tưởng chừng như không thể làm được đã xuất hiện, sự can thiệp của máy móc thiết bị vào thi công xây dựng ngày càng làm giảm sức lao động nặng nhọc cho con người và tiêu biểu cho các công
Trang 1Khoa Công Nghệ Xây Dựng Trường ĐH Công Nghệ Đồng Nai
Trang 2CÔNG NGHỆ THI CỘNG TẦNG HẦM THEO PHƯƠNG PHÁP TỪ
TRÊN XUỐNG (TOPDOWN)
I Mô tả công nghệ :
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành xây dựng cũng dần được phát triển theo Khi nói đến xây dựng một công trình nào đó, chúng ta vẫn hay nghĩ đến việc làm chúng từ dưới lên, hay như người ta vẫn nói " Cái móng có chắc thì ngôi nhà mới vững " là ý chỉ việc xây dựng theo tuần tự như vậy Nhưng khoa học ngày càng phát triển, và côn nghệ dành cho ngành xây dựng cũng được quan tâm phát triển không kém hàng loạt các thiết bị xây dựng hiện đại được sản xuất, hàng loạt các phương pháp thi công mà trước đến nay tưởng chừng như không thể làm được đã xuất hiện, sự can thiệp của máy móc thiết bị vào thi công xây dựng ngày càng làm giảm sức lao động nặng nhọc cho con người và tiêu biểu cho các công nghệ thi công tiên tiến đó là công nghệ thi công Top Down ( Top-down construction method ) tức là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theo phương pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dưới lên Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thể đồng thời vừa thi công các tầng ngầm (bên dưới cốt
± 0,00 (cốt ± 0,00 tức là cao độ mặt nền hoàn thiện của tầng trệt công trình nhà, đọc là cốt không)) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà, thuộc phần thân, bên trên cốt không (trên mặt đất)
Trang 3II Đặc điểm kỹ thuật thi thi cụng theo phương phỏp
(TOPDOWN:
1 Quy trình công nghệ :
Quá trình thi công theo phơng pháp top-down theo trình tự từng bớc nh sau: 1.1 Giai đoạn I : Thi công phần cột chống tạm bằng thép hình
Phơng án chống tạm theo phơng đứng là dùng các cột chống tạm bằng thép hình đặt trớc vào các cọc khoan nhồi tại các vị trí thể hiện trên bản vẽ (tại vị trí các
Trang 4cọc nhồi số 1-10) Các cột này đợc thi công ngay trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi
1.2 Giai đoạn II : Thi công tầng hầm thứ nhất ( cốt -3.05m )
Gồm các công đoạn sau :
- Bóc đất đến cốt –3.35 m
- Ghép ván khuôn thi công tầng ngầm thứ nhất Tận dụng mặt đất đã đợc xử lý
để làm hệ thống đỡ ván khuôn
- Đặt cốt thép và đổ bê tông dầm - sàn tầng ngầm thứ nhất Bố trí các thép chờ cột tại các vị trí có cột để nối thép cho phần cột phía dới
- Ghép ván khuôn thi công cột từ cốt-3.05 m đến cốt –0.05m
1.3 Giai đoạn III : Thi công phần kết cấu ngay trên mặt đất ( tầng 1 cốt
-0.05m)
Giai đoạn này bao gồm các công đoạn sau :
- Ghép ván khuôn thi công tầng 1 Hệ ván khuôn cột chống đợc đặt trực tiếp lên hệ thống sàn tầng hầm cốt –3.05m
- Đặt cốt thép thi công bê tông dầm - sàn tầng 1
1.4 Giai đoạn IV: Thi công tầng hầm thứ hai ( cốt 5.65m ) –
Gồm các công đoạn sau :
- Tháo ván khuôn chịu lực tầng ngầm thứ nhất
- Đào đất đến cốt mặt dới của đài cọc (-8.25 m)
