Đề tài nghiên cứu khoa học Một số giải pháp cho nền móng nhà cao tầng

1.1.TÍNH CẤP THIẾT TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay ở TP. Hồ Chí Minh, trong xu thế hội nhập cùng với nền kinh tế ngày càng phát triển, tốc độ đô thị hóa diễn ra rất mãnh liệt, hàng loạt các cao ốc được xây dựng mới trong đó có một số nhà cao tầng được xây chen khi hai bên đã tồn tại công trình, bên cạnh đó vấn đề tính toán thiết kế và tổ chức thi công nhà cao tầng hiện nay hầu hết đều có tầng hầm nhằm giải quyết một số vấn đề như siêu thị ngầm, bãi đậu xe, các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà…Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu đưa ra một số giải pháp cho nền móng nhà cao tầng xây chen mà không làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, đến đời sống sinh hoạt của người dân xung quanh, đồng thời giải quyết được bài toán kinh tế, giảm chi phí tối thiểu nhất cho phần nền móng công trình.Do đó tác giả chọn đề tài nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý nhà cao tầng trong điều kiện xây chen là nội dung cần thiết và bức bách nhằm đáp ứng những vấn đề đã được đặt ra ở trên.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ NỀN MÓNG NHÀ CAO

TẦNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1 TÍNH CẤP THIẾT - TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện nay ở TP Hồ Chí Minh, trong xu thế hội nhập cùng với nền kinh tế ngày càngphát triển, tốc độ đô thị hóa diễn ra rất mãnh liệt, hàng loạt các cao ốc được xây dựng mớitrong đó có một số nhà cao tầng được xây chen khi hai bên đã tồn tại công trình, bên cạnh

đó vấn đề tính toán thiết kế và tổ chức thi công nhà cao tầng hiện nay hầu hết đều có tầnghầm nhằm giải quyết một số vấn đề như siêu thị ngầm, bãi đậu xe, các hệ thống kỹ thuậtcủa tòa nhà…

Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu đưa ra một số giải pháp cho nền móng nhà cao tầngxây chen mà không làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, đến đời sống sinh hoạt củangười dân xung quanh, đồng thời giải quyết được bài toán kinh tế, giảm chi phí tối thiểunhất cho phần nền móng công trình

Do đó tác giả chọn đề tài nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý nhà cao tầng trongđiều kiện xây chen là nội dung cần thiết và bức bách nhằm đáp ứng những vấn đề đã đượcđặt ra ở trên

Có thể dẫn ra một số công trình nhà cao tầng với phần nền móng được xây dựng hợp

lý trong và ngoài nước:

1 Tòa nhà văn phòng số 25Bis - Nguyễn Thị Minh Khai - p.Bến Nghé –Q.1 - TP Hồ

Chí Minh Với quy mô công trình gồm: 16 lầu, 1 tầng trệt và 1 tầng hầm Đặc điểmnền móng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi, đài băng thi công Top–down

2 Khu nhà ở và thương mại gồm 02 cao ốc No-VP02/04, Công trình được đặt tại Hồ

Linh Đàm, Q.Hoàng Mai, TP.Hà Nội Với quy mô công trình gồm: 26 tầng có 02

4 Trung Tâm Thương Mại và Văn Phòng cao cấp, được xây dựng ở Q cầu giấy,

TP.Hà Nội Với quy mô công trình gồm: 41 tầng nổi và 3 tầng ngầm Đặc điểm nềnmóng: Tường vây barrette, móng cọc khoan nhồi, thi công Top-down

5 Thư Viện Triệu Long- Đại Hoc Giao Thông Thượng Hải Với quy mô công trình: 22

lầu, 1 tầng hầm Đặc điểm nền móng: dùng kết cấu móng hộp để xây dựng

6 Công trình trụ sở Commepzbank của Đức, quy mô bao gồm: 56 tầng, trong đó có 3

tầng hầm để xe Đặc điểm xây dựng nền móng: Sử dụng cọc khoan nhồi có đườngkính lớn kết hợp với móng đài bè

1.1.2 Tính thực tiễn của đề tài :

Thực tiễn cho thấy trong thời gian gần đây ở Việt Nam nói chung, khu vực TP.Hồ ChíMinh nói riêng, do nhu cầu về phát triển nền kinh tế, đời sống xã hội của người dân, đã kéotheo sự phát triển cơ sở hạ tầng, hàng loạt các công trình nhà cao tầng như: Các trung tâmthương mại, trụ sở văn phòng làm việc, chung cư cao tầng…được đầu tư xây dựng

Trong khi đó vẫn chưa có một đề tài nghiên cứu nào đề cập đến giải pháp Thiết KếKết Cấu, Tổ Chức Thi Công hợp lý cho phần nền móng công trình, nhằm mục đích tránhxảy ra những sự cố, giảm được chi phí tối đa cho việc đầu tư xây dựng phần nền móng

