Thi công tầng hầm

Trang 1

GIẢNG VIÊN: THS TRẦN QUANG HUY

KỸ THUẬT THI CÔNG

PHẦN IV: THI CÔNG TẦNG HẦM

Trang 2

1 CẤU TẠO TẦNG HẦM TÒA NHÀ

1.1 Công năng của tầng hầm

Trang 3

1.2 Kết cấu chống đỡ thông thường

• Chống đỡ bằng cọc đất trộn xi măng

• Chống đỡ bằng hàng cọc

• Chống đỡ bằng tường liên tục trong đất

Trang 4

1.3 Giới thiệu một số công trình tầng hầm

Tòa nhà Harbour View Tower

1.3 Giới thiệu một số công trình tầng hầm

Trang 5

2

2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ T.KẾ VÀ THI CÔNG HỐ MÓNG

2.1 Lựa chọn và bố trí kết cấu chắn giữ hố móng

• Để thực hiện phải có sự đồng ý của các Bộ, trung ương, địa

phương, hoặc của chủ mảnh đất kế cận

• Tường vây, màn chống thấm, neo,… không được vượt ra

ngoài phạm vi vùng đất cấp cho công trình

2

• Cấu kiện của kết cấu chắn giữ thành hố móng không làm

ảnh hưởng đến việc thi công bình thường của kết cấu chính

công trình

Trang 6

2

• Khi có điều kiện  lựa chọn mặt bằng hố móng sao cho có

lợi nhất về mặt chịu lực như hình tròn, đa giác đều và hình chữ

nhật

Trang 7

2

2.2 Tính toán thiết kế kết cấu chắn giữ hố móng

• Mục tiêu tính toán là xác định biến dạng và nội lực

trong các cấu kiện của kết cấu chắn giữ Sau đó kiểm

toán lại chuyển vị và sức chịu tải của chúng.

• Giả thiết mô hình tính toán phải phù hợp với trình tự

dự kiến thi công ngoài hiện trường

• Nội lực và biến dạng trong kết cấu chịu lực sẽ thay đổi

theo sự tiến triển của thi công  lựa chọn các giai đoạn

đặc trưng nhất của thi công để mô phỏng tính toán

• Tính toán phải xem xét ảnh hưởng của giai đoạn trước

đến giai đoạn sau khi tính nội lực và biến dạng.

2

2.3 Kiểm toán ổn định của kết cấu chắn giữ theo TTGH

• Kiểm toán ổn định tổng thể của mái dốc hố móng.

 Để phòng ngừa tường vây có độ sâu chôn vào đất

không đủ sẽ phát sinh cung trượt

Trang 8

2

• Kiểm toán ổn định do chuyển dịch theo hướng mặt

hông của tường vây.

 Để phòng ngừa khi đào móng đến một độ sâu nào đó sẽ

làm cho lực chống hướng ngang không đủ  làm đổ tường

Nguồn hình ảnh: http://nenmongphuongnam.com.vn

SẢN PHẨM CỌC TƯỜNG VÂY D350@400, L=12m

2

• Kiểm toán chống trượt của mặt đáy chân tường

 Để phòng ngừa cường độ chống cắt ở mặt tiếp xúc và

mặt đáy tường không đủ  làm chân tường phát sinh trượt

Trang 9

2

• Kiểm toán chống trồi của đất (ảh của dòng thấm)

Ở nơi có chênh lệch cột áp cao  sức chịu tải của đất dưới

nền mất hiệu lực  mất ổn định do bị trồi đất ở đáy hố móng

Nguồn hình ảnh: http://ketcau.wikia.com

Xu hướng dịch chuyển của đất nền

2

• Dự tính mặt đất xung quanh hố móng

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng tới các công trình lân cận

nằm trong phạm vi ảnh hưởng (chủ yếu là lún, dịch chuyển

ngang)

Trang 10

2

2.4 Thiết kế các điểm nối

Công trình hố móng thường phát sinh biến dạng lớn  gây nguy

hiển cho công trình

 Hết sức coi trọng việc thiết kế các điểm nối

Các tiêu chí thiết kế mối nối:

• Thi công thuận lợi

• Cấu tạo mối nối phải phù hợp với giả thiết của mô hình tính toán

• Cấu tạo mối nối phải phòng ngừa được tác dụng mất ổn định cục

bộ của cấu kiện

• Giảm thiểu biến dạng bản thân của mối nối

• Thiết kế sao cho có thể kéo dài mối nối khi cần thiết

2

2.4 Thiết kế các điểm nối

Một số hình ảnh về mối nối

Trang 14

2

2.5 Hạ mực nước ngầm

• Khi vách ngăn không có màng chống thấm thì thường dùng cách

hạ nước bên ngoài hố móng

• Khi tường làm chức năng chống thấm thì dùng cách hạ mực nước

phía trong hố móng

• Độ sâu cần hạ mực nước ngầm thường ở phía dưới đáy móng từ

0.5 – 1m Nếu hạ quá sâu sẽ có thể gây ra những ảnh hưởng bất lợi

do dòng thấm gây ra

2

• Theo thống kê của Trung Quốc, phần lớn sự cố có liên quan đến

nước ngầm  cần khống chế mực nước ngầm Bởi vậy ta cần:

 Tính toán chuẩn xác hệ số thấm

 Thiết kế kết cấu ngăn nước, bởi nếu lớp tường ngăn nước

không tốt, nó sẽ mang theo nước và cả một phần đất mịn dưới

áp lực nước động

Trang 15

2

• Khi nước thẩm ngược lên đáy hố móng  trào nước ở đáy hố,

thoạt đầu chỉ có mấy điểm phun nước nho nhỏ, dần dần lan ra, làm

phá hủy toàn bộ đáy hố

• Ngoài ra, khi bơm hút nước dễ làm cho tầng đất hiện hữu bên

dưới công trình lân cận bị lún do cố kết

2

2.6 Phương pháp đào móng

• Đào móng không thích đáng  nguyên nhân tạo ra sự cố hố đào

• Trình tự đào theo giai đoạn phải thống nhất với mô hình tính toán

lúc thiết kế với nguyên tắc chống giữ trước sau đó mới đào tiếp

• Khi đào đến độ sâu qui định cần kịp thời chống giữ ngay, thông

thường không được chậm quá 48 giờ, nhằm phòng ngừa phát triển

biến dạng dẻo của đất nền

Trang 16

• Biến dạng và nội lực của thanh chống, hệ khung chống đỡ

• Chuyển vị ngang và thẳng đứng của đỉnh tường

• Biến dạng của khối đất quanh hố móng, độ ổn định của vách

móng, sự thay đổi mực nước ngầm và áp lực nước lỗ rỗng,…

• Quan trắc và theo dõi các công trình kiến trúc ở gần hố móng,

công trình văn hóa lịch sử, các tuyến đường ống của đô thị (ống cấp

nước, thoát nước, cáp điện, cáp thông tin,…)

Thông qua quan trắc  tính hợp lý của thiết kế kết cấu chắn giữ

Ghi nhớ: quan trắc là một trong các nội dung trọng yếu

không được xem nhẹ trong công trình hố móng sâu.

Trang 17

2

2.8 Những vấn đề về sự cố công trình

Một ví dụ ở Anh, từ năm 1973 – 1980, khi phân tích những sự cố

nghiêm trọng của hố móng sâu thì thấy rằng:

• 63% hố đào không có chắn giữ

• 20% hệ thống chắn giữ làm việc quá giới hạn

• 14% chắn giữ không đầy đủ

• 3% mất ổn định mái dốc khi đào hở

Phân tích những nguyên nhân cụ thể và phân tích sự cố ở Việt

Nam sẽ được giới thiệu trong các phần sau

 Phương pháp của công tác khảo sát (thiết bị, cách bố trí,…)

 Những vấn đề có thể gặp trong công việc và biện pháp giải

quyết vấn đề

Trang 18

3 KHẢO SÁT PHỤC VỤ T.KẾ VÀ T.CÔNG HỐ MÓNG

3.1 Công tác thăm dò

 Khoan thăm dò

Dùng thiết bị và công cụ khoan để lấy mẫu thử đất đá từ trong lỗ khoan

để xác định tính chất cơ lý của đất đá và phân biệt các địa tầng

 Thăm dò bằng phương pháp xuyên

Phương pháp này có thể xác định được tính chất cơ lý của đất nền , lựa

chọn được tầng chịu lực của móng cọc và xác định khả năng chịu lực của

cọc

 Thăm dò bằng phương pháp vật lý

Phương pháp vật lý ( như rada địa chất ) có thể biết rõ được mặt ranh giới

của các sông ngòi mạch ngầm cổ , và các chướng ngại vật ngầm ,…

Trang 19

 Điểm thăm dò phải bố trí ở chu vi hố móng, khoảng cách bố

trí phải phụ thuộc vào mức độ phức tạp của địa tầng, thường là

khoảng 20 – 30m

 Độ sâu khảo sát phải đáp ứng các yêu cầu kiểm tra tính ổn

định tổng thể, thường thì không nhỏ hơn 2 – 2.5 lần độ sâu hố

móng

 Cần đặc biệt chú ý đén sự có mặt của lớp đất yếu nằm trong

các lớp đất tốt, có thể rất mỏng nhưng dễ gây ra trượt hoặc mất

ổn định cho hố móng, nhất là khi thế nằm của nó là nghiêng

 Cần tiến hành khảo sát địa chất thủy văn, bố trí lỗ quan sát

để xác định hệ số thấm k của đất nền

Trang 20

3.2 Công tác thí nghiệm

kế và thi công chống giữ và hạ mực nước ngầm, thông

thường phải tiến hành các thí nghiệm sau:

 Trọng lượng tự nhiên của đất, g

 Độ ẩm tự nhiên của đất, w

 Độ rỗng của đất, e

 Thí nghiệm phân tích thành phần hạt để xác định hàm lượng

hạt cát mịn, hạt sét … để nhằm đánh giá khả năng của các hiện

tượng xói ngầm, rửa trôi và cát chảy

Khi nào xảy ra hiện tượng cát chảy?

Khi lực thủy động hướng lên bằng với trọng lượng đẩy nổi

của đất thì hạt đất sẽ ở trạng thái huyền phù mà mất ổn

định, khi đó sẽ xảy ra hiện tượng cát chảy.

kế và thi công chống giữ và hạ mực nước ngầm, thông

thường phải tiến hành các thí nghiệm sau:

 Thí nghiệm nén lún: cung cấp các chỉ tiêu tính nén lún, hệ

số nén và mô đun biến dạng của đất, phục vụ tính toán lún

Phải xem xét lịch sử ứng suất để tiến hành tính lún,

phải xác định áp lực tiền cố kết.

Trang 21

 Thí nghiệm cắt trong phòng (cắt phẳng hoặc cắt ba trục)

 Thí nghiệm cắt ở hiện trường với đất sét mềm bão hòa

nước (cắt cánh hoặc xuyên tĩnh)

 Đối với đất sét bão hòa nước, nếu lấy được mẫu nguyên

dạng, có thể tiến hành thí nghiệm nén dọc trục nở hông tự

do để xác định:

Trang 22

 Xác định hệ số thấm K: xác định bằng thí nghiệm trong phòng và thí

nghiệm hiện trường

Thí nghiệm trong phòng: Áp dụng đối với các công trình bình thường

Trường hợp đất mềm có tính thấm nước rất thấp có thể xác định

bằng thí nghiệm nén cố kết

Thí nghiệm ngoài trời: áp dụng đối với các công trình trọng yếu.

- Thí nghiệm cột nước cố định: thích hợp với cuội, cát có K > 10-4 m/s

- Thí nghiệm cột nước giảm dần: cát mịn, bụi, sét có K = 10-4 – 10 -7 m/s

- Thí nghiệm hộp thấm Rowe: thích hợp cho đất có tính thấm kém, xác

định được tính thấm theo cả hai phương đứng và ngang.

Trang 23

3.3 Điều tra công trình xung quanh

Để tiến hành điều tra khảo sát các công trình lân cận, người thiết

kế cần có các hiểu biết sau:

 Đối với công trình xây dựng trên mặt: Phạm vi gây ảnh

hưởng xung quanh của hố đào đối với các công trình nằm trên

mặt đất bằng khoảng 3 lần độ sâu đào hố

 Đối với kết cấu ngầm: chủ yếu là đường hầm, tầng hầm

nhà lân cận, đường xe điện ngầm, bể chứa dầu ngầm,…

Trang 24

 Đối với đường ống ngầm: chủ yếu là ống cấp nước, thoát

nước, cáp điện, điện thoại,…

 Đối với đường sắt, đường bộ:

Trang 25

4 BIỆN PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM

4.1 Giải pháp xây dựng hố đào

Thi công tầng hầm về cơ bản là giải quyết bài toán chống

đỡ tường hầm (tường chắn) Hiện đang có 04 biện pháp

phổ biến sau:

dưới lên (Bottom-up arrangement)

xuống (top-down arrangement)

Phù hợp với công trình không bị hạn chế về không gian

• Đào mở tự nhiên (Open cut arrangement)

Trang 26

Phù hợp với qui mô công trình nhỏ

o Toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (đào và

chắn giữ theo giai đoạn)

o Có thể đào bằng thủ công hoặc cơ giới, điều này phụ

thuộc vào kích thước, chiều sâu hố đào, tình hình địa chất

thủy văn, năng lực nhà thầu…

o Sau khi đào xong, tiến hành xây dựng công trình chính

theo thứ tự bình thường từ dưới lên trên.

Trang 27

Ưu điểm của phương pháp:

o Lắp đặt hệ thống kỹ thuật thuận tiện

o Thuận tiện trong việc xử lý chống thấm

Nhược điểm của phương pháp:

o Thời gian thi công kéo dài

Trang 28

Phù hợp với công trình lớn, địa tầng phức tạp

• Đào chống từ trên xuống (Top-down)

Đây là phương pháp dùng phổ biến hiện nay đối với thi công

tầng hầm các công trình lớn Trình tự thực hiện như sau:

 Thi công tường vây chắn đất và hệ móng cọc trước

 Thi công các hệ chống tạm bằng thép hình

 Đổ bê tông bản sàn tầng trệt Đổ có chừa lỗ để vận chuyển

thiết bị thi công xuống bên dưới và làm nhiệm vụ thông gió)

 Đào khoét đất từ lỗ chừa sẵn đến cao độ thiết kế sàn tầng

hầm kế tiếp

 Tiến hành đổ bê tông sàn tầng hầm đó

Trang 29

Có 02 phương pháp thi công sàn tầng hầm:

 Dùng hệ cột chống hầm đã thi công (tỳ lên cọc nhồi) để đỡ

hệ dầm và sàn tầng hầm

 Dùng cột chống tạm (thường dùng trong thực tế là thép hình

chữ I có gia cường đặt vào cọc nhồi), sau khi thi công xong thì

dỡ bỏ

Mỗi phương pháp đều có các ưu nhược điểm khác nhau, tùy

thuộc vào tình hình thực tế và biện pháp thi công để thiết kế

cho phù hợp

Ưu điểm:

 Tiến độ thi công nhanh

 Giảm chi phí cho hệ thống chống thành vách

 Không tốn hệ dàn giáo, ván khuôn đúc sàn và dầm (do sàn

thi công trên mặt đất)

Trang 30

Nhược điểm:

 Kết cấu cột tầng hầm phức tạp

 Khó thi công liên kết giữa hệ dầm sàn và cột

 Thi công trong tầng hầm kín khí ảnh hưởng đến sức khỏe

người lao động Chú ý vấn đề thông gió và chiếu sáng

 Do tầng hầm thấp nên gặp khó khăn trong vận hành thiết bị

cơ giới

Kết hợp giữ phương pháp đào và xây dựng từ trên xuống

và từ dưới lên.

Ví dụ công trình có 4 tầng hầm thì 02 tầng hầm 1 và 2 thi

công đào truyền thống (bottom-up), còn tầng hầm 3 và 4 sẽ

thi công theo phương pháp Top-down

thời gian thi công của phương pháp Top-down

• Semi Top-down

Trang 31

• Tổng hợp các phương pháp

Open –cut Bottom-up Top-down Semi - Topdown

Áp dụng Công trường rất

lớn

Công trường nhỏ Công trường lớn Công trường lớn

Không gian thi

công

Không bị cản trở Bị cản trở nhiều Bị cản trở rất

nhiều

Bị cản trở nhiều Chắn giữ Đơn giản Chống đỡ áp lực

ngang tương đối phức tạp

Chống đỡ bản sàn Chống đỡ áp lực

ngang và bản sàn Thời gian thi công Rất nhanh Chậm Nhanh hơn

bottom-up

Nhanh hơn phương pháp Top- down

Máy thi công Lớn Nhỏ Nhỏ/lớn Nhỏ/lớn

Đổ đất thừa Vận chuyển ngang Vận chuyển dọc là

chủ yếu

Vận chuyển dọc là chủ yếu

4.2 Giải pháp tường chống đỡ

Chắn giữ đất để thi công tầng hầm gồm có các loại sau:

1 Cọc thép hình + ván gỗ lát ngang

2 Tường cọc ván thép

3 Tường đổ BT tại chỗ (CIP)

Trang 32

1 Cọc thép hình + ván gỗ lát ngang

Thông thường gồm 2 loại: cột – tấm và Tấm phẳng

 Cột – tấm

 Áp dụng khi tường chịu tải trọng thẳng đứng lớn

 Chiều dày của cột bằng chiều dày hào

 Các cột này (có thể chữ T hoặc chữ H, I,…)

thường chôn sâu dưới đáy hố móng và đến tầng đất

chặt có khả năng tiếp nhận tải trọng

 Giữa các cột có các giằng hoặc neo gia cố

Trang 33

Các bước thi công:

 Đóng/ép/rung các cọc thép hình xuống trước

 Đặt các tấm chắn trong quá trình đào (nếu gặp đất

cứng thì phải đào mồi trước)

 Lắp đặt hệ thống chống đỡ (thanh nẹp, thanh chống)

Tiêu đề	Thi công tầng hầm
Người hướng dẫn	ThS. Trần Quang Huy
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	5,21 MB

Thi công tầng hầm

Đào chống từ trên xuống (Top-down)

Cọc thép hình + ván gỗ lát ngang4.2 Giải pháp tường chống đỡ