Nghiên cứu phương pháp thi công tường trong đất có neo ứng dụng xây dựng

Mục đích của Đề tài Nghiên cứu phương pháp thi công bằng công nghệ tường trong đất có neo vào công trình xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ cho hạ lưu sông Hà Thanh, thành phố Q

Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Vũ Thanh

Te đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành quý thầy cô trong Viện đào tạo và Khoa 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 điều kiện 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 kinh nghiệm thực tế của bản thân còn ít nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô, nhà chuyên môn để tác giả hoàn 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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

đúng 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

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

2 Hạn chế, tồn tại luận văn 73

3 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo 73 TÀI 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 3.4 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

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

B25 Cấp độ bền (cường độ) bê tông 300 Mpa

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu đã gây ra mưa lớn trên diện rộng và ngày càng phức tạp gây ngập úng ở nhiều quốc gia trên thế giới có thể kể đến lũ lụt lịch sử ở Thái Lan vào tháng 12/2011, bão Katrina ở Hoa Kỳ tháng 8/2005 và các thành phố lớn của Việt Nam trong đó có Bình Định

Bình Định là một tỉnh ven biển Nam Trung bộ của Việt Nam, có tiềm năng to lớn về nông lâm sản, cây công nghiệp và khoáng sản, có nhiều tiềm năng về đất đai, tài nguyên rừng, tài nguyên biển và nguồn nhân lực dồi dào để phát triển kinh tế Tuy nhiên do điều kiện thời tiết khí hậu khắc nghiệt, tình hình ngập lụt thường xuyên xảy ra trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng, nền kinh tế và xã hội chưa phát triển 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 trên diện rộng Nhiều vị trí nước tràn đường quốc lộ, một số vị trí lũ đã gây ra thiệt hại như: Xạt lở đường xá, hư hỏng mặt đường, đứt vỡ đê kè, hư hỏng đê bao nội đồng, bồi lấp công trình thủy lợi, nước tràn vào gây ngập đồng ruộng và nhà dân, công sở dẫn đến 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 khu vực trũng thấp ven đầm Thị Nại là nơi phải hứng chịu những ảnh hưởng rõ rệt nhất do tác động của lũ lụt

Với hiện trạng hệ thống công trình tiêu úng thoát lũ hạ lưu sông Hà Thanh như hiện nay thì không thể đảm bảo khả năng tiêu thoát lũ cần phải cải tạo, nâng cấp hoặc xây dựng mới thì mới đáp ứng được yêu cầu nhiệm vụ tiêu úng, thoát lũ Trước những phân tích nêu trên thì việc 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 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 vào vận hành, công trình sẽ phát huy tối đa khả năng tiêu thoát lũ, chống lũ, do được mở rộng lòng dẫn sau khi nạo vét giúp tiêu úng thoát lũ nhanh hơn, kết cấu tường thẳng

hoa màu, tài sản, tính mạng của nhân dân trong khu vực; bảo vệ các cơ quan, xí nghiệp, trường học và các công trình hạ tầng công cộng khác trong khu vực; tạo môi trường cảnh quan xanh - sạch - đẹp Góp phần tạo đà thúc đẩy sự phát triển chung của các phường trong khu vực dự án nói riêng và thành phố Quy Nhơn cũng như tỉnh Bình 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 công trình xây dựng kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ cho hạ lưu sông Hà Thanh, thành phố Quy 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, thủy văn chọn biện pháp thi công xây dựng tuyến kè chống sạt lở tiêu úng thoát lũ cho hạ lưu 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 thi công tường trong đất, neo đất; kết hợp với nghiên cứu phân tích điều kiện các công trình 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 công trình kè hạ lưu Sông Hà Thanh, đồng thời là cơ sở khoa học để kiến nghị sử dụng, ứng dụng tường trong đất có neo trong thi công xây dựng các công trình khác tại thành phố Quy 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 pháp xây dựng đắt tiền như đào hở, đóng cọc cừ, hạ mực nước ngầm, đóng băng đất, mà chiều sâu không được lớn, làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận khi xây dựng trong thành phố

Từ sau năm 1940, công nghệ thi công “tường trong đất” được bắt đầu nghiên cứu áp dụng và vào những năm 1970 của thế kỷ XX công nghệ này được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, điều đó tạo điều kiện cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ và tính toán kết cấu Đây là một trong những công nghệ thi công tiến bộ nhất để xây dựng các công trình ngầm và là công nghệ tốt nhất để xây dựng các công trình ngầm có độ sâu 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 trong các 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 tầng hầm