- Chống thấm cho phần móng
- Thi công đài cọc, các bể ngầm, móng cầu thang máy và các hệ thống ngầm dùng cho công trình
- Thi công chống thấm sàn tầng hầm
- Thi công cốt thép bê tông sàn tầng hầm thứ hai
- Thi công cột và lõi từ tầng hầm thứ hai lên tầng hầm thứ nhất
2 Trình tự thi công ph ơng pháp top-down :
2.1 Giai đoạn I:
Thi công đặt trớc cột chống tạm bằng thép hình:
Cột chống tạm đợc đợc thiết kế bằng thép hình I50 dài 7.2 m phải đợc đặt trớc vào vị trí các cọc khoan nhồi ngay trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi Công đoạn này thực hiện theo bớc sau :
Trang 5- Cột thép đợc định vị cố định vào lồng thép của các cọc nhồi số 1-10 Cốt chân cột thép I50 là -9.8 m (dới cốt đáy dài 1.5 m) Cột thép đợc đặt tại vị trí
đúng tâm của cọc nhồi
- Hạ lồng thép và tiến hành đổ bê tông cọc nhồi theo đúng các trình tự thi công cọc khoan nhồi
II.2. Giai đoạn II :
Thi công dầm sàn dầm tầng hầm thứ 1 ( cốt 3.05m ) –
2.2.1 Đào đất phục vụ thi công dấm sàn tầng hầm cốt 3.05m:–
Chiều sâu cần đào là 1,75m (cốt đất tự nhiên –1,6 m, cốt đáy nền tầng hầm 1 là-3,35m Tại độ sâu này chuyển vị của tờng Barrette là rất nhỏ, ở giới hạn cho phép không ảnh hởng đến chất lợng của tờng barrette
Trang 6Sử dụng đào máy kết hợp với đào thủ công, cần đào hai lớp nhng chỉ dịch chuyển máy một lần Mỗi luống đào rộng 5m Máy đào đi theo phơng dọc để bên nhà Mỗi nhịp giữa hai trục cột đào làm hai luống rộng 8,5m, để lại phần đất sát t-ờng Barrete để đào bằng thủ công Tính toán máy đào 90% khối lợng đất,còn 10% khối lợng đất đợc đào bằng thủ công Đất từ máy đào đợc đổ ngay lên xe BEN tự
đổ vận chuyển ra khỏi công trờng
2.2.2 Thi công bê tông dầm - sàn tầng hầm thứ nhất- cốt 3.05m– :
Thi công bê tông dầm sàn tầng hầm cốt -3,05m bao gồm các công tác: lắp đặt ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông dầm - sàn
- Do tận dụng nền đất để đặt trực tiếp ván khuôn dầm sàn nên đất nền phải
đ-ợc gia cố đảm bảo cờng độ để không bị lún , biến dạng không đều Ngoài việc lu lèn nền đất cho phẳng chắc còn phải gia cố thêm đất nền bằng phụ gia Mặt trên nền đất đợc trải một lớp Polyme nhằm tạo phẳng và cách biệt
đất với bê tông khỏi ảnh hởng đến nhau
- Bê tông đợc đổ trong từng phân khu nhờ máy bơm tự hành vì khi này cha lắp đặt cần trục tháp Bê tông là loại có phụ gia đông kết nhanh nên hàm lợng phụ gia phải đúng thiết kế, phải kiểm tra độ sụt trớc khi đổ, kiểm tra cờng độ mẩu thử trớc khi đặt mua bê tông thơng phẩm
- Chú ý công tác bảo quản và vệ sinh , quy cách chất lợng cốt thép các mối nối với thép hình Các hệ thống gia cờng phải thực hiện đúng theo thiết kế để hệ kết cấu chịu lực đúng
II.3. Giai đoạn III :
Thi công dầm sàn cốt 0.05m.–
Sau khi dầm sàn tầng hầm cốt –3.05m đã đạt đủ 70 % cờng độ thiết kế thì tiến hành công tác đổ bê tông cột từ cốt –3.05m đến cốt đáy dầm
Có thể song song với việc ghép ván khuôn cho dầm sàn cốt-0.05m
II.4. Giai đoạn IV:
Thi công tầng hầm thứ 2- cốt -5.65m
2.4.1 Đào đất phục vụ thi công.
