MỘT SỐ CÔNG NGHỆ THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG

Những vấn đề công nghệ xây dựng nền móng nghiên cứu ở đây chủ yếu gồm: + Hố đào có tường cừ + Tường trong đất + Cọc nhồi bê tông cốt thép, và + Vấn đề chống thấm cho phần dưới đất của cô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

-*** -

MỘT SỐ CÔNG NGHỆ THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG

Đề tài khoa học Cấp bộ Nhóm Công nghệ Xây dựng

Chủ trì: PGS Lê Kiều

HÀ NỘI 1996

NHỮNG VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG

NHÀ CAO TẦNG

PGS Lê Kiều Khoa Xây dựng Trường Đại học xây dựng

1 Điều chung

Những vấn đề công nghệ trong xây dựng nhà cao tầng được chúng tôi

đề cập trong hai phần chính:

+ Xây dựng nền móng nhà cao tầng + Những vấn đề xây dựng phần thân Nhà cao tầng có những yêu cầu riêng so với xây dựng nhà từ 10 tầng trở xuống

Đặc trưng của nhà caot ầng là: số tầng trên 10 tầng, móng sâu

Móng sâu sẽ gặp nước ngầm, tầng chịu tải thưởng nằm trong đất yếu Ảnh hưởng của lực xô ngang của đất khá lớn, lún mạnh, thi công vô cùng khó khăn

Nhiều tầng thì tổng thể độ cao nhà sẽ lớn Tính toán phức tạp các đồng nghiệp của tôi đã đề cập trong nhiều bài ở tập tài liệu này Chúng tôi thấy thi công nhà nhiều tầng có những khó khăn do chiều cao lớn sinh ra cũng khá nhiều: vận chuyển lên cao, đà giào phải an toàn mà lại cao theo tầng nhà thi công, thi công trong sức gió mạnh luôn thổi An toàn lao động khị thao tác trên cao, tránh rơi người, rơi vật tư trên cao, tránh rơi người, rơi vật từ trên cao xuống Vấn đề cùng phải làm việc theo một đường thẳng đứng nên che chắn cho an toàn phải đề xuất ra và giải quyết thấu đáo

Xây dựng cao, lại xây dựng trong đô thị thì vấn đề an toàn chung cho cộng đồng cần được giải quyết thấu đáo Vấn đề vệ sinh môi trường trên không, trên mặt đất, nước sử dụng và nước thải Vấn đề tiếng ồn, vấn đè bụi

Xây dựng nhà cao tầng trong đô thị là vấn đề mới đối với công nghệ nước ta

Những giải pháp pháp được tuyển nêu trong nghiên cứu này chỉ là những bước đầu Chúng tôi mong được dần dần hoàn chỉnh để lại được trình bày thêm trong những trang tiếp của tập tài liệu này

2 Những vấn đề xây dựng móng nhà cao tầng trong đô thị

Nhà nhiều tầng thường làm một, hai, ba tầng hầm với hai mục đích rõ rệt là giảm nhẹ tải đặt lên nền đất chịu lực (vì lấy bớ đất do tầng hầm chiếm chỗ) và tăng độ ổn định cho công trình do móng được chôn sâu

Ngoài ra, xét trên quan điểm sử dụng, thêm tầng hầm sẽ thêm diện tích

sử dụng như để làm garage, tầng phục vụ, kho chứa…

Tuy vậy những phức tạp trong thi công cũng đang đón chờ

Thi công công trình ngầm đường như được đề xuất từ lâu nhưng lúc nào cũng luôn luôn là vấn đề mới mẻ với lý do rất đơn giản là không vùng đất nào lại giống vùng đất nào về phương diện địa chất công trình, địa chất thủy văn, điều kiện địa hình nhất là điều kiện môi trường

Trong thi công và nền móng cho nhà cao tầng tuy chúng ta chưa làm loại nhà này bao nhiêu nhưng chúng ta cũng đã có những kinh nghiệm của việc xây dựng nền móng nói chung Chúng ta còn có kinh nghiệm của các nước láng giềng như Thái Lan, Singapor, Hongkong, Hàn Quốc và những nước khác Tổng kết những kinh nghiệm của các nước làm nhiều trước ta, chúng ta hy vọng sẽ rút ngắn được thời gian mò mẫm

Việc nghiên cứu chủ yếu lấy địa điểm xây dựng là đồng bằng để ám chỉ

Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng… Những vùng đồi núi, trung dung dịch, cao nguyên có thể dùng tài liệu này như tài liệu tham khảo

Những vấn đề công nghệ xây dựng nền móng nghiên cứu ở đây chủ yếu gồm: + Hố đào có tường cừ

+ Tường trong đất

+ Cọc nhồi bê tông cốt thép, và

+ Vấn đề chống thấm cho phần dưới đất của công trình

2.1 Hồ đào có tường cừ

Có ba dạng tường cừ phổ biến: thép, gỗ, bê tông cốt thép

Tường cừ thép có các dạng chủ yếu: cừ phẳng Lackawanna, cừ phẳng Senelle, cừ khum Rombas, cừ chữ Z kiểu Belval, cừ chữ S mang tên cừ đất đỏ (terre rouge), cừ chữ Z kiểu Rombas, cừ khum kiểu Larsen… Điều cần lưu ý trong cừ thép kà khe nối giữa hai tấm cừ thép cạnh nhau Có nhiều cách nối: nối mộng âm dương, mép nối đuôi tròn, mép nối móc, mép nối hỗn hợp, nối dùng thêm phụ kiện như chạc ba phụ kiện ghép căn hai phía…

Đóng ván cừ tương tự đóng cọc, chỉ cần lưu tâm trình tự đngs cho các thanh cừ saukhi đóng sẽ ép vào nhau, không bị xòe nan quạt dưới ngầm

Đóng tường cừ trong thi công đô thị có thể có những trục trặc khả dĩ:

(i) Gây hiện tượng lún sụt bề mặt chung quanh khu vực hố đào

Độ lún nhiều, ít, rất phụ thuộc chiều sâu hố đào, độ cứng của hệ cừ Khi hút nước trong cừ để tạo khô thì nước chung quanh khu vực hố chảy về hố, tạo cho đất chung quanh rỗng, cũng là nguồn gốc tạo lún cho chung quanh

Đào hồ cừ trong đô thị phải có biện pháp bảo vệ cho công trình lân cận một cách nghiêm ngặt

(ii) Nâng đáy hồ đào

Có thể đất nền bị dỡ tải, nền dưới yếu, sức đẩy Archimède là những nguyên nhân khả dĩ Nếu thời gian thi công kéo dài dưới đáy móng sẽ bị phá

vỡ kết cấu Nếu lại đào đất trong vây cừ là cát thì việc gia cố hồ đào sẽ rất khó khăn Dưới tác dụng của nước có áp thì nền đất đáy hố coi như bị phá hỏng hoàn toàn

(iii) Chuyển vị tường cừ

Dưới áp lực ngang đủ lớn để gây ra những biến dạng, nhất là khu chung quanh khu vực đào có công trình thì những công trình này làm tăng áp lực ngang đáng kể Cần có các hệ sườn ngang đủ cứng Nhiều khi phải đóng thêm lớp cừ cọc bê tông cốt thép bên trong lớp cừ ngoài Cũng có thể làm hệ neo quanh thành hố vào đất chung quanh

2.2 Tường trong đất

Tường trong đất về lý thuyêt không cò gì mới vì Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu các công tác về nền móng (TCXD 79-80) đã có mục 6 nêu các yêu cầu về xây dựng tường trong đất Đấy là lý thuyết nhưng chúng tôi nghỉ,

có thể khi soạn thảo TCXD 79-80, những người soạn thảo cũng chưa hình dung hết nó

Tường trong đất, nhất là tường trong đất bê tông cốt thép dùng trong xây dựng nhà cao tầng rất hữu hiệu

Công nghệ xây dựng tường trong đất tóm tắt như sau:

Quanh chu vi công trình cứ ngắt khoảng 3 mét chiều dài chu vi là mộtd dơn vị thi công Dùng gầu ngoạm để đào đất theo chiều thẳng đứng Bơm dung dịch bentonit để giữ thành vách hố đào Khi đạt độ sâu thiết kế thì đưa cốt thép xuống rồi đổ bê tông trong nước Sau khi đổ bê tông một hai ngày tiếp tục thi công 3 mét sau, cứ thế cho đến khi khép kín chu vi

Kinh nghiệm của Đài Loan về kích thước tường trong đất như sau

Số trong ngoặc phía trên là số tầng, phía dưới là số tầng hầm

Khi xây dựng công trình ngầm trong đất cần nắm chắc cáu tạo địa chất đến độ sâu thấp hơn đáy của công trình trên 10 mét

Các tài liệu thăm dò địa chất phải bao gồm:

- Mặt cắt và cột hố khoan có đánh giá chất lượng và số lượng các vật thể cản có thể gặp phải

Các đặc trưng cơ lý của đất trong đó có khối lượng thể tích, góc ma sát trong hệ số rỗng, hệ số thấm Đối với đất cát ngoài các đặc trưng trên còn phải có số liệu về thành phần hạt, đối với đất sét thêm chỉ số dẻo, độ sệt, và lực dính

Các số liệu về mực nước ngầm, chế độ xâm thực của nước ngầm và độ sâu của lớp không thấm

Trong thiết kế thi công tường trong đất phải nêu rõ biện pháp và công

cụ kiểm tra chất lượng và ngay cả công cụ kiểm tra chất lượng ấy được kiểm định như thế nào

Những yêu cầu của dung dịch bentonit như sau:

+ Độ nhớt đặc trưng cho tính lưu động của dung dịch trong khoảng

2.3 Cọc nhồi bê tông cốt thép

Gần đây một số nhà cao tầng ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh dùng cọc nhồi bê tông cốt thép làm móng cho nhà cao tầng Cọc nhồi đã sử dụng có đường kính 800mm đến 1200mm Móng đã làm sâu trên dưới 45-50 mét

Các hãng máy khoan chào nhiều dạng để thi công cọc nhồi Như hãng NIPPON-SHARYO đã giới thiệu loạt máy khoan DH với các tính năng chủ yếu:

Loại máy: DHJ-40; DHJ-60-2; DHP-80l DH408-95M; DH508-105M; DH68-120M…

Đường kính lỗ khoan từ 300mm đến 1200mm và có thể khoan rộng hơn nữa

Độ sâu khoan có thể tới 60 mét

Nhờ các loại khoan này, việc làm bê tông cọc nhồi dễ dàng hơn trước nhiều

Tùy tình hình địa chất khu vực xây dựng mà quyết định có sử dụng bentonit để giữ thành hố khoan hay không

Nếu sử dụng bentonit xem đoạn trên

Cách đổ bê tông trong nước như trong trường hợp trong đất

Đổ bê tông xuống hố khoan theo ống Nút giẻ đầu ống, thả ống xuống đáy hố khoan Cho bê tông vào, nhấc nhẹ cho ống cao hơn đáy 200mm để bê tông đùn giẻ ra và đùn ra chung quanh và dâng cao ngập ống Cứ để bê tông ngập ống đến 800mm đến 1000mm Sau đó, tiếp tục cho bê tông vào hố khoan đồng thời nâng ống, giữ cho độ ngập không đổi của ống trong bê tông

(iii) Rút ống chống quá vội gây tóp tiết kiệm

2.4 Vấn đề chống thấm cho phần ngầm của công trình

Nếu việc xây dựng tận dụng hết địa giới mình có được thì việc chống thấm bắt buộc phải tiến hành bên trong nhà Đây là việc làm hết sức khó khăn, thông thường mang lại kết quả là không bảo đảm chất lượng cho công trình, dẫn đến khó khăn cho sử dụng

Với những kinh nghiệm của mình đã nghiên cứu về chống thấm cho công trình ngầm từ những năm 1964 cho đến nay vẫn tiếp tục, chúng tôi nêu những tuyển chọn giải pháp mà theo chúng tôi sử dụng được ở đây mà không

có chút nào gợn nghi ngờ

Trước khi vào giải pháp thì điều đầu tiên trong chống thấm là tính cẩn thận, sự tuân thủ nghiêm ngặt trình tự và yêu cầu kỹ thuật Giải pháp tổng thể, toàn diện đồng bộ Thi công phải nghiêm túc, tỷ mỷ, có lương tâm

Phương án khả dĩ được chọn là:

(i) Tận dụng ngay bản thân tường bê tông móng, rửa sạch, gắp lớp áo cũng là vữa xi măng cát, rồi phủ lớp chống thấm là lớp có phụ gia chống thấm

Phụ gia chống thấm dùng mattit atphan nguội

Mattin atphan nguội đã được Liên Xô (cũ) dùng trong nhiều công trình ngầm ở nước ta, nhất là trong các công trình nhà máy điện như nhà máy điện Uông Bí… cho đến nay những lớp chống thấm này vẫn tỏ ra tốt (trên 30 năm)

Chế tạo mattit atphan đại loại như sau:

Đun bi tum No 5 đến 180oC Đun nước sôi đến 100oC Rang kỹ bột đá rồi trộn bột đá với bi tum sôi Cho một gáo nước sôi lại một gáio bitum vào máy khuấy, đảo đều Cuối cùng được thể huyền phù với hình tượng: hạt bột

đá được bi tum bọc quanh, những hạt này nổi trong môi trường nước

Khi dùng lấy nước huyền phù này thay nước lã để trộn với xi măng và cát thành mattit atphan nguội Dùng mattit atphan nguội có thể thi công khi mặt gắn còn ẩm

Theo những kết quả báo cáo thì lớp áp mattit atphan có thể đạt tới B5 trở lên

Tóm lại vấn đề chống thấm cần:

+ Thi công bê tông móng cho tốt và sử dụng ngay nó làm lớp chống thấm

+ Dùng áo chống thấm bằng vữa mattit atphan nguội

+ Dùng áo chống thấm theo họ chất dẻo

+ Khi có điều kiện, nên dùng chống thấm bằng đất sét, nhưng phải làm chống thấm từ bên ngoài vào trong nhà

3 Xây dựng phân thân nhà cao tầng

Xây dựng thân nhà cao tầng có biết bao vấn đề, nhưng chúng tôi lựa chọn những điều đặc trưng nhất của xây dựng thân nhà cao tầng để nghiên cứu Theo chúng tôi có những vấn đề sau đây: Vấn đề khuon và đà giáo cho

bê tông và bê tông cốt thép toàn khối, vấn đề cung cấp bê tông đến vị trí kết cấu, vấn đề vận chuyển, vấn đề đà giáo ngoài

3.1 Những vấn đề về khuôn cho bê tông và bê tông cốt thép toàn khối

Khi xây dựng nhà cao tầng, khuôn và đà giáo cần lưu tâm đến những điểm sau đây:

+ Tâm lý và thể trạng công nhân khi làm việc trên cao

+ Tốc độ gió lớn tác động đến ván khuôn, đà giáo, người, dụng cụ khi làm việc trên cao

+ Sự rơi vật liệu, dụng cụ, Sự bay vật liệu, quần áo: áo jacket, áo gió,

áo mưa Sự đung đưa những thứ kể trên

+ Sự phải cùng làm việc trên cùng đường thẳng đứng

Từ những đặc điểm này mà thiết kế ván khuôn, đà giáo phải có những yêu cầu:

- Vững chãi: thỏa mãn các yêu cầu về độ bền và độ ổn định

- Bảo đảm an toàn, nếu rơi không được quá 3 mét Trong phạm vi rơi này phải được chặn và đỡ

- Dựng lắp phải dễ dàng Đặc là ổn định ngay được tại vị trí Mọi sự bắt bulông, tạo gioằng để cố định bền Tự thân kết cấu không được tạp lật

- Việc tháo cũng dễ dàng

- Cố gắng cơ giới hoá đến mức tối đa

Với những luồng tư duy ấy, chúng tôi thấy có thể dùng ván khuôn gỗ thông thường cho tầng 6 đổ xuống Cao nữa nên dùng hệ giáo ván khuôn kim loại theo kiểu của hãng Outinord mà tổng công ty xây dựng số 1 Bộ xây dựng

