Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý tầng hầm nhà cao tầng trong khu vực đông dân thành phố cẩm phả

Để tránh thất thoát trong khai thác thương mại, giảm thiểu việc giải tỏa, ít ảnh hưởng môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội và đặc biệt trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng thườn

bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học mỏ - địa chất

Lấ NGỌC SƠN

NGHIấN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CễNG HỢP Lí TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TRONG KHU VỰC

ĐễNG DÂN CƯ THÀNH PHỐ CẨM PHẢ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà nội - 2015

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học mỏ - địa chất

Lấ NGỌC SƠN

NGHIấN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CễNG HỢP Lí TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TRONG KHU VỰC

ĐễNG DÂN CƯ THÀNH PHỐ CẨM PHẢ

Ngành: Kỹ thuật xõy dựng cụng trỡnh ngầm

MÃSỐ : 60580204

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Trần Tuấn Minh

Hà nội - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Lê Ngọc Sơn

MỤC LỤC Trang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CÁC TẦNG HẦM

1.2 Sự phân loại các tầng hầm bên dưới các nhà cao tầng 17

1.3 Tổng quan về xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Cẩm Phả 20

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

2.2.4 Các điều kiện công trình lân cận bên cạnh vị trí xây dựng hố móng 32 2.2.5 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng hố móng tầng hầm 34 2.2.6 Các yếu tố kinh tế, đầu tư cho dự án xây dựng hố móng tầng hầm 36 2.2.7 Các yếu tố về trình độ thi công của công nhân, máy móc và trang thiết

2.2.8 Các phương án thích hợp được lựa chọn cho công tác xây dựng các hỗ 43

móng tầng hầm nhà cao tầng [1,2,6]

2.2.9.2 Chống giữ thành bằng trụ đứng - ốp bản (Soldier piles with lateral

2.2.10 Dự phòng rủi ro trong quá trình thi công xây dựng các tầng hầm nhà cao

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TRONG KHU VỰC ĐÔNG DÂN CƯ THÀNH PHỐ CẨM PHẢ

65

3.1 Đánh giá điều kiện dân cư, xã hội thành phố Cẩm Phả 65 3.2 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn thành phố Cẩm Phả 68

3.3.2 Kiến nghị các phương án thích hợp được lựa chọn cho công tác xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng thành phố Cẩm Phả 77 3.4 Kiến nghị các phương pháp giữ ổn định thành hố đào khi thi công xây

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Một số dự án xây dựng công trình ngầm trên thế giới 12

2 Bảng 2.1 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất 34

3 Bảng 2.2 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất 34

4 Bảng 2.3 Chiều cao làm việc thích hợp của máy đào 38

5 Bảng 2.4 Số liệu chọn dung tích gầu theo khối lượng đào đất 40

6 Bảng 2.5 Phạm vi áp dụng phương pháp đào hố móng thành hào tự

7 Bảng 3.1 Các đơn vị sự nghiệp hành chính của thành phố Cẩm Phả 66

8 Bảng 3.2 Đặc điểm cấu tạo phân lớp các loại đá tại khu vực Cẩm Phả 69

9 Bảng 3.3 Độ bền nén trung bình của các loại đá 70

10 Bảng 3.4 Kiến nghị sơ đồ phân tích, lựa chọn công nghệ thi công 78

11 Bảng 3.5 Kiến nghị phân tích, lựa chọn kết cấu bảo vệ thành hố đào 79

12 Bảng 3.6 Đặc trưng kỹ thuật của các loại cọc ván thép kiểu mũ 87

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1 Hình 1.1 Tòa tháp Burj khalifa - Các tiểu vương quốc Ả-rập 12

