Lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm công trình soleil ánh dương đà nẵng (tt)

Biện pháp thi công tầng hầm công trình là thi công đào mở, chiều sâu hố đào lớn nhất là 14,7m, sử dụng hệ neo ứng suất trước trong đất để gia cố và bảo vệ tường vây trong quá trình đào đ

- -

NGUYỄN PHẠM TUẤN ANH

LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH SOLEIL ÁNH DƯƠNG ĐÃ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng

Mã số: 60580208

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Đà Nẵng - năm 2022

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Khánh Toàn

Phản biện 1: PGS.TS Đặng Công Thuật

Phản biện 2: TS Đặng Khánh An

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng họp tại Trường Đại học

Bách khoa vào ngày 23 tháng 04 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại

học Bách khoa

− Thư viện Khoa Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa –

Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, tại những thành phố lớn của nước ta nhu cầu phát triển kinh tế đang diễn ra rất mạnh mẽ, quỹ đất trong đô thị ngày càng bị thu hẹp và giá đất ngày càng tăng cao

Tổ hợp công trình Soleil Ánh Dương, được xây dựng trên vùng đất ven biển tại thành phố Đà Nẵng, gồm 4 khối nhà cao tầng (A1, A2, B, D), chiều cao trung bình mỗi khối nhà hơn 194m Tầng hầm công trình được xây dựng trên diện tích rộng 22.000m2, bao gồm 2 tầng hầm liên thông cả 4 khối cao tầng, sử dụng tường Barrette rộng 0,6m, sâu 18m bao trọn xung quanh khu đất xây dựng của dự án Biện pháp thi công tầng hầm công trình là thi công đào mở, chiều sâu hố đào lớn nhất là 14,7m, sử dụng hệ neo ứng suất trước trong đất để gia cố và bảo vệ tường vây trong quá trình đào đất, các kết cấu tầng hầm được thi công tuần tự từ móng lên trên cốt ±0.00m

Do nhiều yếu tố khách quan, thực tế triển khai thi công từng khối cao tầng riêng biệt, theo đó tầng hầm chung của cả 4 khối đã không thực hiện thi công toàn bộ mà thi công tầng hầm ứng với mỗi khối, ranh giới tầng hầm giữa các khối được đào mái taluy với độ dốc tự nhiên Khi thi công đào móng cho khối D theo phương pháp mở mái taluy (khối D được thi công đầu tiên), phát hiện nhiều vết nứt và thấm của hệ tường vây, số liệu quan trắc tường vây được neo giữ bởi hệ neo ứng suất trước trong đất cho thấy chuyển vị của hệ tường vượt quá các điều kiện đã tính toán dẫn đến gây hư hại, sụt lún công trình lân cận

Chủ đầu tư, nhà thầu và các bên liên quan đã thực hiện các biện

pháp xử lý thiệt hại, gia cố tường vây, giảm chuyển vị Chi phí để xử

lý những vấn đề này đã vượt nhiều so với dự toán Trong các nguyên nhân được rút ra đối với sự cố này có nguyên nhân liên quan đến việc đánh giá không đầy đủ điều kiện địa chất, thủy văn nơi xây dựng dự

án, đồng thời tính toán chưa chính xác hệ neo ứng suất trước trong đất, dẫn đến chuyển vị của tường vây vượt quá các giới hạn cho phép

Mặt khác, do tầng hầm của toàn bộ dự án liên thông cả 4 khối cao tầng, nên khi thi công tầng hầm riêng của khối D, trong khi phần còn lại chưa thi công sẽ gây rất nhiều khó khăn cho việc thi công phần còn lại của các tầng hầm, làm mất an toàn và khó khăn cho công tác xử lý nước ngầm từ phần đất chưa thi công tầng hầm sang phần thi công tầng hầm của khối D

Với dạng dự án có diện tích xây dựng tầng hầm rất lớn như của công trình Soleil Ánh Dương, việc lựa chọn biện pháp thi công nào cho tầng hầm công trình để Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát, Nhà thầu có

cơ sở để quyết định lựa chọn phương án hợp lý trong triển khai thi công, đảm bảo thuận tiện an toàn, giảm chi phí, cũng như rút ngắn thời gian thi công là cần thiết Trên cơ sở đó, tác giả lựa chọn đề tài: Lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm công trình Soleil Ánh Dương Đà Nẵng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất 2 phương án thi công tầng hầm của công trình Soleil Ánh Dương Đà Nẵng, dựa trên việc đánh giá toàn diện về mặt kỹ thuật, tiến

