Nghiên cứu phương pháp thi công tường trong đất có neo ứng dụng xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông hà thanh, thành phố quy nhơn

Khi được đầu tư xây dựng theo phương pháp thi công tường trong đất có neo đưa vàovận hành, công trình sẽ phát huy tối đa khả năng tiêu thoát lũ, chống lũ, do được mởrộng lòng dẫn sau khi

Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS VũThanh Te đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiếttrong quá trình thực hiện luận văn.

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành quý thầy cô trong Viện đào tạo vàKhoa học ứng dụng Miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi, lãnh đạo Ban Quản lý dự

án Nông nghiệp và PTNT tỉnh Bình Định, gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điềukiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này

Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinhnghiệm thực tế của bản thân còn ít nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tácgiả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô, nhà chuyên môn để tác giảhoàn thiện hơn đề tài của luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Ninh Thuận, ngày tháng 4 năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Tin

Lớp cao học: 22C21-NT

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Những số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực, được trích dẫn theođúng quy định và ghi rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Hoàng Tin

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

BẢN CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của Đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 2

5 Kết quả đạt được 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT 4 1.1 Giới thiệu về tình hình xây dựng tường trong đất ở Việt Nam và trên thế giới 4

1.2 Tổng quan về các dạng kết cấu tường trong đất 5

1.3 Các dạng kè bảo vệ bờ sông hiện nay 11

1.4 Công nghệ thi công tường và neo 13

1.4.1 Công nghệ thi công tường hào bentonite 13

1.4.2 Công nghệ thi công Cased Secant Piles (C.S.P) 14

1.5 Kết luận Chương I 17

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT VÀ NEO 18

2.1 Các dạng tường trong đất, điều kiện áp dụng của phương pháp tường trong đất 18

2.2 Giai đoạn chuẩn bị thi công 19

2.3 Thi công hào 19

2.3.1 Dung dịch bentonite giữ hào 20

2.3.1.1 Tỷ trọng vữa bentonite 20

2.3.1.2 Phối chế vữa bentonite 20

2.3.2 Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa bentonite 21

2.4 Công nghệ thi công tường toàn khối 23

2.4.1 Xây dựng tường hào trong đất bằng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối 23

2.4.2 Thi công tường toàn khối các cọc cắt nhau 25

2.5 Thi công tường lắp ghép và bán lắp ghép trong đất 25

2.5.1 Thi công tường lắp ghép 25

2.5.2 Thi công tường bán lắp ghép 27

2.6 Công nghệ thi công neo đất .27

2.6.1 Các loại neo đất 28

2.6.2 Cấu tạo các loại neo 29

2.6.2.1 Neo hình trụ 29

2.6.2.2 Neo khoan mở rộng đường kính 30

2.6.2.3 Neo phụt 30

2.7 Cấu tạo neo 32

2.7.1 Đầu neo 32

2.7.2 Dây neo: 33

2.7.3 Bầu neo .33

2.7.4 Ưu, nhược điểm của neo trong đất 33

2.7.5 Ứng dụng của neo trong đất 33

2.8 Thiết bị thi công neo 34

2.8.1 Máy khoan 34

2.8.2 Máy nén khí .34

2.8.3 Máy bơm vữa 34

2.8.4 Thiết bị căng kéo cáp 34

2.9 Kết luận Chương 2 34

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO ỨNG DỤNG XÂY DỰNG KÈ CHỐNG SẠT LỞ TIÊU ÚNG THOÁT LŨ HẠ LƯU SÔNG HÀ THANH, TP QUY NHƠN 35

3.1 Giới thiệu dự án kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông Hà Thanh, TP Quy Nhơn 36

3.1.1 Vị trí của dự án 36 3.1.2 Giới thiệu tóm tắt dự án xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông

Hà Thanh 36

3.2 Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn chọn giải pháp thi công 38