2 Hình 1.2 Tháp đôi Petronas - Kuala lumpur, Malaysia 13

4 Hình 1.4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới mới One Worl Trade

7 Hình 1.7 Hình ảnh cho tầng hầm làm gara ô tô - Nam Định Tower 19

8 Hình 1.8 Tòa nhà Quốc hội - 02 tầng hầm ở thu đô Hà Nội 20

9 Hình 1.9 Chợ Cẩm Đông - 01 tầng hầm làm bãi để xe và cất giữ

10 Hình 1.10 Khu trung cư Cẩm Bình - 01 tầng hầm - Sử dụng mục

11 Hình 2.1 Mô hình tính áp lực thành hố đào tầng hầm nhà cao tầng

12 Hình 2.2 Mô hình tưởng tưởng xác định tải trọng thành hố đào 27

13 Hình 2.3 Các sơ đồ về hình dạng hố móng xây dựng nhà cao tầng 31

14 Hình 2.4 Kiến nghị thi công đào đất trong hố đào 42

15 Hình 2.5 Toàn cảnh quá trình thi công “Top-down” 43

16 Hình 2.6 Cột tạm bằng thép hình trong thi công “Top - Down” 46

17 Hình 2.7 Sơ đồ khai đào lộ thiên với mái dốc tự nhiên không cần chống

18 Hình 2.8 Sơ đồ mở hố đào với hệ gia cường kiểu công-son 50

19 Hình 2.9 Hệ gia cường kiểu công-son có biện pháp giảm tải 51

20 Hình 2.10 Sơ đồ kết cấu vây xung quanh và hệ thống chống ngang 52

22 Hình 2.12 Sơ đồ ví dụ kết cấu neo trong đất trong thực tế 53

23 Hình 2.13 Sơ đồ thi công tường trong đất trên thực tế 55

24 Hình 2.14 Thi công Semi_Top-down với hệ thống văng chống

26 Hình 2.16 Tường chắn cọc bản BÊ TÔNG CỐT THÉP 59

27

Hình 3.1 Khu đô thị mới Cẩm Sơn - Thành phố Cẩm Phả - dự kiến

xây dựng 12 tòa nhà cao tầng với số tầng từ 10 - 15 tầng - quy mô 1

tầng hầm chiều sâu ≤ 3m

74

28

Hình 3.2 Một góc nhìn tại khu đô thị Cẩm Đông - Công trình hầm

ngầm khu chợ Cẩm Đông - quy mô 01 tầng hầm ≤ 3m dùng để xe và

cất giữ hàng hóa

75

29 Hình 3.3 Một góc nhìn tại tại phường cẩm trung 76

30 Hình 3.4 Hình ảnh cho khu đô thị mới phương Quang Hanh 77

36 Hình 3.10 Kiểm tra độ sâu và thổi rửa hố đào 83

37 Hình 3.11 Hạ lồng cốt thép 84

40 Hình 3.14 Quy trình cung cấp và thu hồi dung dịch Bentonite 85

43 Hình 3.17 Một số hình ảnh thi công cừ Larsen 90

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế, quá trình

đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ ở hầu hết các tỉnh, thành phố trong cả nước, hệ thống đô thị hóa phát triển cả về số lượng, chất lượng và quy mô Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ đó, cũng đã hình thành nhiều bất cập như diện tích đất không tăng nhưng

số dân cư trú ngày càng tăng cao, sinh hoạt, giao thông, cơ sở hạ tầng phát triển chưa đồng bộ và từ đó đã hình thành các nhu cầu quy hoạch sử dụng không gian

ngầm tại các đô thị

Để tránh thất thoát trong khai thác thương mại, giảm thiểu việc giải tỏa, ít ảnh hưởng môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội và đặc biệt trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng thường gặp không ít những khó khăn, rủi ro trong quá trình thi công thì việc nghiên cứu các phương pháp thi công phù hợp trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là hết sức cần thiết nhằm khai thác triệt để quỹ đất tại các trung tâm đô thị lớn cũng như tại các Thành phố mới đang phát triển như Thành phố Cẩm Phả Tỉnh Quảng Ninh

2 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của luận văn là “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý tầng hầm nhà cao tầng khu vực đông dân cư thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh”

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các tòa nhà cao tầng, các khu vực chung cư, trung tâm thương mại có tầng hầm ở khu vực thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh Tuy nhiên do khuôn khổ của luận văn thạc sỹ kỹ thuật nên phạm vi nghiên cứu xin được hạn chế cho các khu nhà cao tầng, khu chung cư, trung tâm thương mại ở khu vực đông dân cư ở khu vực nội đô, trung tâm thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh còn các khu vực lân cận xung quanh bên ngoài thành phố xin được đề cập ở trong các nghiên cứu khác tiếp theo

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan nghiên cứu về xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Lý thuyết chung để giải quyết các phương án thi công tầng hầm nhà cao tầng

- Cơ sở lựa chọn và định hướng phát triển phương án thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng phương pháp đào hở

- Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý để thi công công trình

5 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: thu thập số liệu, phân tích, đánh giá và xử lý các số liệu, tính toán và đề xuất giải pháp

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý tầng hầm nhà cao tầng khu vực đông dân cư thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh”

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn nhằm góp phần trong việc “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp thi công hợp lý tầng hầm nhà cao tầng khu vực đông dân cư thành phố Cẩm Phả tỉnh Quảng Ninh” cũng như các khu vực ngoại thành khác của thành phố Cẩm Phả có điều kiện địa chất tương tự, để đảm bảo chi phí sao cho tốn kém ít nhất, hiệu quả khai thác cao nhất và đặc biệt là tránh để xảy ra những tai nạn đáng tiếc trong quá trình xây dựng công trình, là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý và thi công các công trình nhà cao tầng

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm: phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị được trình bày với 3 chương, 93 trang, 12 bảng biểu, 43 hình vẽ

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Tuấn Minh, người

đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ Tác giả trong suốt thời gian hoàn thành bản luận văn này Ngoài ra Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ, Khoa Xây dựng, trường đại học

Mỏ - Địa chất đã tận tình hướng dẫn, trang bị kiến thức cho Tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường và đã tạo điều kiện thuận lợi cho Tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CÁC TẦNG HẦM

BÊN DƯỚI CÁC NHÀ CAO TẦNG

1.1. Khái quát chung

Nhà có tầng hầm đã phát triển từ lâu trên thế giới, nó trở thành phổ biến và gần như là một thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng Việc xây dựng tầng hầm nhà nhiều tầng là điều rất bình thường, nó trở nên quá quen thuộc mỗi khi thiết kế và thi công vì nó giải quyết được các vấn đề phát sinh do nhà nhiều tầng đặt ra

Ở châu Á nói chung, số nhà nhiều tầng có tầng hầm chưa phải là nhiều, nhưng ở một số nước và vùng lãnh thổ như Hồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc,… thì

số lượng nhà nhiều tầng có tầng hầm chiếm tỉ lệ khá cao, số lượng tầng hầm trong các nhà từ (1÷4) tầng hầm

Từ thế kỷ 19 các công trình ngầm đã được các nhà khoa học Châu Âu thi công, những nhà hát ngầm dưới lòng đất, những hầm rượu… sau này phát triển hơn

là những trung tâm thương mại, ga điện ngầm có qui mô lớn và yêu cầu trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng cao

Các nhà khoa học của Nhật nhận thấy rằng trận động đất và sóng thần ngày 11/03/2011 đã phá hủy nhiều công trình trên mặt đất, nhưng sự hư hỏng công trình ngầm là rất ít Điều đó chứng tỏ, trong điều kiện gặp thiên tai, sự ổn định và an toàn của hệ công trình ngầm nói chung và hệ tầng hầm trong nhà cao tầng nói riêng là tốt hơn so với phần kết cấu nổi trên mặt đất

Bên cạnh đó, việc dân số ngày một tăng cao đã đặt ra một nhu cầu hết sức tất yếu là phải tạo ra càng nhiều diện tích phục vụ sinh hoạt, vui chơi giải trí càng tốt trong điều kiện quỹ đất ngày càng bị thu hẹp Trong tình hình đó, xu hướng phát triển nhà cao tầng với số lượng tầng hầm ngày càng tăng đã góp phần giải quyết nhu cầu đặt ra

Hiện nay trên thế giới, việc xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm rất phổ biến,

có thể kể đến một vài công trình nổi tiếng theo (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Một số dự án xây dựng công trình ngầm trên thế giới

hầm

Độ sâu đào (m)

1 Tòa nhà Burj Khalifa - Các tiểu vương

4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới

* Hình ảnh một số công trình tiêu biểu:

Hình 1.1 Tòa tháp Burj khalifa - Các tiểu vương quốc Ả-rập [11.k]

Hình 1.2 Tháp đôi Petronas - Kuala lumpur, Malaysia [11.k]

Hình 1.3 Tòa nhà Taipei 101 - Đài Loan [11.k]

Hình 1.4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới mới One Worl Trade Center [11.k] Trong giai đoạn đầu và giữa thế kỷ 20, do tình hình chiến tranh cộng với trình