độ, chi phí và khả năng kiểm soát các rủi ro, sự cố có thể xảy ra trong quá trình thi công Từ kết quả nghiên cứu được, làm cơ sở để lựa chọn

biện pháp thi công tầng hầm cho công trình có quy mô tương tự trên địa bàn Thành phố Đà Nẵng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Biện pháp thi công tầng hầm sâu

- Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng cho tổ hợp công trình Soleil

Ánh Dương Đà Nẵng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết tính toán tường

chắn, tham khảo các phương pháp tính toán hệ chống kết cấu thép và tính toán kết cấu bê tông cốt thép

- Phân tích số: Áp dụng vào công trình cụ thể, với các số liệu

cụ thể, sử dụng phần mềm chuyên dụng Plaxis 3D, các bảng tính Excel

để tính toán chuyển vị, phản lực và khả năng chịu lực của các kết cấu tham gia vào biện pháp thi công So sánh, đánh giá các chỉ tiêu cụ thể của mỗi phương án

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề xuất lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm sâu của các công trình để Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát, Nhà thầu có cơ sở để quyết định lựa chọn phương án hợp lý trong triển khai thi công, đảm bảo thuận tiện an toàn, giảm chi phí, cũng như rút ngắn thời gian thi công

6 Bố cục và nội dung luận văn

Luận văn gồm phần Mở đầu, 03 chương, phần kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH - GIỚI THIỆU BIỆN PHÁP THI CÔNG THỰC TẾ TẦNG HẦM TỔ HỢP CÔNG TRÌNH SOLEIL ÁNH DƯƠNG

Trong các công nghệ thi công tầng hầm, tùy thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn, vị trí xây dựng công trình, hiệu quả kinh tế mà Chủ đầu tư và đơn vị thi công lựa chọn biện pháp thi công phù hợp

1.1 Khái quát tình hình thi công tầng hầm ở Việt Nam

Trên thế giới, việc xây dựng công trình có tầng hầm trong đô thị đã xuất hiện từ rất lâu Từ thế kỷ 19, khi các nước châu Âu mở đầu cho việc phát triển xây dựng các công trình nhà cao tầng với kết cấu tầng hầm phục vụ nhu cầu đổ xe, bể nước sinh hoạt, phòng cháy chửa cháy,

xử lý nước thải,

Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hoá của nước ta ngày càng nhanh, hệ thống đô thị phát triển cả về số lượng, chất lượng và quy mô Quỹ đất bề mặt của các đô thị lớn đã ở tình trạng gần như cạn kiệt, các không gian xanh, không gian công cộng ngày càng bị thu hẹp, khiến người dân đô thị cảm thấy bức bối Những điều này cộng với nhu cầu về tính văn minh, hiện đại và mỹ quan đô thị đã và đang đòi hỏi việc phát triển phải hướng đến khả năng tận dụng, phát triển song song cả về chiều cao lẫn chiều sâu của đô thị Trong đó, vấn đề về chiều cao đô thị đã được chú ý phát triển trong những năm gần đây nhưng vấn đề chiều sâu, vấn đề không gian ngầm thì dường như chưa được chú ý đến Những điều này dẫn đến một thực trạng hết sức bất cập trong việc phát triển không gian ngầm đô thị – một xu thế tất yếu mà chúng ta phải tính toán đến

1.2 Những khó khăn, rủi ro trong quá trình thi công tầng hầm

Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thể lún gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp

Giai đoạn thiết kế tính toán hệ chống tạm không đủ khả năng chịu lực và bị biến hình gây mất ổn định, dẫn tới cả hố đào bị phá hoại Quá trình giám sát, nghiệm thu các công việc liên quan đến tầng hầm như thi công cọc nhồi, tường vây, đào đất, lắp đặt hệ chống tạm,

hệ neo ứng suất trước trong đất chưa thực sự đảm bảo và chuyên nghiệp dẫn đến việc không lường trước được những sự cố xảy ra cho công trình