3.2.1 Điều kiện địa chất 38

3.2.2 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất 38

3.2.3 Đặc điểm thủy văn 39

3.2.4 Thiết kế chi tiết tường của dự án 41

3.2.4.1 Thông số về tường 41

3.2.4.2 Thông số về neo 41

3.3 Quy trình thi công tường trong đất 42

3.3.1 Công tác chuẩn bị 42

3.3.2 Lựa chọn thiết bị đào đất 43

3.3.3 Vật liệu giữ thành hố đào với điều kiện địa chất hạ lưu sông Hà Thanh 45

3.3.3.1 Chọn bentonite giữ vách hố đào 45

3.3.3.2 Thành phần cấu tạo của vữa bentonite 46

3.3.3.3 Các chỉ tiêu của vữa bentonite 47

3.3.4 Thiết bị trộn Bentonite và chế tạo vữa bentonite 48

3.3.5 Máy sàn (tách) cát thu hồi Bentonite 49

3.3.6 Các bước thực hiện 49

3.3.7 Thi công tường dẫn hướng 50

3.3.7.1 Tổng quan 50

3.3.7.2 Cấu tạo tường dẫn 50

3.3.7.3 Thi công tường dẫn hướng 51

3.3.8 Thi công đào hào tường 51

3.3.8.1 Các panel khởi đầu 52

3.3.8.2 Các panel tiếp 52

3.3.8.3 Panel đóng 52

3.3.8.4 Phương pháp kiểm tra độ thẳng đứng và độ ổn định của hố đào 52

3.3.9 Khớp nối CWS 52

3.3.9.1 Nguyên tắc của khớp nối CWS 52

3.3.9.2 Lắp dựng và tháo dỡ khớp nối CWS 52

3.3.9.3 Các thuận lợi khi dùng khớp nối CWS 53

3.3.9.4 Gia công, lắp dựng cốt thép cho tường trong đất 53

3.3.10 Thi công bê tông tường trong đất 55

3.4 Thi công neo trong đất cho kè sông Hà Thanh 56

3.4.1 Neo trong đất và phương án thi công neo trong đất 56

3.4.1.1 Neo trong đất 56

3.4.1.2 Tóm tắt quá trình thi công neo 57

3.4.1.2 Các chú ý khi thi công neo đất 57

3.4.1.3 Thí nghiệm kiểm tra neo đất 57

3.4.1.4 Thí nghiệm xác định sức chịu tối đa của neo 58

3.4.2 Chọn neo cho kè sông Hà Thanh 59

3.4.3 Quy trình thi công neo trong đất 60

3.5 Kiểm tra chất lượng thi công 63

3.5.1 Kiểm tra thi công đất 63

3.5.2 Kiểm tra chất lượng bê tông 64

3.5.3 Kiểm tra chất lượng thi công neo 66

3.5.3.1 Lổ khoan 66

3.5.3.2 Lắp đặt neo 67

3.5.3.3 Bơm vữa 67

3.5.3.3 Kiểm tra ứng suất cáp neo 68

3.7 Các thuận lợi, khó khăn và biện pháp khắc phục khi thi công tường trong đất có neo vào dự án xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông Hà Thanh 68

3.7.1 Thuận lợi 68

3.7.2 Khó khăn và biện pháp khắc phục 68

3.7.2.1 Về chủ trương đầu tư 68

3.7.2.2 Về công nghệ thi công 68

3.8 An toàn lao động và vệ sinh môi trường trong thi công 70

3.8.1 An toàn lao động trong thi công 70

3.8.2 Vệ sinh môi trường trong thi công 71

3.8.3 Giải pháp kết cấu hoàn thiện cảnh quan đô thị 71

3.9 Kết luận chương 3 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

1 Kết quả đạt được: 73

2 Hạn chế, tồn tại luận văn 73

3 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo 73TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Tường chắn bằng cọc trộn xi măng đất 7

Hình 1.2 Tường chắn bằng cọc bê tông cốt thép 8

Hình 1.3 Chắn giữ bằng tường liên tục trong đất 10

Hình 1.4 Kè dạng tường bằng cừ dự ứng lực BTCT lắp ghép 11

Hình 1.5 Kè bằng cừ Lasen nhựa và thép 12

Hình 1.6 Kè mái đá lát khan 12

Hình 1.7 Kè dạng tường chắn bằng rọ đá 12

Hình 1.8 Kè thảm vữa xi măng túi khuôn 13

Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ xây dựng tường trong đất [1] 13

Hình 1.10 Quá trình thi công cọc 14

Hình 1.11 Thiết bị khoan dùng trong công nghệ C.S.P 15

Hình 1.12 Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực 16

Hình 2.1 Sơ đồ tổ hợp dây chuyền chế tạo và làm sạch dung dịch bentonite 20

Hình 2.2 Đo tỷ trọng dung dịch bentonite 20

Hình 2.3 Thí nghiệm kiểm tra chất lượng bentonite 21

Hình 2.4 Kiểm tra đo hàm lượng đất cát trong vữa Bentonite 22

Hình 2.5 Thang màu pH 22

Hình 2.6 Tường lắp ghép trong đất [1] 26

Hình 2.7 Tường bán lắp ghép [1] 27

Hình 2.8 Sơ đồ phân loại neo 28

Hình 2.9 Các hình thức neo công trình 29

Hình 2.10 Sơ đồ đầu neo có đầu nở 29

Hình 2.11 Sơ đồ đầu neo có đầu nở 30

Hình 2.12 Neo phụt có nút cao su 31

Hình 2.13 Neo phụt 31

Hình 2.14 Chi tiết đầu neo 32

Hình 2.15 Cấu tạo bầu neo 33

Hình 3.1 Sơ đồ thi công tường trong đất 35

Hình 3.2 Bản đồ các nhánh sông Hà Thanh 36

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo của tường [6] 41

Hình 3.4 Mặt cắt tường [6] 42

Hình 3.5 Máy đào tường trong đất 43

Hình 3.6 Thiết bi trộn dung dịch Bentonite 49

Hình 3.7 Máy thi công sàn cát thu hồi vữa bentonite 49

Hình 3.8: Quy trình thi công tường trong đất 50

Hình 3.9 Mặt cắt ngang tường dẫn 51

Hình 3.10 Cấu tạo lồng thép 54

Hình 3.11 Thi công cố định khung thép và cẩu lắp khung thép 55

Hình 3.12 Trình tự đổ bê tông cho panel 56

Hình 3.13 Hình thức thi công neo 57

Hình 3.14 Sơ đồ thí nghiệm neo 58

Hình 3.15 Cáp dự ứng lực sử dụng cho neo đất 59

Hình 3.16 Bố trí cử định vị và miếng định tâm 59

Hình 3.17 Máy khoan thủy lực Junjin CSM JD-1400E 60

Hình 3.18 Các bước chính thi công neo bằng vữa xi măng 61

Hình 3.19 Dầm đai của cố định neo vào tường 62

Hình 3.20 Sơ đồ căng cáp 62

Hình 3.21 Sơ đồ cấu tạo thiết bị siêu âm truyền qua 65

Hình 3.22 Bố trí các ống đo siêu âm truyền qua trong tường 65

Hình 3.23 Quá trình đo siêu âm và hiển thị kết quả 66

Hình 3.24 Minh họa cho giải pháp tạo cảnh quan đô thị 72

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Số liệu thí nghiệm về sự làm việc của các loại neo 32

Bảng 3.1 Kết quả thí nghiệm địa chất 38

Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của gàu DHG Hãng Bauer sản xuất 44