độ khoa học - kỹ thuật còn kém phát triển, vấn đề xây dựng các công trình ngầm tại nước ta chưa được chú trọng Hầu hết các công trình ngầm được xây dựng trong thời gian này đều để phục vụ cho quân sự và chính trị Có thể đơn cử 2 công trình tiêu biểu là hệ thống địa đạo Củ Chi và Dinh Độc Lập

Địa đạo Củ Chi là một hệ thống phòng thủ được Mặt trận Dân tộc Giải phóng miền Nam Việt Nam đào tại huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh Công trình bắt đầu được thực hiện từ năm 1940, bao gồm bệnh xá, phòng ở, phòng làm việc, đường ngầm sâu trong lòng đất Hệ thống hầm dài khoảng 200 km, nằm ở cuối đường mòn Hồ Chí Minh [11.a]

Hình 1.5 Mô hình Địa đạo Củ Chi Dinh Độc Lập là một công trình kiến trúc độc đáo của Kiến trúc sư Ngô Viết Thụ Dinh được khởi công xây dựng ngày 01/07/1962 và khánh thành vào ngày 31/10/1966 Dinh được xây dựng trên diện tích 4.500m², diện tích sử dụng 20.000m², gồm 3 tầng chính, 1 sân thượng, 2 gác lửng, tầng trệt, 2 tầng hầm và một sân thượng Riêng phần hầm của Dinh Độc Lập được thiết kế rất chắc chắn với tường bê tông cốt thép kiên cố và được bọc một lớp thép dày phía bên trong dùng để làm nơi trú ẩn và đặt các phòng làm việc của chính quyền Sài Gòn trước năm 1975 [11.g]

Hình 1.6 Hình ảnh Dinh Độc Lập Những năm gần đây, công trình ngầm tại nước ta đặc biệt được chú trọng và phát triển khi nền kinh tế của đất nước đang ngày càng đi lên với quỹ đất có hạn mà

nhu cầu sử dụng nhà ở và văn phòng ngày càng tăng cao Thêm vào đó, với trình độ khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng, các công trình ngầm được xây dựng ngày càng nhiều, đóng góp một phần không nhỏ vào sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước, góp phần giải quyết vấn đề về chỗ ở và mặt bằng cho kinh doanh, làm việc Trước tình hình đó, các công trình cao tầng hiện nay đều được thiết kế với xu hướng có thêm tầng hầm như là một yếu tố tất yếu nhằm phục vụ cho việc giữ xe, lắp đặt hệ thống điện nước, bố trí siêu thị, kho chứa hàng hóa…đáp ứng nhu cầu sử dụng cho người dân sinh sống và làm việc trong tòa nhà

Trong quá trình triển khai và xây dựng các công trình ngầm của nước ta đang phải đối mặt với nhiều bất cập ảnh hưởng tới đầu tư cũng như khai thác hệ thống không gian ngầm Có thể kể đến một số yếu tố như:

- Chưa có quy hoạch tổng thể đô thị ngầm

- Phát triển công trình ngầm do các ngành và các chủ đầu tư khác nhau thực hiện

- Sự ảnh hưởng của công trình bãi đỗ xe ngầm đến đường hầm sẽ xây dựng

- Thiếu một văn phòng địa kỹ thuật và công trình ngầm quản lý các tài liệu, thông tin và kiểm soát xây dựng công trình ngầm

- Thiếu bản đồ địa chất công trình với sự có mặt của các lớp đá

- Thiếu các hố khoan sâu đến 100m và 200m tại các đô thị lớn

- Sự cố các công trình ngầm thường xuyên xảy ra do thiếu kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng

- Chất lượng khảo sát đất nền, mô hình tính toán, công nghệ thi công, công nghệ quản lý, quan trắc công trình ngầm còn nhiều hạn chế

- Thiếu các chỉ dẫn, các quy chuẩn, tiêu chuẩn về công trình ngầm

- Thiếu các cơ sở pháp lý về quyền sử dụng không gian ngầm và công trình ngầm

- Thiếu các công ty về tư vấn và xây dựng chuyên ngành về công trình ngầm Bên cạnh những hạn chế ở trên thì chúng ta còn phải đối mặt với những thách thức như:

- Lún sụt bề mặt đất do khai thác quá mức nước ngầm và không có các giải pháp phục hồi nguồn nước

- Lụt trong các đô thị lớn do tốc độ đô thị hóa nhanh, thiếu các công trình hạ tầng thích hợp, biến đổi khí hậu, mưa nhiều và lớn hơn đặc biệt là nước biển dâng và triều cường

