Xây dựng tường hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực cho điều kiện đất nền hà nội (tt)

VŨ MINH THUYẾTKHÓA: 2016-2018 XÂY DỰNG TƯỜNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG BẰNG CẤU KIỆN BTCT DỰ ỨNG LỰC CHO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

VŨ MINH THUYẾTKHÓA: 2016-2018

XÂY DỰNG TƯỜNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG BẰNG CẤU KIỆN BTCT DỰ ỨNG LỰC CHO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số : 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS VƯƠNG VĂN THÀNH

Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các cán bộ Khoa sau đại học, Khoa Xây dựng và đặc biệt là các thầy, cô giáo giảng dạy Bộ môn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt quá trình học tập chương trình cao học Tác giả cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến Giáo viên hướng dẫn – PGS.TS Vương Văn Thành đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn này

Quá trình thực hiện luận văn diễn ra trong một thời gian ngắn, mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các đồng nghiệp để tôi có thể hoàn thiện hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung phát triển

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Minh Thuyết

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Minh Thuyết

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục hình vẽ

Danh mục bảng

MỞ ĐẦU

* Lý do chọn đề tài 1

* Mục đích nghiên cứu 2

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

* Phương pháp nghiên cứu 2

* Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 2

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TẦNG HẦM VÀ XÂY DỰNG TƯỜNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 3

1.1 Tổng quan về xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng 3

1.1.1 Khái niệm tường tầng hầm 3

1.1.2 Vật liệu làm tường tầng hầm 3

1.1.3 Cấu tạo tường tầng hầm 4

1.2 Các giải pháp thi công tường tầng hầm nhà cao tầng 5

1.2.1 Thực trạng thi công tường tầng hầm ở Việt Nam 5

1.2.2 Thi công tường tầng hầm đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp Bottom-up 7 1.2.3 Thi công tường tầng hầm (tường barrette) đổ bê tông tại chỗ theo từng cung đoạn (cách nhịp) 9

1.2.4 Thi công tường tầng hầm bằng kết cấu lắp ghép 10

1.2.5 Tiết diện các loại cấu kiện BTCT dự ứng lực sử dụng làm tường tầng hầm 11 1.2.6 Các dạng liên kết giữa các cấu kiện BTCT dự ứng lực làm tường tầng hầm 12

1.2.7 Phân tích ưu nhược điểm của các giải pháp thi công tường tầng hầm 13

1.3 Thực trạng công tác xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực tại Hà Nội .15

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TƯỜNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG BẰNG CẤU KIỆN BTCT DỰ ỨNG LỰC CHO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN HÀ NỘI 17

2.1 Địa chất công trình, thủy văn tại thành phố Hà Nội 17

2.1.1 Phân khu địa chất .17

2.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn 20

2.2 Thiết kế tường tầng hầm bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực .21

2.2.1 Một số yêu cầu kỹ thuật đối với tường tầng hầm 21

2.2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán áp lực do đất nền tác dụng lên tường tầng hầm 22

2.2.3 Các phương pháp tính toán nội lực tường tầng hầm 27

2.2.4 Thiết kế cấu kiện BTCT dự ứng lực làm tường tầng hầm theo Tiêu chuẩn Eurocode 2 42

2.3 Giải pháp thi công tường tầng hầm bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực 61

2.3.1 Các phương pháp và kỹ thuật thi công hạ cấu kiện BTCT dự ứng lực vào trong nền đất 61

2.3.2 Giải pháp về chống thấm cho tường tầng hầm sử dụng kết cấu lắp ghép .81

2.3.3 Các sự cố thường gặp trong quá trình thi công và biện pháp khắc phục sự cố .84

2.3.4 Phạm vi áp dụng xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực 88

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TƯỜNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH TÒA THÁP XUÂN MAI TOWER 90

3.1 Giới thiệu công trình tòa tháp Xuân Mai Tower 90

3.1.1 Đặc điểm và quy mô công trình .90

3.1.2 Điều kiện địa chất, thủy văn vị trí xây dựng công trình 93

3.2 Mô hình hóa và phân tích nội lực tường tầng hầm 96

3.2.1 Biện pháp thi công phần ngầm công trình 96

3.2.2 Mô hình phân tích tường tầng hầm theo các giai đoạn thi công 99

3.2.3 Tính toán thiết kế cấu kiện BTCT dự ứng lực 102

3.3 Một số yêu cầu kỹ thuật trong công tác thi công cấu kiện BTCT dự ứng lực sử dụng làm tường tầng hầm 103

3.3.1 Lựa chọn thiết bị ép cấu kiện 103

3.3.2 Thi công ép cấu kiện BTCT dự ứng lực 104

3.3.3 Cấu tạo tường chống thấm 106

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 107

Kiến nghị 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Phụ lục 2: Kết quả phân tích chuyển vị, nội lực của tường tầng hầm