đã mua nhập

So sánh hệ giáo và khuôn của Outinord với hệ giáo Pal, dầm Pecso, khuôn khay kim loại Nhật bản ta đã nhập những năm 1970 thì mức độ an toàn cao hơn, mức cơ giới hoá cao hơn và năng suất lao động cũng cao hơn

Theo Hội thảo quốc tế tại Hà nội về hệ khuôn Outinord, Hãng cho biết

độ luân lưu có thể đạt tới 1500 lần Nếu như thế thì các chi phí cho ván khuôn, đà giáo chỉ chiếm khoảng 10 o/o so với các biện pháp hiện nay cho nhà 5 – 6 tầng chiếm 25 – 30 0/0 giá thành khối bê tông thành phẩm

Khuôn kim loại gắn hệ lan can, lắp tháo bằng bulông là biện pháp tiến

bộ

Các công ty xây dựng nên đầu tư coi như dạng tài sản cố định cho đơn

vị mình, không nên do dự coi khuôn, đà giáo như trang bị rẻ tiền mau hỏng

3.2 Ván bê tông và bê tông cốt thép

Trong xây dựng nhà cao tầng, sự sử dụng bê tông chế trộn sẵn từ một trung tâm là một nhu cầu thiết yếu

Việc sử dụng trung tâm chế trộn sẵn thông thường kết hợp bơm bê tông lên cao và vận chuyển xa nên có lợi rõ rệt:

+ Chất lượng bê tông ổn định

Nhờ chế trộn trung tâm mà tổ chức phòng thí nghiệm kiểm tra chất lượng bê tông được kinh tế và trang bị đầy đủ: Chất lượng cốt liệu về đá gốc,

về các tính chất thạch học, khoáng hoá, cơ lý tính, kích thước hạt…Có phòng thí nghiệm của trung tâm nên thí nghiệm xi măng theo các tính chất yêu cầu của sản xuất Có phòng thí nghiệm của trung tâm nên ngay cả nước để trộn bê tông cũng được kiểm tra đầy đủ

Chế trộn tại trung tâm có những phương tiện để kiểm tra chất lượng và tác động của phụ gia nên việc dùng phụ gia hoàn toàn yên tâm

Nhờ những trang bị đầy đủ của trung tâm nên thời gian thao tác cũng như lượng nước trong kiểm soát được chặt chẽ

Tất cả những yếu tố đó trung tâm bê tông là người bạn đồng hành của công tác bê tông trong xây dựng nhà cao tầng

Trước đây còn một chút nghi ngại về thời gian đông kết của bê tông, sự phân tầng khi vận chuyển xa Sự nhập khá nhiều xe trộn kiêm vận chuyển của các trung tâm bê tông hai năm gần đây đã hoàn toàn loại bỏ mối lo này Xe có thể chứa lượng nước định sẵn tương ứng với yêu cầu và lượng bê tông trong thùng trộn mà: hoặc vừa đi vừa trộn hoặc đến hẳn công trường mới trộn

Một số liệu ngắn gọn của một tổ hợp trộn, chuyển bê tông mà Putzmeister giới thiệu:

Xe trộn bê tông: Thùng trộn KA6/TM6 thể tích 6m3, bơm thủy lực chạy động cơ diesel của xe vận tải có điều chỉnh vòng quay và chiều quay, bơm nước 300 l/phút

+ Kết hợp sử dụng bơm để đưa bê tông lên cao và đi xa:

Trước năm 1988 ta có hai máy bơm bê tông do Liên Xô (cũ) trang bị cho Công trường Sông Đà nhưng dù có chuyên gia nước Liên Xô (cũ cũng không sử dụng được chủ yếu vì nguyên lý kỹ thuật chưa hoàn chỉnh

Từ 1992, các nước Nhật, CHLB Đức giới thiệu và bán được nhiều bộ bơm bê tông cho các côn gty của nước ta

Hiện nay sử dụng bơm bê tông không còn xa lạ với giới thi công Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, ít ra cho đến giữa năm 1994, toàn quốc đã có

12 máy bơm của các hãng CHLB Đức, Nhật Bản Nhiều hãng cũng tổ chức biểu diễn máy để chào hàng tại khu vực Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh

Về máy bơm CHLB Đức, Putzmeister giới thiệu:

Bơm BSA 1005D/EM, động cơ diesel 50kw, lưu lượng lý thuyết 45m3/giờ áp suất tối đa 52 bar Các phụ tùng giao theo yêu cầu của người mua

Về máy bơm Nhật Bản có nhiều hãng đã vào chào hàng và bán được hàng Chúng tôi giới thiệu làm thí dụ một hãng KYOKUTO Hãng này chào 5 bơm: PY110-258; PY21-60; PY21-51; PY60-14; PY21-10

Những loại máy này có thể bơm xa đến 800 mét, bơm cao đến 200 mét Công suất bơm tối thiểu 45m3m, tối đa 100m3

Việc dùng máy bơm giảm được chi phí đà giáo để vận chuyển cao, cầu ván vận chuyển xa Dùng bơm sạch sẽ công trường, an toàn lao động

Có vấn đề nhà sản xuất phải tính về thành phần bê tông cho phù hợp biện pháp thi công

Vấn đề vận chuyển lên cao nhóm cơ giới sẽ trình bày riêng

3.3 Vấn đề đà giáo ngoài

Hoàn thiện mặt ngoài sẽ được làm theo nguyên tắc cứ được hai tầng thì hoan chỉnh luôn mặt ngoài Hai tầng thì hệ giáo ngoài hỗ trợ được nhau, đồng thời tạo tâm lý an toàn cho công nhân làm việc Hai tầng này có lan can cao 2m Chiều rộng của giáo để lao động từ 2-3 mét Trong bộ Outinord có hệ giáo ngoài này

Khi làm nhà cao, bên ngoài phải bọc kín bằng vải bạt, điều đầu tiên là tránh bụi cho người phía dưới, cho vệ sinh môi trường đồng thời tạo tâm lý an toàn cho công nhân làm việc

4 Kết luận:

Trong khoảng hai năm lại đây, công nghệ xây dựng của nước ta có những bước tiến nhanh vượt bực do thực tiễn cũng như có điều kiện hòa nhập quốc tế Sự tiến bộ này cùng với nhu cầu thực tiễn, hoàn toàn chúng ta có thể nghĩ đáp ứng được nhiệm vụ xây dựng nhà cao tầng

Chuẩn bị nghiệp vụ, đào tạo cán bộ công nhân đi trước một bước Chúng tôi nghĩ rằng cán bộ, công nhân Việt Nam hoàn toàn tiếp cận với công nghệ mới này tốt đẹp./

Thiếu T10-

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Mở đầu

Chính sách mở cửa, hợp tác với các nước trong khu vực và trên toàn thế giới đã làm cho ngành xây dựng và các ngành kinh tế khác đã và đang có những thay đổi nhanh chóng cả về chất và lượng Ở nhiều nơi trên các miền của đất nước, đặc biệt là Hà Nội và Sài Gòn nhiều công trình nhà cao tầng đã mọc lên nhanh chóng, riêng tại Thủ đô Hà Nội chỉ từ năm 1993 đến nay, nhiều nhà cao tầng đã và đang được gấp rút hoàn thành Có thể kể ra một số công trình tiêu biểu sau:

- Cải tạo và mở rộng khách sạn Mêtrôpôn (Tràng Tiền)

Việc xây dựng nhà cao tầng để đáp ứng các nhu cầu về nơi ở, nghỉ ngơi

và làm việc v.v… là một yêu cầu bức xúc

Cũng chính như vậy mà xây dựng nhà cao tầng đã, đang và sẽ la một bộ phận lớn và quan trọng trong công tác xây dựng tại Việt Nam

Các công trình nhà cao tầng được xây dựng xuất phát không chỉ vì mục đích làm đẹp cho phố phường hay hài hòa cho Kiến trúc tổng thể của thành phố mà nó còn đảm bảo cho mục đích tận dụng đất đai trong thành phố vốn ngày càng thật hẹp thêm