Do đó tác giả cần nghiên cứu khảo sát đưa ra giải pháp tối ưu, tạo được tính thực tiễncủa đề tài, đưa vào ứng dụng xây dựng phần nền móng công trình nhà cao tầng ở TP.HồChí Minh một cách hợp lý

Để làm được điều này đòi hỏi tác giả phải không ngừng nghiên cứu, tìm tòi tư liệu vềđịa chất khu vực cũng như nghiên cứu kỹ các tài liệu về nền móng nhà cao tầng ở trong vàngoài nước và một số tư liệu thực tế về Thiết Kế Kết Cấu và Tổ Chức Thi Công nhà caotầng, đặc biệt là ở khu vực TP.Hồ Chí Minh mà tác giả đang nghiên cứu

1.2 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

1.2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CỌC KHOAN NHỒI

1.2.1.1 Các ưu khuyết điểm của cọc khoan nhồi :

a Ưu điểm cọc khoan nhồi:

Cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải trọng lớn Sức chịu tải của cọc khoan nhồi cóđường kính lớn và chiều sâu lớn có thể đạt hàng nghìn tấn.

Khi thi công không gây ra chấn động đối với các công trình xung quanh như cọc đóng.Thích hợp với các công trình xây chen ở các đô thị lớn

Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức độ tối đa, làm tăng sức chịutải của cọc, làm giảm số lượng cọc cũng như thời gian thi công Hiện nay có thể sử dụngcọc khoan nhồi có đường kính từ 60cm - 250cm hoặc lớn hơn Chiều sâu cọc khoan nhồi

có thể hạ đến 100m Trong điều kiện thi công cho phép có thể mở rộng đáy để tăng khảnăng chịu lực của cọc

Do khoan tạo lổ trong quá trình thi công nên có điều kiện kiểm tra địa chất công trìnhcủa từng cọc và từ đó dễ dàng tính lại sức chịu tải của cọc cho phù hợp

Đối với đài thấp, lượng thép sử dụng cho cọc khoan nhồi ít hơn so với cọc đóng Có thểthi công cọc qua lớp đá cứng nằm xen kẽ

b Khuyết điểm cọc khoan nhồi:

Cường độ cung cấp vật liệu thấp, giá thành cao nên chi phí xây dựng phần nền móngcao hơn so với phương án móng khác như cọc ép và cọc đóng

Theo tổng kết sơ bộ, đối với công trình nhà cao tầng có số tầng không lớn lắm (dưới 12tầng), khi chọn phương án cọc khoan nhồi thường lớn hơn 2 - 2.5 lần kinh phí xây dựngnền móng so với cọc ép

Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đòi hỏi kỹ thuật cao Việc sử dụng dung dịchbentonite phải có chuyên gia kiểm tra thường xuyên

Biện pháp kiểm tra bê tông cọc rất phức tạp và tốn kém trong quá trình thực thi, thicông thành hố khoan dễ bị sập cũng như việc nạo vét đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tônggây ảnh hưởng xấu đối với chất lượng cọc

Ma sát bên thân cọc giảm đi so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ

Đối với các công trình có quy mô ít nhất từ 10 đến 12 tầng trở lên, nên ứng dụngmóng cọc khoan nhồi, khi đó mới thể hiện được tính ưu việc của cọc khoan nhồi.

Cọc khoan nhồi dùng có hiệu quả nhất trong điều kiện xây chen khi tải trọng côngtrình rất lớn và lớp đất tốt nằm ở độ sâu trên 40m và 50m

Thích hợp với các công trình chịu tải trọng ngang lớn như các công trình cầu và nhàcao tầng

b Điều kiện địa chất thủy văn :

Thích hợp với các loại địa tầng có chiều dày lớp đất yếu lớn, ngoài ra cũng phù hợpvới loại địa tầng có lớp đá cứng xen kẽ, hoặc qua lớp đất sét dính (cát pha sét, sét pha cát,sét), ở trạng thái cứng mà tại đó không cho phép sử dụng các loại cọc khác

Cọc khoan nhồi cũng có thể ứng dụng khi gặp các loại đất thổ có tính lún ước và cácloại đất trương nở

Thích hợp với đất nền thuộc loại cát nhỏ, bụi ở trạng thái bão hòa nước, hoặc khi códòng thấm, hoặc ở những nơi nước có áp lực lớn, có sự thay đổi mực nước ngầm do thayđổi thủy triều lên xuống

1.2.1.3 Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trong và ngoài nước :

a Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi trong nước :

Ở Việt Nam năm 1960 khi xây dựng cầu hàm rồng chúng ta đã có dịp làm quen vớithiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi D = 1,55m Tuy nhiên do yếu tố khách quan

và chủ quan công nghệ này chưa phát triển được

Thời gian gần đây cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi trong ngành cầu đường,các công trình thủy lợi, dân dụng và công nghiệp Sau khi áp dụng thành công phương ánmóng cọc khoan nhồi tại các công trình: cầu Việt Trì (khu vực miền Bắc, năm 1995) và cầu

Mỹ Thuận (khu vực phía Nam, năm 2000)