Phụ lục 3: Tính toán cấu kiện BTCT dự ứng lực

DANH MỤC HÌNH VẼ

Số hiệu

Trang

Hình 1.2 Hình ảnh thi công tường tầng hầm đổ bê tông tại chỗ theo

Hình 1.3 Quy trình công nghệ thi công tường tầng hầm theo phương

Hình 2.6 Sơ đồ làm việc cọc chân tựa tự do- một chống/neo 30 Hình 2.7 Sơ đồ làm việc cọc ngàm- một chống/ neo 31 Hình 2.8 Sơ đồ tính toán theo mô hình dầm thay thế 32 Hình 2.9 Biểu đồ áp lực bên của đất lên cọc chắn có nhiều thanh

Hình 2.10 Sơ đồ tính toán cọc nhiều nhịp như dầm liên tục 35 Hình 2.11 Chuyển dịch của thân tường sau các lần đào 37 Hình 2.12 Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana 38 Hình 2.13

Sơ đồ ứng suất-biến dạng đối với thép ứng suất trước thông

thường (ứng suất và biến dạng kéo được nêu với giá trị

tuyệt đối)

50

Hình 2.14

Biểu đồ ứng suất-biến dạng lý tưởng hoá và theo thiết kế

đối với thép ứng suất trước (ứng suất và biến dạng kéo

được nêu với các giá trị tuyệt đối)

52

Hình 2.16 Một số hình ảnh liên kết tường theo phương ngang 71 Hình 2.17 Liên kết theo phương đứng cấu kiện BTCT 72 Hình 2.18 Nguyên lý vận hành của phương pháp phun nước áp lực 74

Số hiệu

Trang

Hình 2.19 Bố trí vòi phun mũi cấu kiện BTCT dự ứng lực 75

Hình 2.21 Thi công hạ cừ BTCT bằng phương pháp ép rung kết hợp

Hình 2.25 Chống thấm cho mối nối bằng màng chống thấm 82 Hình 2.26 Hình ảnh chống thấm cho mối nối bằng màng chống thấm 82

Hình 2.28 Sự quan hệ giữa chuyển vị của kết cấu chắn giữ hố đào và

Hình 2.30 Hạ mực nước trong hố móng làm cho đất ở xung quanh hố

Hình 3.1 Mặt cắt địa chất điển hình vị trí xây dựng công trình 95 Hình 3.2 Mặt bằng định vị tường tầng hầm công trình 96 Hình 3.3 Mặt bằng bố trí lỗ mở sàn tầng hầm 1 98 Hình 3.4 Hình ảnh thi công theo biệp pháp Semi Top-Down sử dụng

cấu kiện BTCT dự ứng lực làm tường tầng hầm 99

Bảng 1.3 Danh mục các công trình xây dựng tường tầng hầm bằng

Bảng 2.1 Tính chất cơ lý cơ bản của đất nền Hà Nội theo phân khu

Bảng 2.5 Các thông số kỹ thuật của gầu DH6 Hãng Bauer sản xuất 64

Bảng 3.1 Các đặc trưng vật liệu của các lớp đất khai báo trong

Plaxis 2D

99 Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả chuyển vị tường và nội lực 102

và thi công tầng hầm nhà cao tầng tại Việt Nam đang tường bước phát triển kể cả về công nghệ cũng như quy mô xây dựng

Nhờ có điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn thuận lợi, thành phố

Hà Nội rất phù hợp với việc thi công tầng hầm Hiện nay có rất nhiều công trình có tầng hầm được xây dựng tại Hà Nội Thông thường các công trình này có từ 1 tới 3 tầng hầm Một trong những kết cấu quan trọng để tạo nên không gian ngầm cho công trình là tường tầng hầm Tường tầng hầm ngăn cách không gian ngầm bên trong công trình với phần đất đá bên ngoài Việc thiết kế và thi công phần kết cấu này hiện nay có rất nhiều phương pháp Tuy nhiên việc thi công phần tường tầng hầm phức tạp, phụ thuộc rất nhiều vào địa chất và thời tiết, việc thi công phần ngầm kéo dài sẽ gặp nhiều khó khăn do vấn đề thời tiết, làm tăng chi phí xây dựng công trình