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa bentonite [9] 47

Bảng 3.4 Chỉ tiêu kỹ thuật dùng để sản xuất Bentonite đất nở [9] 47

Bảng 3.5 Yêu cầu kỹ thuật dùng để sản xuất Bentonite [9] 47

Bảng 3.6 Số lượng neo thí nghiệm ……… 58

Bảng 3.7 Yêu cầu kỹ thuật của vữa bentonite thu hồi 64

Bảng 3.8 Vận tốc âm truyền qua 66

Bình Định là một tỉnh ven biển Nam Trung bộ của Việt Nam, có tiềm năng to lớn vềnông lâm sản, cây công nghiệp và khoáng sản, có nhiều tiềm năng về đất đai, tàinguyên rừng, tài nguyên biển và nguồn nhân lực dồi dào để phát triển kinh tế Tuynhiên do điều kiện thời tiết khí hậu khắc nghiệt, tình hình ngập lụt thường xuyên xảy ratrong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng, nền kinh tế và xã hội chưa pháttriển tương xứng với vị thế và tiềm năng của tỉnh.

Gần đây nhất, trong trận lũ tháng 10/2013 lũ từ thượng nguồn đổ về gây ngập lụt trêndiện rộng Nhiều vị trí nước tràn đường quốc lộ, một số vị trí lũ đã gây ra thiệt hạinhư: Xạt lở đường xá, hư hỏng mặt đường, đứt vỡ đê kè, hư hỏng đê bao nội đồng, bồilấp công trình thủy lợi, nước tràn vào gây ngập đồng ruộng và nhà dân, công sở dẫnđến thiệt hại về hoa màu, gia súc gia cầm, nuôi trồng thủy sản, hư hỏng thóc lúa và vật

tư nông nghiệp dự trữ trong kho… trong đó có thành phố Quy Nhơn, do nằm ở khuvực trũng thấp ven đầm Thị Nại là nơi phải hứng chịu những ảnh hưởng rõ rệt nhất dotác động của lũ lụt

Với hiện trạng hệ thống công trình tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông Hà Thanh như hiệnnay thì không thể đảm bảo khả năng tiêu thoát lũ cần phải cải tạo, nâng cấp hoặc xâydựng mới thì mới đáp ứng được yêu cầu nhiệm vụ tiêu úng, thoát lũ Trước nhữngphân tích nêu trên thì việc nghiên cứu phương pháp thi công tường trong đất có neoứng dụng xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông Hà Thanh, thành phốQuy Nhơn là hết sức cần thiết và cấp bách

Khi được đầu tư xây dựng theo phương pháp thi công tường trong đất có neo đưa vàovận hành, công trình sẽ phát huy tối đa khả năng tiêu thoát lũ, chống lũ, do được mởrộng lòng dẫn sau khi nạo vét giúp tiêu úng thoát lũ nhanh hơn, kết cấu tường thẳngđứng nên chống được các mảng bám của thực vật; giúp trực tiếp giảm thiểu thiệt hại

hoa màu, tài sản, tính mạng của nhân dân trong khu vực; bảo vệ các cơ quan, xínghiệp, trường học và các công trình hạ tầng công cộng khác trong khu vực; tạo môitrường cảnh quan xanh - sạch - đẹp Góp phần tạo đà thúc đẩy sự phát triển chungcủa các phường trong khu vực dự án nói riêng và thành phố Quy Nhơn cũng như tỉnhBình Định nói chung.

Trong khuôn khổ của luận văn tác giả trình bày về vấn đề: “Nghiên cứu phương pháp thi công tường trong đất có neo ứng dụng xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát

lũ hạ lưu sông Hà Thanh, TP Quy Nhơn”.

2 Mục đích của Đề tài

Nghiên cứu phương pháp thi công bằng công nghệ tường trong đất có neo vào côngtrình xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ cho hạ lưu sông Hà Thanh, thành phốQuy Nhơn, tỉnh Bình Định

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu: Tác giả nghiên cứu về đối tượng tường trong đất có neo

b Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trong phạm vi đánh giá điều kiện địa chất, thủyvăn chọn biện pháp thi công xây dựng tuyến kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ cho hạlưu sông Hà Thanh, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

* Phương pháp nghiên cứu:

- Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về tường trong đất, neo đất, các phương pháp thicông tường trong đất, neo đất; kết hợp với nghiên cứu phân tích điều kiện các côngtrình ngầm đã thiết kế, thi công ở Việt Nam;

- Thu thập các số liệu có liên quan (địa chất, địa hình, kinh tế xã hội, tài liệu thiết kế

…) của công trình

5 Kết quả đạt được

Vận dụng kết quả nghiên cứu, đề xuất giải pháp kỹ thuật để thi công xây dựng côngtrình kè hạ lưu Sông Hà Thanh, đồng thời là cơ sở khoa học để kiến nghị sử dụng, ứngdụng tường trong đất có neo trong thi công xây dựng các công trình khác tại thành phốQuy Nhơn, tỉnh Bình Định

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG TRONG ĐẤT

1.1 Giới thiệu về tình hình xây dựng tường trong đất ở Việt Nam và trên thế giới

Trước đây, để xây dựng các công trình ngầm, người ta thường dùng các phương phápxây dựng đắt tiền như đào hở, đóng cọc cừ, hạ mực nước ngầm, đóng băng đất, màchiều sâu không được lớn, làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận khi xây dựngtrong thành phố