- Xây dựng công trình ngầm, đô thị ngầm đang làm thay đổi mực nước ngầm gây lún cục bộ các công trình lân cận

Qua các bảng thống kê về các công trình có tầng hầm ta thấy các công trình thường có thống kê từ (1 ÷ 6) tầng hầm, chiều sâu hố đào từ (5 ÷ 20)m Tất nhiên trong tương lai sẽ có những nhà có tầng hầm sâu hơn hiện nay do nhu cầu và công nghệ xây dựng phát triển đủ để có thể thi công được và bảo đảm yêu cầu về chất lượng

Ngoài ra, trong việc thi công công trình ngầm nói chung và tầng hầm nhà cao tầng nói riêng, có 4 yếu tố cần được kể đến:

- Không gian ngầm đến 10m độ sâu là rất hữu ích cho các chức năng dịch vụ, thương mại, tích chứa nước mưa, thông tin liên lạc Các công trình khác có thể đặt ở

độ sâu (50 ÷ 75)m

- Vật liệu đất đào công trình ngầm phải được sử dụng hiệu quả

- Cần đặc biệt chú ý đến tài nguyên nước ngầm, phải chú ý đến tích chứa nước ngầm, bổ sung nước ngầm Việc hạ mực nước ngầm do hút nước hay sự có mặt của công trình ngầm có thể gây lún sụt bề mặt đất

- Khai thác và sử dụng năng lượng (địa nhiệt và nước ngầm là cho phép tái

sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên)

Tóm lại việc xây dựng tầng hầm nhà cao tầng đã trở thành một vấn đề thiết yếu không những chỉ ở Việt Nam mà trên toàn Thế giới Với tình hình dân số tăng nhanh kèm theo nhu cầu về cuộc sống ngày càng tốt hơn, tầng hầm đã, đang và sẽ là giải pháp tối ưu nhất để đáp ứng những yêu cầu đó:

1.2 Sự phân loại các tầng hầm bên dưới các nhà cao tầng

Có rất nhiều cách để phân loại tầng hầm nhà cao tầng, tuy nhiên trong thực

tế có thể phân chia các tầng hầm bên dưới các nhà cao tầng theo các cách sau:

1.2.1 Phân loại theo số lượng tầng hầm [9]

Theo phân loại số lượng các tầng hầm bên dưới các tòa nhà cao tầng chúng

ta có phân cấp các loại công trình xây dựng phục vụ công tác quản lý chất lượng công trình xây dựng theo quy định tại điều 6 nghị định số 15/2013/NGHỊ ĐỊNH - CHÍNH PHỦ:

1.2.2 Phân loại theo các mục đích sử dụng

Về mục đích sử dụng công trình hầm nhà cao tầng được phân loại theo:

- Các tầng hầm phục vụ để chứa ôtô, xe máy

- Làm tầng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề về điều hoà không khí, xử lý nước thải, lắp đặt máy móc phục vụ giao thông (thang máy), cấp nhiệt…

- Làm kho chứa hàng hóa phục vụ cư dân trong tòa nhà

- Các tầng hầm làm trung tâm thương mại tổ hợp dịch vụ phục vụ công cộng như: bể bơi, cửa hàng, quán bar, thư viện, triển lãm

- Làm nơi cư trú tạm thời khi có sự cố xảy ra như chiến tranh

- Ở các ngân hàng, kho bạc, tầng hầm còn là nơi cất giữ những tài liệu mật, tiền bạc, vàng, đá quý và các tài sản có giá trị cao của quốc gia

- Các tầng hầm để đặt, chứa thiết bị

- Các mục đích khác

Hình 1.7 Hình ảnh cho tầng hầm làm gara ô tô - Nam Định Tower

Nam Định Tower - 3 tòa tháp cao tầng trong đó: 1 tòa 15 tầng dùng làm khách sạn, 1 tòa 20 và 1 tòa 25 tầng, và có 1 tầng hầm [11.h]

Hình 1.8 Tòa nhà Quốc hội - 02 tầng hầm ở thủ đô Hà Nội [11.i]

1.3 Tổng quan về xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Cẩm Phả

Cẩm Phả thành phố trẻ và năng động, quá trình đô thị hóa đang diễn ra mạnh

mẽ Trên địa bàn thành phố hiện có 04 khu đô thị mới đã được đầu tư xây dựng tương đối hoàn chỉnh (khu đô thị mới Cẩm Bình, khu đô thị mới Cẩm Sơn, khu đô thị mới Bến Do tại phường Cẩm Trung, khu đô thị mới phía Nam quốc lộ 18A tại Km8 phường Quang Hanh) Song song với sự phát triển các khu đô thị này Cẩm phả đang từng bước xây dựng các cơ sở hạ tầng theo định hướng hiện đại đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của người dân, tạo cảnh quan kiến trúc cho các khu trung tâm hành chính - chính trị, kinh tế, văn hóa việc xây dựng các công trình có tính tới xây dựng tầng hầm dần trở thành phổ biến

Các công trình xây dựng có tầng hầm tại Cẩm Phả được xây dựng và sử dụng chủ yếu với các mục đích: Để xe, cất giữ hàng hóa

Hình 1.9 và 1.10 thể hiện ví dụ các công trình xây dựng dự án xây dựng có tầng hầm tại thành phố Cẩm Phả [11.b]

Hình 1.9 Chợ Cẩm Đông - 01 tầng hầm làm bãi để xe và cất giữ

hàng hóa các hộ kinh doanh

Hình 1.10 Khu trung cư Cẩm Bình - 01 tầng hầm - Sử dụng mục đích để xe cộ

Công trình bao gồm 3 khối nhà 12 tầng, dự định xây dựng 1 đến 2 tầng hầm Chủ đầu tư cho công trình là công ty cổ phần Xây dựng và phát triển đô thị Miền

Đông, với quy mô như hiện tại công trình sẽ đáp ứng nhu cầu nhà ở và làm các trung tâm thương mại cho khu vực phường Cẩm Bình

Với các khu chung cư như trên thì nhu cầu xây dựng các tầng hầm để xe cộ,

và trang thiết bị là cần thiết để đảm bảo tiện dụng và tận dụng khoảng không gian trên bề mặt đất phục vụ kinh doanh và các mục đích kiến trúc, văn hóa khác

1.4 Nhận xét chương 1

Qua tổng quan về công trình hầm nhà cao tầng ta rút ra một số ưu điểm mà

nó mang lại như sau:

* Công trình hầm ngầm nhà cao tầng: Để tránh thất thoát trong khai thác thương mại, giảm thiểu việc giải tỏa, ít ảnh hưởng môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế xã hội đáp ứng được các nhu cầu tất yếu về mục đích sử dụng, không gian

đô thị

* Về mặt nền móng:

Ta thấy nhà nhiều tầng thường có tải trọng rất lớn ở chân cột, nó gây ra áp lực lớn lên nền và móng, vì vậy khi làm tầng hầm ta đã giảm tải cho móng do một lượng đất khá lớn trên móng đã được lấy đi Hơn thế nữa, khi có tầng hầm thì móng được đưa xuống khá sâu, móng có thể đặt vào nền đất tốt hơn, cường độ của nền tăng lên (khi ta cho đất thời gian chịu lực)

* Vể mặt kết cấu:

Đối với nhà nhiều tầng không có tầng hầm, độ sâu ngàm vào đất là nông (từ 2m÷3m), độ ổn định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao Khi nhà có tầng hầm, trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp làm tăng tính ổn định tổng thể của công trình Hơn nữa, tường, cột, dầm sàn của tầng hầm sẽ làm tăng

độ ngàm của công trình vào đất, tăng khả năng chịu lực ngang như gió, động đất,…

* Về an ninh quốc phòng:

Tại trụ sở các cơ quan, công sở có tầng hầm thì nó sẽ được sử dụng làm nơi cất giữ các loại tài sản và tài liệu quý Còn ở những khu định cư thì tầng hầm sẽ là nơi ẩn nấp tốt nhất cho cư dân mỗi khi xảy ra chiến tranh hay sự cố

Qua đây ta có thể khẳng định việc thiết kế, xây dựng các công trình dân dụng

có tầng hầm tại Việt Nam là cần thiết

Tuy nhiên dù chúng ta đã có những chuyển mình trong công cuộc hướng tới

sử dụng và khai thác không gian ngầm đô thị, thực tế cho thấy vẫn còn nhiều tồn tại làm ảnh hưởng tới chất lượng và hiệu quả của các công trình: quy hoạch tổng thể, kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng chưa cao, chưa khảo sát và phân tích chính xác

về đặc điểm khi thi công công trình ngầm trong đô thị… đặc biệt trong công tác

phân tích, tính toán và lựa chọn phương án hay công nghệ thi công công trình ngầm

