Bài thuyết trình Công nghệ thi công top-down

• Như chúng ta đã biết, các phương pháp thi công phần ngầm truyền thống thường dùng tường chắn và hệ thanh chống để dào đất và thi công phần ngầm công trình từ dưới lên mà đại diện của c

Bài thuyết trình nhóm 8

Công nghệ thi công top-down

Công trình saigon center Công trình harbourview – Nguyễn Huệ (1993-1994)

Tổng quan về công nghệ thi công top-down

• 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 độ chịu lực tầng hầm giúp công trình đỡ bớt tải nền đất phía trên đưa trọng tâm công trình thấp xuống, giúp công trình chịu lực ngang của gió, bão, động đất tốt hơn Tuy nhiên việc thi công tầng hầm nói riêng và phần ngầm nói chung thường rất khó khăn và là thách thức đối với nhiều nhà thầu Mỗi công trình đều có những đặc diềm riêng về cấu tạo nền đất, mặt cắt địa chất, chiều cao mực nước ngầm

Nên không thể chỉ sử dụng kinh nghiệm mà đòi hòi cần có hiểu biết đầy đủ về khoa học và công nghệ mới đáp ứng được yêu cầu xây dựng của công trình

• Như chúng ta đã biết, các phương pháp thi công phần ngầm truyền thống thường dùng tường chắn và hệ thanh chống để dào đất và thi công phần ngầm công trình từ dưới lên mà đại diện của các phương pháp này là: phương pháp sử dụng tường chắn bằng ván cừ thép (sheel piles)

và hệ thống thanh chống (bracing system); phương pháp sử dụng tường chắn ba rét và hệ

thống neo trong đất (anchors)

Các phương pháp này bên cạnh một số ưu điểm thì bộc lộ nhiều nhược điểm cơ bản là tốn kém

về kinh tế tiến độ thi

công chậm và độ chính xác kém

• Công nghệ thi công tầng hầm 'TOP-DOWN' là công nghệ tiên tiến hiện nay Trong công nghệ này người ta thi công các tầng hầm từ trên xuống (TOP-DOWN) Có nghĩa là người ta thi công kết cấu sàn tầng trệt trước rồi đào đất và thi công tầng ngầm thứ nhất và cứ như vậy tiếp tục các tầng hầm khác, đến tầng ngầm cuối cùng người

ta thi công cùng với đài cọc và hệ thống dầm móng Với công nghệ top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ cọc barrette hoặc hệ cọc ván thép (cừ thép) bao xung quanh Ở thời

điểm thi công người ta lợi dụng hệ tường này kết hợp với sàn (và hệ chống bổ sung, nếu có) tạo thành hệ giữ vai trò chống giữ phục vụ thi công (nếu thi công theo phương pháp thông thường, phải "đào ao" toàn bộ tầng hầm, do đó phải có hệ chống sụt thành hoặc đào taluy rộng - khó khăn trong điều kiện thi công công trình ở thành phố, xây chen, điều kiện chật hẹp, sợ sụt lún ảnh hưởng công trình bên cạnh

Sau này phần trên đỉnh của hệ tường vây sẽ dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm (khi gửi xe ở dưới tầm hầm các tòa nhà bạn thấy các bức tường này) Tường vây thi công theo công nghệ cọc barrette hoặc cọc ván thép tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tầng trệt (cốt ±0.000).

• Trường hợp hệ tường vây được thi công tới mặt đất tự nhiên thấp hơn cốt nền tầng trệt, thì thay vì thi công top-down ngay từ tầng trệt, người ta có thể bắt đầu thi công top-down từ mặt nền tầng hầm thứ nhất (sàn tầng hầm đầu tiên), bên dưới mặt đất Khi đó, tầng hầm thứ nhất được thi công bằng phương pháp từ dưới lên (bottom-up) truyền thống, phần tường vây trên đỉnh có nhiệm vụ như hệ tường cừ giữ thành hố đào Trường hợp này cũng có thể gọi là bán top-down hay "sơ mi" top-down (semi-top-down)

Thi công Topdown phần ngầm tòa nhà Vincom 2 tại phố Đoàn Trần Nghiệp quận

Hai Bà Trưng Hà Nội.

Đồng thời với phần ngầm, hai tầng dưới thuộc phần thân của tòa nhà này cũng đang được thi công.