Thi công tầng hầm công trình với đặc thù kỹ thuật rất phức tạp, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật phải có chuyên môn, kinh nghiệm thi công trong lĩnh vực này

1.3 Giới thiệu các biện pháp thi công tầng hầm được áp dụng phổ biến

1.3.1 Giải pháp cho hệ tường vây

a Tường vây bằng tường cừ thép

b Tường vây bằng tường cọc nhồi bê tông cốt thép đường kính nhỏ

c Tường vây bằng tường cọc xi măng đất

d Tường vây bằng tường bê tông cốt thép

1.3.2 Giải pháp chống tạm trong quá trình thi công đào đất

a Kết cấu thép chống tạm hố đào

b Kết cấu dầm, sàn bê tông cốt thép của công trình làm hệ chống

hố đào

c Hệ neo ứng suất trước trong đất

1.4 Giới thiệu tổng quan về công trình Soleil Ánh Dương Đà Nẵng và biện pháp thi công tầng hầm thực tế đã áp dụng

1.4.1 Giới thiệu tổng quan về công trình

Công trình Soleil Ánh Dương Đà Nẵng là một khu tổ hợp gồm 01 khách sạn và 03 toà căn hộ khách sạn khách sạn Condotel cao cấp đạt tiêu chuẩn 5 sao quốc tế, được đầu tư bởi tập đoàn PPC An Thịnh Việt Nam và vận hành bởi tập đoàn Wyndham Hotel Group (Mỹ) Công trình được triển khai xây dựng trên diện tích 2,2 hecta gồm 04 toà nhà (03 tòa Condotel và 01 Hotel) cao từ 50 đến 58 tầng

a Giải pháp tổ chức không gian kiến trúc của công trình: Tầng hầm, khối đế, khối tháp

b Giải pháp thiết kế kết cấu của công trình

1.4.2 Giới thiệu biện pháp thực tế thi công tầng hầm đã triển khai trên công trình

Tổ hợp công trình Soleil Ánh Dương thi công tầng hầm khối D đầu tiên theo yêu cầu từ phía Chủ đầu tư Sử dụng hệ tường barrette dày 600mm sâu 18m kết hợp với hệ neo ứng suất trước trong đất dài 17m Biện pháp thi công đào đất được thực hiện theo phương pháp mở mái taluy Nước ngầm luôn luôn được hạ cách đáy hố đào tối thiểu 0.5m, đảm báo hố đào trong quá trình thi công luôn được khô ráo Các kết cấu tầng hầm được thi công tuần tự từ dưới lên

1.4.3 Những sự cố trong quá trình thi công tầng hầm

Trong giai đoạn đào đất từ cốt 1.50m (cốt tự nhiên) đến cốt 7.50m, tường vây tại các lỗ neo phía dọc đường Võ Nguyên Giáp đã chuyển vị lớn dẫn tới tường vây bị nứt, thấm và vỉa hè của đường này cũng bị sụt lún Quá trình thi công chỉ tiến hành đào khu vực khối D

-nên việc tiêu hạ mực nước ngầm không thể đảm bảo, lượng nước hút rất lớn và đột ngột dẫn đến việc nứt đường và các công trình lân cận

1.4.4 Phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục thực tế

a Nguyên nhân

Tính toán khả năng chịu lực của hệ neo ứng suất trước trong tường vây không đảm bảo khả năng chịu lực dẫn đến chuyển vị lớn trong quá trình thi công đào đất Hệ neo ứng suất trước trong đất chỉ thi công tại

2 phía khối nhà D nên toàn bộ hệ tường vây cho hố đào không đảm bảo khả năng chịu lực Mặt khác, quá trình đào đất mở mái taluy hai mặt còn lại không có kết cấu cản nước, nên việc hút nước trong hố đào không đảm bảo, lượng nước đổ vào trong hố lớn dẫn đến kết cấu xung quanh bị thay đổi lớn gây ra chuyển vị trong hố đào và hệ tường vây

b Biện pháp khắc phục thực tế

Khi phát hiện vết nứt tường vây, nhà thầu ngay lập tức dừng toàn

bộ công tác đào đất và tiến hành chống đỡ hệ tường vây vị trí đoạn Ép

cừ larsen IV dài 16m hai mặt còn lại quanh vị trí đào đất khối D để ngăn nước bên ngoài chảy vào

1.4.5 Phân tích, đánh giá biện pháp thi công tầng hầm thực tế

áp dụng

Xét về bản chất gây ra sự cố cho công trình đó là khả năng chịu lực của hệ neo ứng suất trước trong tường vây không đảm bảo, dẫn đến tường vây bị chuyển vị lớn Do đó, nếu tiến hành thi công đồng thời toàn bộ tầng hầm công trình và giữ nguyên thiết kế hệ neo ứng suất trước trong đất như ban đầu thì khả năng xảy ra sự cố cho công trình

là rất cao và mức độ nguy hiểm sẽ lớn hơn Do sự ảnh hưởng về mặt kinh phí hạn chế ban đầu cho dự án nên công trình bắt buộc phải thi công cục bộ tòa tháp D

1.4.6 Đề xuất các biện pháp thi công tầng hầm cho công trình

- Biện pháp thi công truyền thống, thi công từ dưới lến Up) sử dụng hệ Shoring-Kingpost tại một số nhịp biên của tầng hầm

(Bottom-để chống đỡ tường vây

- Biện pháp hỗn hợp Top-down ở một số nhịp biên và

Bottom-up ở giữa để thi công tầng hầm

1.5 Kết luận chương 1

Công trình Soleil Ánh Dương là một công trình quy mô lớn, phạm

vi xây dựng tầng hầm rộng, chiều sâu hố đào lớn Kết cấu và kiểu dáng công trình rất phức tạp để thi công Địa chất công trình chủ yếu là lớp cát mịn, mực nước ngầm khá cao, vị trí nằm sát biển nên chịu ảnh hưởng rất mạnh từ hiện tượng thủy triều Do đó, quá trình tính toán biện pháp thi công tầng hầm cần được xem xét và nghiên cứu một cách

kỹ lưỡng Biện pháp thi công thực tế đã triển khai cho công trình không đảm bảo các điều kiện an toàn, xảy ra nhiều sự cố và hư hại cho công trình Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát, Nhà thầu và các bên liên quan đã đưa ra nhiều biện pháp xử lý để khắc phục các thiệt hại, chi phí bỏ ra

đã vượt nhiều so với dự toán được duyệt lúc bắt đầu triển khai dự án Tác giả đề xuất 2 phương pháp thi công phần ngầm đó là Bottom-

Up và phương pháp Hỗn hợp, với mong muốn, nghiên cứu và đề xuất được những biện pháp an toàn, chi phí hợp lý, tiến độ thực hiện nhanh nhất có thể cho những dự án có quy mô tầng hầm lớn như công trình Soleil Ánh Dương đó là mục tiêu chính của đề tài

Quá trình tính toán, phân tích mô hình, các giai đoạn thi công được thực hiện trên phần mềm Plaxis 3D, kết hợp các số liệu quan trắc thực

tế các công trình đã từng thực hiện Từ đó, xử lý số liệu thông số đầu vào để có kết quả tính toán chính xác nhất

Sử dụng lý thuyết về kết cấu thép để thiết kế kết cấu chống tạm Cơ sở

lý thuyết trong phần mềm Plaxis 3D được sử dụng nền tảng lý thuyết biến dạng của đất nền trên cơ sở lý thuyết cơ học môi trường liên tục được trình bày dưới dạng phương pháp phần tử hữu hạn

2.1 Cơ sở khoa học tính toán kết cấu tầng hầm

2.1.1 Lý thuyết xác định áp lực đất lên tường chắn

- Nhóm theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khối rắn

- Nhóm lý thuyết cân bằng giới hạn phân tố (điểm)

2.1.2 Tính áp lực đất theo lý thuyết của C.A.Coulomb

2.1.3 Áp lực tác dụng lên tường bê tông cốt thép trong một số trường hợp riêng

2.2 Cơ sở khoa học tính toán kết cấu thép

2.2.1 Cấu kiện chịu uốn và chịu cắt

a Kiểm tra độ bền

b Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

c Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng tiết diện

2.2.2 Cấu kiện chịu nén

a Kiểm tra độ bền của cấu kiện chịu nén

b Kiểm tra ổn định tổng thể

c Kiểm tra ổn định cục bộ

2.3 Ổn định chống đẩy trồi khối đất ở đáy hố móng

2.4 Giới thiệu phần mềm Plaxis 3D phiên bản 2013

Một số phương pháp được sử dụng giải quyết bài toán địa kỹ thuật là: phương pháp thực nghiệm, phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp số Phương pháp số bao gồm các phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử biên và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Phương pháp phân tử hữu hạn là một công cụ hữu ích để giải quyết bài toán về sự tương tác của cấu tạo đất như thiết kế hố đào và nền móng

2.4.1 Phân tích phần tử hữu hạn trong Plaxis

Có nhiều cách khác nhau để ứng dụng phần tử hữu hạn vào các ngành kỹ thuật khác nhau, và vấn đề phân tích bài toán địa kỹ thuật cũng có những đặc trưng riêng và thường rất phức tạp

Các mô hình ứng xử của đất trong Plaxis 3D:

- Mô hình Mohr – Coulomb

- Mô hình Hardening Soil

- Mô hình Soft Soil Creep

- Mô hình Linear Elastic

2.4.4 Thông số vật liệu chính đưa vào mô hình tính toán

a Đặc trưng vật liệu tường vây (Wall)

b Đặc trưng vật liệu phần tử dầm (Beam)

2.5 Kết luận chương 2

Trên cơ sở lý thuyết biến dạng kết hợp mô phỏng ứng xử của đất nền thông qua đặc tính cơ lý của đất nền, phương pháp phân tích phần

tử hữu hạn được sử dụng trong công tác tính toán thiết kế và thi công

hố đào sâu Áp dụng các TCVN về kết cấu thép, kết cấu bê tông cốt thép để kiểm tra kết cấu chống tạm

Với mục đích thiết kế và đưa ra được những biện pháp thi công tầng hầm đảm bảo an toàn, đòi hỏi các chi tiêu cơ lý của địa chất thủy văn khu vực thi công phải được xác định một cách chính xác Người

đề ra nhiệm vụ khảo sát phải có kinh nghiệm và chuyên môn tốt, đáp ứng được các thông số tính toán chính xác để đưa vào mô hình

Tác giả lựa chọn mô hình Mohr-Coulomb với các thông số phù hợp với báo cáo khảo địa chất của công trình, làm cơ sở để mô phỏng và tính toán các giai đoạn thi công trên phần mềm Plaxis 3D, sẽ được trình bày cụ thể ở chương III

Bên cạnh đó, đánh giá và so sánh những ưu nhược điểm của 2 phương pháp thi công này về mặt kỹ thuật, tiến độ, dự toán và kiểm soát rủi ro trong quá trình thi công

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ

CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM

Để có cơ sở lựa chọn và đánh giá được khả năng làm việc của từng phương pháp thi công tầng hầm của công trình Soleil Ánh Dương, tác giả sẽ tiến hành tính toán và thiết kế chi tiết cho từng phương pháp dựa trên việc mô phỏng quá trình thi công bằng phần mềm Plaxis 3D Kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu công trình, kết cấu chống đỡ tạm

Phân tích từng biện pháp thi công tầng hầm dựa trên các yếu tố kỹ thuật, tiến độ thực hiện, chi phí thi công, kiểm soát rủi ro, mất an toàn lao động trong quá trình thi công Từ đó, làm rõ được ưu điểm, nhược điểm của từng biện pháp, làm cơ sở cho việc lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm cho các công trình có hố đào sâu và diện tích tầng hầm lớn trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

3.1 Biện pháp kỹ thuật thi công tầng hầm công trình

3.1.1 Lựa chọn biện pháp chống tạm

Công trình có diện tích tầng hầm rộng 22.000m2 chiều sâu hố đào thay đổi từ 8,3m đến 11,3m, sử dụng tường Barrette dày 600mm sâu 18m làm tường vây xung quanh hố đào

Tùy thuộc vào việc lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm làm ảnh hưởng đến nội lực trong hệ tường vây, vì trong quá trình thi công đào đất sẽ làm thay đổi sơ đồ làm việc của tường vây, khi đó tường vây làm việc theo nhiều dạng kết cấu khác nhau như: công xôn, dầm liên tục, dầm liên tục có đầu công xôn,