Trong giai đoạn này việc thi công đào đất đợc tiến hành hoàn toàn thủ công bằng phơng pháp đào moi Tận dụng các lỗ mở sàn tầng cốt –3.05m làm nơi vận chuyển đất lên mặt đất
Khi bê tông sàn tầng hầm cốt –3.05m đã đạt 100 % cờng độ thiết kế thì công tác đào đất dới cốt –3.05m mới đợc tiến hành
Trang 7Đất đào thủ công đợc mang lên mặt đất và đợc đổ trực tiếp và xe tải và chở
đi ngay ra khỏi phạm vi công trình Đào đất đến cốt đáy đài và đáy bể
Trong khi tiến hành đào bố trí các hố gom nớc và máy bơm kết hợp với ống kim lọc (nếu cần thiết - chi tiết xem ở phần 5) đề phòng nớc ngầm dâng cao ảnh h-ởng đến quá trình thi công
Khi thi công phần ngầm trong giai đoạn này còn có thể gặp các mạch nớc ngầm có áp nên ngoài việc bố trí các trạm bơm thoát nớc còn chuẩn bị các phơng
án vật liệu cần thiết để kịp thời dập tắt mạch nớc
- Tiêu nớc mặt bằng: bằng hai trạm bơm phục vụ công tác tiêu nớc hố đào đợc
đặt ngay hai cửa vận chuyển trên sàn tầng ngầm thứ nhất Đầu ống hút thả xuống hố thu nớc, đầu xã đợc đa ra ngoài thoát an toàn vào hệ thống thoát
n-ớc thành phố Hệ thống mơng dẫn nn-ớc bố trí giữa các hàng đài cọc có độ dốc i= 1% sâu 0,5m hớng vế các hố thu nớc đợc đào sâu hơn cốt đáy đài 1m Hố
này có chu vi 1,5 ì 1,5 m đợc gia cố bằng ván và cột chống gỗ , đáy hố đợc
đổ một lớp bê tông mác 150 dày 200mm Số lợng máy bơm cần thiết đợc xác
định bằng phơng pháp bơm thử với 3 trờng hợp:
+ Mực nớc trong hố móng hạ xuống rất nhanh chứng tỏ khả năng thiết bị bơm quá lớn Phải hạn chế lợng nớc bơm ra bằng cách đóng bớt máy bơm lại sao cho tốc độ hạ mực nớc phù hợp với độ ổn định của mái đất
+ Mực nớc trong hố móng không hạ xuống chứng tỏ lợng nớc thấm hơn lợng bơm ra Cần tăng công suất trạm bơm
+ Mực nớc rút xuống đến độ sâu nào đó rồi không hạ thấp xuống đợc nữa vì
độ chênh mực nớc tăng
Do đất nền ở tầng này tơng đối yếu nên khi tiêu nớc cần chú ý hiện tợng bục
lỡ do nền dòng nớc thấm ngợc hoặc hiện tợng nớc thấm quá nhanh làm lôi cuốn các hạt đất Nếu biện pháp tiêu nớc không hiệu quả thì phải thiết kế thêm hệ thống hạ mực nớc ngầm bằng hệ thống kim lọc xung quanh công trình Máy bơm thờng dùng là loại máy bơm li tâm vì chúng thích hợp với chế độ làm việc thay đổi
2.4.2 Thi công bê tông đài giằng và bể ngầm
Gồm các bớc nh sau :
- Truyền cốt xuống tầng ngầm thứ hai
- Phá đầu cọc đến cốt đáy đài + 0.15 m , vệ sinh cốt thép chờ đầu cọc và cốt thép hình cắm vào cọc
- Chống thấm đài cọc bằng một trong các phơng pháp: phụt vữa bê tông, bi tum hoặc thuỷ tinh lỏng
Trang 8- Đổ bê tông lót đáy đài và đáy các bể ngầm.