Một số kĩ thuật cần thiết trong thi công tầng hầm

theo phương pháp "TOP-DOWN"

• Cốt thép đỡ tạm : Khi thi công tầng hầm theo phương pháp “TOP-DOWN” phải sử dụng các cột thép để đỡ các sàn tầng hầm và nếu thi công kết cấu phần thân đồng thời với thi công tầng hầm thì các cột thép chống tạm này phải chịu được thêm cả 2 sàn tầng 1 và tầng 2 nữa Số lượng các sàn mà cột thép chống tạm cần phải đỡ sẽ được lấy theo tiến độ thi công phần thân nhà.Các cột thép đỡ tạm sau này sẽ được nhồi và bọc bê tông trở thành những cột chịu lực của công trình Việc tinh toán các cột này sẽ theo những phương pháp tinh toán và quy định riêng Trong thực tế người ta dùng thép I có gia cường thép góc hoặc ống thép với khả năng chịu lực từ 200 - 1000 tấn

Cốt thép đỡ tạm hình chữ H, chữ I hay thép tròn

Các cột thép đỡ tạm phải được đặt đúng vào vị trí các cột chịu lực của công trình và thường được cắm sẵn vào các cọc khoan nhồi từ khi thi công cọc khoan nhồi

• Bê tông :

Do yêu cầu thi công liên tục, phải tháo ván khuôn sớm để tiến hành đào đất thi công tiếp tục phần dưới, nên cần dùng phụ gia để giúp bê tông nhanh chóng đạt được cường độ yêu cầu rong mót thời gian ngăn

Có thể sử dụng các phương pháp sau:

- sử dụng phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo giảm tỉ lệ nước nhưng vẫn giữ nguyên độ sụt yêu cầu làm tăng cường

độ của bê tông

- Sử dụng các phụ gia tăng trưởng cường độ nhanh, có thế đạt trên 90% cường độ thiết kế trong vòng 7 ngày

Khi thi công cột và vách cứng, cần phải dùng bê tông có phụ gia trương nở để vá các đầu cột, đầu lõi nơi tiếp giáp với dầm sàn Phụ gia trương nở nên sử dụng loại khoáng, khi tương tác với nước xi măng tạo ra các cấu tử nở 3CaO.Al2O3.3CaSO4.(31-32)H2O Hàm lượng phụ gia trương nở thường được sử dụng là từ 5 - 15% của lượng xi măng, không nên dùng bột nhóm hoặc các chất sinh khí để làm bê tông trương nở bởi chúng gây ăn mòn cốt thép

Bê tông sàn nơi tiếp giáp với tường tầng hầm nơi có thép chờ vả ở sàn đáy phải được chống thấm

bằng những phương pháp hữu hiệu, việc sửa chữa những chỗ bị rò rỉ, thấm sau khi đã thi công bê tông

là rất khó khăn và tốn kém

• Hạ mực nước ngầm để thi công các tầng hầm :

Khi thi công các tầng hầm bằng phương pháp “TOP-DOWN” thường gặp nước ngầm gây khó khăn rất nhiều cho việc thi công, thông thường người ta phải kết hợp cả hai phương pháp là hạ mực nước ngầm bằng ống kim lọc và hệ thống thoát nước bề mặt gồm các mương tích nước Hố thu nước và máy bơm Việc thiết kế các hệ thống hạ mực nước ngầm và thoát nước này phải được tính toán riêng cho từng độ sâu thi công theo từng giai đoạn Khi thi công cũng phải coi trọng và tuân thủ đúng yêu cầu thiết kế của công tác này

• Vai trò của hệ dầm và sàn :

Việc thi công dầm không có nghĩa là để cho dễ vận chuyển đất, ngoài lý do để chống áp lực đất cho tường vây và rút ngắn thời gian thi công thì có thể còn có lý do sau: việc thi công dầm và sàn tại tầng hầm sử dụng đất thay dàn giáo để đỡ ván khuôn nên chiều cao đào bị khống chế, mặt khác máy đào ở đây tuy là loại chuyên dùng cho đào tầng hầm nhưng độ mở gầu đào vẫn bị khống chế, nếu làm sàn thì sẽ rất khó đào đất và sẽ rất nguy hiểm Việc thi công dầm không cho thấy sự thông gió và chiếu sáng được tốt hơn vì thông gió tốt phụ thuộc chính vào luồng gió đưa xuống vị trí gây khói và tính toán sao cho khí đi tuần hoàn, chiếu sáng chủ yếu dùng đèn và ánh sáng từ 3 lỗ mở xuống

Ưu và nhược điểm của phương pháp top-down so với các phương pháp khác

• Ưu điểm :

1 Các vấn đề về mặt bằng và tiến độ thi công: không cần diện tích đào móng lớn hoặc đỡ tốn chi phí phải làm tường chắn đất độc lập Đặc biệt đối với công trình giao thông THI CÔNG TOP-DOWN dạng hầm giao thông, phương pháp này giúp sớm tái lập mặt đường để giao thông Và có thể thi công kết hợp up-up phần thượng tầng và top down đối với phần ngầm (thông dụng đối với các công trình dân dụng có tầng ngầm) > đẩy nhanh tiến độ thi công

2 Tiến độ thi công nhanh: khi đang làm móng và tầng hầm vẫn có thể đồng thời làm phần trên được để tiết kiệm thời gian, (đương nhiên là phải tăng chi phí gia cường an toàn phần dưới nhiều hơn, còn nếu "tiết kiệm" tiến độ mà không bù lỗ được "chi phí" tăng do phải gia cường an toàn thì không cần làm nhanh, top-down phần ngầm trước rồi mới làm phần trên như đã thấy ở Hà Nội Sau khi đã thi công sàn tầng trệt, có thể tách hoàn toàn việc thi công phần thân và thi công phần ngầm Có thể thi công đồng thời các tầng hầm và kết cấu phần thân Qua thực tế 1

số công trình cho thấy để có thể 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 từ 3 đến 6 tháng Với nhà có 3 tầng hầm thường tiết kiệm được thời gian thi công từ 5 dấn 6 tháng

Trong quá trình thi công tầng hầm ta có thể thi công phần thân phía trên, tăng nhanh quá trình thi công

3. 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.

4 Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết cấu công trình có độ ổn định cao

5 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.) 

6 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.

7 Khi thi công các tầng hầm đã có sẵn tầng trệt, nên giảm ảnh hưởng xấu của thời tiết

Một số 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

Trình tự và biện pháp thi công cho công trình nhà 5 tầng hầm.

• Gồm các bước sau :

1 Thi công tường chắn đất

2 Thi công cọc khoan nhồi tại vị trí các cột chịu lực

3 Thi công hệ dầm sàn tầng trệt (cốt ± 0,00 )

4 Thi công hệ dầm sàn cho tầng 1,2,3,4

5 Thi công tầng đáy (tầng 5)

6 Thi công hoàn thiện

1 Thi công tường chắn đất.

• Thi công tường chắn đất thành một chu vi kín: cấu tạo là các tường bê tông cốt thép, có thể kết hợp với cọc nhồi xen kẽ

để tham gia chịu lực cùng kết cấu móng Thi công theo phương pháp đào hố ( nếu nông thì dùng máy đào, sâu thì dùng máy cắt đất gầu vuông, dùng dung dịch bentonite giữ thành

2 Thi công cọc khoan nhồi tại vị trí các cột chịu lực.

Có hai 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 Chống tạm theo phương đứng là dùng các cột chống tạm bằng thép hình cắm trước vào các cọc khoan nhồi ở đúng vị trí các cột suốt chiều cao từ mặt đất đến đỉnh cọc nhồi(các cọc khoan nhồi nên được đặt trước các thanh thép hình tới gần cao độ này để có thể

sử dụng vào việc chống hệ thanh giằng) Lý do phải có cột chống tạm này là trong khi phải thi công phần thân nhà bên trên lên cao dần đồng thời với thi công tầng hầm, phần thân nhà bên trên chưa có kết cấu chính thức đỡ tải trọng do thân nhà trên tác động xuống cọc nhồi bên dưới Các cột này được đặt tại đỉnh cọc nhồi ngay trong giai đoạn sắp hoàn thành việc thi công cọc khoan nhồi

Hình ảnh thi công cọc khoan nhồi và thi công kingspot làm cột chống đỡ cho dầm sàn

3 Thi công hệ dầm sàn tầng trệt (cốt ± 0,00 ).

• Thi công hệ dầm sàn bê tông đầu tiên - tầng trệt (cốt 0.00) và để lỗ chờ thi công cho các tầm sàn tiếp theo, các tấm sàn tiếp theo bên dưới được thi công tuần tự Các tấm sàn BTCT này cũng đóng vai trò giằng chống cho tường chắn đất bằng cách liên kết trực tiếp với tuờng qua các mối nối Dùng ngay đất đang có làm coppha cho sàn này nên không phải cây chống Tại sàn này để một lỗ trống khoảng 2mx4m để vận chuyển những thứ sẽ cần chuyển từ dưới lên và trên xuống.Khi sàn đủ cứng, qua lỗ trống xuống dưới mà moi đất tạo khoảng không gian cho tầng hầm sát trệt

thi công dầm sàn tầng trệt (cốt 0,00)