Đến nay cọc khoan nhồi được ứng dụng vào xây dựng nền móng nhà cao tầng trong

cả nước Đặc biệt khu vực TP.Hồ Chí Minh là địa bàn có cấu tạo địa tầng thích hợp choviệc áp dụng cọc khoan nhồi đối với các công trình cao tầng và Cầu có kết cấu móng chịutải trọng lớn

Một số công trình ứng dụng móng cọc khoan nhồi trong xây dựng nền móng:

Móng của khách sạn CARAVEN - Tp.Hồ Chí Minh dùng 252 cọc khoan nhồi cắmsâu 60m Cọc xuyên qua địa tầng sét pha, cát pha, cát mịn, cát trung bằng máy khoan trụcguồng TH55 của nhật, và giữ ổn định vách lỗ khoan bằng dung dịch Bentonite

Móng của khách Sạn OCEAN PHACE số 80 Đông Du Tp.Hồ Chí Minh dùng cọckhoan nhồi đường kính 120cm, dài 50 - 60m, sức chịu tải của cọc 800Tấn Với công nghệkhoan ướt của RODIO - Ý có sử dụng dung dịch Bentonite để giữ ổn định thành vách

Móng của khách sạn SAS ROYAl – Hà Nội dùng cọc khoan nhồi đường kính120cm, dài 42- 43m, sức chịu tải của cọc 385T Cọc tựa trên lớp cụi sỏi, với công nghệkhoan ướt, có sử dụng dung dịch Bentonite để giử ổn định thành vách

Bảng 1.1:Một số công trình thực hiện trong nước

Nhà máy thức ăn gia súc đồng naiNhà văn phòng “ land Mark “, Hà NộiNhà máy bia tiger Hóc Môn, TP HCMVăn phòng 2 chính phủ TP.HCM

199319941995199519961996

PhápBáo tuổi trẻThái LanDelta- Mỹ

NM Tiger MỹFeal- Pháp

b Tình hình sử dụng cọc khoan nhồi ở trên thế giới :

Trong những thập niên 80, cọc khoan nhồi được sử dụng cho những công trình lớn

mà các phương án móng khác không thể đáp ứng được Ngày nay công nghệ cọc khoannhồi đã phát triển rộng khắp trên thế giới, điển hình ở các nước như sau:

Ở Anh:

Trung tâm năng lượng Sizewell.B nằm trên bờ biển được xây dựng năm 1987 Toàn

Cửa đường hầm xuyên biển Manche tại Sandiago được thi công năm 1987, cửa ga nàyđược bao bọc một vòng tường dài 482m, sâu 61.5m.

Móng của một kho chứa thiết bị quân sự Elsau, tây nam Strasbourg tựa trên nhữngcọc có đường kính từ 0.62- 0.92m, có chiều dài từ 9 - 13m, có khả năng chịu tải 1 cọc từ

Công trình nhà máy điện Berezovski sử dụng cọc khoan nhồi theo công nghệ của hãngBenoto không chỉ thể hiện tính năng kỷ thuật mà còn thể hiện về mặt kinh tế

Tương tự ở đồi Lelin đã xây 2 nhà 16 tầng , mỗi nhà nằm trên 32 cọc đường kính 1.08dài 20 - 24m

Ở Nhật Bản:

Nhà ga ở thành phố Kamata nằm trên những cọc khoan nhồi có đường kính 1.1m, dài22m với tải trọng thử lên đến 500T ở độ lún 1.5cm

Cầu nối Honhsu- shikoku, móng mố trụ tựa lên hệ thống cọc khoan nhồi có đường kính

2 - 3m, dài 40 - 70m, có sức chịu tải lớn nhất 40MN

1.2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TƯỜNG VÂY BARRÉT

1.2.2.1 Lịch sử phát triển Tường vây Barrét:

Phương pháp tường vây Barrét được áp dụng từ năm 1940, để xây dựng các mànchống thấm, trong xây dựng các công trình ngầm, các công trình đào sâu

Viện thiết kế nên móng NIIXP Ucrain, các công ty “Ghidroxpex phundamenxtroi”,

“Ukrpromxpextroi” và các cơ quan nghiên cứu khoa học đã ứng dụng công nghệ tường vâythành công cho nhiều công trình

Tường vây Barrét là một trong những phương pháp tiến bộ nhất để xây dựng các côngtrình ngầm, công trình đào sâu và đặc biệt là ứng dụng vào xây dựng nền móng công trìnhnhà cao tầng

Trong những năm gần đây tường vây Barrét đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thếgiới, tạo điều kiện cho việc hoàn thiện công nghệ và kết cấu

Việt Nam hiện nay đang trên đà phát triển mảng nhà cao tầng, tường trong đất đượcđưa vào ứng dụng rất phổ biến trong móng nhà cao tầng, làm tường chắn đất, ngăn ngừamực nước ngầm, an toàn cho thi công các công trình xây dựng

1.2.2.2 Phân loại các dạng Tường vây Barrét :

Tường vây Barrét có nhiều ưu điểm so với các phương pháp khác, ứng dụng chonhững công trình trong điều kiện xây chen, công trình có chiều sâu lớn và kéo dài.