Sự xuất hiện các công trình nhà cao tầng đòi hỏi những kỹ thuật và công nghệ mới Cho đến nay, số lượng công trình nhà cao tầng đã và đang hoàn thành tuy còn ít so với các mước đang phát triển khác trên toàn thế giới Nhưng những yêu cầu đỏi hỏi về các khâu như: khảo sát, thiết kế, thi công, quan trắc v.v vẫn phải đạt được chất lượng như ở các nước khác và phải tuân theo quy phạm của các nước phương Tây Những yêu cầu đó rõ ràng là nhiệm vụ hết sức nặng nề nhưng vô cùng cấp bách đối với các nhà xây dựng Việt Nam

Do yêu cầu tận dụng khả năng sử dụng đất đai xây dựng nên hầu hết các công trình nhà cao tầng người ta thường thiết kế có các tầng hầm nằm dưới mặt đất dùng làm gara, kho, tầng kỹ thuật v.v… Việc tổ chức các tầng hầm còn có ý nghĩa đưa trọng tâm của ngôi nhà xuống thấp hơn

Với những đặc điểm nêu trên, nên những vấn đề cần nghiên cứu giải quyết trong lĩnh vực móng nhà cao tầng bao gồm: Các giải pháp móng có khả năng chịu tải cao, đảm bảo công trình làm việc bình thường, độ lún, độ nghiêng của công trình phải nằm trong giới hạn cho phép để không ảnh hưởng đến các thiết bị kỹ thuật lắp trong công trình

Để đảm bảo các yêu cầu đó, cho đến nay các giải pháp móng thông thường đều dựa trên nguyên tắc là đưa tải trọng công trình xuống lớp đất có khả năng chịu tải cao hơn ở những độ sâu lớn bằng các giải pháp móng sâu cọc đóng, cọc ép rung, cọc khoan nhồi, tường trong đất v.v…

Các giải pháp kể trên rõ ràng đòi hỏi những công nghệ thi công phù hợp

Một giải pháp móng khác cũng được sử dụng là giải pháp móng nổi dựa trên nguyên lý dỡ tải của đất nền bằng việc đào sâu để thi công tầng hầm

và gia tải trở lại bằng trọng lượng của công trình

Giải pháp này nảy sinh vấn đề là phải thực hiện các hố đào sâu trong khu vực chật hẹp mà xung quanh nó tồn tại các công trình khác Điều này đòi hỏi phải giải quyết vấn đề lý thuyết và công nghệ của hố đào trong khu vực chật hẹp

1.1 Công nghệ thi công phần ngầm nhà cao tầng trên Thế giới

ra xung quanh và phía dưới cọc

Cọc thay thế được thi công bằng cách tạo lỗ theo hình dáng cọc bằng cách lấy đất ra khỏi nền và sau đó dùng các vật liệu khác như bê tông cốt thép

để lắp đầy hố

Cọc chiếm chỗ có ưu điểm là trong quá trình hạ cọc, đất xung quanh được nén lại vì vậy sức chịu tải của nó sẽ cao hơn trước Còn với loại cọc thay thế thì quá tình thi công sẽ làm cho đất rời xa,

Tuy nhiên, hạ cọc bằng phương pháp đóng, rụng sẽ gây tiếng ồn, gây chấn động làm ảnh hưởng đến các công trình lân cận và còn gây ô nhiễm môi trường Trong khi đó, thi công cọc thay thế sẽ khắc phục được các yếu điểm trên

* Các loại cọc đóng:

Các cọc có thể làm bằng bê tông đúc sẵn hoặc cọc thép, cọc ống được đưa đến độ sâu thiết kế bằng phương pháp đóng, rung hoặc ép Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, kích thước cọc bê tông lớn nhất là 45 x 45cm hoặc các cọc trộn có tiết diện tương đương Các cọc bê tông ứng suất trước được

sử dụng, bằng công nghệ ngày người ta có thể tránh được các vết nứt có thể tạo ra trên thân cọc thường xảy ra trong quá trình vận chuyển

* Cọc bê tông cốt thép đổ tại chỗ (cọc nhồi)

Cọc nhồi được thi công bằng cách tạo lỗ trong lòng đất bằng kích thước của cọc, sau đó lắp đầy lỗ bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ Căn cứ vào phương pháp tạo lỗ, người ta chia làm hai loại;

+ Phương pháp chiếm chỗ: Là phương pháp tạo lỗ cho thi công cọc nhồi bằng công nghệ đóng Ở phương pháp này đất không được lấy ra mà bị

ép ra xung quanh và xuống dưới Tuy nhiên, phương pháp này gây tiếng ồn, chấn động, vì vậy không áp dụng khi thi công trong thành phố

+ Phương pháp thay thế: là phương pháp tạo lỗ cọc bằng công nghệ lấy đất ra khỏi lòng cọc, sau đó được đổ bê tông lấp kín lỗ Các lỗ cọc được tạo bằng cách khoan xoay hay xúc dần dất trong lòng cọc Quá trình thi công này

ít gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận vì vậy công nghệ này được áp dụng rộng rãi để xây dựng các công trình trong thành phố

b Móng barrette (tường trong đất)

Ban đầu công nghệ tường trong đất được sử dụng để làm các màng chống thấm cho đê, đập chứa nước hoặc gia cố các hố đào sâu Sau đó nó được phát triển thành một loại móng sâu để chịu tải trọng của công trình

Bằng phương pháp đào đất bằng gầu ngoạm thủy lực hay dây cáp, người ta mở những đường hào sâu và rộng theo yêu cầu thiết kế

Dùng dung dịch vữa sét Bentonit để giữ cho thành vách không bị sập

lỗ Tỷ trọng của dung dịch sét từ 1,03  1,05 tùy theo điều kiện của đất Tuy nhiên quá trình đào, dung dịch bị bẩn dần do lẫn đất và cát, khả năng giữ thành vách bị giảm do vậy, trong quá trình thi công luôn thực hiện tuần hoàn dung dịch sét nhằm đảm bảo tỷ trọng trong giới hạn cho phép

Quá trình thi công bê tông được thực hiện trong hố đào chứa đầy dung dịch sét bằng phương pháp đẩy nổi

Tường trong đất được thi công từng đoạn có chiều dài từ 3 đến 15 mét Trước khi đào, tiến hành làm sẵn một hàng định vị bằng bê tông cốt thép hoặc thép sâu khoảng 2 mét Sau khi đào xong tiến hành thổi rửa rồi đặt cốt thép và thi công bê tông Để giảm khối lượng công tác cốp pha bịt đầu, người ta

thường làm từng đoạn không liên tục Sau đó tiến hành làm tiếp các đoạn đã thi công xong Để chống thấm tại mặt cắt tiếp giáp hai đoạn, người ta đặt một gioăng cao su dọc chiều sâu tường

c Các loại móng hạt rời có và không có chất kết dính (cọc ballast)

Thuật ngữ “Trụ đá ballast” thường dùng cho đơn giản và có hình ảnh Trụ đá ballast được thực hiện với máy rung “dây” kiểu Keller hoặc loại tương đương hạ bằng nói nước là hình thức “nhồi vật liệu có ma sát trong kích cỡ lớn thi công tại khối đất” (DTU 13-2)

Các trụ đá răm được tạo ra bằng các vật liệu chịu lực đổ tại chỗ và đầm chặt trong đất bằng một máy rung hướng tâm đặt ở đầu mũi của một đoạn ống làm giá đỡ

Hố khoan được thực hiện do tác dụng của chấn động cùng sự trợ giúp của trọng lượng thiết bị và chất lỏng hoặc không khí xói xuống Vật liệu nhồi trụ được nhồi xuống đến mũi của máy rung hoặc qua thân lỗ khoan hoặc qua khoảng trống giữa thành hố khoan và trục máy rung

1.1.2 Các giải pháp công nghệ nền móng sâu

a Hạ mực nước ngầm

* Nội dung công nghệ

+ Sử dụng rãnh và hố thu nước: Giải pháp này dựa trên cơ sở các rãnh thu nước ở đáy hồ đào tập trung nước về hố để bơm ra khỏi hố móng thường được áp dụng trong đất cuội sỏi hoặc đá Đối với cát hoặc cát bụi, các hạt đất

có thể bị cuốn theo dòng chảy gây xói lở hoặc sập thành hố

+ Hạ mực nước ngầm bằng giếng sâu: Bằng cách khoan hàng loạt giếng xung quanh hố đào, đặt máy bơm hút nước liên tục, mực nước ngầm ở dưới đáy hồ đào được hạ thấp cục bộ nằm ở dưới đáy hồ đào khoảng 0,5-1m, cho phép thi công móng trên mặt bằng khô ráo Phương pháp này có hiệu quả tốt khi đất nền là cát hạt nhỏ hoặc cát khô Trong điều kiện bình thường với chiều cao chênh lệch cột nước khoảng 6m, giếng khoan thường được bố trí

với khoảng cách 1,2 đến 1,8m Nhược điểm của phương pháp này là đất nền xung quanh có thể bị lún gây ảnh hưởng đến các công trình xung quanh

+ Phương pháp diện thẩm: Khi đất nền là loại đất hạt bụi hoặc á sét việc sử dụng các phương pháp giếng thu nước thông thường ít có hiệu quả Bằng cách sử dụng dòng điện một chiều có thể định hướng và làm tăng lưu lượng nước tập trung về các giếng Trong điện trường giữa các điện cực, nước tự do ở trong đất di chuyển qua các lỗ rỗng từ dương cực sang âm cực Biện pháp này làm thoát nước của đất, tăng cường của đất do đó làm tăng khả năng ổn định của thành hố đào

b Gia cường thành hố đào

* Tường cừ: Tường cừ có thể bằng gỗ dày từ 8 – 15cm, rộng từ 25 đến

35cm, nó được sử dụng cho các công trình hố đào nhỏ hoặc tại những vùng có nhiều gỗ Loại tường cừ được sử dụng rộng rãi là loại cừ ván thép Thông thường chúng là các loại thép liên kết thành một tường liên tục có gờ để tăng

độ cứng chống uốn Chiều sâu lớn nhất của tường cừ có thể lên tới 30m Để thi công các loại tường cừ này người ta thường sử dụng phương pháp rung, đóng hoặc ép

* Cọc cừ: Loại cọc cừ được dùng phổ biến nhất được chế tạo bằng

thép Cọc cừ bằng gỗ hoặc bê tông cốt thép đúc sẵn ít được sử dụng hơn Cọc

cừ được chế tạo với những khớp nối đặc biệt tạo ra liên kết giữa những cây cọc với nhau Ngoài chức năng chịu tải trọng ngang hệ thống cọc cừ còn có tác dụng tạo màng cách nước Chiều dài cọc cừ thường sử dụng không quá 20m Tùy theo điều kiện đất nền, loại cừ sử dụng và độ sâu hố đào, trong nhiều trường hợp cần có biện pháp neo hoặc chống để làm giảm chuyển dịch ngang của đất nền xung quanh và nội lực trong cọc cừ

* Hố đào không tường cừ: Loại hố đào này được thực hiện ở những

khu vực rộng, khi đào móng không ảnh hưởng đến các công trình lân cận Thành của hố đào là đất tự nhiên, độ nghiêng của vách hố được tính toán tránh khả năng trượt có th xảy ra Loại hố đào được thực hiện cho các hố có kích thước lớn, nó phụ thuộc rất lớn vào điều kiện đất nền, địa chất thủy văn

Đối với đất nền yếu, khối lượng đào đất vô ích là rất lớn Mặt khác khó có thể khắc phục hiện tượng hư hỏng do trồi đáy móng hay các sụt lở khác

c Thi công móng sân

* Đóng cọc: Các loại cọc đóng được sử dụng chủ yếu là cọc bê tông cốt thép có tiết diện hình vuông lớn nhất là 45x45cm hoặc ống có đường kính là 55cm Kích thước tiết diện cọc thông thường được sử dụng là 30 x 30cm Bê tông có cường độ lớn nhât là 300kg/cm2

Thiết bị đóng cọc chủ yếu là búa Diesel có trọng lượng của búa lớn nhất là 7 tấn Cọc được hạ xuống độ các sâu: 11m, 22m, 28m, 37m Trong quá trình đóng cọc, đất nền được lèn ép ra xung quanh và xuống dưới mũi cọc

vì vậy khả năng chịu tải của cọc khá cao Tuy nhiên trong quá trình đóng cọc

có phát sinh tiếng ồn, gây chấn động cho các công trình lân cận và gây ô nhiễm môi trường Vì vậy nó chỉ được sử dụng hạn chế ở một số khu vực và

đi kèm với các thiết bị khoan dẫn

* Cọc thả: Để khắc phục những nhược điểm của công nghệ đóng cọc

người ta dùng khoan guồng xoắn để tạo lỗ có đường kính lớn hơn đường kính cọc, khi khoan đạt độ sâu thiết kế bơm vữa xi măng vào hố khoan, cọc được thả vào lỗ khoan và được đóng vỗ xuống tiếp khoảng 1m vữa

* Thi công cọc nhồi:

+ Phương pháp ống vách tạm và đổ bê tông khô

Ống vách tạm được đặt thẳng đứng trên mặt đất phẳng Đáy ống đã được

đổ một lớp bê tông Khi bê tông đã đạt cường độ yêu cầu và đảm bảo liên kết chắc chắn với thân phía trong của ống vách thì đúng quả búa có trọng lượng thích hợp tùy theo điều kiện của đất nền để đóng ống vách xuống Trong quá trình đóng, bê tông được đổ trong lòng ống sẽ kéo ống xuống theo bằng lực bám dính giữa bê tông và ống vách Cũng nhờ có khối bê tông này mà nước không nhập được vào trong ống Trong lòng ống khô hoàn toàn Sau khi ống được hạ xuống độ sâu thiết kế thì tiến hành các công tác hạ cốt thép, đổ bê tông Trong nhiều trường hợp do yêu cầu của thiết kế, phần bê tông được đổ trước được

đóng hẳn ra tạo thành mũi cọc mở rộng bằng những nhát dập phá mạnh hơn Tuy nhiên vẫn phải đảm bảo cho nước không vào được trong ống

+ Phương pháp western (Mỹ)

Theo phương pháp này, mũi bê tông được đúc trước gắn vào ống vách, sau đó đưa thanh đóng mồi vào trong ống, dùng búa đóng cầu dẫn đưa toàn

bộ ống vách xuống độ sâu thiết kế

Sau đó công tác đổ bê tông được tiến hành trong lòng ống hoàn khô ráo Thanh đóng mồi được rút ra trước khi đổ bê tông Ống vách được để lại trong lòng đất

+ Phương pháp rung

Hạ ống vách xuống độ sâu thiết kế theo phương pháp rung Khả năng chịu cắt của đất sẽ giảm đi do sự rung động của thành ống vách Khi ống đã được đưa xuống độ sâu thiết kế thì tiến hành các công đoạn đặt cốt thép và đổ

+ Phương pháp HW

Đầu tiên, người ta đóng một ống vách xuống đất, đất trong ống được lấy tên bằng gầu múc Nước trong ống vách được thổi khô bằng khí nén (miệng phía trên của ống vách được bịt kín có các ống dẫn nước và khí xuyên qua) Công tác đổ bê tông được tiến hành như sau: dùng một dụng cụ đặc biệt nối với nắp bịt của ống vách Một thùng chứa bê tông được gắn ở nắp, đáy thùng được bịt bằng một khối nặng có dây giữ ở bên ngoài Sau khi cho bê tông vào đầy thùng, nối dây để hạ khối nặng, lúc này nút được mở ra và bê tông rơi xuống Người ta sử dụng khối bê tông nút để dầm bê tông thành một đáy chặt Sau đó bê tông được đổ bình thường

Ống vách tạm được rút dần lên trong quá trình đổ bê tông

+ Phương pháp xoắn

Bằng một thiết bị đặc biệt, người ta xoắn ống vách có ren ở thân ngoài, sau đó lấy đất phần trong ống vách ra Khi đạt độ sâu thiết kế, tiến hành đặt thép và thi công bê tông cọc Dùng một thiết bị đặc biệt đưa ống lên bằng phương pháp xoắn Mặt ngoài cọc nhồi, bê tông có dạng ren ốc

Với phương pháp này, có thể đảm bảo nền đất ở trạng thái làm việc tốt nhất (đất không những không bị rời rạc ra mà còn được ép chặt thêm trong quá trình hạ ống vách) Vì vậy, cọc thi công bằng phương pháp này có sức chịu tải rất lớn

+ Phương pháp dùng vữa sét Bentonite để giữ thành hố khoan

Phương pháp này mang lại hiệu quả lớn và tăng nhanh tốc độ thi công cọc khoan nhồi

Để tránh sập lở thành hố khoan ở phần gần mặt đất do các phương tiện thi công gây nên, người ta sử dụng ống vách hạ xuống chiều sâu 6m đến 8m Dùng gầu múc đất lên, dung dịch Bentonite luôn được cấp đầy trong hố Dung dịch này có một tỉ trọng nhất định giúp cho lớp màng sét hình thành trên thành hố khoan để làm ổn định vách đào và cân bằng với áp lực nước ngầm Khi đã đào đất đến độ sâu thiết kế, trước khi đổ bê tông phải tiến hành công tác thổi rửa để làm sạch lớp mùn khoan lắng xuống đáy hồ Độ sạch của đáy hồ khoan được kiểm tra bằng hàm lượng cát còn lại trong dung dịch Bentonite Một lượng mùn khoan nhỏ còn đọng lại dưới đáy hồ sẽ được đẩy lên khi đổ bê tông

+ Phương pháp khoan guồng xoắn:

Ở phương pháp này, người ta sử dụng một thiết bị có cần khoan là một guồng xoắn liên tục theo suốt chiều dài Lưỡi guồng xoắn cắt đất tạo thành một cột đất bám dọc cần khoan

Khi đã khoan đến độ sâu thiết kế, bộ phận xoay cần khoan cần khoan vẫn tiếp tục quay để chống hiện tượng sập lở thành vách do khả năng phục hồi cường độ của đất và do áp lực nước ngầm từ ngoài vào Bê tông được đưa vào bằng cách bơm qua cần khoan xuống đáy hồ và cần khoan được rút dần lên Cốt thép được đưa vào hố bằng phương pháp ép rung

Phương pháp này tổ ra phù hợp khi thi công cọc nhồi trong vòng vùng đất yếu Tuy nhiên phương pháp này chỉ có thể thi công cọc có độ sâu hạn chế (30 mét) Mặt khác việc hạ cốt thép xuống sau khi đổ bê tông là rất khó khăn Nhiều trường hợp không thể đưa xuống đủ chiều dài như thiết kế

+ Phương pháp rung xoay:

Phương pháp này sử dụng các thiết bị rung xoay để hạ các ống vách Đất được lấy lên bằng gần ngoạm Thiết bị rung xoay hoạt động liên tục nhằm chống lại sự phục hồi ma sát giữa đất nền và thành ống vách

Sau khi khoan đến độ sâu thiết kế thì tiến hành đặt thép và đổ bê tông

+ Phương pháp tuần hoàn ngược

Phương pháp này dùng mũi khoan có cấu tạo các lưỡi dao cắt đất Khi cần khoan xoay, các luỡi dao cắt và nghiền nhỏ đất ra Dung dịch vữa sét Bentonite được đưa vào dọc theo lòng cần khoan xuống đáy hồ Công tác khoan và cấp dung dịch tiến hành đồng thời và liên tục, áp lực cột nước trong

hố khoan đẩy dung dịch trào lên miệng hố khoan ra ngoài Để tránh sập lở hố đào do các phương tiện thi công gây nên, người ta hạ một ống vách sâu 2m Phía trên có khoét cửa để vữa bùn loãng tràn ra cửa này và được chảy vào một bể lọc trong một mương dẫn

Sau khi khoan đạt độ sâu thiết kế, người ta tiến hành công đoạn hai, ở công đoạn này dung dịch Bentonite được cấp từ phía trên miệng hố khoan Dùng máy bơm hút, hút dung dịch bùn loãng, mùn khoan từ dưới đáy hồ sdọc theo lòng cần khoan ra ngoài và chuyển về bể lọc

Cốt thép được đưa xuống khi kết thúc công đoạn một Khi xong công đoạn hai thì tiến hành thi công bê tông bằng phương pháp đẩy nổi

* Thi công cọc barrette

Phương pháp xây dựng nền móng kiểu barrette thực chất là phương pháp tường trong đất bằng bê tông cốt thép Đối với những nhà có nhiều tầng hầm thì phương pháp barrette tỏ ra ưu việt

Phương pháp barrette được mô tả như sau: chu vì nhà được làm một hệ tường bao ngầm trong đất Tường này có chiều sâu giống như cọc nhồi (khoảng từ 30 đến 50m) chiều rộng thông thường 600mm Bên trong lòng tường vây này, tùy giải pháp thiết kế và tính toán có thể có những móng cọc kiểu barrette cho cột Móng cột kiểu barrette có thể là móng có mặt cắt chữ nhật, chữ L, chữ Y, chữ thập

Đào móng barrette dùng gầu xúc kiểu hai mảnh Đặc biệt ở gầu này có làm thêm khung bao dẫn hướng đào để tạo được những hố đào thẳng đứng Khung bao cao khoảng 3m bọc quanh phạm vi đào của lưỡi gầu Để đào những mét đầu tiên phải đặt thanh định hướng cho gầu trượt theo Quá trình đào phải sử dụng dung dịch Bentonite như ở phần cọc nhồi Khi đào đến độ sâu thiết kế, kiểm tra chất lượng dung dịch, ngừng 30 phút để cát lắng đọng, vét cát bằng gầu sau đó thả thép và sục rửa Sau khi rửa xong hố khoan đặt tấm gioăng vào vị trí có tường tiếp giáp rồi đổ bê tông như cách đổ bê tông của cọc nhồi

d Thi công giếng chìm

* Thi công giếng chìm không áp: Giếng chìm là loại móng đã được áp

dụng từ lâu đời Cách đây hơn 2000 năm người Ấn Độ đã biết dùng giếng chìm để làm móng các nhà thờ, tháp cao v.v…Sau đó ở nhiều nước và tại Việt Nam móng giếng chìm được sử dụng rộng rãi trong xây dựng Loại móng này

có cấu tạo và cách hạ gần giống như giếng nước vẫn dùng trong nhân dân, kết cấu được đúc từng khoanh có chiều cao từ 4 đến 6m, đất bên trong được đào

đi, giếng được chìm dần xuống do trong lượng bản thân của nó Ở những nơi

có nước có thể dùng phương pháp đảo nhân tạo, phương pháp treo hoặc thả Trong nhiều trường hợp vì ma sát của đất quanh thành giếng quá lớn thì người ta dùng phương pháp áo sét để hạ giếng xuống (xem hình vẽ bên dưới)

* Thi công giếng có áp (Hơi ép): Khi gặp những trường hợp địa chất thủy

văn phức tạp thì người ta phải chuyển giếng chìm thành giếng chìm hơi ép Nguyên tắc làm việc của phương pháp này là cho khí nén vào buồng kín của giếng (Ba mặt kín còn một mặt tiếp xúc với đất) nhờ sức nén của khí đó mà

nước bị đẩy ra ngoài tạo điều kiện khô ráo để thi công đào đất

So với giếng chìm thì giếng chìm hơi ép có ưu điểm là hầu như có thể

áp dụng trong mọi điều kiện địa chất, có thể kiểm tra kỹ lưỡng tình hình đất tại công trình Tuy nhiên nó có những nhược điểm lớn như tốn nguyên vật liệu, thi công lâu, thiết bị cồng kềnh, độ sâu hạn chế nên giá thành rất đắt Đặc biệt, thi công trong môi trường khí nén rất có hại cho sức khỏe con người (hình vẽ trang 15)

1.2 Công nghệ thi công phần ngầm cho nhà cho tầng ở nước ta

đã sử dụng cọc 35 x 35cm và được đưa xuống độ sâu xấp xỉ 40m Cọc đóng

có ưu điểm là giá thành hạ, thiết bị thi công trong nước sẵn có tuy nhiên quá trình thi công đóng cọc gây tiếng ồn, ô nhiễm môi trường và gây rung động cho các công trình lân cận nên phạm vi sử dụng ngày càng bị thu hẹp lại

Từ đầu những năm 1990, tại các thành phó đã sử dụng cọc nhồi làm giải pháp cho móng nhà cao tầng ở nhiều thành phố nhất là Thành phố Hà Nội à Thành phố Hồ Chí Minh Theo ý kiến của nhiều chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng tại các hội thảo về công nghệ xây dựng nhà cao tầng và các tài liệu nghiên cứu thì cọc nhồi bê tông cốt thép sẽ được sử dụng được nhiều năm tới

* Cỏc loại cọc đồng

- Cọc bờ tụng cốt thộp 30 x 30cm, 35 x 35cm, 40 x 40cm cú chiều dài đoạn từ 7 đến 13cm được nối bằng hàn thụng qua cỏc bản thộp đưa xuống độ sõu 20, 30, 40m

b Tường trong đất (múng barrette)

Thi cụng tường trong đất là một giải phỏp cụng nghệ cũn khỏ mới mẻ đối với ngành Xõy dựng Việt Nam Hiện nay ở Việt Nam cú hai cụng trỡnh được ỏp dụng cụng nghệ này tại Thành phố Hồ Chớ Minh, chiều sõu của hố đào là 12m Cỏc đơn vị thi cụng của Việt Nam hầu như chưa làm quan với cụng nghệ này

c Cỏc loại múng hạt rời cú và khụng cú chất dớnh kết (Cọc ballast)

Sơ đồ thi công trụ đá balat

Đây là công nghệ đã có từ lâu ở các nước, tại Việt Nam cọc ballast đã được sử dụng để gia cố móng cho một số công trình như: nhà N2, N3 Đội Cấn (năm 1982) cọc làm bằng vật liệu: đá dăm, xi măng và cát và được đưa xuống

độ sâu 7m

1.2.2 Các giải pháp công nghệ nền móng sâu

a Hạ mức nước ngầm

* Nội dung công nghệ :

Nhiều công trình xây dựng ở Việt nam đã áp dụng các giải pháp hạ mức nước ngầm để tạo một bề mặt móng khô ráo phục vụ cho quá trình thi công

Do những khó khăn về thiết bị và kinh nghiệm mà cho đến nay mới chi được

sử dụng hai phương pháp là đào hố thu nước và bơm trực tiếp từ hố móng ra (với loại đất sét, cuội sỏi) Đối với khu vực nước ngầm lớn và đất yếu (đất bùnhững, cát) đã sử dụng phương pháp khoan giếng và bơm hút Thiết bị dùng cho công nghệ này bao gồm: máy bơm, máy khoan địa chất công trình, ống hút

Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị thi công đơn giản giá thành hạ tuy nhiên phương pháp bơm hút trực tiếp thường gây sạt lở cho hố đào, mặt khác ở một số công trình do không có những giải pháp đồng bộ đã gây ra hiện tượng lún sụt nền và nứt cho các công trình lân cận

b Gia cường thành hố đào

* Tường cừ: Ở những hố đào thực hiện trong khu vực chật hẹp, để

tránh sự sạt lở vách đào và sự cố cho các công trình lân cận, tường cừ được

hạ xuống với những độ sâu khác nhau Tại công trình 53 Quang Trung, Hà Nội, tường cừ thép hạ xuống độ sâu 12m bằng máy có cơ cấu ép thủy lực Các tấm cừ thép được liên kết với nhau thông qua các khớp nối tạo thành một bức tường liên tục Tại những vị trí sát công trình cũ (từ 1m đến 2m) tường

cừ được để lại trong lòng đất Tại công trình khách sạn Deawoo ván cừ thép cũng được sử dụng với mục đích trên nhưng nó được hạ xuống bằng máy ép

rung treo trên một cần trục tự hành Tường cừ được giữ ổn định chống lực đẩy ngang của đất nền nhờ hệ chống đỡ (hình vẽ trang 19)

* Cọc cừ: Cọc cừ chen vào gỗ đã được sử dụng từ lâu ở những công trình

nhỏ Tại một công trình ở Hà Nội, cọc cừ bê tông cốt thép được hạ xuống chiều sâu 7m bằng máy ép thủy lực Tuy nhiên phương án này đã tỏ ra chưa

phù hợp khi gây nên nhiều vết nứt ở những công trình lân cận

* Hố đào không cừ: Một số công trình khi hố đào ở độ sâu không lớn

đã sử dụng giải pháp hố đào không tường cừ tuy nhiên khi hố đào gần công trình cũ thì đây là vấn đề hết sức cần lưu tâm Giải pháp này được sử dụng khá phổ biến ở nước ta khi thi công móng những công trình nhỏ có đất nền tốt

và ở khu vực rộng rãi

c Giếng chìm

Ở nước ta, giải pháp giếng chìm đã được sử dụng để thi công móng cho một số công trình thủy lợi và giao thông Vào những năm 1980 giải pháp giếng chìm đã được sử dụng tại một số công trình xây dựng tại Hà Nội Các công đoạn được tiến hành như sau: các đoạn ống bê tông cốt thép đúc sẵn được hạ dần xuống cùng với quá trình đào đất, việc đào đất được tiến hành thủ công, nước được bơm lên liên tục trong suốt thời gian thi công đất Khi

hố đào đạt độ sâu thiết kế tiến hành hạ lồng thép và đổ bê tông Ống bê tông được để lại trong lòng đất

Phương pháp này chỉ phù hợp ở những công trình nhỏ có chiều sâu hố đào không lớn và mực nước ngầm, nó tỏ ra phù hợp hơn cả khi thi công với

số lượng ít những khu vực chật hẹp trong vùng đất yếu

d Thi công móng sâu

* Đóng cọc

Tại Việt Nam, cọc đóng được sử dụng là các cọc bằng bê tông cốt thép, cọc ống thép ở đường kính nhỏ, tiết diện lớn nhất là 35 x 35cm Trong mấy năm gần đây các loại cọc lớn hơn có tiết diện 40 x 40cm đã được đưa vào các công trình cao tầng Các cọc ống đường kính 55cm cũng được dùng cho các công trình giao thông và dân dụng Thiết bị thi công cọc chủ yếu là búa Diesel Trọng lượng búa từ 140kg đến 5000kg Với trọng lượng của các quả

búa hiện có nên sức chịu tải của cọc cũng còn hạn chế và chiều sâu đóng cọc cũng chịu tình trạng tương tự Hiện nay búa Diesel là loại phổ biến nhất nhưng do những nhược điểm của nó như vây chấn động và gây ô nhiễm môi trường nên được sử dụng rất hạn chế Nó chỉ còn được sử dụng đi kèm với biện pháp khoan dẫn

Vào năm 1993 tại Thành phố Hồ Chí Minh đã xuất hiện loại búa thủy lực của các công ty nước ngoài Loại thiết bị này có trọng lượng búa là 7 tấn Khi thi công các công trình này người ta còn kết ợp làm hào giảm chấn, sau khi kết thúc thi công hạ cọc, các công trình lân cận không có hư hỏng đáng kể (37 Tôn Đức Thắng và công trình An Đông 2)

Tóm lại, với các thiết bị đóng cọc hiện có của các công ty xây dựng của Việt Nam, còn xa mới có thể đáp ứng được yêu cầu xây dựng nhà cao tầng trên nền cọc đóng

* Cọc thả

Tại một số thành phố ở nước ta phương pháp cọc thả đã được sử dụng Thiết bị khoan là máy khoan guồng xoắn liên tục của hãng SANWA (Nhật) Sau khi khoan đạt độ sâu dự kiến vữa xi măng được bơm qua lỗ của cần khoan Cọc đúc sẵn được thả vào hố khoan và được đóng tiếp vào đất khoảng 1m Vữa xi măng sẽ chiếm chỗ xung quanh thân cọc

* Cọc ép

Công nghệ này được áp dụng lần đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1983 để sửa chữa chống lún cho khách sạn La Thành (Hà Nội) Tại công trình này cọc được cấu tạo từ các đoạn dài 60cm và sử dụng các chốt thép để nối các đoạn với nhau

Sau đó, phương pháp ép cọc được phát triển và áp dụng cho các công trình xây mới Cho đến hay, phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở nhiều thành phố, thị xã tại Việt Nam nhất là từ khi giải pháp đóng cọc bằng búa Diesel bị hạn chế

Bằng giải pháp công nghệ này, người ta có thể khắc phục được các nhược điểm của phương pháp đóng cọc Cọc được hạ xuống độ sâu thiết kế bằng phương pháp ép Thiết bị ép được gắn với khối đổi trọng, cọc được ép xuống bằng máy thủy lực Lực ép của thiết bị phụ thuộc vào khả năng của hệ thủy lực, trọng lượng của hệ đối trọng

- Tạp chí văn nghệ Quân đội

- Nhà văn hóa Thanh niên Nhược điểm của phương pháp này là: ảnh hưởng của sự phục hồi cường độ của đất trong khoảng thời gian dừng ép để nối đoạn cọc Thời gian cần thiết để nối một đoạn cọc khoảng 30 phút Rất nhiều trường hợp sau khi kết thúc mối hàn nối, cọc không thể ép xuống được

Nhược điểm thứ hai là: quá trình ép cọc gây dịch chuyển đất nền nên ở một số trường hợp công trình bên cạnh bị ảnh hưởng (rạn, nứt)

- Nhược điểm thứ ba là: do cọc ép có tiết diện nhỏ và nhiều mối nối nên khi ép xuống có thể cây cọc không thẳng đứng, điều này không phù hợp với tính toán lý thuyết

- Các thiết bị ép cọc được sản xuất ở trong nước từ các phụ kiện của các máy khác do vậy lực ép của cọc hạn chế Lực ép thông dụng hiện nay là

Thi công khoan nhồi được áp dụng vào các công trình xây dựng dân dụng vào những năm đầu của thập kỷ 80 Một trong những công trình đó là câu lạc bộ báo chí 12 Lý Đạo Thành Hà Nội

Công trình được thi công vào năm 1981 Đơn vị thi công là Công ty Xây dựng Bảo tàng Hồ Chí Minh – Bộ xây dựng Cọc được thiết kế dài 9m, đường kính 80cm Vốn là công ty xây dựng nhà ở tại Hà Nội do vậy không có các phương tiện thi công chuyên dùng mà chủ yếu là sử dụng các phương tiện thi công thủ công

Công tác đào đất được tiến hành theo phương pháp là: đào đất có chiều sâu 1m rồi hạ ống cống bê tông để bảo vệ vách đào sau đó cứ tiếp tục đào và

hạ ống bê tông đến chiều sâu thiết kế

Thi công đất được tiến hành thi công hoàn toàn kết hợp với mức nước kéo lên

Bê tông được trộn tại công trường và đổ thủ công xuống

Tuy nhiên ta có thể thấy rằng phương pháp thi công này có những ưu

và nhược điếm sau:

Ưu điểm:

- Không gây chấn động và ô nhiễm

- Vào thời gian chưa có công nghệ cọc ép thì nó có thể đáp ứng được yêu cầu thi công móng cho các công trình hai, ba tầng ở những vùng đất yếu trong thành phố

Nhược điểm:

- Rất nguy hiểm cho công nhân thi công đào đất thủ công do phải làm việc dưới hố sâu với một áp lực lớn Nếu trong lòng đất có khí độc thì không thể thi công được

- Nếu ở vùng đất có mực nước ngầm cao và lượng nước ngầm lớn không thể thi công được nếu không có các phương pháp hạ mực nước ngầm

- Tiến độ thi công rất chậm chạp

- Phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết

Ở một vài công trình khác vào những năm 1982, 1983 cọc khoan nhồi

có đường kính 40cm sâu 22m được thi công bằng thiết bị khoan địa chất công trình kiểu UKB của Liên Xô Dung dịch xét được sử dụng để giữ thành hố khoan nhưng do chưa có kinh nghiệm nên chất lượng cọc không đạt yêu cầu

Vì những lý do trên mà công nghệ cọc khoan nhồi không được tiếp tục phát triển

Cho đến những năm gần đây, khi nhu cầu xây dựng các công trình cao tầng được đề cập và giải pháp đóng cọc do những nhược điểm của chúng nên

bị hạn chế sử dụng trong thành phố Yêu cầu sử dụng cọc nhồi đã trở nên hết sức bức bách Tại Thành phố Hồ Chí Minh, vài công trình có vốn đầu tư trong nước được áp dụng công nghệ cọc nhồi

Quá trình tạo lỗ được thực hiện bằng máy khoan địa chất công trình, dung dịch sét được sử dụng để giữ thành hố đào Bê tông được đổ bằng phương pháp thủ công Chiều dài cọc khoảng 40m Tại Hà Nội, năm 1994 đã thi công cọc khoan nhồi tại nhà 24 Tràng Tiền bằng thiết bị và công nghệ như vậy với cọc có đường kính 80cm và chiều dài là 32m Kết quả nén tĩnh cho thấy, khả năng chịu tải của cọc nhỏ hơn nhiều so với giá trị lý thuyết

Các công trình đầu tiên được thi công bằng các thiết bị chuyên dùng là các công trình có vốn đầu tư nước ngoài

Các thiết bị thi công cọc khoan nhồi hiện có ở Việt Nam thuộc loại khoan guồng xoắn liên tục và khoan thủng, giữ thành bằng dung dịch Bentonie, tuy nhiên phổ biến vẫn là thiết bị khoan thùng

Hiện nay, tại Việt Nam các đơn vị trong và ngoài nước tham gia thi công cọc khoan nhồi là:

- Tổng Công ty Xây dựng cầu Thăng Long

- Liên hiệp các Xí nghiệp Khảo sát xây dựng

- Liên hiệp các Xí nghiệp Thi công cơ giới

- Rodio (Italy)

- Econpiling (Singapo)

- Bachy spule Tanche (Pháp)

- Tập đoàn Thượng Hải (Trung Quốc)

Các đơn vị trong nước chủ yếu sử dụng các thiết bị của Nhật, còn các đơn vị nước ngoài hay sử dụng thiết bị của Ý

Từ năm 1993 đến nay, cọc khoan nhồi đã và đang được sử dụng làm giải pháp móng cho rất nhiều công trình nhà cao tầng tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Rõ ràng, cọc khoan nhồi đã chứng tỏ được sự phù hợp của

nó và là giải pháp móng sử dụng rộng rãi

* Thi công tường trong đất (barrette)

Cho đến nay tại Việt Nam có hai công trình được áp dụng công trình này đều do Công ty BACHY SOULETANCHE thực hiện Tại các công trình

kể trên, có ba tầng hầm được xây dựng Chiều sâu của hố đào là 12m Phần tường được thi công như đã trình bày ở phần (1.1.2-c) Sau khi thi công xong phần tường, người ta sử dụng công nghệ đàop “top down” Trong công nghệ này sàn mặt đất được đổ trước tiên, sàn này đóng vai trò của hệ chống đỡ Sau đó người ta đào đất bên dưới đến cos sàn-1 và tiến hành thi công sàn Công nghệ này được áp dụng cho đến sàn đáy Vách của tường hầm chính là tường trong đất

Các đơn vị của Việt Nam chưa có khái niệm về công nghệ này

ới các công trình nhà cao tầng xây dựng trong thành phố thì phương án cọc khoan nhồi bê tông công trình đang và sẽ được sử dụng ngày càng phổ biến

Các ưu điểm của giải pháp cọc khoan nhồi là:

+ Chiều dài cọc có thể dễ dàng thay đổi phù hợp với cao độ của lớp đất chịu lực Đặc biệt ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh các lớp đất nền chịu lực thay đổi lớn nên sử dụng cọc nhồi làm móng cho công trình rất phù hợp