- Đặt cốt thép đài cọc, bể ngầm và hàn thép bản liên kết cột thép hình, cốt thép chờ của cột
- Dựng ván khuôn đài cọc và bể ngầm
- Đổ bê tông đài cọc và bể ngầm
- Đổ cột đến cốt mặt sàn tầng ngầm thứ hai
- Thi công chống thấm cho sàn tầng hầm
- Thi công cốt thép và bê tông sàn tầng hầm
- Thi công cột - lõi
Công việc trắc đạc chuyển lới trục chính công trình xuống tầng hầm là hết sức quan trọng cần phải đợc bộ phận trắc đạc thực hiện đúng với các sai số trong giới hạn cho phép Muốn vậy phải bắt buộc sử dụng các loại máy hiện đại, có độ chính xác cao
Việc phá đầu cọc và vệ sinh cốt thép phải đợc thực hiện nhanh chóng, đảm bảo yêu cầu: sạch, kĩ Ngay sau đó phải tổ chức ngay việc chống thấm đài và đổ bê tông lót, tránh để quá lâu trong môi trờng ẩm, xâm thực gây khó khăn cho việc thi công và chất lợng mối nối không đảm bảo Đối với nền đất là cát bùn nâu vàng thì phơng pháp phụt thủy tinh lỏng đợc u tiên vì nó nâng cao khả năng chịu lực của
đất nền vừa có khả năng chống thấm ngăn nớc ngầm chảy vào hố móng
III Một ưu và nhược điểm của thi cụng phương phỏp TOPDOWN:
1 Uu điểm:
Cỏc vấn đề về mặt bằng và tiến độ thi cụng: khụng cần diện tớch đào múng lớn hoặc
đỡ tốn chi phớ phải làm tường chắn đất độc lập Đặc biệt đối với cụng trỡnh giao thụng dạng hầm giao thụng, phương phỏp này giỳp sớm tỏi lập mặt đường để giao thụng Và
cú thể thi cụng kết hợp up-up phần thượng tầng và top down đối với phần ngầm (thụng dụng đối với cỏc cụng trỡnh dõn dụng cú tầng ngầm) > đẩy nhanh tiến độ thi cụng
Tiến độ thi cụng nhanh: khi đang làm múng và tầng hầm vẫn cú thể đồng thời làm phần trờn được để tiết kiệm thời gian, (đương nhiờn là phải tăng chi phớ gia cường an toàn phần dưới nhiều hơn, cũn nếu "tiết kiệm" tiến độ mà khụng bự lỗ được "chi phớ" tăng do phải gia cường an toàn thỡ khụng cần làm nhanh, top-down phần ngầm trước rồi mới làm phần trờn như đó thấy ở Hà nội Sau khi đó thi cụng sàn tầng trệt, cú thể tỏch hoàn toàn việc thi cụng phần thần và thi cụng phần ngầm Cú thể thi cụng đồng thời cỏc tầng hầm và kết cấu phần thõn Qua thực tế 1 số cụng trỡnh cho thấy để cú
Trang 9thể thi công phần thân công trình chỉ mất 30 ngày, trong khi mỗi giải pháp chống quen thuộc mỗi tầng hầm(kể cả đào đất, chống hệ dầm tạm, thi công phần BT) mất khoảng 45 đến 60 ngày, với nhà
có 3 tầng hầm thì thi công tử 3 đến 6 tháng Với nhà có 3 tầng hầm thường tiết kiệm được thời gian thi công từ 5 dấn 6 tháng
Không cần dùng hệ thống chống tạm (Bracsing System) để chống đỡ vách tường tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công các tầng hầm, không phải chi phí cho hệ chống phụ Hệ thanh chống tạm này thường rất phức tạp vướng không gian thi công
và rất tốn kém
Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết cấu công trình có độ
ổn định cao
Không tốn hệ thống giáo chống, copha cho kết cấu dầm sàn vì thi công trên mặt đất (đối với phương pháp đào truyền thống thì chi phí cho công tác chống đỡ và neo khá cao, kéo dài thi công và đòi hỏi các thiết bị tiên tiến.)
Các vấn đề về móng (hiện tượng bùn nền, nước ngầm ), có một điểm lưu ý ở đây là trong đô thị thường có nhiều công trình cao tầng, nếu thi công đào mở (open cut) có tường vây, móng sâu và phải hạ mực nước ngầm để thi công phần ngầm, điều này dẫn đến việc thường không đảm bảo cho các công trình cao tầng kề bên (dễ xảy ra hiện tượng trượt mái đào, lún nứt ), phương án thi công Top-down giải quyết được vấn đề này
Khi thi công các tầng hầm đã có sẵn tầng trệt, nên giảm ảnh hưởng xấu của thời tiết
2 Nhược điểm:
Kết cấu cột tầng hầm phức tạp
Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công
Thi công cần phải có nhiều kinh nghiệm
Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới hoá
Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động
Phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo
Phương pháp công nghệ chính
Trong công nghệ Top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau này phần trên đỉnh của tường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà Tường vây thi công theo công nghệ cọc nhồi bê tông tới cốt không (cốt nền ngay trên mặt đất) (không tính phần bê tông chất lượng kém trên đỉnh vào trong thành phần tường) Riêng các cọc khoan nhồi bê tông nằm dưới móng cột ở phía trong mặt bằng nhà thì không thi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bê tông đầu cọc nhồi, phải tẩy bỏ đi sau này) Phần trên chịu lực tốt, ngay bên dưới móng của các cọc nhồi này được đặt sẵn các cốt
Trang 10thép bằng thép hình, chờ dài lên trên tới cốt không (cốt nền ngay tại mặt đất) Các cốt thép hình này, là trụ đỡ các tầng nhà hình thành trong khi thi công Top-down, nên nó phải được tính toán để chịu được tất cả các tầng nhà, mà được hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm (gồm tất cả các tầng hầm cộng thêm một số hữu hạn các tầng thuộc phân thân đã định trước) Tiếp theo đào rãnh trên mặt đất (làm khuôn dầm), dùng ngay mặt đất để làm khuôn hoặc một phần của khuôn đúc dầm và sàn bê tông cốt thép tại cốt không Khi đổ bê tông sàn cốt không phải chừa lại phần sàn khu thang bộ lên xuống tầng ngầm, để (cùng kết hợp với ô thang máy) lấy lối đào đất và đưa đất lên khi thi công tầng hầm Sàn này phải được liên kết chắc với các cốt thép hình làm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên, và liên kết chắc với hệ tường vây (tường vây là gối
đỡ chịu lực vĩnh viễn của sàn bê tông này) Sau khi bê tông dầm, sàn tại cốt không đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc, người ta tiến hành cho máy đào chui qua các lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống đào đất tầng hầm ngay bên dưới sàn cốt không sau
đó lại tiến hành đổ bê tông sàn tầng hầm này, ngay trên mặt đất vừa đào, tương tự thi công như sàn tại cốt không, rồi tiến hành lắp ghép cốt thép cột tầng hầm, lắp khuôn cột tầng hầm và đổ bê tông chúng
Cứ làm như cách thi công tầng hầm đầu tiên này, với các tầng hầm bên dưới Riêng tầng hầm cuối cùng thay vì đổ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấu móng và đài móng
Đồng thời với việc thi công mỗi tầng hầm thì trên mặt đất người ta vẫn có thể thi công một hay vài tầng nhà thuộc phần thân như bình thường Sau khi thi công xong hết các kết cấu của tầng hầm người ta mới thi công hệ thống thang bộ và thang máy lên xuống tầng hầm
IV.Phạm vi ứng dụng và những vấn đề cần giải quyết thi công bằng
phương pháp TOPDOWN:
Công nghệ Top-down đã vào Việt Nam được hơn mười năm Nó vào Tp.HCM trước Hà nội Công trình đầu tiên là Harbourview - Nguyễn Huệ (1993-1994 - Bachy Solatance), công trình thứ 2 là Saigon Center rồi nhiều công trình khác nữa Ở nước ta hiện nay trong nam ngoài bắc cũng đã có rất nhiều công trình thi công theo phương pháp này các đơn vị thi công như : Bachy (Pháp), Tungfeng (Đài loan), Delta (Việt nam), Longgiang( viêtnam)
Ứng dụng
Nhà cao tầng thường có một vài tầng hầm để làm tầng kĩ thuật, chứa đựng máy móc thiết
bị, hệ thống kĩ thuật và xử lý như: bể nước thô, hệ thống bơm nước, thiết bị lọc, bể nước sạch hệ thống bể chứa phế thải và xử lý, hệ thống biến áp và tủ điều khiển, tủ phân phối điện Ngoài ra, còn làm kho chứa hàng hóa, vật liệu và gara ô tô Về góc đọ chịu lực tầng