Do đó, để đẩy nhanh tiến độ thi công tầng hầm nói chung và tường tầng hầm nói riêng mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, chúng ta cần nghiên cứu giải pháp cho phép xây dựng tường tầng hầm nhanh chóng, một trong những giải pháp

đó là xây dựng tường tầng hầm từ các cấu kiện BTCT dự ứng lực tiền chế

Việc áp dụng công nghệ thi công xây dựng sử dụng các cấu kiện tiền chế được sản xuất trước trong nhà máy sẽ giúp quá trình xây dựng từ việc thi công tại chỗ từng bước chuyển sang quá trình sản xuất công nghiệp, một phần công việc sẽ được thực hiện trong nhà máy, giúp giảm phần nhân công thực hiện tại hiện trường, công tác kiểm soát tốt chất lượng cấu kiện

2

Để góp phần cho việc xây dựng tường tầng hầm các công trình nhà cao tầng tại Hà Nội nhanh hơn theo hướng sản xuất công nghiệp hóa, tác giả lựa chọn đề tài

luận văn tốt nghiệp là “Xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện

BTCT dự ứng lực cho điều kiện đất nền Hà Nội”

* Mục đích nghiên cứu

Ứng dụng cấu kiện BTCT dự ứng lực làm tường tầng hầm nhà cao tầng

* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Tường tầng hầm nhà cao tầng xây dựng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực

Công trình cụ thể: Tòa tháp Xuân Mai Tower, đường Tô Hiệu, phường Hà Cầu, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội

- Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi áp dụng, phương pháp tính toán cấu kiện BTCT

dự ứng lực sử dụng làm tường tầng hầm nhà cao tầng, kỹ thuật thi công xây dựng đảm bảo yêu cầu kinh tế - kỹ thuật cho điều kiện đất nền Hà Nội

* Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây:

- Nghiên cứu tài liệu, tiêu chuẩn, quy phạm kỹ thuật, pháp luật

- Phân tích tổng hợp

* Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo để phục vụ công tác thiết kế và kỹ thuật thi công tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực cho các công trình nhà cao tầng trên địa bàn thành phố Hà Nội

- Ý nghĩa thực tiễn: Hướng đến áp dụng rộng rãi các cấu kiện tiền chế trong công tác xây dựng tường tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng trên địa bàn thành phố Hà Nội, giúp rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng

và giảm giá thành xây dựng công trình

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận:

Qua việc nghiên cứu Xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực cho điều kiện đất nền Hà Nội, tác giả luận văn đã giải quyết được những vấn đề sau:

- Tổng quan về tường tầng hầm nhà cao tầng:

+ Vật liệu sử dụng làm tường tầng hầm

+ Hình dáng, kích thước phổ biến của tiết diện tường tầng hầm

- Tổng kết đánh giá và so sánh các giải pháp thi công xây dựng tường tầng hầm hiện nay Tác giả đề xuất hướng nghiên cứu xây dựng tường tầng hầm bằng cấu kiện lắp ghép, cụ thể là cấu kiện BTCT dự ứng lực nhằm khắc phục một số hạn chế của phương pháp thi công tường tầng hầm đổ tại chỗ như: kiểm soát chất lượng thi công tốt hơn, tận dụng khả năng làm việc của vật liệu cường độ cao tốt hơn, thi công đơn giản giúp đẩy nhanh tiến độ, giảm chi phí,…

- Trình bày cơ sở lý thuyết xây dựng tường tầng hầm bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực bao gồm:

+ Hình dạng tiết diện cấu kiện BTCT dự ứng lực sử dụng làm tường tầng hầm + Tính toán tải trọng tác dụng lên tường tầng hầm (tải trọng do áp lực đất, áp lực nước,…), trình bày các phương pháp tính toán nội lực của tường tầng hầm trong giai đoạn thi công và làm việc

+ Trình bày lý thuyết tính toán thiết kế cấu kiện BTCT dự ứng lực theo Tiêu chuẩn Eurocode 2

+ Trình bày phương pháp thi công tường tầng hầm nhà cao tầng bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực: phương pháp hạ cấu kiện bằng cách đào hào và phương pháp

hạ cấu kiện bằng cách đóng hoặc ép (có kết hợp xói nước áp lực cao hoặc không)

- Đề xuất liên kết các cấu kiện bằng các mối nối ngang và mối nối dọc

- Đề xuất giải pháp chống thấm cho tường tầng hầm xây dựng bằng các cấu kiện BTCT dự ứng lực: Phương án chống thấm khe liên kết giữa các cấu kiện và phương

án làm tường chống thấm cho toàn bộ tầng hầm

- Đề xuất phạm vi áp dụng xây dựng tường tầng hầm bằng các cấu kiện BTCT dự ứng lực