- Bảo vệ thành hố đào không bị sạt lở, an toàn cho các công trình lân cận

- Ngăn chặn nước ngầm không thấm vào tầng hầm trong khi thi công và sử dụng

- Tường phải đảm bảo ổn định, không bị nghiên hay lún quá giới hạn cho phép

- Đảm bảo được áp lực đất và áp lực mực nước ngầm

b Nhược điểm tường vây Barrét:

Tường trong đất có những hạn chế không thể áp dụng được trong điều kiện sau

- Trong đất có tảng lớn và có castơ với các lỗ rỗng và mạch ngầm, khi vữa sét chảyvào trong đất, vách hố đào bị phá hoại, không đảm bảo ổn định cho vách đào

- Khi có trong đất các khối cứng tự nhiên lớn hoặc khi có phóng xạ sẽ phá hoại bêtông và kết cấu bê tông cốt thép

- Trong bùn lỏng và cát chảy trên bề mặt hay khi có trong đất nước áp lực với dòngthấm tốc độ lớn

1.2.2.4 Phạm vi áp dụng :

a Quy mô công trình :

Tường vây Barrét được ứng dụng cho những công trình nhà cao tầng có xây dựng tầnghầm, những công trình trong điều kiện xây chen, nhằm đảm bảo ổn định khi thi công xâydựng cũng như an toàn cho các công trình lân cận

Ngoài ra tường vây Barrét có thể áp dụng trong các trường hợp sau :

- Ứng dụng vào các công trình ngầm như: Đường tàu điện ngầm, đường cầuchui, cống thoát nước lớn, các gara ô tô ngầm dưới đất v.v…

- Làm bờ kè cảng, làm tường chắn đất v.v

b Điều kiện địa chất thủy văn :

Tường vây Barrét được ứng dụng trong điều kiện địa chất thủy văn sau:

- Trong đất có áp lực nước và mực nước ngầm nằm cách đáy tầng hầm -1,2m

- Khu vực có mực nước ngầm không ổn định và thay đổi theo mùa

- Khu vực có địa chất yếu như: Sét nhão, Sét trạng thái mềm, Cát trạng thái chảy

Khi khảo sát địa chất phải xác định cho được một tầng đất sét hoặc sét pha đủ dày

và đủ cứng để tựa chân tường vào đó, mới đảm bảo được nước không vào tầng hầm

Đất này phải có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng và cứng để chịu được tải trọng docông trình và do bản thân tường truyền xuống, chiều dày của lớp sét này dưới chân tườngphải > 4b, trong đó b là chiều rộng tường trong đất Đất sét và sét pha có độ sệt IL<0.30 và

hệ số thấm nước K < 3x10-10m/sec

1.2.2.5 Một số hình ảnh ứng dụng Tường vây Barrét trong xây dựng công trình:

Hình 1.2: Tường vây Barrét bằng bê tông cốt thép.

1.2.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NEO TRONG ĐẤT

1.2.3.1 Lịch sử phát triển của neo trong đất :

Neo trong đất là hệ thống ổn định kết cấu, chống lại sự dịch chuyển quá mức của kếtcấu bằng cách tạo ra ứng suất trước truyền vào trong đất đá

Vào năm 1950, neo Bauer sử dụng tao cáp cường độ cao trong lỗ khoan có đường kínhnhỏ đã được giới thiệu ở Đức, tiếp theo là Úc và Thụy Sĩ

Ở Việt Nam, công trình đầu tiên sử dụng neo trong đất đã được Bachy SoletancheVietNam thực hiện thành công ở tòa tháp Vietcombank tại 184 Trần Quang Khải, Hà Nộivào năm 1997

Tường vây có neo được sử dụng để thi công 3 tầng hầm dự án Trung Tâm Điều Hành

và Thông Tin Viễn Thông Điện Lực Việt Nam vào năm 2008

Neo trong đất dùng giữ ổn định cho 2 tầng hầm của chung cư cao tầng Thương MạiDịch Vụ LUGIACO tại số 70 Lữ Gia - Q11 - TP.Hồ Chí Minh

1.2.3.2 Phân loại neo trong đất :

Neo trong đất có thể phân loại như sơ đồ phân loại neo sau :

Hình 1.4: Sơ đồ phân loại neo trong đất.

a Neo tạo lực kéo :

Nhược điểm của neo tạo lực kéo là gây nên vết nứt trong lớp vữa bảo vệ và mất tảitrọng do từ biến Do đó trong biểu đồ phân bố ma sát, đường phân bố ma sát ban đầu làđường cong Khi tải trọng tác dụng đường cong sẽ bị thay đổi