Từ sau năm 1940, công nghệ thi công “tường trong đất” được bắt đầu nghiên cứu ápdụng và vào những năm 1970 của thế kỷ XX công nghệ này được áp dụng rộng rãitrên toàn thế giới, điều đó tạo điều kiện cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ vàtính toán kết cấu Đây là một trong những công nghệ thi công tiến bộ nhất để xây dựngcác công trình ngầm và là công nghệ tốt nhất để xây dựng các công trình ngầm có độsâu lớn trong các thành phố có mật độ xây dựng dày đặc như hiện nay Trên thế giới,

áp dụng công nghệ thi công tường trong đất để xây dựng các công trình ngầm trongcác khu đô thị là rất phổ biến như:

- Tại thành phố Tokyo (Nhật Bản) các nhà cao tầng phải có ít nhất từ 5 đến 8 tầnghầm

- Tại Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2 đến 3 tầng hầm dưới mặt đất ở cácnhà cao tầng, có nhà đã thiết kế đến 5 tầng hầm có kích thước lớn nhất đến (274 x 187)

m, kết cấu chắn giữ sâu đến 32 m

- Tại Matxcơva (Nga) đã xây dựng garage có kích thước (156 x 54) m, sâu 27m

- Tại Geneve (Thụy sĩ) một garage ngầm 7 tầng sâu 28 m đã được xây dựng

- Tại Việt nam, công nghệ thi công tường trong đất cũng được áp dụng rất hiệu quảtrong việc xây dựng các công trình ngầm nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng không giantrong lòng đất ở các thành phố đông dân cư với điều kiện địa chất và địa chất thuỷ vănrất phức tạp để để giải quyết các vấn đề liên quan đến giao thông đô thị, xây dựng cácgarage ô tô, nhà cao tầng trong thành phố, các khu đô thị mới, hạ tầng các khu côngnghiệp ví dụ như:

- Toà nhà Harbour View Tower ở thành phố Hồ Chí Minh gồm 19 tầng lầu và 2 tầng

hầm, có kết cấu chắn giữ sâu 10 m, đã dùng tường trong đất sâu 42 m dày 0,6 m vâyquanh mặt bằng kết cấu chắn giữ 25x27 m.

- Trụ sở Vietcombank Hà Nội cao 22 tầng và 2 tầng hầm có kết cấu chắn giữ sâu 11 mdùng tường trong đất sâu 18 m dày 0,8 m

- Nhà máy Apatit Lào Cai, nhà máy xi măng Bỉm Sơn hay nhà máy nhiệt điện Phả Lại

đã có những kho, hầm tuy nen vận chuyển nguyên liệu đặt sâu trong đất từ 5 đến 20 m

1.2 Tổng quan về các dạng kết cấu tường trong

đất

* Tường trong đất có nhiều loại được phân chia theo các tiêu chí khác nhau (ví dụ:tường trọng lực, tường công xôn, tường cứng, tường mềm ngoài ra cũng có các kiểuđặc biệt như tường làm từ các hàng cọc liên tiếp hay cách quãng, tường trong đất dựứng lực)

* Tường trong đất để làm tầng hầm nhà cao tầng, thường là tường bê tông đổ tại chỗ,dày 600-800 mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá trình thi công Tườngđược làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2,6 m đến5,0 m Các đoạn cọc barrette được liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép vàlàm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bêntrong tầng hầm Trong trường hợp 02 tầng hầm, tường trong đất thường được thiết kế

có chiều sâu 16 – 20 m tuỳ thuộc vào địa chất công trình và công nghệ thi công Khitường trong đất chịu tải trọng đứng lớn thì tường được thiết kế dài hơn, có thể dài trên

40 m để chịu tải trọng như cọc khoan nhồi

* Tường trong đất thường được sử dụng khi làm hố móng sâu trên 10 m, yêu cầu cao

về chống thấm, chống lún và chống chuyển dịch của các công trình xây dựng lân cậnhoặc khi tường là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc khi áp dụng côngnghệ Top - down

* Ưu điểm: Tường trong đất có các kết cấu dạng tường có tác dụng vừa chắn giữ vừachịu lực của phần công trình nằm dưới mặt đất Kết cấu dạng tường trong đất có các

ưu điểm:

- Thi công được các công trình ngầm có độ sâu lớn;

- Áp dụng trong mọi điều kiện địa chất, đặc biệt trong các vùng đất yếu, mực nướcngầm cao;

- Là biện pháp thi công duy nhất để xây dựng trong điều kiện thành phố chật hẹp, khiđiều kiện thi công hạn chế chấn động, tiếng ồn, biến dạng lún, các công trình xây dựng

và đường ống ngầm ở lân cận xung quanh;

- Giảm khối lượng thi công, tăng tốc độ thi công, hạ thấp giá thành công trình;

- Tường vừa có thể dùng làm kết cấu bao che ở độ sâu lớn lại có thể kết hợp làm kếtcấu chịu lực, làm móng cho công trình trong những điều kiện nhất định;

- Ưu điểm nổi bật là độ cứng lớn, tính chống thấm tốt, giúp cho công nghệ này đượclựa chọn sử dụng ở nhiều công trình trong những năm gần đây

* Nhược điểm:

- Phương pháp thi công tường trong đất yêu cầu về máy móc, trang thiết bị thi côngđồng bộ cao, mỗi loại tường cần một loại thiết bị thi công phù hợp vì vậy đòi hỏi đầu

tư ban đầu lớn

- Mỗi loại kết cấu chỉ phù hợp với một số chiều sâu hố đào và loại địa chất nhất định,

vì vậy việc lựa chọn kết cấu tường không phù hợp có thể làm ảnh hưởng rất lớn đến độ

an toàn và giá thành thi công

- Việc sử lý thu hồi vữa bentonite không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi

kỹ thuật phân ly vữa bentonite không chặt chẽ hoặc xử lý không đúng kỹ thuật sẽ làmcho môi trường bị ô nhiễm

- Do trong quá trình thi công, các lớp đất có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm yếu mà tínhchất dung dịch giữ thành không thích hợp hoặc đã bị biến chất dẫn đến sạt lở thànhhào làm cho thể tích bê tông tường tăng lên đáng kể, mặt tường bị lồi lõm, kích thướckết cấu vượt quá giới hạn cho phép

* Phạm vi ứng dụng: Thực tế xây dựng trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy phươngpháp thi công tường trong đất có thể áp dụng hiệu quả khi xây dựng các loại công trìnhsau:

- Các công trình dân dụng có phần ngầm như: garage, trung tâm thương mại, khochứa, rạp chiếu phim, nhà hát; phần ngầm các nhà cao tầng như móng, các tường chắnkết cấu chắn giữ những tòa nhà được xây dựng gần những công trình có sẵn

- Các công trình công nghiệp như phân xưởng nghiền của nhà máy làm giàu quặng,các phân xưởng đúc thép liên tục, các hố nhận nguyên liệu, các phễu dỡ chất tải,

- Các công trình thuỷ lợi: đê, kè sông, kè biển, cầu cảng, các trạm bơm, các công trình

làm sạch,

- Các công trình giao thông như hầm giao thông đặt nông, các móng trụ cầu,

- Các công trình quân sự và công trình dân sự có kết hợp phòng thủ khi có chiến tranhxảy ra Thực tế những công trình xây dựng trong các điều kiện dưới đây sẽ có hiệu quảcao nhất khi sử dụng tường trong đất: Trong điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, mựcnước ngầm cao, nhất là gặp tầng nước ngầm có áp; khi xây dựng các công trình ngầm

và tường chắn kết cấu chắn giữ trong điều kiện xây chen trong thành phố, gần cáccông trình đã có; công nghệ tường trong đất cho phép thiết kế các công trình ngầm cóhình dạng bất kỳ trên mặt bằng, giảm chiều dày tường và loại trừ được công tác hút và

hạ mực nước ngầm

- Tường trong đất có thể sử dụng đồng thời làm móng chịu tải trọng phần trên trongnhững điều kiện sau: Tường tựa trên đá cứng hoặc đất tốt, tức là khi tường có thể làmviệc như vách; tường được xây dựng gần sát liền với móng của những nhà đã có, mà

độ bền của những móng này có thể bị phá hoại khi xây dựng các móng cọc đóng

* Tường chắn bằng cọc trộn xi măng

-đất:

Hình 1.1 Tường chắn bằng cọc trộn xi măng đất

- Tường chắn bằng cọc trộn xi măng - đất một công nghệ mới để gia cố nền đất yếu, nó

sử dụng xi măng, vôi, để làm chất đóng rắn, lợi dụng một loạt phản ứng hóa học xảy

ra giữa chất đóng rắn với đất, làm cho đất đóng rắn lại thành một thể cọc có dạng tường

ổn định và có cường độ nhất định

- Ưu điểm của công nghệ này là kinh tế, thi công nhanh, không có chất thải, lượngxi

măng khống chế điều chỉnh chính xác, không có độ lún thứ cấp (nếu làm nền) khônggây

dao động đến công trình lân cận, thích hợp với đất có độ ẩm cao (>75%) Kết cấu loạinày không thấm nước không phải đặt thanh chống tạo điều kiện cho đào kết cấu chắngiữ được dễ dàng, hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên chỉ phù hợp với hố đào có chiều sâu

- Ngoài chức năng giữ ổn định thành hố đào, cọc trộn xi măng đất còn được sử dụngtrong các trường hợp sau: Giảm độ lún công trình; tăng khả năng chống trượt mái dốc;tăng cường độ chịu tải của nền đất; giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận;tránh hiện tượng hóa lỏng của đất rời; cô lập phần đất bị ô nhiễm

- Công nghệ này xuất hiện đầu tiên tại Mỹ sau đó được một số nước như Nhật Bản,Trung Quốc phát triển Tại Việt Nam đầu những năm 80 kỹ thuật này của hãng Linden

- Alimak đã được áp dụng làm cọc ximăng - vôi đất đường kính 40 cm, sâu 10 m chocác công trình nhà 3 - 4 tầng, hiện nay Linden - Alimak và Hercules (Thụy Điển) liêndoanh làm loại cọc này sâu đến 20 m bằng hệ thống tự động từ khâu khoan, phun ximăng và trộn tại khu công nghiệp Trà Nóc (Cần Thơ)

* Tường chắn bằng cọc

hàng:

Hình 1.2 Tường chắn bằng cọc bê tông cốt thép

- Khi thi công công trình ngầm tại những chỗ không tạo được mái dốc hoặc hiệntrường hạn chế không thể dùng cọc trộn được, khi chiều sâu công trình khoảng 6 – 10

m thì có thể chắn giữ bằng cọc hàng Chắn giữ bằng cọc hàng có thể dùng cọc nhồikhoan lỗ, cọc

bản BTCT hoặc cọc bản thép, Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm cácloại

sau:

+ Chắn giữ bằng cọc hàng theo kiểu dãy cột: Khi đất xung quanh hố tương đối tốt,mực nước ngầm thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa hai cọc gần nhau để chắn đất.+ Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục: Trong đất yếu thường không thể hình thành đượcvòm đất, cọc chắn giữ phải thành hàng liên tục Cọc khoan lỗ dày liên tục có thể chồngtiếp vào nhau hoặc cọc bản thép, cọc bản BTCT

+ Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp: Trong vùng đất yếu mà có mực nước ngầm cao cóthể dùng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc xi măng đất

- Ưu điểm của công nghệ này là chất lượng vật liệu tin cậy, tốc độ thi công nhanh, thicông đơn giản, khả năng ngăn nước tốt Đối với loại cọc tạm thời có thể nhổ lên dùnglại nhiều lần, giá thành hạ Đối với loại cọc bằng BTCT có thể được dùng như kết cấuvĩnh viễn, độ cứng chống uốn lớn, độ dịch chuyển nhỏ ở đầu cọc

- Nhược điểm là chiều dài hạn chế nên không thể ứng dụng cho những công trìnhngầm có độ sâu lớn Quá trình thi công có thể ảnh hưởng đến móng hoặc các côngtrình ngầm xung quanh, không dùng được trong điều kiện thành phố có xây chen

- Căn cứ vào thực tiễn thi công ở vùng đất yếu, với độ sâu hố đào < 6 m, khi điều kiệnhiện trường có thể cho phép thì áp dụng kiểu tường chắn bằng cọc BTCT đúc sẵn hoặccọc bản thép Với hố đào có độ sâu 6 – 10 m thường dùng cọc khoan lỗ φ800 – 1000

mm, phía sau có cọc trộn dưới sâu hoặc bơm vữa chống thấm, đặt 2 - 3 tầng thanhchống, số tầng thanh chống tuỳ theo tình hình địa chất hoàn cảnh xung quanh và yêucầu biến dạng của kết cấu mà xác định Kết cấu loại này đã ứng dụng thành công ở hốđào có độ sâu tới

13 m

* Tường liên tục trong

đất:

- Công nghệ thi công tường liên tục trong đất là dùng các máy đào đặc biệt để đào

móng có dung dịch (vữa bentonite) giữ thành những đoạn hào với độ dài nhất định; sau

đó cẩu lắp lồng cốt thép đã chế tạo sẵn trên mặt đất vào trong hào Dùng ống dẫn đổ bêtông trong vữa bentonite cho từng đoạn tường, nối các đoạn tường với nhau bằng các

đầu khớp nối CWS, hình thành một bức tường liên tục trong đất bằng bê tông cốt thép.

Tường liên tục trong đất quây lại thành đường khép kín, sau khi đào móng cho thêm hệthống thanh

chống hoặc thanh neo sẽ có thể chắn đất ngăn nước, rất tiện cho việc thi công móngsâu Nếu tường liên tục trong đất kết hợp làm kết cấu chịu lực của công trình xây dựnglại càng có hiệu quả kinh tế cao hơn Công nghệ tường liên tục trong đất có các ưuđiểm sau đây:

Hình 1.3 Chắn giữ bằng tường liên tục trong

đất

- Thân tường có độ cứng lớn, tính tổng thể tốt, do đó biến dạng của kết cấu và củamóng đều rất ít, vừa có thể dùng được trong kết cấu bao che lại có thể dùng làm kết cấuchịu lực

- Thích hợp trong các loại điều kiện địa chất: Trong các lớp đất cát cuội hoặc khi phảivào tầng phong hoá thì cọc bản thép rất khó thi công, nhưng lại có thể dùng kết cấutường liên tục trong đất thi công bằng các máy đào móng thích hợp

- Khi thi công chấn động ít, tiếng ồn thấp, ít ảnh hưởng các công trình xây dựng vàđường ống ngầm ở lân cận xung quanh, dễ khống chế về biến dạng lún Đặc biệt thíchhợp trong điều kiện đô thị chật hẹp, xây chen

- Có thể thi công theo công nghệ ngược (top - down), có lợi cho việc tăng nhanh tốc độthi công, hạ thấp giá thành công trình Nhưng công nghệ thi công tường trong đất cũng

có những nhược điểm cụ thể như sau:

+ Không thể áp dụng trong đất có lẫn đá tảng kích thước lớn hoặc có hiện tượng castơvới các lỗ trống lớn, có mạch ngầm làm vữa bentonite chảy vào trong đất Trong bùnlỏng và cát chảy trên bề mặt hay trong đất nước áp lực với dòng thấm tốc độ lớn

+ Việc xử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi kỹ thuậtphân ly vữa bentonite không đảm bảo hoặc xử lý không đúng chất lượng sẽ làm chomôi trường bị ô nhiễm.

+ Khi mực nước ngầm dâng lên nhanh mà mặt dung dịch giữ thành giảm mạnh, trongtầng trên có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm yếu, nếu tính chất dung dịch không thích hợphoặc đã bị biến chất, việc quản lý thi công không thích hợp, đều có thể dẫn đến sụt lởthành móng, lún mặt đất xung quanh, nguy hại đến sự an toàn của các công trình xâydựng lân cận Đồng thời cũng có thể làm cho thể tích bê tông thân tường bị tăng lên,mặt tường lồi lõm, kích thước kết cấu vượt quá giới hạn cho phép.

- Nếu dùng tường trong đất dạng bê tông cốt thép đổ toàn khối chỉ để làm tường chắnđất tạm thời trong giai đoạn thi công thì giá thành khá cao, không kinh tế

- Khi làm kết cấu chắn giữ sâu trên 10 m trong tầng đất yếu, yêu cầu cao về chống lún

và chuyển dịch của các công trình xây dựng và đường ống ở xung quanh, hoặc khitường là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc khi áp dụng công nghệ thicông ngược thì có thể dùng tường liên tục trong đất

- Tại Việt Nam công nghệ này đã được sử dụng ở một số nơi nhưng chủ yếu tại cácthành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nha Trang như toà nhàVietcomBank Tower - TP Hà Nội, khách sạn Phương Đông - Nha Trang Trong tươnglai với điều kiện chật hẹp trong các thành phố cùng với yêu cầu về chiều sâu tầng hầmngày càng tăng, đây là giải pháp gần như duy nhất có thể áp dụng

1.3 Các dạng kè bảo vệ bờ sông hiện nay

Có nhiều công nghệ bảo vệ bờ sông như: Kè lắp ghép tấm lát đúc sẵn (tấm lát tứ giác, lục giác), kè đá lát khan, kè lưới vải địa kỹ thuật, kè rọ đá …

Hình 1.4 Kè dạng tường bằng cừ dự ứng lực BTCT lắp ghép

Hình 1.5 Kè bằng cừ Lasen nhựa và thép

Hình 1.6 Kè mái đá lát khan

Hình 1.7 Kè dạng tường chắn bằng rọ đá

Hình 1.8 Kè thảm vữa xi măng túi

bê tông hoặc bê tông cốt thép người ta đổ hỗn hợp bê tông vào hào bằng phương pháp

đổ bê tông trong nước Sơ đồ nguyên tắc của công nghệ tường trong đất như hình vẽ

Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ xây dựng tường trong đất

[1]

1 Xây dựng tường dẫn hướng, 2 Đào hào trong phạm vi một đơn nguyên, 3 Đặt

tấm chắn đầu hào, 4 Đặt khung cốt thép, 5 Đổ bê tông trong nước

Khi xây dựng các tường chịu lực bằng các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn, người tađặt chúng vào hào chứa đầy vữa sét Sau khi lắp ráp các kết cấu vữa bentonite đượcthay bằng

vữa tam hợp để chúng lấp đầy các mối nối của panel và các khe hở quanh tường đểtruyền tải trọng từ khối đất vào tường chắn.

Tường của các công trình và tường chắn hố móng xây dựng bằng phương pháp tườngtrong đất có hình dạng khác nhau trên mặt bằng: thẳng, đa giác, tròn, … Hình dạng củacông trình trên mặt bằng không ảnh hưởng đến giải pháp kết cấu của tường và phươngpháp thi công

1.4.2 Công nghệ thi công Cased Secant Piles

(C.S.P)

Tường trong đất là một công nghệ truyền thống thường được sử dụng trong thi côngmóng bằng gàu ngoạm Tuy nhiên đặc điểm của công nghệ này là phải sử dụng nhiềuthiết bị chuyên dụng để trộn, xử lý và bảo quản dung dịch khoan bentonite Trong điềukiện của thành phố có mật độ xây dựng cao thì việc triển khai và làm sạch các máymóc thiết bị ngay tại công trường, việc chuyển đất bị nhiễm bẩn bởi dung dịch khoanbentonite đi chỗ khác rồi sau đó phải sử dụng lại đất này khiến chi phí xây dựng bị tăngthêm

Hình 1.10 Quá trình thi công cọc

Hệ thống C.S.P (Cased Secant Piles) cọc cát tuyến có vỏ bao là sự kết hợp của haicông nghệ là thi công cọc khoan nhồi bằng guồng xoắn hoạt động liên tục và sử dụngống bao, qua đó việc thi công móng sẽ không phải sử dụng dung dịch khoan bentoniteđối với mọi loại đất kể cả đất ngập nước Các thiết bị khoan chuyên dụng đã được chếtạo dành riêng cho công nghệ C.S.P Các thiết bị khoan này được trang bị tới 2 máyquay Guồng xoắn hoạt động liên tục bên trong ống bao là một nét đặc biệt trong kếtcấu của thiết bị khoan nêu trên.

Hình 1.11 Thiết bị khoan dùng trong công nghệ C.S.PViệc thi công cọc được thực hiện như sau: Trước tiên tiến hành khoan đất đồng thờivới việc hạ ống bao cọc đến một chiều sâu nhất định, sau đó vừa quay guồng xoắn đểkhoan đất vừa quay ống bao cọc và hạ ống bao cho đến khi guồng xoắn và ống bao đạtđến chiều sâu cho trước, trong điều kiện ống bao cọc luôn đi trước guồng xoắn nhằmtránh cho ống bao bị nước ngầm chảy vào bên trong Sau khi đạt đến chiều sâu đãđịnh, qua chỗ trống của guồng xoắn vữa bê tông được đổ vào trong ống bao Quá trìnhnày diễn ra đồng thời với việc nhấc guồng xoắn và ống bao ra khỏi lỗ khoan Đất tơibên trong ống bao cũng được lấy ra khỏi ống bao cùng với guồng xoắn và được lấy rakhỏi guồng xoắn bằng bộ phận làm sạch đất của guồng Sau khi vữa bê tông đã đổ đầyống bao, ống bao được lấy hoàn toàn ra khỏi lỗ khoan và với sự hỗ trợ của máy đầmrung người ta đưa cốt thép vào cọc

Công nghệ C.S.P cho phép thi công cọc cát tuyến khoan nhồi với sự đảm bảo độ lệch

so với phương thẳng đứng sẽ không quá 1% đến 1,5% và đường kính của cọc có thểđạt đến 1.000 mm Kích thước đường kính này đồng thời cũng là đường kính hợp lýcủa cọc mà nhờ đó có thể giảm được chi phí gia cố tường hố móng sau khi đã đào mở

hố móng

Với số lượng máy móc thiết bị phục vụ thi công cho công nghệ C.S.P là ít nhất, do đódiện tích chiếm chỗ để triển khai công nghệ này trên công trường xây dựng là khôngnhiều Đây là điều cần thiết đối với việc thi công trong điều kiện chật hẹp bên trongcác thành phố lớn như hiện nay Những ưu điểm nêu trên của công nghệ C.S.P giúpgiảm giá thành và giảm đáng kể thời gian thi công, nhờ đó công nghệ này đã và đangđược áp dụng rộng rãi trên thế giới