Kiến nghị:

- Các cơ quan nhà nước cần xây dựng hệ thống tiêu chuẩn Thiết kế, thi công và nghiệm thu loại cấu kiện BTCT dự ứng lực làm cơ sở cho việc áp dụng công nghệ mới này một cách rộng rãi Xây dựng quy trình kiểm tra chất lượng thi công phù hợp với tiêu chuẩn hiện hành và công tác đánh giá, kiểm tra chất lượng thi công công trình

- Đối với bản thân tác giả, do thời gian thực hiện luận văn có hạn, vì vậy các vấn

đề trình bày trong luận văn này chỉ đề cập các nội dung chính của phương pháp tính toán và thi công xây dựng tường tầng hầm bằng cấu kiện BTCT dự ứng lực Nếu có thêm nhiều thời gian để tiếp tục tìm hiểu nghiên cứu, tác giả sẽ làm rõ và chi tiết hơn các vấn đề trong việc tính toán thiết kế và giải pháp thi công hợp lý để hướng đến sẽ là tài liệu cho việc xây dựng tường tầng hầm bằng kết cấu lắp ghép được áp dụng rỗng rãi và đạt hiệu quả cao

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Thanh Hải (2011), Tính toán lựa chọn chiều dày tường Barret cho tầng

hầm nhà cao tầng, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội;

2 Nguyễn Đình Hợp (1989), Bản đồ địa chất tờ Hà Nội tỷ lệ 1:200.000, Lưu trữ

địa chất Hà Nội;

3 Vũ Việt Hùng (2014), Nghiên cứu các sự cố thường gặp trong quá trình thi

công phần hầm các công trình có số tầng hầm lớn tại địa bàn Hà Nội, Luận văn

Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội;

4 Nguyễn Trường Huy, Nghiêm Mạnh Hiến (2009), Bài giảng xây dựng Công

trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội;

5 Nguyễn Bá Kế, Xây dựng Công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở,

Nhà xuất bản xây dựng 2006;

6 Đỗ Đình Đức, Lê Kiều (2004), Kỹ thuật thi công, Nxb Xây dựng, Hà Nội;

7 Nguyễn Đức Nguôn (2011), Bài giảng Địa kỹ thuật và Công trình ngầm đô thi,

Trường Đại học kiến trúc Hà Nôi;

8 Nguyễn Quang Phích, Phương pháp số chương trình Plaxis 3D & UDEC Nhà

xuất bản xây dựng 2007;

9 Đỗ Công Sơn (2011), Tính toán tường trong đất sử dụng panel lắp ghép bê tông

ứng lực trước cho tầng hầm nhà cao tầng khu vực Hà Nội, Luận văn Thạc sỹ kỹ

thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội;

10 Hoàng Đăng Thái (2011), Nghiên cứu tính toán tường tầng hầm trong giai đoạn thi công, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội;

11 Bùi Quang Thiên (2011), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Barret phục vụ

nghiệm thu quy trình kỹ thuật cọc Barret ở khu vực Hà Nội, Luận văn Thạc sỹ kỹ

thuật, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội;

12 Vương Văn Thành (1995), Cơ học đất, Nhà xuất bản xây dựng;

13 TCVN 5574:2012, Kết cấu Bê tông và Bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế;

14 Công ty CP Tư vấn khảo sát thiết kế xây dựng Hà Nội (2011), Báo cáo khảo sát

địa chất công trình tòa tháp Xuân Mai Tower;

15 Eurocode 2: Design of concrete structures

PHỤ LỤC 1: CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CÁC LỚP ĐẤT

+ Độ sâu mặt lớp biến đổi từ 1.2m  3.2m

+ Độ sâu đáy lớp biến đổi từ 3.7m  6.7m

+ Bề dày lớp biến đổi từ 2.2m  4.8m

Kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý của mẫu nguyên dạng cho các giá trị như sau:

TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị

17 Mô đun tổng biến dạng các cấp

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn tại 19 điểm cho kết quả như sau:

+ Độ sâu mặt lớp biến đổi từ 4.5m (HK2)  6.0m (HK6)

+ Độ sâu đáy lớp biến đổi từ 5.5m (HK9)  8.5m (HK2,HK6)

+ Bề dày lớp biến đổi từ 1.9m  4.0m

Kết quả phân tích các chỉ tiêu cơ lý của 07 mẫu nguyên dạng cho các giá trị như sau:

TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị

17 Mô đun tổng biến dạng các cấp

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn tại 07 điểm cho kết quả như sau: