Bài viết Tối ưu hóa mô hình quản lý thi công nhà siêu cao tầng trình bày việc đầu tư nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ thi công, mô hình quản lý thi công nhà siêu cao tầng ở điều kiện Việt Nam là một vấn đề cấp thiết, mang tính thực tiễn cao, cần thực hiện một cách toàn diện và có chiều sâu.
Trang 1TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH QUẢN LÝ THI CÔNG
NHÀ SIÊU CAO TẦNG
Tạ Văn Phấn
Trường Đại học Thủy lợi, email: phantv@tlu edu.vn
1 GIỚI THIỆU CHUNG
Nhà siêu cao tầng, là một công trình kiến
trúc cao tầng, còn gọi là nhà chọc trời
(skycraper), là một thể loại công trình đặc
biệt, có đặc trưng riêng, trong thiết kế và thi
công đặt ra những yêu cầu về các mặt kiến
trúc, kết cấu, phòng cháy chữa cháy, thiết bị
mà ta phải nghiên cứu giải quyết một cách
thấu đáo và nghiêm túc
Việc thiết kế và thi công nhà chọc trời
được xếp vào hàng phức tạp nhất trong kỹ
thuật xây dựng, đòi hỏi sự kết hợp và cân
bằng giữa các yếu tố kinh tế, kỹ thuật và quản
lý xây dựng
Hình 1 The Landmark 81,
tòa nhà cao nhất Việt Nam
Ở Việt Nam, một số công trình chọc trời đã
hoàn thành như công trình tháp Bitexco khởi
công năm 2005 ở Thành phố Hồ Chí Minh với
68 tầng và chiều cao tổng cộng là 262 m, tháp
Lotte Center Hà Nội ở Hà Nội có 65 tầng với
chiều cao 281 m, tòa nhà Keangnam Hanoi
Landmark Tower ở Hà Nội với chiều cao
336 m và 72 tầng Gần đây nhất là tòa nhà The
Landmark 81 ở Thành phố Hồ Chí Minh với
chiều cao 469,5 m và 81 tầng dẫn đầu là tòa
nhà cao nhất Việt Nam ở thời điểm hiện tại
Có thể nói các công trình cao tầng, siêu
cao tầng ở Việt Nam phát triển chậm hơn các
nước khác trên thế giới
Công nghệ thi công nhà cao tầng, siêu cao
tầng vẫn chủ yếu là các công nghệ ván
khuôn, công nghệ cốt thép, công nghệ bê tông Tuy nhiên trong thực tế triển khai đã vấp phải không ít khó khăn do chúng ta chưa
có các bộ tiêu chuẩn, quy phạm nền tảng về thiết kế và thi công, trình độ thiết kế, công nghệ và thi công còn non kém, thiếu kinh nghiệm Vì vậy, việc đầu tư nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ thi công, mô hình quản lý thi công nhà siêu cao tầng ở điều kiện Việt Nam là một vấn đề cấp thiết, mang tính thực tiễn cao, cần thực hiện một cách toàn diện và có chiều sâu
2 CÁC CÔNG NGHỆ THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG
2.1 Công nghệ vật liệu bê tông
Bê tông cho xây dựng nhà cao tầng phải là
bê tông chất lượng cao Theo kinh nghiệm xây dựng thế giới, bê tông xây dựng nhà nhiều tầng phải có cường độ theo cấp độ bền từ B40, tương đương M550 Trong những năm gần đây xu hướng sử dụng bê tông với cường
độ cao hơn, đến B70÷B90 (tương đương mác trên 1000)
Với vai trò là kết cấu chịu lực nhà nhiều tầng, bê tông toàn khối phải đạt được các yêu cầu rất nghiêm ngặt về kỹ thuật và công nghệ,
đó là bê tông chất lượng cao hay có thể gọi là
bê tông công nghệ cao (High Performance Concrete, HPC), là bê tông kết hợp nhiều tính chất vượt trội: tính thi công, cường độ, độ bền sử dụng cao, chỉ số mài mòi và thẩm thấu thấp, các tính chất bảo vệ an toàn đối với cốt thép, vững bền trước ăn mòn hóa học, vi sinh
và ổn định về thể tích
2.2 Công nghệ vận chuyển, phân phối
và rót vữa bê tông
Trong thi công nhà nhiều tầng vữa bê tông phải được chế trộn liên tục với khối lượng
Trang 2lớn, vận chuyển, phân phối và đổ vào ván
khuôn ở những vị trí xa theo phương ngang
và rất cao theo phương đứng, trong khi đó
phải giữ ổn định độ linh động của vữa
Bê tông từ xe bồn được vận chuyển đến vị
trí đổ bởi các máy bơm ô tô và máy bơm tĩnh
thủy lực công suất cao Máy bơm ô tô cùng
với hệ thống ống phân phối thủy lực đi kèm
được sử dụng đổ bê tông phần ngầm và các
tầng dưới Máy bơm tĩnh cùng với hệ thống
ống bơm lắp đặt sẵn, dùng để vận chuyển vữa
bê tông dọc suốt chiều cao công trình Phân
phối và rót vữa vào ván khuôn được thực
hiện bởi hệ thống cần phân phối thủy lực, lắp
đặt trong lõi cứng của công trình và dịch
chuyển theo chiều cao thi công Để đảm bảo
sự ổn định và liên tục của công tác vận
chuyển, vữa bê tông phải có độ chảy cao
(thường ở mức trên 600mm) và công suất bơm
phải đủ lớn
2.3 Công nghệ thiết bị vận chuyển lên cao
Cần trục tháp tự nâng, liên kết với công
trình từ phía ngoài, sử dụng hiệu quả khi xây
dựng các công trình dưới 40 tầng với chiều
cao không quá 110 - 120m Khi vượt quá độ
cao trên, tính đến các yếu tố: an toàn, độ cao
và sức nâng, tầm với, giá thành, thì việc sử
dụng cần trục tháp tự nâng sẽ không khả thi
Vì vậy, khi xây dựng nhà nhiều tầng phải sử
dụng cần trục tự leo, không có giới hạn về độ
cao nâng vật cẩu
Cần trục tự leo được lắp dựng trong lõi
cứng - vách thang máy đã thi công, tầm cao
hoạt động của cần trục ở mỗi vị trí neo đạt tới
30 - 40m với bán kính phục vụ 50 - 55m
Hình 2 Cần trục tự leo
Vận chuyển vật liệu rời lên cao, vận
chuyển người, công nhân lên xuống mặt bằng
thi công sử dụng loại vận thăng đặc biệt có
sức nâng đến 3 - 4 tấn, vận tốc nâng
100m/phút, kích thước lồng 1,54,52,5m,
sức chứa đến 20 người
2.4 Công nghệ ván khuôn, cốt thép
Công tác ván khuôn trong xây dựng bê
tông toàn khối là đặc biệt quan trọng, ảnh
hưởng quyết định đến công nghệ, tiến độ và giá thành xây dựng Đối với những công trình cao 20 - 30 tầng có thể sử dụng công nghệ ván khuôn định hình luân chuyển Tuy nhiên khi sử dụng hệ ván khuôn truyền thống này không cho phép đẩy nhanh tiến độ thi công vượt quá 4 - 5 tầng / tháng Do đó, đối với công trình siêu cao tầng, đòi hỏi phải áp dụng các giải pháp công nghệ đặc thù và phải tính đến cả vấn đề an toàn lao động trong thi công liên quan đến công tác ván khuôn Sử dụng
hệ ván khuôn trượt thi công kết cấu lõi vách
bê tông toàn khối nhà cao tầng mang lại nhiều ưu thế và hiệu quả: tiến độ nhanh; chất lượng đảm bảo; giảm công lao động lắp dựng, tháo dỡ; độ an toàn cao và giảm sự phụ thuộc của tác động gió Các ván khuôn này chịu được áp lực bê tông đến 120 kN/m2, hệ
số luân chuyển rất cao, có loại đạt đến 1000 lần Công tác thi công cốt thép trong xây dựng nhà siêu cao tầng cũng phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cao Theo quy định, không được thi công nối cốt thép bằng phương pháp hàn trong các kết cấu nhà cao tầng Cốt thép kết cấu chịu lực, các nút khung có mật độ cốt thép cao nên áp dụng phương pháp nối bằng ống ren tiện trước hoặc phương pháp nối bằng ống dập thủy lực Cũng có thể áp dụng công nghệ mới nối buộc cốt thép bằng súng chuyên dụng đẩy nhanh được tiến độ thi công
và giảm công lao động, đặc biệt đối với cốt thép vách, sàn
3 TỐI ƯU HÓA MÔ HÌNH QUẢN LÝ THI CÔNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG
3.1 Tối ưu hoá thiết kế chiến lược dự án
Thiết kế chiến lược là ứng dụng của các nguyên tắc thiết kế định hướng tương lai để nâng cao chất lượng đổi mới và cạnh tranh của tổ chức Nền tảng của nó nằm ở việc phân tích các xu hướng và dữ liệu bên ngoài
và bên trong, cho phép các quyết định thiết
kế được đưa ra trên cơ sở thực tế chứ không phải thẩm mỹ hoặc trực giác Kỹ thuật này chủ yếu được thực hành bởi các cơ quan thiết
kế hoặc bởi các bộ phận phát triển nội bộ Những yếu tố cơ bản để xác định thiết kế chiến lược dự án là:
- Nhận thức được các vấn đề kinh tế tổng thể cho bước đầu lập chiến lược thiết kế;
Trang 3- Sự phối hợp;
- Tổ chức liên lạc;
- Chi tiết hóa;
- Triển khai;
- Soát xét, kiểm tra;
- Phát triển
3.2 Tối ưu hóa công nghệ, biện pháp
thi công
Đối với nhà siêu cao tầng, công nghệ, biện
pháp kỹ thuật thi công và biện pháp tổ chức
thi công được gắn liền với giải pháp công
nghệ của toàn ngôi nhà ngay từ khi nghiên
cứu ý tưởng, thiết kế ngôi nhà
Khi nghiên cứu ý tưởng kiến trúc, công
năng, giải pháp kết cấu đồng thời phải nghĩ
ngay đến giải pháp thực hiện theo cách nào
Đó là quá trình hình thành giải pháp thi công
ngay từ khi thiết kế kiến trúc và kết cấu
Kinh nghiệm của Australia thì qua phân
tích định tính trong giai đoạn nghiên cứu công
nghệ/mua sắm và xây dựng, chi phí được phân
bố như bảng sau:
Bảng 1 Phân tích định tính cho
nhà cao tầng tại Australia
Chi phí tổng mức đầu tư) Tỷ phần (theo
Chi phí về đất đai, phát
Qua phân tích cho thấy, ngoài các yếu tố
sử dụng vật tư hợp lý, vấn đề tối ưu thời hạn
thi công rất có ý nghĩa
3.3 Tối ưu hóa việc sử dụng lao động
Để tiến hành những công tác xây dựng có
chất lượng cao, chi phí cho lao động chiếm
không ít hơn 50% tổng chi phí cho xây dựng
Chi phí cho công tác bê tông có thể giảm
bằng cách sử dụng rộng rãi sản phẩm chế tạo
sẵn tại nhà máy Cấu kiện chế tạo sẵn như kết
cấu thép, kết cấu bê tông cốt thép ứng lực
trước,… sẽ giảm được chi phí nhân công trong việc lắp dựng, tháo dỡ cốp pha, lắp dựng cốt thép, đổ bê tông cũng như trong công tác hoàn thiện sau này
3.4 Tối ưu hóa thời gian xây dựng
Để giảm thời gian xây dựng một công trình, cần phải giảm thời gian của tất cả các đường găng
Biểu đồ sau đây tổng kết quá trình chi phí thời gian cho xây dựng:
Hình 3 Phân bố thời gian cho các
công tác chính xây dựng nhà cao tầng
4 KẾT LUẬN
Xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng là một quá trình phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau Quản lý thi công đóng một vai trò thiết yếu trong sự thành công của dự án xây dựng Thiết kế, tổ chức mặt bằng thi công, phân chia khu vực hợp lý,
bố trí các phương tiện thi công không chồng chéo cản trở nhau trong quá trình thi công (đặc biệt các phương tiện vận chuyển lên cao), sử dụng các phần mềm quản lý và các
hệ thống liên lạc trao đổi giữa các thành viên trong dự án Thực tế cho thấy những công trình có tổ chức khoa học, rút ngắn được thời gian thi công và hạ giá thành của sản phẩm
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Hồng Hải, Hồ Ngọc Khoa (2012), Công nghệ thi công nhà siêu cao tầng bê tông toàn khối, Số 11/2-2012, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
[2] Nguyễn Văn Quang (2010), Mô hình tổ chức thi công hệ kết cấu bê tông cốt thép nhà siêu cao tầng, Luận văn cao học, Đại học Kiến trúc Hà Nội
[3] Lê Kiều (2002), Giáo trình thi công nhà cao tầng bê tông cốt thép, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội
[4] Ngô Tuấn (2010), Kỹ thuật thi công nhà cao tầng hiện đại - Các xu hướng gần đây, Bài 4
