Công nghệ xây dựng nhà

Công nghệ thi công bê tông cốt thép toàn khối: Khung, vách, lõi bằng BTCT, tường bao và ngăn chia xây bằng gạch, vật liệu khác được xây dựng khá phổ biến ở nước ta hiện nay, nhất là ở n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

TS TẠ VĂN PHẤN

CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NHÀ

HÀ NỘI – 2018

MỤC LỤC

Lời nói đầu 2

Chương 1 Tổng quan về công nghệ xây dựng nhà 3

1.1 Lịch sử phát triển xây dựng nhà ở Việt Nam 3

1.2 Công nghệ xây dựng nhà ở Việt Nam 8

Chương 2 Công nghệ thi công móng và phần ngầm nhà dân dụng 12

2.1 Công nghệ gia cố đất nền và cọc xi măng đất 12

2.2 Công nghệ thi công Top – Base 21

2.3 Công nghệ thi công Bottom up 28

2.4 Công nghệ thi công Top – down 37

2.5 Công nghệ thi công Semi Top – down 49

Chương 3 Công nghệ thi công phần thân nhà dân dụng 53

3.1 Công nghệ thi công ván khuôn 53

3.2 Công nghệ bê tông, cốt thép 76

Chương 4 Công nghệ thi công lắp ghép nhà dân dụng và công nghiệp 82

4.1 Công nghệ thi công lắp ghép, bán lắp ghép nhà dân dụng 82

4.2 Công nghệ lắp ghép nhà công nghiệp 89

Tài liệu tham khảo 99

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là một đất nước đang phát triển mạnh mẽ, từ chính sách mở cửa của Nhà nước trong thời gian gần đây nền kinh tế nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn Trong đó ngành công nghiệp xây dựng cũng đóng góp một phần không nhỏ Khắp đất nước nhiều toà nhà cao tầng và các công trình công nghiệp được mọc lên Những công trình đó không những hiện đại về kiến trúc mà còn được xây dựng với nhiều kỹ thuật, công nghệ tiên tiến Thực tế cho thấy, ứng dụng các công nghệ thi công mới, hiện đại trong xây dựng nhà dân dụng và công nghiệp sẽ đẩy nhanh tiến độ thi công, chất lượng công trình được nâng cao, giảm được rủi ro trong quá trình thi công

Cuốn sách CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NHÀ được biên soạn nhằm mục đích bổ sung những kiến thức cần thiết về lịch sử phát triển, công nghệ xây dựng nhà ở Việt Nam, các công nghệ thi công móng và phần ngầm, phần thân nhà dân dụng, công nghệ thi công bán lắp ghép, lắp ghép nhà dân dụng và công nghiệp

Nội dung cuốn sách gồm bốn chương:

Chương 1 Tổng quan về công nghệ xây dựng nhà Giới thiệu về lịch sử phát triển, công nghệ xây dựng nhà ở Việt Nam

Chương 2 Công nghệ thi công móng và phần ngầm nhà dân dụng Giới thiệu về công nghệ gia cố đất nền và cọc xi măng đất, công nghệ thi công Top – Base, công nghệ thi công Bottom up, công nghệ thi công Top – down , Semi Top – down

Chương 3 Công nghệ thi công phần thân nhà dân dụng Giới thiệu về các công nghệ thi công ván khuôn trượt, leo, ván khuôn bay, công nghệ bê tông, cốt thép cho nhà dân dụng hiện nay

Chương 4 Công nghệ thi công lắp ghép nhà dân dụng và công nghiệp Giới thiệu về công nghệ thi công lắp ghép, bán lắp ghép nhà dân dụng, công nghệ lắp ghép nhà công nghiệp

Cuốn sách được dùng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho môn học Công nghệ xây dựng nhà, ngành học Công nghệ kỹ thuật xây dựng của Trường Đại học Thủy lợi

Mặc dù đã cố gắng hết sức trong quá trình biên soạn, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, mong nhận được sự góp ý của bạn đọc

Tác giả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NHÀ

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG NHÀ Ở VIỆT NAM

1.1.1 Giai đoạn xây dựng thời kỳ 1954 – 1976

Hình 1.1 Nhà lắp ghép ở Giảng Võ

Giai đoạn này, các công trình nhà thường là thấp tầng, từ 1 ­ 5 tầng Kết cấu chịu lực của nhà thường là tường xây gạch hoặc khung bê tông cốt thép, sàn panel hay đổ bê tông cốt thép toàn khối Những năm 1960 ­ 1976 xuất hiện thêm các nhà có giải pháp kết cấu lắp ghép: tấm nhỏ, tấm lớn và cả khung lắp ghép, nhưng chỉ có loại nhà lắp ghép tấm lớn là phổ biến nhất Kết cấu tấm lắp ghép lúc đầu là bê tông xỉ, dùng cho nhà 1 đến 2 tầng Sau đó là bằng bê tông cốt thép, dùng cho nhà cao tầng từ 4 đến 5 tầng Với giải pháp kết cấu nhà lắp ghép tấm lớn đã hình thành nên các khu chung cư: An Dương, Phúc Xá, Bờ sông (1 ­ 2 tầng); Kim Liên, Nguyễn Công Trứ (4 ­ 5 tầng); Yên Lãng, Trương Định (2 tầng); Trung Tự, Khương Thượng, Giảng Võ, Vĩnh Hồ (4 ­ 5 tầng) Giai đoạn này, hầu hết các công trình nhà đều là thấp tầng

1.1.2 Giai đoạn xây dựng thời kỳ 1976 – 1986

Từ những năm 1976 ­ 1986, ở Hà Nội, Hải Phòng, Vinh, Phúc Yên, Việt Trì và một

số thành phố thị xã ở miền Bắc xây dựng phổ biến loại nhà lắp ghép tấm lớn 5 tầng, ngoài

ra còn có một số chung cư cũ với kết cấu là khối xây chịu lực, với quy mô từ 2 đến 5 tầng Trong giai đoạn này là mẫu nhà lắp ghép tấm lớn là của Đạo Tú do Đức thiết kế và mẫu nhà lắp ghép tấm lớn là của Xuân Mai do Liên Xô thiết kế

Hình 1.2 Nhà lắp ghép giai đoạn 1976 - 1986 1.1.3 Giai đoạn xây dựng thời kỳ 1986 – 1997

Hình 1.3 Khách sạn Daewoo Hà Nội

Đây là giai đoạn đầu của thời kỳ đổi mới Một số dự án đầu tư của nước ngoài được triển khai ở Việt Nam Làn sóng đầu tư lần thứ nhất của nước ngoài vào những năm 90 đã tạo điều kiện thúc đẩy công nghiệp xây dựng ở Việt Nam phát triển Nhiều công nghệ xây dựng mới đã được đưa vào áp dụng, như công nghệ cọc khoan nhồi, bê tông thương phẩm,

đổ bê tông bằng bơm phun, sàn dự ứng lực(DƯL) tạo điều kiện cho xây dựng nhà nhiều tầng phát triển Nhà nhiều tầng được xây dựng ngày một nhiều, nhất là ở TP Hồ Chí Minh

và Hà Nội Các nhà nhiều tầng thời kỳ này chủ yếu sử dụng giải pháp kết cấu chịu lực là khung ­ vách bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ Chiều cao công trình phần nhiều là dưới 20 tầng

1.1.4 Giai đoạn xây dựng thời kỳ 1997 đến nay

Đây là giai đoạn nhà cao tầng được phát triển mạnh Nhiều giải pháp, công nghệ thi công tiên tiến được áp dụng như: công nghệ thi công Top ­ down; công nghệ thi công cọc Barrette; tường vây; cốp pha trượt (lõi cứng) kết hợp với lắp ghép (cột, sàn), kết hợp đổ tại

chỗ với lắp ghép cấu kiện dự ứng lực Với các công nghệ xuất hiện, ngày càng nhiều các công trình cao tầng trên 20 tầng

Theo điều tra khảo sát, từ năm 1990 đến 1998, Hà Nội có khoảng 88 và thành phố

Hồ Chí Minh có khoảng 113 công trình cao tầng đã được xây dựng

Từ 1999 đến nay, tốc độ xây dựng nhà cao tầng đã gia tăng nhanh chóng ­ ở Hà Nội

và thành phố Hồ Chí Minh, hàng trăm dự án nhà cao tầng đã và đang được triển khai xây dựng cùng với hàng chục dự án khu đô thị mới Giai đoạn đầu của thời kỳ đổi mới, đa phần các công trình cao tầng do nước ngoài đầu tư, xây dựng, được thiết kế bởi tư vấn nước ngoài, thì cho đến năm 2000, gần 70% số nhà cao tầng đã được xây dựng từ nguồn vốn trong nước Trong những năm 2000 ~ 2005, chiều cao nhiều ngôi nhà nâng lên trên 20 tầng (20 ~ 25 tầng) Từ năm 2006 ~ nay, nhiều ngôi nhà có số tầng lớn trên 30 tầng, phổ biến là

30 ~ 50 tầng

Ở Việt Nam đã có những công trình siêu cao tầng xây dựng xong và đi vào sử dụng, đó là Landmark 81 (469,5m; 81 tầng), Bitexco Financial Tower tại TP Hồ Chí Minh (262m, 68 tầng) và Keangnam HaNoi Landmark Tower (336m, 48 và 70 tầng) Công trình LotteCenter HaNoi (68 tầng)

Một số nhà cao tầng tại Việt Nam

1 Landmark 81

Số tầng: 81

Chiều cao: 469,5 m

Vị trí: Bình Thạnh ­ TP Hồ Chí Minh

Chức năng: trung tâm thương mại, căn hộ

thương mại, khách sạn, đài quan sát

Chức năng: Văn phòng, Khách sạn, Căn hộ,

Trung tâm thương mại

Chức năng: Văn phòng, Khách sạn, Căn hộ,

Trung tâm thương mại

Năm hoàn thành: 2014

4 Bitexco Financial Tower

Số tầng: 68

Chiều cao: 262.5m

Vị trí: Số 2 Hải Triều, Q.1, TP.Hồ Chí Minh

Chức năng: Văn phòng, Trung tâm thương

mại

Năm hoàn thành: 2010

Năm hoàn thành: Chưa biết (xong thô)

7 Diamond Flower Tower

Số tầng: 34

Chiều cao: 177m

Vị trí: Lô đất C1 KĐT mới Trung Hòa Nhân

Chính, Quận Thanh Xuân, Hà Nội

Chức năng: Văn phòng, Căn hộ cao cấp,

Trung tâm thương mại

9 Mường Thanh Hotel

Chức năng: Văn phòng, Khách sạn, Căn hộ

cao cấp, Trung tâm thương mại

1.2 CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG NHÀ Ở VIỆT NAM

1.2.1 Công nghệ thi công xây gạch đá: nhà tường xây dựng bằng gạch, đá, sàn bằng bê

tông cốt thép Hệ chịu lực chính là tường theo phương ngắn nhất nếu vượt các không gian lớn thường có dầm kết hợp Hệ sàn cứng truyền tải trọng ngang và tường chịu lực, tường biên đôi khi xây thu hồi để tạo mái dốc lợp ngói, loại này đa số là mái bằng có sê nô thoát nước phía trong hoặc phía ngoài

Đây là loại nhà khá phổ biến trong thời kỳ đầu xây dựng nhà ở trong các khu vực chung cư vì nó có nhiều ưu điểm là vật liệu đơn giản dễ sản xuất và xây dựng theo kiểu thủ

công, kỹ thuật xây dựng phổ biến, nhân công xây dựng không cần kỹ thuật cao, thi công nhanh, không cần thiết bị thi công hiện đại

Hình 1.4 Nhà xây gạch 1.2.2 Công nghệ thi công bê tông cốt thép toàn khối:

Khung, vách, lõi bằng BTCT, tường bao và ngăn chia xây bằng gạch, vật liệu khác được xây dựng khá phổ biến ở nước ta hiện nay, nhất là ở những thành phố lớn, loại kết cấu này chủ yếu dùng vật liệu bê tông cốt thép, ứng dụng đa dạng cho các loại nhà từ ít tầng đến nhiều tầng vì có rất nhiều ưu điểm như thi công đơn giản, quá trình xây dựng tương đối nhanh nếu có hệ thống cốp pha đầy đủ và hoàn chỉnh, toàn nhà có độ cứng và ổn định cao có thể áp dụng công nghệ xây dựng truyền thống hoặc công nghệ cao

+ Ưu điểm : Các cấu kiện liên kết toàn khối nên kết cấu có độ cứng lớn, chịu tải trọng động tốt, có thể chế tạo các cấu kiện theo hình dạng tùy ý

+ Nhược điểm : Tốn vật liệu làm ván khuôn, đà giáo.Việc thi công chịu ảnh hưởng của thời tiết

Trong thực tế biện pháp thi công này là phổ biến, người ta đã có nhiều biện pháp

để khắc phục các nhược điểm trên như : Sử dụng ván khuôn vạn năng bằng kim loại, ván khuôn trượt, dùng phụ gia đông cứng nhanh, bê tông thương phẩm…

Hình 1.4 Nhà bê tông cốt thép toàn khối

1.2.3 Công nghệ thi công bán lắp ghép nhà cao tầng

Theo phương pháp bán lắp ghép người ta tiến hành lắp ghép các cấu kiện được chế tạo sẵn chưa hoàn chỉnh, sau đó đặt thêm cốt thép, ghép ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ để

hoàn chỉnh kết cấu Hiện nay trên thị trường có công nghệ sàn bê tông nhẹ của Vinaconex

Xuân Mai sản xuất theo công nghệ cộng hòa Pháp đang được sử dụng rộng rãi tại miền Bắc

+ Ưu điểm: Sử dụng công nghệ bán lắp ghép cho thi công nhà cao tầng, đem lại hiệu quả rút ngắn tiến độ thi công và tiết kiệm chi phí coppha, chi phí hoàn thiện rất tốt

+ Nhược điểm: công nghệ lắp ghép nhà ở từ các tấm lớn bằng bê tông cốt thép còn những hạn chế như sự đơn điệu về kiến trúc và cần có phương tiện thi công hiện đại như cần cẩu,

xe chở cấu kiện

Hình 1.5 Nhà bê tông cốt thép bán lắp ghép 1.2.2 Công nghệ thi công lắp ghép

Công nghệ thi công lắp ghép là công nghệ lắp giáp tại hiện trường các cấu kiện đã được chế tạo sẵn ở nhà máy thành các kết cấu chịu lực của một công trình, sau khi đã được vận chuyển đến công trường, bằng các nối nối thi công tại công trường Các cấu kiện bằng kim loại thì thường được giáp mối bằng mối liên kết hàn hay liên kết cơ khí khác Các cấu kiện bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép đúc sẵn thì liên kết bằng mối liên kết bê tông hay

bê tông cốt thép có chất lượng tương đương với việc thi công bê tông toàn khối

Các cấu kiện đúc sẵn có thể là dầm, cột, cầu thang, bản sàn (pa nen sàn), tấm tường (pa nen tường), dàn vì kèo, móng cốc, đoạn đường ống (tunnel), đốt cọc,

+ Ưu điểm: Thời gian thi công nhanh chóng, vì giảm một phần hoặc toàn bộ khối lượng thi công ván khuôn và cốt thép tại công trường và chờ bê tông đông cứng phần dưới rồi mới làm phần trên

Độ chính xác và chất lượng của các kết cấu cao do được sản xuất trong nhà máy Năng suất cao do giảm bớt được nhiều lao động tại hiện trường và dễ dàng sử dụng các thiết bị thi công hiện đại

Giá thành hạ càng hạ nếu sản xuất càng nhiều cấu kiện giống nhau

Mức độ hoàn thiện cao

Không tạo nhiều rác thải trên công trường

+ Nhược điểm: Chi phí đầu tư cho sản xuất cấu kiện và thiết bị thi công lớn

Đòi hỏi cơ sở hạ tầng ở mức độ tối thiểu để đáp ứng các quá trình thi công như: Giao thông, điện, nước

Khó thỏa mãn các yêu cầu thẩm mỹ đa dạng, công trình dễ trở nên đơn điệu, độ ổn định của công trình không cao…

Hình 1.6 Lắp ghép nhà nhiều tầng bằng kết cấu thép

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG MÓNG

VÀ PHẦN NGẦM NHÀ DÂN DỤNG

2.1 CÔNG NGHỆ GIA CỐ ĐẤT NỀN VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

2.1.1 Gia cố đất nền và các định nghĩa cơ bản

Nền đất yếu là nền đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền và biến dạng nhiều, do vậy không thể xây dựng các công trình Đất yếu là một loại đất không có khả năng chống

đỡ kết cấu bên trên, vì thế nó bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên trên

Khi thi công các công trình xây dựng gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình

Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều công trình bị lún, sập khi xây dựng trên nền đất yếu do không có những biện pháp xử lý hiệu quả, không đánh giá chính xác được các tính chất cơ lý của nền đất để làm cơ sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù hợp Đây là một vấn đề hết sức khó khăn, đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được tối đa các sự cố, hư hỏng của công trình khi xây dựng trên nền đất yếu

Nền đất yếu thường là đất có: sức chịu tải bé (0,5 – 1 kg/cm2); đất có tính nén lún lớn (a>0,1 cm2/kg); hệ số rỗng e lớn (e > 1,0); độ sệt lớn (B>1); mô đun biến dạng bé (E<50kg/cm2); khả năng chống cắt (C) bé, khả năng thấm nước bé; hàm lượng nước trong đất cao, độ bão hòa nước G>0,8, dung trọng nhỏ, …

Các loại nền đất yếu chủ yếu và thường gặp:

­ Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét t­ương đối chặt, ở trạng thái bão hòa nước,

có cường độ thấp;

­ Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trư­ờng nư­ớc, thành phần hạt rất mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;

­ Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, đ­ược hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20 ­80%);

­ Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc pha loãng đáng kể Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy gọi là cát chảy;

­ Đất bazan: là loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng thấm nước cao, dễ

bị lún sụt

Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất…

2.1.2 Các phương pháp gia cố đất nền

2.1.2.1 Phương pháp đầm chặt lớp đất mặt

Khi gặp trường hợp nền đất yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) thì có thể sử dụng phương pháp đầm chặt lớp đất mặt để làm cường độ chống cắt của đất và làm giảm tính nén lún

Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt sẽ có tác dụng như một tầng đệm đất, không những

có ưu điểm như phương pháp đệm cát mà cón có ưu điểm là tận dụng được nền đất thiên nhiên để đặt móng, giảm được khối lượng đào đắp

Để đầm chặt lớp đất mặt, người ta có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau, thường hay dùng nhất là phương pháp đầm xung kích: Theo phương pháp này quả đầm trọng lượng 1 –

4 tấn (có khi 5 – 7 tấn) và đường kính không nhỏ hơn 1m Để hiệu quả tốt khi chọn quả đầm nên đảm bảo áp lực tĩnh do quả đầm gây ra không nhỏ hơn 0,2kg/ cm2 với loại đất sét

và 0,15kg/cm2 với đất loại cát

2.1.2.2 Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc cát: khác với các loại cọc cứng khác (bê

tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiệm vụ gia cố nền đất yếu nên còn gọi là nền cọc cát

Việc sử dụng cọc cát để gia cố nền có những ưu điểm nổi bật sau: Cọc cát làm nhiệm

vụ như giếng cát, giúp nư­ớc lỗ rỗng thoát ra nhanh, làm tăng nhanh quá trình cố kết và độ lún ổn định diễn ra nhanh hơn; Nền đất được ép chặt do ống thép tạo lỗ, sau đó lèn chặt đất vào lỗ làm cho đất đ­ược nén chặt thêm, nước trong đất bị ép thoát vào cọc cát, do vậy làm tăng khả năng chịu lực cho nền đất sau khi xử lý; Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền (cát) nên giá thành rẻ hơn so với dùng các loại vật liệu khác Cọc cát thường được dùng để gia cố nền đất yếu có chiều dày > 3m

2.1.2.3 Phương pháp xử lý nền bằng cọc vôi và cọc đất – ximăng

Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như: Than bùn, bùn, sét

và sét pha ở trạng thái dẻo nhão

Việc sử dụng cọc vôi có những tác dụng sau:

­ Sau khi cọc vôi được đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại

­ Khi vôi được tôi trong lỗ khoan thì nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt

­ Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: Độ ẩm của đất giảm 5 – 8%; Lực dính tăng lên khoảng 1,5 – 3lần

Việc chế tạo cọc đất – ximăng cũng giống như đối với cọc đất – vôi, ở đây xilô chứa ximăng và phun vào đất với tỷ lệ định trước Lưu ý sàng ximăng trước khi đổ vào xilô để đảm bảo ximăng không bị vón cục và các hạt ximăng có kích thước đều < 0,2mm, để không bị tắc ống phun

Hàm lượng ximăng có thể từ 7 – 15% và kết quả cho thấy gia cố đất bằng ximăng tốt hơn vôi và đất bùn gốc cát thì hiệu quả cao hơn đất bùn gốc sét

Qua kết quả thí nghiệm xuyên cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ 4 – 5 lần so với khi chưa gia cố

Ở nước ta đã sử dụng loại cọc đất – ximăng này để xử lý gia cố một số công trình và hiện nay triển vọng sử dụng loại cọc đất – ximăng này để gia cố nền là rất tốt

Việc thay thế lớp đất yếu bằng tầng đệm cát có những tác dụng chủ yếu sau:

­ Lớp đệm cát thay thế lớp đất yếu nằm trực tiếp dưới đáy móng, đệm cát đóng vai trò như một lớp chịu tải, tiếp thu tải trọng công trình và truyền tải trọng đó các lớp đất yếu bên dưới

­ Giảm được độ lún và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bộ lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát

­ Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng

­ Giảm được áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà nền đất yếu có thể tiếp nhận được

­ Làm tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì cát được nén chặt làm tăng lực ma sát và sức chống trượt

Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình

­ Về mặt thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp nên được sử dụng tương đối rộng rãi

Phạm vi áp dụng tốt nhất khi lớp đất yếu có chiều dày bé hơn 3m Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc

hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định

2.1.2.5 Phương pháp gia tải nén trước

Phương pháp này có thể sử dụng để xử lý khi gặp nền đất yếu như than bùn, bùn sét và sét pha dẻo nhão, cát pha bão hoà nước

Dùng phương pháp này có các ưu điểm sau:

­ Tăng nhanh sức chịu tải của nền đất;

­ Tăng nhanh thời gian cố kết, tăng nhanh độ lún ổn định theo thời gian

Các biện pháp thực hiện:

­ Chất tải trọng (cát, sỏi, gạch, đá…) bằng hoặc lớn hơn tải trọng công trình dự kiến thiết

kế trên nền đất yếu, để chọn nền chịu tải trước và lún trước khi xây dựng công trình

­ Dùng giếng cát hoặc bấc thấm để thoát nước ra khỏi lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền, tăng nhanh tốc độ lún theo thời gian

Tuỳ yêu cầu cụ thể của công trình, điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn của nơi xây dựng mà dùng biện pháp xử lý thích hợp, có thể dùng đơn lẻ hoặc kết hợp cả hai biện pháp trên

Phương pháp bấc thấm (PVD) có tác dụng thấm thẳng đứng để tăng nhanh quá trình thoát nước trong các lỗ rỗng của đất yếu, làm giảm độ rỗng, độ ẩm, tăng dung trọng Kết quả là làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng sức chịu tải và làm cho nền đất đạt độ lún quy định trong thời gian cho phép

Phương pháp bấc thấm có thể sử dụng độc lập, nhưng trong trường hợp cần tăng nhanh tốc độ cố kết, người ta có thể sử dụng kết hợp đồng thời biện pháp xử lý bằng bấc thấm với gia tải tạm thời, tức là đắp cao thêm nền đường so với chiều dày thiết kế 2 – 3m trong vài tháng rồi sẽ lấy phần gia tải đó đi ở thời điểm mà nền đường đạt được độ lún cuối cùng như trường hợp nền đắp không gia tải

Bấc thấm được cấu tạo gồm 2 phần: Lõi chất dẽo (hay bìa cứng) được bao ngoài bằng vật liệu tổng hợp (thường là vải địa kỹ thuật Polypropylene hay Polyesie không dệt…) Bấc thấm có các tính chất vật lý đặc trưng sau:

­ Cho nước trong lỗ rỗng của đất thấm qua lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài vào lõi chất dẽo

­ Lõi chất dẽo chính là đường tập trung nước và dẫn chúng thoát ra ngoài khỏi nền đất yếu bão hòa nước

Lớp vải địa kỹ thuật bọc ngoài là Polypropylene và Polyesie không dệt hay vật liệu giấy tổng hợp, có chức năng ngăn cách giữa lõi chất dẽo và đất xung quanh, đồng thời là

bộ phận lọc, hạn chế cát hạt mịn chui vào làm tắc thiết bị

Lõi chất dẽo có 2 chức năng: Vừa đỡ lớp bao bọc ngoài, và tạo đường cho nước thấm dọc chúng ngay cả khi áp lực ngang xung quanh lớn

Nếu so sánh hệ số thấm nước giữa bấc thấm PVD với đất sét bão hòa nước cho thấy rằng, bấc thấm PVD có hệ số thấm (K = 1 x 10­4m/s) lớn hơn nhiều lần so với hệ số thấm nước của đất sét ( k = 10 x 10­5m/ngày đêm) Do đó, các thiết bị PVD dưới tải trọng nén tức thời đủ lớn có thể ép nước trong lỗ rỗng của đất thoát tự do ra ngoài

2.1.3 Công nghệ cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất bản chất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun Mũi khoan được khoan xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại và dịch chuyển lên Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được bơm phun vào nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với hỗn hợp dạng vữa ướt)

Công nghệ thi công cọc xi măng ­ đất với kết quả là tạo ra cột đất gia cố từ vữa xi măng phụt ra hòa trộn với bản thân đất nền Nhờ có xi măng bơm phun ra với áp suất cao, các phần tử đất xung quanh lỗ khoan bị xới tơi ra và hòa trộn với xi măng, sau khi đông cứng tạo thành một khối đồng nhất gọi là Cọc xi măng đất (soilcrete) Cọc xi măng ­ đất hình thành sẽ đóng vai trò ổn định nền và gia cường độ cho nền Cường độ chịu nén của xi măng đất từ dao động khoảng 20 ÷ 250 kg/ cm2, tuỳ thuộc vào loại, hàm lượng xi măng và

tỷ lệ đất còn lại trong khối xi măng đất và loại đất nền

Cọc xi măng đất được thi công tạo thành theo phương pháp khoan trộn sâu Dùng máy khoan và các thiết bị chuyên dụng khoan vào đất nền với đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo thiết kế Đất trong quá trình khoan không được lấy lên khỏi lỗ khoan mà chỉ bị phá vỡ liên kết, kết cấu và được các cánh mũi khoan nghiền tơi, trộn đều với chất kết dính

xi măng (đôi khi có thêm phu gia và cát)

Quá trình trộn đều bởi phun (hoặc bơm) chất kết dính với đất trong lỗ khoan, tùy theo yêu cầu có thể được thực hiện ở cả hai pha khoan xuống và rút lên của mũi khoan hoặc chỉ thực hiện ở pha rút mũi khoan lên Để tránh lãng phí xi măng, hạn chế xi măng thoát ra khỏi mặt đất gây ô nhiễm môi trường, khi rút mũi khoan lên cách độ cao mặt đất từ 0,5 ÷ 1,5m thì sẽ dừng phun chất kết dính nhưng đoạn cọc trên này vẫn được phun đầy đủ chất kết dính là nhờ chất kết dính có trong đường ống tiếp tục được phun (hoặc bơm) vào

hố khoan Khi kết thúc mũi khoan rút lên khỏi hố khoan, trong hố khoan còn lại đất nền đã được trộn đều với chất kết dính và hỗn hợp đó dần dần đông cứng tạo thành cọc xi măng đất

Thiết bị máy phương pháp xử lý bằng cọc xi măng đất khá đơn giản bao gồm một máy khoan với hệ thống lưỡi có đường kính thay đổi (tùy theo đường kính cọc được thiết

kế ) và hệ thống silô chứa xi măng có gắn máy bơm nén với áp lực lên tới 12kg/cm2

2.1.3.1 Công nghệ trộn ướt

Công nghệ trộn ướt (khoan phụt vữa cao áp) là một quá trình bê tông hóa đất Nhờ

có tia nước và tia vữa phun ra với áp suất cao ( 200 ÷ 400 atm) và tốc độ lớn ≥ 100 m/s, các phần tử đất nền xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hòa trộn với vữa phụt đông cứng tạo ra một khối đồng nhất “xi măng ­ đất” Nguyên lý công nghệ theo 3 cách sau:

Công nghệ đơn pha: Tia vữa xi măng phun ra với vận tốc ≥ 100 m/s vừa cắt đất đồng thời vừa trộn vữa với đất tạo ra hỗn hợp xi măng đất đồng đều Cọc xi măng đất đồng nhất có độ cứng cao và hạn chế đất trào ngược lên

Công nghệ hai pha: Hỗn hợp vữa xi măng được bơm ở áp suất cao, tốc độ lớn và được trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọc quanh vòi phun; cho phép vữa xâm nhập sâu hơn vào trong lòng đất và tạo ra cọc xi măng đất đường kính lớn hơn Tuy vậy tia khí làm giảm

độ cứng cọc xi măng đất và đất dễ bị trào ngược lên

Công nghệ ba pha: Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước; Vữa xi măng được bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí và vòi nước để lấp đầy khoảng trống của khí Công nghệ này là phương pháp thay thế đất hoàn toàn Đất bị trào ngược lên mặt đất sẽ được thu gom xử lý vận chuyển đi

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ trộn ướt

Theo công nghệ trộn ướt có thể thi công theo 6 bước sau:

Bước 1: Định vị máy khoan vào đúng vị trí khoan cọc bằng máy toàn đạc điện tử

Bước 2: Bắt đầu khoan vào đất, quá trình mũi khoan sẽ đi xuống đến độ sâu theo thiết kế Bước 3: Bắt đầu bơm vữa theo quy định và trộn đều trong khi mũi khoan đang đi xuống, tốc độ mũi khoan đi xuống : 0,5m÷0,7m/phút

Hình 2.2 Thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ trộn ướt

Bước 4: Tiếp tục hành trình khoan đi xuống, bơm vữa và trộn đều, đảm bảo lưu lượng vữa theo đúng thiết kế

Bước 5: Khi đến độ sâu mũi cọc, dừng khoan và dừng bơm vữa và tiền hành quay mũi ngược lại và rút cần khoan lên, quá trình rút lên kết hợp trộn đều 1 lần và nén chặt vữa trong lòng cọc, nhờ cấu tạo mũi khoan Tốc độ rút cần khoan lên trung bình: 0,8m÷1,2m/phút

Bước 6: Sau khi mũi khoan được rút lên khỏi miệng hố khoan, 01 cây cọc vữa được hoàn thành Thực hiện công tác dọn dẹp phần phôi vữa rơi vãi ở hố khoan, chuyển máy sang vị trị cọc mới

2.1.3.2 Công nghệ trộn khô

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ trộn khô

Công nghệ này sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất, chúng cắt đất sau đó trộn đất với xi măng khô (có hoặc không có chất phụ gia) bơm theo trục khoan để tạo thành một trụ ­ cọc đất xi măng Ngoài xi măng, các loại bột khô và các thành phần kích thước hạt nhỏ hơn 5mm cũng có thể được sử dụng Chủng loại và chất lượng của hỗn hợp được sử dụng là độc lập với các tính chất của nền đất yếu cũng như yêu cầu cơ học của đất

được xử lý Theo từng loại đất mà thiết kế hàm lượng xi măng phù hợp Thiết bị máy có hệ thống tự động cân chỉnh độ thẳng đứng cần khoan cũng như cung cấp các số liệu chính xác

và liên tục về chiều sâu , tốc độ rút cần và tốc độ xoay cần khoan

Hình 2.4 Thi công cọc xi măng đất bằng công nghệ trộn khô

Quy trình thi công theo công nghệ trộn khô có thể theo 5 bước sau:

Bước 1: Đinh vị máy khoan vào đúng vị trí kho­ an cọc bằng máy toàn đạc điện tử

Bước 2: Bắt đầu khoan, mũi khoan đi xuống độ sâu theo thiết kế đồng thời phá tơi đất Bước 3: Bắt đầu phun xi măng và trộn đều vào đất trong khi mũi khoan đang đi lên

Bước 4: Hành trình khoan xoay bơm và trộn đều xi măng vào đất lưu lượng đúng thiết kế Bước 5: Kết thúc thi công cọc xi măng đất theo đúng độ sâu theo thiết kế

Các kiểu bố trí cọc xi măng đất tùy theo mục đích sử dụng để tính toán phù hợp theo các mô hình khác nhau: trụ đơn, mảng, khối, tường, tổ hợp; Một số cách bố trí như hình vẽ sau:

Hình 2.5 Bố trí trụ trộn khô:

1­ Dải; 2 ­ Nhóm ( 3 ­ Lưới tam giác, 4 ­ Lưới vuông)

Hình 2.6 Bố trí trụ trùng nhau theo khối

Hình 2.7 Bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất:

1­ Kiểu tường, 2­ Kiểu kẻ ô, 3­ Kiểu khối, 4­ Kiểu diện

Hình 2.8 Bố trí trụ trộn ướt trên biển

1­ Kiểu khối, 2 ­ Kiểu tường, 3­ Kiểu kẻ ô, 4 ­ Kiểu cột, 5­ Cột tiếp xúc, 6­ Tường tiếp xúc,

7­ Kẻ ô tiếp xúc, 8­ Khối tiếp xúc

Hình 2.9 Bố trí trụ trộn ướt trùng nhau và thứ tự thi công

2.2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG TOP – BASE

2.2.1 Giới thiệu công nghệ móng không cọc Top - base:

Công nghệ móng không dùng cọc Top­base là phương pháp sử dụng các khối bê tông có dạng hình phễu (gọi là Top – block) sắp xếp liên tục trên nền đất tạo ra một tầng đệm (gọi là Top­base) giữa móng công trình với nền đất thực sự Lỗ rỗng giữa các khối bê tông được chèn lấp bằng vật liệu rời đầm chặt (thông thường sử dụng đá dăm) Công nghệ móng này tỏ ra nhiều ưu thế bởi cấu tạo của móng khác với các phương pháp làm móng truyền thống Nhờ có kết cấu như vậy nên nó có thể giảm được rất nhiều nguyên liệu như thép, bê tông trong quá trình làm móng Nếu so với các cách làm móng truyền thống khác,

sử dụng công nghệ xây dựng mới với móng Top base có thể giảm chi phí xây dựng lên tới 50%, do đó góp phần hạ giá thành xây dựng cho các công trình xây dựng Mặt khác kết cấu liên kết chặt chẽ trong móng có thể làm tăng khả năng chịu lực lên tới 50% tới 200% Ngoài ra việc sử dụng công nghệ móng không dùng cọc Top­base cho các công trình còn không làm ảnh hưởng đến các công trình xây dựng xung quanh

Hình 2.10 Mô hình công nghệ móng Top – base

Hình 2.11 Thi công móng Top – base

Quá trình thi công móng Top – Base hiện nay tồn tại hai phương pháp đó là thi công theo công nghệ của Nhật Bản và Hàn Quốc

- Công nghệ của Nhật Bản: Top – block đúc sẵn

+ Sắp xếp các Top – block trên nền đất

+ Chèn đá dăm giữa các khối

Hình 2.12 Top – block đúc sẵn

- Công nghệ của Hàn Quốc: Top – block đổ tại chỗ

+ Sắp xếp các khuôn đúc chế tạo sẵn lên nền đất

+ Đổ bê tông vào khuôn

+ Chèn đá dăm giữa các khối

Hình 2.13 Các bước thi công móng Top – base theo công nghệ Hàn Quốc 2.2.2 Các bước thi công công nghệ móng Top - base:

Bước 1: Công tác đào đất

Đất sẽ được đào đến một độ sâu nhất định Nếu hố đào sâu trên 1m thì công nhân xây dựng phải có biện pháp bảo vệ thành hố đào và thoát nước hố đào để đảm bảo điều kiện tốt nhất khi đặt móng phễu Nếu đáy hố đào nằm ở trên mực nước ngầm và lớp đất ở nơi thi công là rời rạc thì người công nhân cần phải làm chặt thêm lớp đất đáy hố móng và trải vải địa kĩ thuật trước khi đặt khối Top Block đã đúc sẵn

Bước 2: Lắp đặt Top Block

Cấu tạo của móng Top ­ Base bao gồm nhiều khối bê tông có hình dạng giống con quay đang đứng thẳng hay còn gọi là Top Block Chúng cần được lắp đặt sao cho độ cao của các móc thép gắn trên phễu bê tông phải bằng nhau Phần thẳng đứng có dạng cọc hay còn gọi là chân phễu phải được chôn chặt và đóng vào nền đất theo phương thẳng đứng vào những ô tam giác có trên lưới thép định vị Trong trường hợp nền đất quá cứng gây khó khăn cho việc đặt móng Top ­ Base thì việc tạo lỗ trên nền đất là điều cần thiết Các phương pháp đơn giản nhất để tạo lỗ đút chân phễu là phương pháp dùng trụ gỗ tròn có đường kính tương đương đặt vào nền rồi rút lên Máy khoan cũng có thể được sử dụng trong trường hợp này

Bước 3: Đổ bê tông

Đổ bê tông tại chỗ là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất hiện nay do Hàn Quốc phát triển Chúng linh hoạt, thuận tiện và hạn chế tai nạn lao động một cách tối đa nhất Để đầm chặt bê tông vào những phễu nhựa thì những người công nhân xây dựng có thể sử dụng đầm rung nếu máy trộn bê tông có độ sụt thấp Ngoài ra thì có thể chỉ sử dụng đầm xẻng nếu máy bơm bê tông có độ sụt lớn

Bước 4: Chèn đá dăm

Sau 24h đúc bê tông thì người công nhân xây dựng sẽ tiến hành chèn và đầm đá dăm

để lấp đầy khoảng trống giữa các khối bê tông dạng phễu Đây là một khâu vô cùng quan trọng bởi chúng góp phần quyết định chất lượng của kết cấu móng Top ­ Base Chúng cần được tiến hành một cách cẩn thận và tỉ mỉ nhất có thể Công tác đầm đá dăm thường được thực hiện bằng cách dùng cọc thép hay thanh thép chọc thủ công nếu khối lượng công việc

ít hoặc dùng đầm dùi động cơ nếu khối lượng công việc lớn

Bước 5: Liên kết khóa đỉnh các khối phễu bằng những thanh cốt thép

Lưới thép kết hợp với bê tông có tác dụng khóa chặt đỉnh các khối móng Top ­ Base và tăng khả năng chịu lực cho chúng Sau khi đã lắp đặt xong thì công nhân cần phải làm sạch các bề mặt của khối Top Block và đổ thêm một lớp bê tông dày 100mm để toàn khối hóa toàn bộ công trình Sau đó bàn giao chúng cho nhà thầu thi công kết cấu móng

Tùy theo điều kiện cụ thể của công trình mà ta có thể lựa chọn phương pháp thi công

cho phù hợp

2.2.3 Ưu, nhược diểm của phương pháp móng Top – base

2.2.3.1 Ưu điểm

a Ưu điểm về giá thành:

­ Một trong những tiêu chí quan trọng của việc áp dụng một công nghệ xây dựng mới, đó

là rút ngắn chi phí và thời gian thi công Và công nghệ Top ­ base chính là phương án như vậy Theo thống kê, áp dụng phương pháp này có thể giúp rút ngắn một nửa thời gian thi công và giảm được 60% đến 70% chi phí so với các phương án gia công móng khác

Ví dụ: Công trình Trường Cao đẳng nghề công nghệ Licogi giai đoạn 1 (bảng 2.1)

­ Top ­ base giúp giảm độ lún, làm đất trở nên chắc chắn, tăng khả năng chịu tải trọng, đảm bảo tính an toàn cho công trình

­ Thi công tiện lợi và linh hoạt, vì vậy có thể giảm thiểu tiếng ồn, bụi và những ảnh hưởng xấu của việc thi công công trình

­ Có khả năng thi công ở nơi chật hẹp ngay cả trong công trình đã xây dựng

­ Thi công tiện lợi không cần thiết bị đặc biệt

­ Rất thân thiện với môi trường

­ Có thể thi công được cả ở những nơi có diện tích chật hẹp, thậm chí ngay cả trong công trình đã xây dựng

Ví dụ: Tác dụng giảm lún:

Tác dụng giảm lún của móng Top – base đã được chứng minh thông qua quá trình thử nghiệm ở ngoài hiện trường và ở trong phòng thí nghiệm được biểu thị bằng quan hệ độ lún theo thời gian Quan hệ độ lún theo thời gian được xác định thông qua quá trình thử nghiệm móng nông kích thước 1x1x0.1m trên 5 loại nền khác nhau (hình 4)

Hình 2.14 Các loại móng dùng kiểm tra lún theo thời gian

a) Nền tự nhiên không gia cố

b) Nền gia cố bằng đá dăm dày 20cm

c) Nền gia cố bằng cọc gỗ φ12cm

d) Nền gia cố bằng 1 lớp Top – Base

e) Nền gia cố bằng 2 lớp Top – Base

Kết quả thí nghiệm xác định độ lún theo thời gian của các loại nền ở trên được thể hiện qua biểu đồ quan hệ sau:

Hình 2.15 Quan hệ độ lún với thời gian xác định ở hiện trường

2.2.3.2 Nhược điểm

Chỉ áp dụng được với các phương án móng nông như móng đơn, móng băng, móng bè hoặc phương án móng bè cọc trên nền Top – base

2.2.4 Những lưu ý khi sử dụng công nghệ móng Top - base

2.2.4.1 Các lưu ý trong quá trình thiết kế:

Khi thiết kế 1 lớp Top­base mà chưa đủ đáp ứng yêu cầu do tải trọng thiết kế quá lớn có thể thiết kế Top­base 2 lớp hoặc mở rộng diện tích bố trí Top­base Khi áp dụng phương pháp mở rộng diện tích thi công, chỉ có thể đặt các phễu bê tông nhô lên hơn 1 nửa chiều cao của phễu so với đáy móng, đổ lớp móng bê tông phía trên lên phía trên của lớp phễu Top­base do vậy tải trọng có thể được phân bổ đều trên các phễu bê tông …

2.2.4.2 Các lưu ý trong quá trình thi công:

Khi thi công Top­base ở nền đất có bùn thì sau khi đào vét đến cốt đặt Top­base phải rải lớp vải địa dưới bề mặt đáy nhằm giữ sạch bề mặt trong suốt quá trình thi công Còn ở những nền đất cứng thì phải đầm chặt và phẳng bề mặt tại cốt đặt Top­base

2.2.4.3 Cách xử lý một vài tình huống trong quá trình thi công Top-base:

a Chèn đá dăm chưa đạt yêu cầu (do lượng đá dăm chưa đủ):

Để tránh trường hợp này, việc đầm rung đá dăm cần thực hiện khi lượng đá dăm phải thừa để lấp các khoảng trống và cần tiến hành công tác đầm rung một cách cẩn thận Nếu lượng đá dăm chưa đủ có thể xảy ra lỗ rỗng tại khu vực xung quanh phần đáy hình côn của phễu bê tông Do vậy, khi tiến hành đầm rung phải tiến hành đầm đều theo 4 hướng từ mỗi khe chèn đá dăm và lượng đá dăm phải đủ độ dư để dễ dàng lấp đầy các lỗ trống

b Khi đặt Top base trên nền đất rất yếu:

Khi lắp đặt các phễu bê tông trực tiếp trên nền đất yếu (R< 0,3 kg/cm2) mà không rải đá dăm trên nền đất yếu này, độ ổn định của các phễu bê tông tại phần đế có thể không được tốt và công tác đổ chèn đá dăm và đầm rung có thể rất khó thực hiện được Để ngăn chặn điều đó xảy ra, cần tiến hành chèn đá dăm ngay sau khi đó lắp đặt Top­block hoặc tiến hành đầm nén càng sớm và càng đều càng tốt ngay sau khi lắp đặt Top­block tại phần cuối hoặc giữa dãy block (nếu đầm từ hai đầu vào giữa) nhằm cố định vị trí của các phễu bê tông

c Trường hợp hố móng quá sâu:

Cần có biện pháp bảo vệ thành hố móng như đóng cừ thép, làm cọc barrete…trước khi tiến hành đào đất hố móng Biện pháp bảo vệ thành hố phải được thiết kế và thẩm tra phê duyệt trước khi tiến hành đào đất

d Trường hợp đặt Top-base trên các độ cao khác nhau:

Khi sử dụng Top­base, hầu hết trường hợp đều bố trí Top­base ngay sát dưới móng nông, nên có thể xảy ra tình huống Top­base sẽ được bố trớ tại các độ cao khác nhau Tốt nhất nên thi công Top­base ở chỗ sâu trước, thi công Top­base ở chỗ nông hơn sau Trong trường hợp đặc biệt phải thi công cuốn chiều không làm phần Top­base ở chỗ sâu trước thì cần để chừa lại không ít hơn 4 hàng phễu về mỗi phía xung quanh hố đào sâu Chỉ thi công phần Top­base chừa lại này sau khi thi công cả Top­base và kết cấu ngầm này vượt trên cao độ của phần Top­base đó chừa lại

e Trường hợp đặt Top-base trên nền đất đắp:

Cần sử dụng loại đất có tính nén lún tốt, thuần nhất để làm vật liệu đắp Chỉ nên đắp nền đến cao độ đặt phễu thì dừng lại, đầm nén, thi công xong Top­base rồi mới đắp tiếp nền cho diện tích xung quanh Như vậy khi lắp đặt phễu và đổ bê tông rất thuận tiện, song khi chèn và đầm đá dăm sẽ tốn nhiều đá Khắc phục hiện tượng này bằng cách bọc vải địa

kỹ thuật lên đến cao độ đỉnh Top­base để đá dăm chỉ nằm trong thể tích vải địa kỹ thuật đó định trước

2.2.5 Kết luận

Công nghệ móng Top ­ Base này không chỉ hiệu quả, đơn giản mà còn giúp cho các nhà đầu tư tiết kiệm được rất nhiều chi phí và tiết kiệm thời gian thi công công trình đó Chính vì vậy mà chúng đã được ưa chuộng và áp dụng ở các nước hiện đại và tiên tiến như Nhật Bản và Hàn Quốc và bây giờ là Việt Nam

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG BOTTOM UP

2.3.1 Các phương pháp thi công

2.3.1.1 Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên:

a Trình tự

Hình 2.15 Thi công tầng hầm theo phương pháp bottom up

a Đào đất b Xây nhà Theo phương pháp này, toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng), có thể dùng phương pháp đào thủ công hay đào máy phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, tình hình địa chất thuỷ văn, vào chiều sâu hố đào, tình hình địa chất thuỷ văn, vào khối lượng đất cần đào và nó còn phụ thuộc vào thiết bị máy móc, nhân lực của công trình Sau khi đào xong, người ta cho tiến hành xây nhà theo thứ tự bình thường từ dưới lên trên, nghĩa là từ móng lên mái Để đảm bảo cho hệ hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công người ta dùng các biện pháp giữ vách đào theo các phương pháp truyền thống nghĩa là ta có thể đào theo mái dốc tự nhiên Hoặc nếu khi mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng ta luy mái dốc hố đào thì ta có thể dùng cừ để giữ tường hố đào

Hình 2.16 Hố đào được đào đến độ sâu thiết kế

Hình 2.17 Thi công phần ngầm công trình móng cọc ép theo phương pháp

bottom up

b Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm:

Thi công đơn giản, độ chính xác cao

Kết cấu cho tầng hầm cũng đơn giản vì nó giống phần trên mặt đất Việc xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và việc lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật cũng tương đối thuận tiện dễ dàng Việc làm khô hố móng cũng đơn giản hơn, ta có thể dùng bơm hút nước từ đáy móng đi theo hố thu nước đã được tính toán sẵn

+ Nhược điểm:

Khi chiều sâu hố đào lớn sẽ rất khó thực hiện, đặc biệt khi lớp đất bề mặt yếu Khi hố đào không dùng hệ cừ thì mặt bằng phải rộng đủ để mở taluy cho hố đào Xét về mặt an toàn cho các công trình lân cận hay cho những công trình xây chen thì biện pháp này không khả thi, còn xét về chiều sâu hố đào khi quá lớn nếu dùng biện pháp này ta sẽ phải đào thành nhiều đợt, nhiều bậc và độ ổn định cũng như an toàn cho thi công ta phải bàn đến

Thời gian thi công kéo dài

c Các phương án giữ vách hố đào:

­ Đào đất theo độ dốc tự nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng khi hố đào không sâu, với đất dính, góc ma sát trong ɸ lớn, mặt bằng thi công rộng rãi đủ để mở taluy mái dốc hố đào

và để thiết bị thi công cũng như chứa đất được đào lên

Một số trường hợp có thể đào hố móng thành thẳng đứng mà không cần chống sạt lở cho hố móng: trong điều kiện bình thường, không xuất hiện những nguyên nhân gây sạt lở như có nước mặt, nước ngầm, không có chấn động xung quanh, … thì được phép đào thành thẳng đứng và không cần chống sạt lở:

Chiều sâu hố đào cho phép:

­ Đất cát đất lẫn sỏi sạn H≤ 1m

Hình 2.20 Cừ gỗ kết hợp thép I

Hình 2.21 Cừ thép có chống

Hình 2.22 Cừ thép có neo

­ Dùng cọc khoan nhồi, khoan liền nhau tạo thành vách đất chống sau đó tiến hành đào đất Biện pháp này áp dụng khi chiều sâu hố đào lớn, áp lực đất lớn Công trình là nhà xây chen cần bảo vệ xung quanh khỏi bị sụt lún Vách chống có thể tham gia chịu lực cùng móng công trình nhưng ít khi sử dụng nó làm tường bao tầng hầm kín vì khả năng chống thấm của nó không tốt Tuy nhiên biện pháp này thi công khá đơn giản (So với thi công tường trong đất) Độ sâu của vách có thể thi công đến chiều sâu cần thiết để không cần có biện pháp chống giữ vách

Hình 2.23 Cừ bằng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ

2.3.1.2 Phương pháp thi công tường nhà làm tường chắn đất

a Trình tự thi công:

Theo phương pháp này, sau khi thi công xong cọc và tường vây, cọc vây hoặc hệ thống cừ bao xung quanh công trình, nhà thầu sẽ tiến hành đào đất tới những độ sâu nhất định sau đó tiến hành:

+ Lắp đặt hệ thống chống bằng thép hình (Bracsing System) hoặc hệ thống neo để chống đỡ vách tường tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công các tầng hầm Tùy theo

độ sâu đáy đài mà thiết kế có thể yêu cầu một hay nhiều hệ tầng chống khác nhau nhằm đảm bảo đủ khả năng chống lại áp lực đất và nước ngầm phía ngoài công trình tác động lên vách tường tầng hầm

+ Sau khi lắp dựng xong hệ chống đỡ và đất được đào đến đáy móng, nhà thầu sẽ thi công hệ móng và các tầng hầm, tầng thân của công trình từ phía dưới lên theo đúng trình tự thi công thông thường

+ Hệ thống chống có thể được sử dụng như là lõi cứng cho các cấu kiện dầm/sàn của tầng hầm hoặc sẽ được dỡ bỏ sau khi các sàn tầng hầm đủ khả năng chịu lại các áp lực tác dụng lên vách tầng hầm

Hình 2.24 Trình tự thi công tầng hầm

Trên hình 2.24 trình bày 3 giai đoạn thi công theo phương pháp tường trong đất từ dưới lên: Giai đoạn đầu (Hình a) ta tiến hành thi công tường trong đất từ dưới lên, giai đoạn 2 (Hình b) ta tiến hành đào đất trong lòng tường bao và giai đoạn 3 (Hình c) ta tiến hành thi công tầng hầm tự dưới lên

+ Quá trình thi công cọc và tường chắn được thực hiện cùng lúc trên mặt đất tự nhiên Phương pháp này hầu hết móng cọc được dùng là móng cọc khoan nhồi Cọc khoan nhồi được thi công trên mặt đất đến cao độ của tầng hầm thì dừng lại Sau đó dùng cát lấp phần trên lại để tiện cho việt thi công các công tác khác Tường chắn được thi công ở quanh mặt

bằng hố móng công trình có tác dụng giữ đất thành hố đào và giữ mực nước ngầm ở ngoài mặt bằng thi công tầng hầm

b Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: thi công được cho những hố móng có chiều sâu lớn, đặc biệt những nơi có mực nước ngầm cao, công trình có một số tầng hầm Để áp dụng được phương pháp này thì tường bao của công trình phải được thiết kế bảo đảm chịu được tải trọng do áp lực đất gây

ra với nó đồng thời có đủ điều kiện để thi công tường bao bằng phương pháp "cọc barret" + Nhược điểm: thời gian thi công dài và phải thi công xong tường bao, cọc (nếu có) rồi mới đến đào đất và xây công trình Nếu trường hợp tường bao không tự chịu áp lực thì ta phải có biện pháp chống tường bằng các hệ chống đỡ hoặc bằng neo bê tông

c Thi công tường vây barrette

+ Dẫn hướng gầu đào trong suốt quá trình đào

+ Hỗ trợ cho thiết bị thi công barrette ( hạ lồng thép, đổ bê tông)

+ Tăng cường sự ổn định của lớp đất ở đỉnh hố đào

Hình 2.25 Tường dẫn bằng bê tông cốt thép

- Bước 2: Đào đất

+ Việc thực hiện đào cọc barrette được thực hiện bởi gàu ngoạm hình chữ nhật treo trên xe cẩu vận hành bằng dây cáp

+ Đào đất sâu theo độ sâu thiết kế

+ Trong quá trình đào phải bơm dung dịch bentonite hoặc dung dịch Polymer đạt tiêu chuẩn để chống sạt lở thành hố đào trong quá trình đào, dung dịch bentonite được giữ

trong khoảng không thấp hơn 0,4m từ đỉnh tường dẫn và cao hơn 1,0 m trên mực nước ngầm

+ Phải kiểm tra chất lượng dung dịch bentonite trước khi đào và trong quá trình đào phải chú ý đến độ thẳng đứng của hố đào vì tư vấn có thể yêu cầu Koden để kiểm tra độ thẳng đứng của hố đào

Hình 2.26 Đào đất

- Bước 3: Gia công lồng thép

+ Gia công cốt thép theo bản vẽ thiết kế

Hình 2.27 Lồng thép tường vây

- Bước 5: Đổ bê tông

+ Đổ bê tông vào hố qua ống tremie, khoảng cách giữa đáy ống tremie và đáy hố đào thực

tế từ 0,2 đến 0,3m

+ Khi mực bê tông trong rãnh đào dâng lên, ống tremie được nhấc lên theo nhưng đảm bảo tối thiểu 3m ngập trong bê tông để tránh bê tông lẫn lôn với bentonite

Hình 2.29 Đổ bê tông

Hình 2.30 Tường vây có neo

2.4 CÔNG NGHỆ THI CÔNG TOP – DOWN

2.4.1 Giới thiệu chung

2.4.1.1 Khái quát

Công nghệ Top­down là công nghệ mà các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ cọc barrette hoặc hệ cọc ván thép (cừ thép) bao xung quanh Ở thời điểm thi công người ta lợi dụng hệ tường này kết hợp với sàn (và hệ chống

bổ sung, nếu có) tạo thành hệ giữ vai trò chống giữ phục vụ thi công (nếu thi công theo phương pháp thông thường, phải "đào ao" toàn bộ tầng hầm, do đó phải có hệ chống sụt thành hoặc đào taluy rộng) Sau này phần trên đỉnh của hệ tường vây sẽ dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm Tường vây thi công theo công nghệ cọc barrette hoặc cọc ván thép tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tầng trệt (cốt ±0.000)

Theo phương pháp này, tường trong đất và cọc khoan nhồi được thi công trước Cột của tầng hầm cũng được thi công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền (thường sử dụng cột chống tạm bằng thép hình) Tiến hành đổ sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự nhiên Tầng trệt được tỳ lên tường trong đất và cột tầng hầm Lợi dụng luôn các cột đỡ cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng dưới Ngoài ra nó còn là cửa để tham gia thông gió, chiếu sáng cho việc thi công đào đất Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, người ta tiến hành đào đất qua các lỗ cầu thang giếng trời cho đến cốt của sàn tầng thứ nhất (tầng C1) thì dừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn tầng C1 Cũng trong lúc đó từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân nghĩa là từ dưới

lên Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà liền với đầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, có cũng là phần bản của móng nhà Bản này còn đóng vai trò chống thấm và chịu lực đẩy nổi

Ưu điểm của phương pháp Top­Down :

• Tiến độ thi công nhanh

• Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết cấu công trình có độ bền và ổn định cao

• Không tốn hệ thống giáo chống, cốppha cho kết cấu dầm sàn vì sàn thi công trên mặt đất

• Khắc phục khó khăn trong điều kiện thi công công trình ở thành phố, xây chen, điều kiện chật hẹp, ảnh hưởng sụt lún công trình bên cạnh

Nhược điểm của phương pháp Top­Down :

• Kết cấu cột tầng hầm phức tạp

• Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công

• Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới hoá

• Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động

• Phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo

2.4.1.2 Các bước thi công chính

Bước 1: Thi công phần cột chống tạm bằng thép hình

Phương án chống tạm theo phương đứng là dùng các cột chống tạm bằng thép hình đặt trước vào các cọc khoan nhồi Các cột này được thi công ngay trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi

Bước 2: Thi công tầng trệt (tầng 1 cốt 0.00m)

­ Ghép ván khuôn thi công tầng 1 Hệ ván khuôn cột chống được đặt trực tiếp trên nền đất (có gia cố tạo phằng)

­ Đặt cốt thép, ghép cốp pha và thi công bê tông dầm­ sàn

Bước 3: Thi công tầng hầm thứ nhất cốt –h (m)

­ Tháo ván khuôn chịu lực của tầng trệt

­ Đào đất đến cốt –h (m) thông qua các lỗ mở của sàn

­ Ghép ván khuôn thi công tầng ngầm thư nhất Tận dụng mặt đất đã được xử lý

để làm hệ thống đỡ ván khuôn

­ Đặt cốt thép và đổ bê tông dầm­sàn tầng ngầm thứ nhất Bố trí các thép chờ cột tại các vị trí có cột để nối thép cho phần cột phía dưới

Bước 4: Thi công tầng hầm thứ hai cốt –h (m)

­ Tháo ván khuôn chịu lực của tầng trệt

­ Đào đất đến cốt –h (m) thông qua các lỗ mở của sàn

­ Ghép ván khuôn thi công tầng ngầm thư nhất Tận dụng mặt đất đã được xử lý

để làm hệ thống đỡ ván khuôn

­ Đặt cốt thép và đổ bê tông dầm­sàn tầng ngầm thứ nhất Bố trí các thép chờ cột tại các vị trí có cột để nối thép cho phần cột phía dưới

Bước 5: Thi công tầng hầm thư ba (cốt ­2h)

­ Tháo ván khuôn chịu lực tầng ngầm thư nhất

­ Đào đất đến cốt mặt dưới của đài cọc

­ Chống thấm cho phần móng

­ Thi công đài cọc, các bể ngầm, móng cầu thang máy và các hệ thống ngầm

­ Thi công chống thấm sàn tầng hầm

­ Thi công cốt thép, bê tông sàn tầng hầm thứ 2

­ Thi công cột và lõi từ tầng hầm thứ hai lên tầng hầm thứ nhất

2.4.1.3 Thiết bị và vật liệu thi công

a- Thiết bị phục vụ thi công:

• Phục vụ công tác đào đất phần ngầm: máy đào đất loại nhỏ, máy san đất loại nhỏ, máy lu nền loại nhỏ, các công cụ đào đất thủ công, máy khoan

• Phục vụ công tác vận chuyển: cần trục phục vụ chuyển đất, thùng chứa đất,

xe chở đất

• Phục vụ công tác khác: máy bơm hút nước, thang thép đặt tại lối lên xuống,

hệ thống thông gió, chiếu sáng, máy hàn, khoan

• Ngoài ra theo điều kiện cụ thể của công trình còn có các dụng cụ khác

b- Vật liệu thi công

Các vật liệu dùng cho thi công phải có chứng chỉ của nhà sản xuất, cơ quan kiểm định và đảm bảo chất lượng theo đúng các tiêu chuẩn hiện hành Ngoài ra do đặc thù của phương pháp thi công, cần chú ý một số điểm sau:

­ Do yêu cầu của việc thi công gần như liên tục, do đó nếu chờ bê tông tầng trên

đủ cường độ mới tháo ván khuôn và đào đất thi công tiếp phần dưới thì thời gian thi công kéo dài Việc giải quyết tăng nhanh sự phát triển cường độ của bê tông là một trong những mấu chốt đẩy nhanh tiến độ Tuỳ theo yêu cầu của tiến độ, thiết kế, có thể chọn bê tông cho các cấu kiện từ tầng 1 xuống tầng hầm là bê tông cường độ cao có

phụ gia tăng trưởng cường độ nhanh để có thể cho bê tông đạt cường độ chịu lực sau

ít ngày (sau 7 ngày có thể đạt

90% cường độ thiết kế)