Hình 1.5: Phân loại neo theo phương thức liên kết với đất nền

Theo biểu đồ thay đổi tải trọng, đường cong tải trọng cần là đường số (1), nhưng khitải trọng tập trung hình quạt vượt quá lực kéo cho phép của đất, đường cong bị mất tảitrọng Nguyên nhân là sự giảm ma sát do tải trọng tập trung

b Neo tạo lực nén tập trung :

Neo tạo lực nén tập trung sử dụng các tao cáp dự ứng lực được bọc bằng ống PE, tạolực nén lên vữa bằng cách gắn chặt cáp vào đối trọng ma sát riêng

Nhược điểm là không tạo được lực neo cần thiết trong đất yếu, khi lực nén tác dụng lênvữa, tải trọng tập trung được tạo ra phần cuối của vữa có thể làm vỡ lớp vữa

Hình 1.7: Cấu tạo, biểu đồ thay đổi tải trọng và phân bố ma sát neo tạo lực nén tập trung

1.2.3.3 Hình ảnh công trình thực tế có sử dụng Neo trong đất :

Hình 1.8: Neo ổn định tường chắn khi thi công nhà ga Metro Athen – Hy Lạp (2007)

1.2.4 TỔNG QUAN VỀ HỆ GIẰNG CHỐNG TƯỜNG BARRÉT

Để đảm bảo vấn đề thi công đào đất tầng hầm, Hệ giằng vách là giải pháp cần thiết chovấn đề thi công an toàn và ổn định nền móng công trình

Vật liệu sử dụng làm hệ giằng chủ yếu là thép hình chữ I, có tiết diện lớn, nhằm đảmbảo được khả năng chịu lực khi công trình đang trong giai đoạn thi công

Các bước thực hiện hệ giằng chống vách tầng hầm :

- Tạo rãnh dẫn

- Hạ cọc chống vách

- Đào nới rãnh đến độ sâu vách đạt yêu cầu kỹ thuật thì lăn ép vải địa kỹ thuậtchống thấm vách, hạ panel hay ván khuôn xuống chắn đất

- Lắp xà gồ chịu lực chính Lắp xà ngang, xà đứng Lèn ty, lèn thanh chống

- Thả dây dọi, hiệu chỉnh kích để chống nghiêng cho vách

- Đầu tiên, lắp đặt ray để đóng cọc thép nối cọc cho đủ chiều dài theo yêu cầu

- Lắp đặt các thanh xà gồ chịu lực , khoảng 2,5 - 3m thì một dàn chống văng chịulực, không được đào sâu gây nguy hiểm

Hình ảnh thi công hệ giằng chống vách tầng hầm trong thực tế :

1.2.5 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 1.2.5.1 Lịch sử phát triển công nghệ Top–down :

Công nghệ Top-down đã vào Việt Nam được hơn mười năm, ứng dụng tại Tp.Hồ ChíMinh trước đến Hà nội Công trình đầu tiên là Harbourview - Nguyễn Huệ (1993-1994 -Bachy Solatance), công trình thứ 2 là Saigon Center rồi đến nhiều công trình khác

Hiện nay đã có rất nhiều công trình thi công theo phương pháp này các đơn vị thi côngnhư : Bachy (Pháp), Tungfeng (Đài Loan), Delta (Việt Nam), Longgiang (Việt Nam)

1.2.5.2 Tổng quan về công nghệ thi công Top–down :

Một trong những vấn đề cơ bản thi công tầng hầm nhà cao tầng là giải pháp ổn địnhthành hố đào trong quá trình thi công Trong thực tế có nhiều phương pháp giữ thành hốđào tuỳ thuộc vào độ sâu hố đào, điều kiện địa chất, mặt bằng thi công giải pháp kết cấu Bằng công nghệ Top-down người ta có thể đồng thời vừa thi công các tầng ngầm, vàphần móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà, thuộc phần thân Đối với những công trình sử dụng tường Barrét quanh công trình đồng thời làm tườngcho tầng hầm, Tác giả đề nghị nên thi công theo kiểu Top-down

Các bước thi công bằng công nghệ Top-down :

1 Thi công tường chắn đất: 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 và dùng dung dịch bentonite giữ thành

2 Đào đất tới cao độ thuận lợi thi công hệ giằng chống tạm theo phương đứng Chống

tạm theo phương đứng là dùng các cột chống bằng thép hình cắm trước vào các cọc khoannhồi ở đúng vị trí các cột suốt chiều cao từ mặt đất đến đỉnh cọc nhồi

3 Thi công hệ dầm sàn bê tông đầu tiên Tại sàn này để một lỗ trống khoảng 2x4m để

vận chuyển vật liệu 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 tầng trệt

4 Thi công Tường tầng hầm phía bên trong tường Barrét nếu cần thiết

5 Thi công vá các ô sàn được chừa lỗ khi thi công.

6 Thi công hoàn thiện như phương pháp truyền thống.

* Thiết bị phục vụ công tác đào đất phần ngầm: Thường dùng máy đào, máy san

đất, máy lu nền loại nhỏ, máy khoan bê tông và các công cụ đào đất thủ công

* Thiết bị phục vụ công tác vận chuyển: Sử dụng cần trục nhỏ phục vụ chuyển đất

từ nơi tập kết sau khi đào đất đưa lên xe ô tô chuyển đất đi xa, xe chở đất tự đổ