- Tại Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2 đến 3 tầng hầm dưới mặt đất ở các nhà 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 quả trong việc xây dựng các công trình ngầm nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian trong lòng đất ở các thành phố đông dân cư với điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn rất phức tạp để để giải quyết các vấn đề liên quan đến giao thông đô thị, xây dựng các garage ô tô, nhà cao tầng trong thành phố, các khu đô thị mới, hạ tầng các khu công nghiệp 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 vây quanh 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 m dùng 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 kiểu đặc biệt như tường làm từ các hàng cọc liên tiếp hay cách quãng, tường trong đất dự ứng 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 Tường được làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2,6 m đến 5,0 m Các đoạn cọc barrette được liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong 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 Khi tường 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 cận hoặc khi tường là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc khi áp dụng công nghệ Top - down

* Ưu điểm: Tường trong đất có các kết cấu dạng tường có tác dụng vừa chắn giữ vừa chịu 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 nước

- Là biện pháp thi công duy nhất để xây dựng trong điều kiện thành phố chật hẹp, khi điều 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 kết cấu 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 được lựa 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 công đồng 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 làm cho môi trường bị ô nhiễm

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

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

- Các công trình dân dụng có phần ngầm như: garage, trung tâm thương mại, kho chứa, rạp chiếu phim, nhà hát; phần ngầm các nhà cao tầng như móng, các tường chắn kết 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,

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 tranh xảy ra Thực tế những công trình xây dựng trong các điều kiện dưới đây sẽ có hiệu quả cao nhất khi sử dụng tường trong đất: Trong điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, mực nước 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 các công trình đã có; công nghệ tường trong đất cho phép thiết kế các công trình ngầm có hình 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 trong những điều kiện sau: Tường tựa trên đá cứng hoặc đất tốt, tức là khi tường có thể làm việc 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, lượng xi

dao động đến công trình lân cận, thích hợp với đất có độ ẩm cao (>75%) Kết cấu loại này không thấm nước không phải đặt thanh chống tạo điều kiện cho đào kết cấu chắn giữ được dễ dàng, hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên chỉ phù hợp với hố đào có chiều sâu từ 5 –

7 m, không phù hợp với những hố đào có chiều sâu lớn hơn

- Công nghệ trộn dưới sâu thích hợp với các loại đất được hình thành từ các nguyên nhân khác nhau như đất sét dẻo bão hòa, bao gồm bùn nhão, đất bùn, đất sét và đất sét bột

- Ngoài chức năng giữ ổn định thành hố đào, cọc trộn xi măng đất còn được sử dụng trong 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 cho các công trình nhà 3 - 4 tầng, hiện nay Linden - Alimak và Hercules (Thụy Điển) liên doanh làm loại cọc này sâu đến 20 m bằng hệ thống tự động từ khâu khoan, phun xi măng 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 hiện trường 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 nhồi khoan lỗ, cọc

bản BTCT hoặc cọc bản thép, Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm các loại 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 được vòm đất, cọc chắn giữ phải thành hàng liên tục Cọc khoan lỗ dày liên tục có thể chồng tiếp 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 có thể 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, thi công đơn giản, khả năng ngăn nước tốt Đối với loại cọc tạm thời có thể nhổ lên dùng lại nhiều lần, giá thành hạ Đối với loại cọc bằng BTCT có thể được dùng như kết cấu vĩnh 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 trình ngầm

có độ sâu lớn Quá trình thi công có thể ảnh hưởng đến móng hoặc các công trình 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 kiện hiện trường có thể cho phép thì áp dụng kiểu tường chắn bằng cọc BTCT đúc sẵn hoặc cọc 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 thanh chống, số tầng thanh chống tuỳ theo tình hình địa chất hoàn cảnh xung quanh và yêu cầu biến dạng của kết cấu mà xác định Kết cấu loại này đã ứng dụng thành công ở hố đào 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 bê tông 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

chống hoặc thanh neo sẽ có thể chắn đất ngăn nước, rất tiện cho việc thi công móng sâu Nếu tường liên tục trong đất kết hợp làm kết cấu chịu lực của công trình xây dựng lại càng

có hiệu quả kinh tế cao hơn Công nghệ tường liên tục trong đất có các ưu điểm 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 của móng đều rất ít, vừa có thể dùng được trong kết cấu bao che lại có thể dùng làm kết cấu chịu lực

