ရာကနေ နိမ့်ရာသို့ စီးဆင်းမြဲဓမ္မတာ ဖြစ်လို့ Excavation မြေတူးရာဘက်သို့ ရေတွေ စီးမှာ ဖြစ်ပါတယ်။
ရေဟာ အရှိန်နဲ့လျင်မြန်စွာ စီးဆင်းသွားမယ်ဆိုရင် ဖြတ်သန်းသွားရာ သဲမြေကြီးတွေကို ပြိုဆင်းလာစေပါတယ်။ ပြိုဆင်းလာပြီဆိုတော့ မြေထမ်းအား လုံးဝ မရှိတော့ပါဘူး။ Zero Bearing capacity အခြေအနေကို ပြောတာပါ။
ဒါကိုပဲ Sand Boiling (သဲမြေအရည်ပျော်ခြင်း) လို့ခေါ်တာပါ။
Sand boiling ဖြစ်တယ် မဖြစ်ဘူးဆိုတာကို hydraulic gradient နဲ့ တိုင်းတာပါတယ်။
ရေစီးဆင်းသွားမှု seepage ရဲ့ hydraulic gradient ဟာ critical hydraulic gradient ကိုရောက်ပြီဆိုရင် Sand Boiling ဖြစ်ပါပြီ။
ဒီတော့ Sand Boiling အတွက် Factor of Safety တွက်ရာမှာ Hydraulic Gradient ကို အခြေခံရမယ်ဆိုတာ ရှင်းပါပြီ။
(၃) Upheaval ( အပေါ်သို့ ပင့်တင်ခံနေရခြင်း)
တကယ်လို့ Excavation surface ရဲ့အောက်မှာ (Impermeable layer) ရေစိမ့်ဝင် မှုအားနည်းတဲ့ ရွံ့စေးမြေလို မြေမျိုးရှိမယ်။ အဲဒီ ရွံ့စေးမြေရဲ့အောက်မှာမှ ရေစိမ့်ဝင်မှုအားကောင်းတဲ့ သဲ သို့ ကျောက်စရစ်ပါတဲ့ မြေမျိုး (Permeable Layer) ရှိနေမယ်။
မြေအောက်ရေကလည်း သဲမြေကြီးတစ်ခုလုံးကို ပြည့်ဝနေစေမယ်ဆိုပါစို့။
ဒါဆိုရင် အပေါ်က ရွံ့စေးမြေလွှာဟာ ရေရဲ့ပင့်တင်ခြင်းကို ခံနေရပါလိမ့်မယ်။
ဒီအခါမှာ ရေပင့်တင်ခြင်းကြောင့် ရွံ့စေးမြေလွှာရဲ့ ခံနိုင်ရည်အား Factor of Safety ကို လည်း ရှာပေးဖို့ လိုအပ်ပါလိမ့်မယ်။
မြေလွှာ တွေရဲ့ weight အလေးချိန်က ပင့်တင်မယ့်ရေအားထက် များနေရင် Upheaval မဖြစ်ပေါ်နိုင်ပါဘူး။
ဒီတော့ Factor of Safety ရှာမယ်ဆိုရင် မြေလွှာတွေရဲ့ weight နဲ့ ရေဖိအားကို အချိုးချလိုက်ရုံပါပဲ။
မေတ္တာဖြင့်
သူရ
Reference:
Deep Excavation Theory and Practice by Chang-Yu Ou
Chapter (5) Stability Analysis
0 Comments