* Phục vụ công tác khác: Bố trí máy bơm, thang thép đặt tại lối lên xuống, hệ thống

đèn điện chiếu đủ độ sáng cho việc thi công dưới tầng hầm Trạm bơm bê tông, xe chở bêtông thương phẩm, các thiết bị phục vụ công tác thi công bê tông khác

1.2.5.3 Tính ưu nhược điểm của công nghệ Top-down:

a Ưu điểm công nghệ Top-down:

- Thi công tốt trong điều kiện mặt bằng công trường bị hạn chế

- Đẩy nhanh được tiến độ thi công phần ngầm công trình

- Tận dụng hệ sàn tầng trên đã thi công để làm hệ chống thành hố đào

- Hệ giằng chống ổn định tốt trong quá trình thi công

- Có thể thi công kết hợp Up-Up phần thượng tầng và Top-down phần ngầm

- Không phải chi phí cho hệ chống phụ, tường và hệ kết cấu có độ ổn định cao

- Thi công tốt trong điều kiện địa chất có hiện tượng bùn nền, nước ngầm…

b Nhược điểm công nghệ Top-down:

- Kết cấu cột tầng hầm phức tạp, liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công

- Đội thi công cần phải có nhiều kinh nghiệm

- Thi công phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo.

1.3 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.3.1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG NƯỚC :

Một số hình ảnh phần nền móng, tầng hầm nhà cao tầng trong nước :

Hình 1.10: Trụ sở VINACONEX tại Hà Nội

Hình 1.11: Công trình VINCOM 1 tại Hà Nội

Hình 1.12: Công trình VINCOM 2 – Hà Nội

Hình 1.14: TT Điều Hành Thông Tin Viễn Thông Điện Lực Việt Nam (EVN)

Hình 1.15: Trung tâm đào tạo Trường ĐH Kinh Tế Quố Dân Hà Nội

1.3.2 TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGOÀI NƯỚC

Một số hình ảnh phần nền móng, tầng hầm nhà cao tầng ngoài nước :

Hình 1.16: Thi công đào đất tầng hầm nhà cao tầng.

Hình 1.17: Thi công đào đất tầng hầm nhà cao tầng.

Hình 1.18:Thi công nhà ga Metro Athen – Hy Lạp (2007)

Hình 1.19:Thi công nhà ga Metro Athen – Hy Lạp (2007)

1.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN :

Qua nghiên cứu tổng quan công nghệ nền móng trong và ngoài nước, tác giả nhận thấytrong những thập niên gần đây hầu hết các công trình nhà cao tầng đều sử dụng công nghệtường vây Barrét, cọc khoan nhồi, kết hợp với biện pháp thi công Top–down

Trong khi TP.Hồ Chí Minh là khu vực có địa tầng đất yếu dày nên việc ứng dụng côngnghệ nền móng nói trên cho công trình nhà cao tầng trong điều kiện xây chen là giải pháphợp lý.

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG RÌNH

ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU VỰC TP.HỒ CHÍ MINH

2.1 NGHIÊN CỨU LỊCH SỬ THÀNH TẠO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

Do ảnh hưởng của chuyển động kiến tạo Cimeri và cuối Triat khu vực Nam Bộđược nâng lên Vùng chịu ảnh hưởng của trầm tích lục nguyên để lại cuội kết Bửu LongChâu Thới Sau đó tới Đà Lạt và cũng như Đồng Bằng Sông Cửu Long bắt đầu hạ xuống

và tích tụ các trầm tích Lục Nguyên tuổi Jura gồm: bột kết, cát kết, phiến sét (Điệp La Ngà

j2ln, Điệp Long Bình j3ln)

Bước sang giai đoạn Kainozoi, khu vực phía Nam đã đạt được ổn định tương đốitrong suốt thời gian từ cuối Creta đến toàn bộ Paleogen Sự hạ thấp tiếp theo của bề mặt địahình lúc bấy giờ tạo điều kiện cho sự lắng đọng trầm tích các loại thuộc địa tầng BìnhTrưng, tầng Nhà Bè và Điệp Bà Miếu Các hệ tầng này phân bố trên phạm vi khá rộngnhưng không liên tục và không đồng loạt trên toàn bộ khu vực nghiên cứu

Mặt khác sự gián đoạn giữa các tầng Bình Trưng, Nhà Bè, Bà Miếu nói lên quy luậtchung của vùng là trong suốt Neogen, hầu như lãnh thổ tồn tại trong điều kiện dưới mựcnước đồng thời có điều kiện nâng cục bộ tạo ra các chu kỳ chuyển động nâng ngắn hạn Cóthể dẫn chứng điều này bằng sự có mặt hiếm hoi và hạn chế của tầng Bình Trưng