- Thích hợp trong các loại điều kiện địa chất: Trong các lớp đất cát cuội hoặc khi phải vào tầng phong hoá thì cọc bản thép rất khó thi công, nhưng lại có thể dùng kết cấu tường 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 và đường ống ngầm ở lân cận xung quanh, dễ khống chế về biến dạng lún Đặc biệt thích hợp 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 độ thi 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 castơ với các lỗ trống lớn, có mạch ngầm làm vữa bentonite chảy vào trong đất Trong bùn lỏng 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 thuật phân

ly vữa bentonite không đảm bảo hoặc xử lý không đúng chất lượng sẽ làm cho môi trường

bị ô nhiễm

+ Khi mực nước ngầm dâng lên nhanh mà mặt dung dịch giữ thành giảm mạnh, trong tầng trên có kẹp lớp đất cát tơi xốp, mềm yếu, nếu tính chất dung dịch không thích hợp hoặc đã bị biến chất, việc quản lý thi công không thích hợp, đều có thể dẫn đến sụt lở thành móng, lún mặt đất xung quanh, nguy hại đến sự an toàn của các công trình xây dựng 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 chắn đất 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 khi tường là một phần của kết cấu chính của công trình hoặc khi áp dụng công nghệ thi công 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 các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Nha Trang như toà nhà VietcomBank Tower - TP Hà Nội, khách sạn Phương Đông - Nha Trang Trong tương lai với điều kiện chật hẹp trong các thành phố cùng với yêu cầu về chiều sâu tầng hầm ngày 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 khuôn

1.4 Công nghệ thi công tường và neo [1]

1.4.1 Công nghệ thi công tường hào bentonite

Công nghệ thi công tường bằng phương pháp tường trong đất bao gồm xây dựng các tường chịu lực của công trình ngầm hoặc màng chống thấm bằng cách đào các hào sâu, hẹp trong vữa bentonite sau đó đổ bê tông hoặc cốt liệu khác Khi xây dựng các tường 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 ta đặt chúng vào hào chứa đầy vữa sét Sau khi lắp ráp các kết cấu vữa bentonite được thay bằng

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

Tường của các công trình và tường chắn hố móng xây dựng bằng phương pháp tường trong đất có hình dạng khác nhau trên mặt bằng: thẳng, đa giác, tròn, … Hình dạng của công trình trên mặt bằng không ảnh hưởng đến giải pháp kết cấu của tường và phương pháp 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 công móng bằng gàu ngoạm Tuy nhiên đặc điểm của công nghệ này là phải sử dụng nhiều thiết bị chuyên dụng để trộn, xử lý và bảo quản dung dịch khoan bentonite Trong điều kiện của thành phố có mật độ xây dựng cao thì việc triển khai và làm sạch các máy móc thiết bị ngay tại công trường, việc chuyển đất bị nhiễm bẩn bởi dung dịch khoan bentonite đi chỗ khác rồi sau đó phải sử dụng lại đất này khiến chi phí xây dựng bị tăng thêm

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 hai công nghệ là thi công cọc khoan nhồi bằng guồng xoắn hoạt động liên tục và sử dụng ống bao, qua đó việc thi công móng sẽ không phải sử dụng dung dịch khoan bentonite đối với mọi loại đất kể cả đất ngập nước Các thiết bị khoan chuyên dụng đã được chế tạo dành riêng cho công nghệ C.S.P Các thiết bị khoan này được trang bị tới 2 máy quay Guồng xoắn hoạt động liên tục bên trong ống bao là một nét đặc biệt trong kết cấu của thiết bị khoan nêu trên