1.4.3 Công nghệ thi công cừ ván bê tông cốt thép dự ứng lực

Cừ ván bê tông cốt thép hay còn gọi là cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực hay tườngcọc ván là một dạng đặt biệt của tường chắn đất Thường sử dụng để bảo vệ các côngtrình ven sông, ven biển kết hợp với việc chống xói lở bờ sông, kè biển, các công trìnhthủy lợi,

… Cọc ván BTCT dự ứng lực có những tính năng

như:

Hình 1.12 Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

- Cường độ chịu lực cao: Tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăng độ cứng

và khả năng chịu lực của cừ

- Thép được chống rỉ, chống ăn mòn, không bị ôxy hóa trong môi trường nước mặncũng như nước phèn

- Chế tạo được nhiều sản phẩm có quy cách khác nhau, đáp ứng nhiều dạng địa hình,địa chất khác nhau

- Thi công dễ dàng, dễ dàng thay thế cọc mới khi cọc cũ gặp sự

cố

1.5 Kết luận Chương I

Trong chương này tác giả đã trình bày tổng quan tình hình xây dựng và phát triển côngnghệ thi công tường trong đất, một số giải pháp và tình hình nghiên cứu và ứng dụngcông nghệ thi công tường trong đất trong một số công trình trên thế giới và ở ViệtNam

Việc chọn công nghệ thi công tường trong đất trong đô thị phụ thuộc nhiều yếu tố nhưđiều kiện mặt bằng thi công, quy hoạch phát triển của vùng, điều kiện địa chất thủyvăn và đặc biệt chi phí đầu tư xây dựng công trình Việc lựa chọn phương pháp thicông không phù hợp hay chưa tối ưu thì sẽ dẫn đến mất ổn định, mất an toàn cho côngtrình hạ tầng lân cận trong quá trình thi công và vận hành khai thác công trình

Vấn đề đặt ra là việc ứng dụng các giải pháp thi công truyền thống vào công trình kètrong đô thị đã thực sự phù hợp và tối ưu hay chưa trong khi đó ở các vùng này địachất thường là nền đất yếu hoặc trung bình, điều kiện mặt bằng thi công rất hạn chế,chi phí bồi thường thường rất lớn và công tác giải phóng mặt bằng, tái định cư cho dự

án rất khó khăn phức tạp

Một trong những giải pháp cần phải đánh giá và biện pháp thi công phù hợp để giảiquyết một số vấn đề đã nêu trên Trong các chương tiếp theo tác giả sẽ nghiên cứu cáccông nghệ thi công để vận dụng vào công trình

hạ mực nước ngầm, đóng băng đất.

Theo công dụng của tường trong đất ta chia ra làm 3 loại: Chịu lực, ngăn che và chốngthấm Tường trong đất cũng được sử dụng để xây dựng các móng Người ta lựa chọnvật liệu lấp đầy có xét đến công dụng của tường Theo vật liệu lấp đầy tường có thểchia ra làm 3 loại cơ bản: Từ các chất lấp đầy cứng, lắp ghép và bán lắp ghép và tường

từ vật liệu lấp đầy không cứng

Công nghệ xây dựng bằng phương pháp tường trong đất bao gồm 5 giai đoạn côngnghệ cơ bản sau:

thiên bị loại trừ cũng như trong hàng loạt trường hợp khác nữa Mặc dù là ưu điểmnhưng không thể không có hạn chế:

- Trong đất có đá tảng lớn và có castơ với các lổ trống, mạch ngầm, khi mà vữabentonite thấm vào trong đất, vách hào bị phá hoại, tạo vách không được, không đảmbảo độ ổn định của vách hào

- Khi trong đất các khối cứng tự nhiên (đá mồ côi) hoặc khi có phóng xạ (phá hỏng bêtông và kết cấu bê tông cốt thép, các dầm thép, …)

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

2.2 Giai đoạn chuẩn bị thi

công

Giai đoạn chuẩn bị thi công là giai đoạn cơ bản của thi công, nó cần được hoàn thànhphù hợp với thiết kế tổ chức thi công và thi công công trình Trong thành phần của nóbao gồm:

- Công tác đo đạc trắc địa, trục, đường biên công

2.3 Thi công

hào

Sau khi kết thúc công tác chuẩn bị thì giai đoạn công nghệ xây dựng hào bắt đầu Đểgia cố thành hào khỏi bị sạt lở và đảm bảo các thiết bị cơ khí chuyên động theo đúnghướng đã định sẵn để đào đất trong hào, người ta xây dựng tường định hướng (tườngđịnh vị) Tường định vị là một mặt tựa để treo và chống đỡ các bước đào giới hạn, các

khung cốt thép, các trang thiết bị để đổ bê tông và thiết bị khác, các panel lắp ghép.Tường định vị thường làm bằng bê tông cốt thép toàn khối hoặc lắp ghép, đôi khi bằngcác vật liệu khác Khoảng cách thông thủy thường lớn hơn bề rộng hào (0,1 ÷ 0,2) m,còn khi xây dựng tường trong đất từ các đốt cọc thì phù hợp với đường kính của lổkhoan

Cơng việc đào hào trong vữa bentonite là giai đoạn cơng nghệ xây dựng Vữa

bentonite đảm bảo sự ổn định của vách hào và là nguyên tắc cơ bản của phương pháp tường trong

đất

Thùng chứa hóa chất

Thùng chứa sét hoặc bột sét

Bộphận làm sạch dung dịch sétThùng

chứa

Bộphận rung lắc

lại

Thùng chứa dung dịch sét sạch

Van Bơm

Thùng chứa dung dịch

sét bẩn Đưa lại hào

dung dịch sét

sạch

Bơm dung dịch sét từhào đào cóchứa tạp chất