Như vậy trong suốt Neogen, trừ Mioxen sớm vắng mặt trong địa tầng, ta có các đạibiểu của chúng: Mioxen muộn (tầng Bình Trưng), Pliocene sớm (hệ tầng Nhà Bè),Poliocene muộn (Bà Miêu), giai đoạn này hầu như tồn tại trong cơ chế hồ, đầm,vũng, vịnh

để chuyển dần sang vị trí của sông đến lục địa trong pleixtoxene với sự hiện diện của trầmtích sông và tam giác châu pleixtocene sớm (tầng Trảng Bom), Pleixtoxene sớm giữa (tầngThủ Đức), pleixtocene muộn (tầng Củ Chi)

Từ Pleixtocene sớm đến muộn, khu vực phía Bắc của vùng nâng lên, biểu hiện cácphun trào bazan khắp Đông Nam Bộ Ngược lại vùng nghiên cứu tiếp tục chìm xuống mởđường cho sự tích tụ của vật liệu hiện đại Holocene khá đa dạng và rộng rãi…

Vào cuối pleixtocene, cả khu vực nghiên cứu, Đồng Bằng Sông Cửu Long, lục địaCampuchia trở thành một khối thống nhất, không chịu ảnh hưởng của biển mà được lâng

lên chịu tác dụng xâm thực, bóc mòn lục địa Điều này thể hiện rõ ở sự phong hóa laterite

và sự nghèo nàn các vết tích pleixtocene Quá trình này còn tiếp diễn tới đầu Holocene

Đầu Holocene giữa, biển bắt đầu kéo vào và tạo trầm tích đầm lầy ven biển Biểntiến vào khu vực bằng các lạch triều Trầm tích trong giai đoạn này đã để lại lớp đất sét phađất bội màu xám xanh đen, xám đen có nhiều tàn tích thực vật chưa phân hủy hoàn toàn

Các thành phần cấu tạo Holocene phủ kín hầu như toàn bộ vùng nhà bè, Quận 7, do

vị trí địa lý của vùng, hầu như các trầm tích Holocene của vùng có nguồn gốc sông biểntổng hợp Trầm tích Holocene còn có tên gọi là phù sa mới thường có màu xám, xám đen,xám nâu, thành phần vật liệu chủ yếu là á cát, á sét, sét bùn… đặc biệt các trầm tích nàythường chứa nhiều vật chất hữu cơ thường bị nén chặt

Trầm tích Holocene dưới- giữa nguồn gốc sông biển ( amIV1-2bc ): Các trầm tíchHolocene gốc sông biển ( amIV2-3 bc ) phân bố khá rộng, chúng phân bố khá rộng ở phíaNam Bình Chánh nên chúng được mang tên tầng Bình Chánh ( amIV1-2bc ) Thành phầnvật chất của các trầm tích chủ yếu là cát bột màu trắng xám, xám vàng, dày từ 5 - 10m đến

20 - 30m

Trầm tích Holocene giữa - trên ( amIV2-3cg ): Trầm tích này thường gọi là lớp bùnsét nguồn gốc sông biển ( amIV2-3 ) màu nâu sẫm, xám đen chứa nhiều chất hữu cơ Chúngđược hình thành trong suốt thời kỳ biển tiến Holocene, có bề dày khoảng 5 - 8m Trongchúng đôi khi chứa những thấu kính hoặc lớp cát pha , sét pha

Trầm tích hiện đại nguồn gốc sông biển ( amIV3 ): Lớp bùn sét, sét bùn, sét pha, bùncát màu xám đen phân bố rộng rãi dọc theo các sông rạch trong khu vực Quá trình vậnchuyển và trầm tích của các vật liệu này chịu ảnh hưởng của thủy triều biển và chế độ vậnđộng của sông Các thành tạo trầm tích hiện đại nguồn gốc sông biển và các trầm tíchHolocene giữa - trên ( amIV2-3cg ) liên quan chặt chẽ với nhau, khó mà tách rời được.Chúng là những vật liệu tích tụ trễ nhất trong các lòng sông rạch và bám sát hai bên bờsông, bề dày có thể lên đến 15- 20m

2.2 KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHU VỰC Tp HỒ CHÍ MINH:

Hình 2.1: Bản đồ địa mạo khu vực Tp.Hồ Chí Minh

Hình 2.2: Bản đồ phân vùng địa chất công trình khu vực TP.Hồ Chí Minh.

2.3 MỘT SỐ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH

2.3.1 Mặt cắt địa chất khu vực Quận 7:

Hố thăm dò được thực hiện tại phường Tân Thuận - Quận 7 - TP.Hồ Chí Minh

Hình 2.3: Hình trụ hố khoan Tân Thuận - Q7- TP.Hồ Chí Minh

Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất xác định theo tiêu chuẩn ASTM, đượcthống kê và lập thành bảng sau:

Bảng 2.1: Tính chất cơ lý hố khoan Tân Thuận - Q7- TP.HCM.

2.3.2 Mặt cắt địa chất khu vực Quận 3 :

Hố thăm dò được thực hiện tại phường 12 - Quận 3 - TP.Hồ Chí Minh

Hình 2.4: Hình trụ hố khoan Phường 12 - Quận 3

Hình 2.5: Hình trụ hố khoan Phường 12 - Quận 3

Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất xác định theo tiêu chuẩn ASTM, đượcthống kê và lập thành bảng sau:

Bảng 2.2 : Tính chất cơ lý hố khoan Phường 12 - Quận 3.

2.3.3 Một số hình trụ hố khoan tiêu biểu khác :

Hình 2.8: Hình trụ hố khoan Quận 1-TP.Hồ Chí Minh

2.3.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN :

Qua nghiên cứu lịch sử thành tạo địa chất và kết quả thăm dò của một số hố khoankhu vực TP.Hồ Chí Minh, tác giả nhận thấy địa chất công trình tại TP.Hồ Chí Minh có thểchia thành hai khu vực chính sau:

Khu vực đất yếu :

Đó là khu vực nhà bè, Tân Thuận, Quận 4, Quận 2, Quận 6, Quận 8, một phần Quận

5, một phần Quận Bình Thạnh, một phần Huyện Hóc Môn và một phần Quận Thủ Đức.Nơi đây ngay từ trên mặt đã gặp lớp bùn yếu phân bố từ độ sâu 20 - 30m, sau đó là lớp sétdẻo mềm và đến dẻo cứng có trị số SPT tăng từ 10 - 15 lên 30 - 35 Trừ phía Bắc Thủ Đứcsớm gặp đá góc còn thường đến độ sâu 60 - 80m vẫn là các sản phẩm của các trầm tích đệ

tứ gồm cát hoặc sét cứng

Khu vực đất tương đối yếu :

Diện phân bố của khu vực này chiếm phần lớn ở Quận 1, Quận 3, một phần Quận 5,Tân Bình, Gò vấp, phần lớn Quận phú nhuận, huyện Hóc Môn và Củ Chi Ở đây thay cholớp bùn là lớp sét latarite hóa khá cao có bề dày tương đối ổn định từ 3 - 5m Cường độchịu tải của lớp latarite này khá cao vì trị số SPT thường lớn hơn 25 Tiếp theo lớp laterite

ta gặp lớp cát mịn chặt vừa thường có chiều dày 15 - 20m

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH XÂY CHEN

3.1 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP VÀO CÔNG TRÌNH SỐ 25 BIS

NGUYỄN THỊ MINH KHAI -TP HỒ CHÍ MINH

3.1.1 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

3.1.1.1 Đánh giá đặc điểm công trình:

- Công trình “Văn phòng cho thuê” số 25Bis Nguyễn Thị Minh Khai - TP.Hồ Chí Minh là công trình nhà cao tầng gồm có: 02 tầng hầm + 01 trệt + 15 lầu + 01sân thượng + mái Chiều cao tại đỉnh mái là 64.5m so với mặt đất tự nhiên

- Công trình là nhà cao tầng có tải trọng lớn Toàn bộ tải trọng công trình sẽ đượctruyền xuống móng là các cọc khoan nhồi đường kính 1000mm cho lõi cứng và đường kính800mm cho móng dưới cột biên Cao độ mũi cọc là -56m so với cao trình ±0.00 kiến trúc

- Công trình phải thi công trong điều kiện xây chen Hố móng công trình sâu dễ gâyảnh hưởng xấu tới các công trình lân cận, do đó bố trí hệ tường BTCT trong đất dày600mm, chân tường hạ tới cao độ -15m Hệ tường BTCT và hệ giằng chống tạm làm hệ kếtcấu chắn đất đảm bảo an toàn trong quá trình thi công phần ngầm

- Tường BTCT trong đất sẽ chịu tải trọng ngang do áp lực đất truyền vào và mộtphần nhỏ tải trọng đứng của các sàn tầng hầm và sàn tầng trệt

3.1.1.2 Đánh giá điều kiện địa chất công trình:

1/ Địa tầng:

Theo kết quả khảo sát địa chất công trình tại hố khoan sâu 60.0m, có cột địa tầng được phân chia theo thứ tự từ trên xuống dưới như hình sau :

2/ Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất:

Theo khảo sát địa chất công trình và thí nghiệm trực tiếp với đất ta có kết quả các chỉtiêu cơ lý của các lớp đất được lập thành bảng sau:

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất công trình số 25 Bis Nguyễn Thị Minh Khai – Quận 1.

CII

(KPa)

E(MPa)

3/ Đánh giá tính chất xây dựng của các lớp đất nền:

- Lớp đất 1: Phân bố mặt trên toàn bộ khu vực khảo sát có chiều dày 1.4m, là lớp đấtyếu và khá phức tạp, độ nén chặt chưa ổn định Không thể làm nền cho công trình

- Lớp đất 2: Lớp sét màu vàng nâu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, có chiều dày 2.5m.Kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn: N = 18 búa / 30cm