Cốt thép của sàn và dầm được nối với tường nhờ khoan xuyên tường và lùa thép sau Dùng vữa ximăng trộn với sikagrout bơm sịt vào lỗ khoan

đã đặt thép

• Đào một phần đất để tạo chiều cao cho việc thi công dầm sàn tầng trệt

• Ghép ván khuôn dầm sàn tầng trệt

• đặt cốt thép dầm sàn tầng trệt, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách

• Chống thấm cho các mối nối giữa sàn và tường vách

• Đổ bê tông dầm sàn tầng trệt

• Bảo dưỡng đến khi bê tông sàn tầng trệt đạt cường độ yêu cầu.(Chờ 10 ngày cho bê tông có phụ gia đủ 90% cường độ yêu cầu)

4 Thi công hệ dầm sàn cho tầng 1,2,3,4.

• Tháo ván khuôn dầm sàn tầng trệt

• Đào đất để tạo chiều cao cho việc thi công tầng hầm thứ 1 (2,3,4)

• Ghép ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ 1 (2,3,4)

• Chống thấm cho các mối nối giữa sàn tầng hầm thứ 1 (2,3,4) và tường vách

• Đặt cốt thép dầm sàn tầng hầm thứ 1 (2,3,4), hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách

• Đổ bê tông dầm sàn tầng hầm thứ 1 (2,3,4)

• Cốt thép ván khuôn và đổ bê tông lõi vách cứng, lồng cầu thang máy, nhồi và bọc cột thép từ tầng hầm thứ 1 (2,3,4) đến tầng trệt

• Bảo dưỡng đến khi bê tông sàn tầng hầm thứ 1 (2,3,4) đạt cường độ yêu cầu

thi công đào đất tầng hầm

thi công sàn cột tầng hầm

5 Thi công tầng đáy (tầng 5).

• Tháo ván khuôn dầm sàn tầng hầm thứ 4

• Đào đất đến cốt thi công đài cọc

• Bê tông lót, chống thấm đáy dài cọc và dầm giằng

• Thi công đài cọc và dầm giằng

• Bê tông lót và chống thấm cho sàn đáy của tầng hầm, kể cả các mối nối với tường vách

• Đặt cốt thép sàn đáy tầng hầm, hàn nối với cốt thép của cột chống thép và cốt thép của tường vách

• Đổ bê tông sàn đáy tầng hầm

• Cốt thép ván khuôn đổ bê tông lõi vách cứng, lồng cầu thang máy, nhồi và bọc cột thép của tầng hầm cuối cùng

• Bảo dưỡng bê tông sàn đáy tầng hầm

Thi công đáy tầng hầm

6 Thi công hoàn thiện.

• Sau khi bê tông sàn đáy tầng hầm đạt cường độ yêu cầu, lúc này, phần hầm được xem như đã hoàn thành 80% tổng khối lượng thi công Ta bắt đầu thi công hoàn thiện các yếu tố khác như: tường tầng hầm phía bên trong tường barret ( nếu cần thiết); thi công vá các ô sàn được chừa lỗ khi thi công; và cuối cùng ta thi công hoàn thiện (trát vữa, lót gạch, trang trí nội thất, hệ thống điện, nước; lắp đặt thang máy và các yếu tố kĩ thuật khác…) như phương pháp truyền thống khác

Thi công chống thấm và hoàn thiện tầng hầm

CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE BÀI

THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM

Phần trình bày bên trên được nhóm 8 hoàn thành dựa trên các kiến thức về thi công đã được thầy truyền đạt, đồng thời kết hợp với những kiến thức khác mà nhóm nghiên cứu được từ internet, sách, báo và các bài viết, tài liệu khác như:

• Giáo trình “kỹ thuật thi công” của Ts Đỗ Đình Đức – nhà xuất bản xây dựng

• “Các phương pháp thi công xây dựng” của Pgs Ts Ngô Văn Quì- nxb xây dựng

• Hình ảnh các công trình thi công công nghệ top-down trên internet…