Hình 1.11 Thiết bị khoan dùng trong công nghệ C.S.P Việc thi công cọc được thực hiện như sau: Trước tiên tiến hành khoan đất đồng thời với việc hạ ống bao cọc đến một chiều sâu nhất định, sau đó vừa quay guồng xoắn để khoan đất vừa quay ống bao cọc và hạ ống bao cho đến khi guồng xoắn và ống bao đạt đến chiều sâu cho trước, trong điều kiện ống bao cọc luôn đi trước guồng xoắn nhằm tránh cho ống bao bị nước ngầm chảy vào bên trong Sau khi đạt đến chiều sâu đã định, qua chỗ trống của guồng xoắn vữa bê tông được đổ vào trong ống bao Quá trình này diễn ra đồng thời với việc nhấc guồng xoắn và ống bao ra khỏi lỗ khoan Đất tơi bên trong ống bao cũng được lấy ra khỏi ống bao cùng với guồng xoắn và được lấy ra khỏi guồng xoắn bằng bộ phận làm sạch đất của guồng Sau khi vữa bê tông đã đổ đầy ống bao, ống bao được lấy hoàn toàn ra khỏi lỗ khoan và với sự hỗ trợ của máy đầm rung 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 thể đạt đến 1.000 mm Kích thước đường kính này đồng thời cũng là đường kính hợp lý của 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 đó diện tích chiếm chỗ để triển khai công nghệ này trên công trường xây dựng là không nhiều Đây là điều cần thiết đối với việc thi công trong điều kiện chật hẹp bên trong các thành phố lớn như hiện nay Những ưu điểm nêu trên của công nghệ C.S.P giúp giảm giá thành và giảm đáng kể thời gian thi công, nhờ đó công nghệ này đã và đang được 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 tường cọc ván là một dạng đặt biệt của tường chắn đất Thường sử dụng để bảo vệ các công trình ven sông, ven biển kết hợp với việc chống xói lở bờ sông, kè biển, các công trình thủy lợi,

- 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 công nghệ thi công tường trong đất, một số giải pháp và tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thi công tường trong đất trong một số công trình trên thế giới và ở Việt Nam

Việc chọn công nghệ thi công tường trong đất trong đô thị phụ thuộc nhiều yếu tố như điều kiện mặt bằng thi công, quy hoạch phát triển của vùng, điều kiện địa chất thủy văn và đặc biệt chi phí đầu tư xây dựng công trình Việc lựa chọn phương pháp thi công không phù hợp hay chưa tối ưu thì sẽ dẫn đến mất ổn định, mất an toàn cho công trình 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 kè trong đô thị đã thực sự phù hợp và tối ưu hay chưa trong khi đó ở các vùng này địa chất 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 giải quyết một số vấn đề đã nêu trên Trong các chương tiếp theo tác giả sẽ nghiên cứu các công nghệ thi công để vận dụng vào công trình

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

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

Phương pháp thi công tường trong đất được sử dụng hiệu quả nhất trong điều kiện địa chất thủy văn phức tạp và có mực nước ngầm cao, khi xây dựng các công trình tường

chắn hố móng trong điều kiện thành phố, ở gần những công trình đã có trước Phương pháp thi công tường trong đất là một trong những phương pháp tiến bộ nhất để xây dựng các công trình ngầm và công trình đào sâu Việc áp dụng trong thực tế xây dựng nhiều trường hợp cho phép loại trừ những công tác xây dựng đắt tiền, như đóng cọc cừ, 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 chống thấm Tường trong đất cũng được sử dụng để xây dựng các móng Người ta lựa chọn vật liệu lấp đầy có xét đến công dụng của tường Theo vật liệu lấp đầy tường có thể chia 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 công nghệ

cơ bản sau:

- Chuẩn bị

- Đào đất trong hào dưới vữa bentonite

- Lấp đầy hào bằng đổ tại chỗ, lắp ghép bê tông cốt thép hay vật liệu chống thấm

- Đào đất trong lõi công trình có toàn khối hóa mối nối, trang trí bề mặt của bê tông đổ tại chỗ và xây dựng các kết cấu giằng chống hoặc neo đất

- Xây dựng đáy và kết cấu bên trong

Phương pháp thi công tường trong đất có hàng loạt trường hợp ưu điểm hơn so với các phương pháp khác, còn trong một số trường hợp nó là không thể thay thế được Đó là trong trường hợp xây dựng trong điều kiện thành phố chật hẹp, khu công nghiệp, gần các nhà đã xây dựng, khi mực nước ngầm cao và chiều sâu của các công trình lớn, hình dạng phức tạp trên bề mặt hoặc công trình kéo dài, khi mà các công trình hạ đoạn và lộ thiên bị loại trừ cũng như trong hàng loạt trường hợp khác nữa Mặc dù là ưu điểm nhưng không thể không có hạn chế:

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

- Khi trong đất các khối cứng tự nhiên (đá mồ côi) hoặc khi có phóng xạ (phá hỏng bê tông 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 với dòng 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 thành phù hợp với thiết kế tổ chức thi công và thi công công trình Trong thành phần của nó bao gồm:

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

- Quy hoạch mặt bằng xây dựng công trình

- Xây dựng các nhà và công trình tạm thời cũng như lắp đặt thiết bị để bảo quản, chế tạo, cung cấp và làm sạch vữa sét

- Xây dựng đường tạm, lối đi, lưới điện, cấp nước, thoát nước, thông tin liên lạc

- Xây dựng rãnh thoát nước, hồ chứa và thải vữa sét, làm sạch và lấp tường hào

Để chế tạo vữa bentonite từ bột sét hoặc sét cục người ta sử dụng các thùng trộn thủy lực hoặc thùng trộn kiểu tua bin Để bơm vữa bentonite người ta sử dụng các bơm bằng pistong hoặc bơm mạt li tâm Để bơm vữa từ hào ra thì dùng đầu hút thủy lực hoặc bơm làm khô Còn làm sạch vữa bentonite bằng sàng rung hoặc bộ tách cát thủy lực

2.3 Thi công hào

Sau khi kết thúc công tác chuẩn bị thì giai đoạn công nghệ xây dựng hào bắt đầu Để gia

cố thành hào khỏi bị sạt lở và đảm bảo các thiết bị cơ khí chuyên động theo đúng hướng

đã định sẵn để đào đất trong hào, người ta xây dựng tường định hướng (tường định 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 bằng các vật liệu khác Khoảng cách thông thủy thường lớn hơn bề rộng hào (0,1 ÷ 0,2) m, còn khi xây dựng

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

Thù ng chứ a hó a chấ t

Thù ng chứ a sé t hoặ c bộ t sé t

Thiế t bị râ y sà n

Bộ phậ n rung lắ c lại

Bộ phậ n là m sạch dung dịch sé t

Bộ phậ n trộ n

Thù ng chứ a dung dịch sé t bẩ n

Bơm dung dịch sé t từ hà o đà o có chứ a tạp chấ t

Đưa lại hà o dung

dịch sé t sạch

Thù ng chứ a

Hà o đà o

Van Bơm

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

2.3.1 Dung dịch vữa bentonite giữ hào

2.3.1.1 Tỷ trọng vữa bentonite

Tỷ trọng của dung dịch vữa bentonite: Tạo áp lực lớn hơn áp lực ngang của đất và nước bên ngồi để chống sạt lở thành Giá trị dung trọng nước ngầm tại vị trí thi cơng, nhưng khơng quá lớn sẽ gây khĩ khăn cho cơng tác đổ bê tơng theo phương pháp vữa dâng

Hình 2.2 Đo tỷ trọng dung dịch vữa bentonite

2.3.1.2 P hối chế vữa bentonite

Dùng máy trộn đều, sau khi trộn thì lưu giữ trong bồn sau 24 giờ, các hạt đất nở hút ngậm đầy nước và trương nở Với nền đất rời thì nên khống chế trọng lượng riêng < 1,15 g/cm3, Bentonite phải phù hợp với các đặc tính lý hĩa của đất và của nước dưới đất thường dùng

để sản xuất bentonite: Hàm lượng sét: > 50%; chỉ số dẻo: > 20%; lượng ngậm cát: < 5%;

tỷ số giữa SiO2 và Al2O3: 3 – 4

2.3.2 Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của vữa bentonite

Hình 2.3 Thí nghiệm kiểm tra chất lượng vữa bentonite

a Dụng cụ thí nghiệm: Hộp cân; quả cân; thang đo; bầu chứa betonite; nắp đậy

Các bước thực hiện:

- Rót dung dịch bentonite vào vừa đầy bầu chứa

- Đậy nắp nhẹ nhàng để bentonite tràn ra

- Đặt cân vào vị trí thiết kế trong hộp

- Điều chỉnh quả cân trên thang đo cho đến khi cân thăng bằng nằm ngang

- Lắp đặt thiết bị như hình bên

- Bịt ngón tay bên dưới phễu, rót vào phễu đến vạch 700 ml

- Thả ngón tay và bấm giờ đến khi bentonite ở ca đạt 500 ml

c Đo hàm lượng cát

Hàm lượng cát (đất) có trong dung dịch do bị lẫn vào trong quá trình đào Nếu hàm lượng lớn (hơn quy định) thì lượng cát lắng xuống nhiều làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nền

ở mũi cọc và chất lượng bê tông thân cọc

Hình 2.4 Kiểm tra đo hàm lượng đất cát trong vữa Bentonite Các dụng cụ thí nghiệm: Phễu côn, lưới rây, hộp chứa thiết bị, bình đo bằng thủy tinh,

bình nước sạch

Các bước thực hiện:

- Đảo đều mẫu dung dịch bentonite

- Đổ dung dịch bentonite vào bình đến vạch quy định

- Đổ thêm nước sạch đến vạch quy định

- Lắc đều bình đo và đổ qua lưới rây

- Lật ngược rây, dùng nước sạch chuyển hết cát trên rây vào bình đo qua phễu

- Đọc chỉ số thang đo và ghi sổ

d Đo độ pH của dung dịch: Ảnh hưởng đến các phản ứng thủy hóa trong bê tông khi bê tông được rót xuống và tiếp xúc với dung dịch bentonite - có nghĩa ảnh hưởng đến chất lượng bê tông thân cọc

Các dụng cụ thí nghiệm: Đối chiếu thang màu pH

Các bước thực hiện:

- Nhúng giấy quỳ vào dung dịch bentonite

- Sau vài giây thì lấy ra

- Chờ thêm vài giây cho giấy quỳ đổi màu

- Đối chiếu thang chỉ thị màu

- Kết luận và ghi sổ

e Đo lượng mất nước và độ dày áo sét sau 30 phút

Các dụng cụ thí nghiệm: Giá đỡ; đồng hồ áp lực; bộ phận chứa và nén bentonite; ống đo bằng thủy tinh; tăng đơ Thí nghiệm này mô phỏng tình trạng làm việc thực tế của dung dịch trong hố khoan Dưới áp lực tạo bởi khối dung dịch vữa bentonite, các hạt của dung dịch bám lên thành đất của hố đào và liên kết nhau tạo thành lớp màng áo giữ cho dung dịch không bị thất thoát ra xung quanh Nếu quá mỏng sẽ không giữ được dung dịch, quá dày dễ bị phá hủy Minh chứng thực tế cho thí nghiệm này là sau khi đào đất tầng hầm, chúng ta có thể bóc được lớp "áo" này còn bám dính trên thân cọc hoặc bề mặt tường vây Các bước thực hiện:

- Đặt giấy lọc vào đáy bình chứa

- Đổ đầy dung dịch vữa bentonite vào bình chứa

- Đặt bình vào giá đỡ, siết tăng đơ để đậy kín nắp bình

- Nối nắp bình (gắn đồng hồ áp lực) với bình khí nén

- Đặt ống đo thủy tinh bên dưới bình chứa

- Mở van khí nén, duy trì áp lực 7kg/cm2 trong 30 phút

- Khóa van, đọc chỉ số vạch nước trong ống đo, đo độ mất nước sau 30 phút

- Lấy giấy lọc ra, đo độ dày lớp áo sét trên đó

- Ghi kết quả

2.4 Công nghệ thi công tường toàn khối

Việc xây dựng tường bằng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối, về nguyên tắc, có thể thực hiện theo hai sơ đồ công nghệ: Tường hào trong đất và tường từ các cọc cắt

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

Xây dựng tường hào trong đất bằng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối là một quá trình

- Sau khi kết thúc đào hào và lấp đầy hào bằng vữa bentonite người ta chia thành đợt đổ

bê tông

- Đặt khung cốt thép vào hào vừa đào

- Đổ bê tông vào hào theo phương pháp vữa dâng, đẩy vữa bentonite ra khỏi hào Một panel đổ bê tông cần có chiều dài từ 3 ÷ 6 m, được chia ra bởi kết cấu chắn đầu đặt vào trong hào Kết cấu chắn thường là thép góc hoặc thép hình Sau khi chia đơn nguyên đổ

bê tông, đáy hào được làm sạch bằng cách hạ máy bơm hoặc ống hút xuống để hút các mạt khoan hoặc các cục đất còn lại sau khi đào hào Thay vữa bentonite bẩn bằng vữa bentonite sạch

Do việc hạ cốt thép trong vữa sét, lực dính bám của cốt thép với bê tông giảm đi, nên cốt thép làm việc chỉ dùng loại có gờ Đặt cốt thép vào hào có độ sâu lớn lại chứa đầy vữa sét Khung cốt thép được chế tạo từ các khối được nối với nhau theo mức độ hạ vào vữa, để khi hạ khung cốt thép vào hào không xảy ra nghiêng lệch và không kẹt, cũng như tạo ra được lớp bảo vệ của bê tông, khung cốt thép cần nhỏ hơn bề rộng hào (10÷12)cm và có khung định vị ở mặt bên Khung cốt thép và khối cốt thép cần đủ cứng, để không thay đổi hình dạng kết cấu khi lắp dựng Để cải thiện lực dính với bê tông trước khi hạ khung thép phải làm ướt cốt thép bằng nước sạch Cốt thép không tựa lên đáy hào, khung cốt thép được tựa và giữ qua các dầm đặt ngang tường dẫn

Bê tông tường toàn khối cho tường được đổ bằng phương pháp di chuyển ống thẳng đứng với các hỗn hợp rót không cần làm chặt hoặc bằng hỗn hợp nửa cứng có làm chặt bằng đầm Bê tông hỗn hợp rót không cần đầm, với độ sụt 16÷20 cm, tỷ lệ nước xi măng không lớn hơn 6

Trình tự công nghệ đổ bê tông như sau:

- Dùng cẩu hạ ống bê tông đã có thiết bị nút kín vào trong khe trống tính sẵn trong khung cốt thép, neo giữ nó vào tường dẫn và nối với phễu nhận bê tông

- Ở đầu trên ống đặt nút chặn, khi cần thiết ở họng phễu đặt van đậy đường ống

- Sau khi đổ bê tông đầy phễu người ta mở van, hỗn hợp bê tông đổ vào ống đẩy nút để đẩy vữa bentonite ra khỏi ống

- Đầu dưới ống đặt vào hào và cách đáy hào 20cm

- Cột bê tông dâng cặn bẩn của vữa bentonite dâng lên khỏi đầu dưới của ống, người ta bắt đầu nâng ống lên bằng cẩu theo mức độ hạ của mức bê tông ở trong phễu Chiều sâu

tối ưu của ống trong bê tông khi nâng (1,5÷2,0) m, nâng ống từ từ kết hợp nhịp nhàng với việc cấp bê tông vào trong phễu, đảm bảo đổ bê tông một panel liên tục

2.4.2 Thi công tường toàn khối các cọc cắt nhau

Theo công nghệ này người ta tiến hành công việc trong những trường hợp khi mà tường dẫn của hào không đảm bảo khi đào đất trong hào, hoặc là trong những trường hợp khi mà tường hào bị truyền một tải trọng lớn do công trình bên cạnh

- Người ta khoan sâu các lổ khoan kề sát nhau cùng với việc sử dụng các ống vách có các chi tiết đảm bảo sự giao nhau của các vòng tròn, người ta đặc cốt thép từng lổ khoan trong ống vách bằng cách khoan cốt thép riêng rẽ và cái chắn đầu

- Đổ bê tông từng lổ khoan bằng phương pháp di chuyển ống thẳng đứng

- Rút ống vách ra khỏi lổ khoan đã đầy hỗn hợp bê tông

- Làm chặt bê tông bằng đầm sau khi rút ống vách

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

2.5.1 Thi công tường lắp ghép

Trong thực tế xây dựng có 4 sơ đồ công nghệ xây dựng tường lắp ghép:

- Sơ đồ công nghệ thứ nhất: Hào được đào trong vữa sét, rồi đặt tấm panel vào trong hào Mối nối giữa các panel được xây dựng theo kiểu mối nối tường cừ, tức là nối mộng lùa vào rãnh Vữa đông cứng sẽ gia cố panel ở các mối nối và lấp đầy không gian trống tạo nên một lớp cứng giữa vách panel và đất Việc xây dựng tường từ tiết diện chữ I hoặc chữ

T chôn sâu dưới đáy hố móng và các panel phẳng đặt giữa các cột đến chiều sâu thiết kế

- Sơ đồ công nghệ thứ hai: Hào được đào dưới vữa bentonite thông thường, trước khi đặt panel vào hào, mới cần phải lắp ghép, người ta thay vữa bentonite thông thường bằng vữa bentonite xi măng chuyên dụng Sau đó người ta đặt các panel lắp ghép vào hào và vữa đã thay thế đông cứng sẽ lấp đầy mối nối

- Sơ đồ công nghệ thứ ba: Các panel lắp ghép có mối nối hở, đều là rãnh đặt đối nhau, đặt vào hào đã lấp đầy vữa bentonite Việc nối chắc các mối nối được tiến hành nhờ việc đưa vào vữa xi măng cát từ dưới lên trên cấp theo ống phụt đặt trong khoảng trống của mối nối Vữa phụt cường độ cao đẩy vữa bentonite ra khỏi khoảng không hẹp của mối nối và nối các panel với nhau

- Sơ đồ công nghệ thứ tư: Người ta tiến hành đặt các panel lắp ghép vào hào chứa đầy vữa sét Các panel tựa trên nền sỏi, đắp ở đáy hào, hoặc treo lên một dầm đặt ngang trên phễu Sau khi kiểm tra mặt bằng, cao độ của các panel các khe giữa đường hào và các panel từ phía trong không gian tường chắn lấp đầy bằng cát, còn từ phía ngoài thế bằng vữa tam hợp Theo mức độ đào đất từ phía trong công trình người ta làm sạch và chèn đầy khe hở của mối nối Vữa tam hợp ở khe hở mặt ngoài để phòng nước cho công trình và là lớp phủ chức năng cho tường

Việc áp dụng tường lắp ghép trong đất cho phép nâng cao tính công nghiệp hóa việc tiến hành công việc, và chất lượng công trình, áp dụng các dạng kết cấu hợp lý của tường Tuy nhiên tường lắp ghép cũng có những nhược điểm: giá thành bê tông cốt thép lắp ghép cao,

2.5.2 Thi công tường bán lắp ghép

- Đợt dưới của từng hai đợt trong đất được thực hiện từ bê tông cốt thép toàn khối còn đợt trên là từ các panel bê tông cốt thép Phương án này có thể là hợp lý khi lớp đất chịu lực nằm sâu, hoặc cần phải bảo vệ một buồng dưới sâu khỏi bị ngập nước

Hình 2.7 Tường bán lắp ghép [1]

a Công trình đào sâu có tường từ panel lắp ghép ở đợt trên bê tông toàn khối đợt dưới,

b Tường chắn từ panel hai lớp; c Lắp ghép các cấu kiện

1 Tấm bê tông cốt thép chế tạo ở nhà máy, 2 Phần toàn khối, 3 Neo, 4 Thép chờ, 5 Hộp

để ngàm đáy, 6 Dầm lắp ghép

- Bắt đầu đặt vào hào panel lắp ghép có các thép chờ khung cốt thép làm việc, còn sau đó

đổ bê tông tại chỗ phần bê tông toàn khối của tường hai lớp bê tông cốt thép

- Tường chịu lực và tường chắn được hoàn thành có hai lớp, có nghĩa là mặt trong từ panel lắp ghép qua các thép chờ nó được nối với lớp ngoài toàn khối

2.6 Công nghệ thi công neo đất

Neo đất là thiết bị cho phép tăng cường cho kết cấu tường chắn bằng cách truyền lên lớp đất ngoài xa hoặc dưới sâu Như vậy cơ sở nguyên tắc làm việc của neo đất là sử dụng khả năng chịu lực của đất Neo được chia ra làm 2 loại (neo tạm thời và neo cố định)

- Neo cố định được đưa vào thành phần kết cấu của tường trong đất và đảm bảo nó làm việc trong suốt thời gian khai thác

- Neo tạm thời thực hiện chức năng chống đỡ tạm, đặt nó ở trong thời kỳ xây dựng công trình

Kết cấu neo gồm 3 phần: đầu neo, thân neo, ngàm neo

- Đầu neo là phần gối của neo và đảm bảo căng và gia cố thân neo, cũng như truyền lực neo vào kết cấu tường

- Thân neo là phần kéo của neo truyền ứng lực giữ từ kết cấu tường lên ngàm neo, cĩ thể từng thanh riêng hoặc từ bĩ thép hay sợi cáp

- Ngàm neo là phần làm việc định sẵn của neo truyền ứng lực giữ từ kết cấu tường lên nền đất xung quanh

Ở các neo dạng thanh, thì đầu neo là đầu thanh cĩ tiện ren và êcu vịng đệm gắn lên tường Ở các neo dạng bĩ đầu neo là một vịng cơn và một cơn ép Ngàm neo về cơ bản

Hình 2.8 Sơ đồ phân loại neo

Các loại neo

Có mở rộng

PP cơ khí PP đầu nở PP thủy lực

Có mở rộng Không mở rôïng

PP cơ khí PP đầu nở PP thủy lực

bị gối neo truyền ứng lực lên neo sau khi vữa chèn phần làm việc của neo đạt cường

độ thiết kế và sau khi căng trước neo

Hình 2.10 - Sơ đồ đầu neo có đầu nở

1 Tường, 2 Gối neo, 3 Thân neo, 4 Đĩa lấp đầy, 5 Vữa xi măng cát,