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHƯƠNG

PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG

2.1 Đánh giá chung

Xây dựng các công trình trong đô thị, khu vực đông dân cư luôn gặp phải các vấn đề: không gian thi công chật hẹp, công trường thi công nằm ngay gần nhà dân, gần đường giao thông…Khi triển khai thi công gặp phải rất nhiều vấn đề như: ách tắc giao thông, tiếng ồn, ô nhiễm môi trường trong thời gian thi công Đặc biệt với các công trình nhà cao tầng có tầng hầm, khi xây dựng các công trình này một phần công trình nằm trong lòng đất do đó gây ra các biến đổi: trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển với các đặc điểm như vậy có thể gây lún hư hại công trình lân cận nếu như không có giải pháp thi công thích hợp Do đó cần thiết phải lựa chọn phương pháp phù hợp thi công xây dựng các công trình

Nói chung hiện nay nguyên tắc chung của các phương pháp thi công tầng hầm bên dưới các tòa nhà cao tầng thì cơ bản phải đảm bảo được các yêu cầu tối thiểu sau:

- Phải đảm bảo sự ổn định của đất đá ở xung quanh hố móng các công trình tầng hầm;

- Đảm bảo điều kiện ổn định để cung cấp được việc đào, cắt xây dựng tường

hố móng một cách an toàn tiện lợi;

- Đảm bảo được sự thích ứng, tương thích của kết cấu chống giữ và đất đá xung quanh các thành hố đào;

- Cung cấp ổn định, thiết lập được các bước khai đào một cách phù hợp tránh ảnh hưởng đến đất đá và các công trình xây dựng lân cận xung quanh;

- Quá trình xây dựng phải đảm bảo công tác thoát nước liên tục và tránh làm ảnh hưởng đến mực nước ngầm hoặc các đường ống nước ngầm cung cấp cho các

hộ dân hoặc khu công nghiệp lân cận;

- Quá trình xây dựng thì phải đảm bảo việc di dời đất đá an toàn và tránh ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

2.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thi công các tầng hầm nhà cao tầng

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thi công Do

đó chúng ta cần phải phân tích và đánh giá các yếu tố này một cách cụ thể, xem xét

sự ảnh hưởng của chúng đến quá trình thi công các tầng hầm để tìm ra các giải pháp thi công phù hợp cho từng điều kiện cụ thể

2.2.1 Kích thước và vị trí xây dựng của hố móng công trình

Kích thước và vị trí xây dựng của công trình phụ thuộc vào mục đích sử dụng, diện tích đất xây dựng Thường khi thi công tầng hầm nhà cao tầng thì các tầng hầm nhà cao tầng có kích thước lớn, bao gồm nhiều tầng và bản đáy công trình đặt sâu, khi đó sẽ có ảnh hưởng nhiều đến phương pháp thi công, như công tác đảm bảo cho hố móng ổn định, không bị sạt lở để thi công được an toàn phụ thuộc vào việc lựa chọn kết cấu chống giữ

Các kích thước của hố móng được quan tâm như là: dài, rộng và độ sâu hố đào Bằng quan trắc, khoan thăm dò, đánh giá các công trình điều kiện thi công tương tự, thí nghiệm mẫu đất ta xác định được đặc điểm cấu tạo, nước ngầm, độ cứng, nhóm đất, Kích thước hố móng thì có quan hệ lớn đến việc đào xúc, xây dựng cũng như việc tính toán giữ ổn định các thành hố móng, và nó cũng ảnh hưởng lớn đến việc xây dựng, thiết kế mô hình tính toán ổn định Trên cơ sở kích thước các hố móng và điều kiện địa chất khu vực thi công chúng ta có thể xây dựng

mô hình bài toán tính các loại tải trọng tác dụng lên công trình hố móng thi công Thông thường có thể chia làm ba loại: tải trọng thường xuyên, tải trọng thay đổi và tải trọng đặc biệt Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ hố đào cần được kể đến đầy đủ trong quá trình thiết kế

Ngày nay, các kỹ sư thiết kế hiện đang thiết kế tính toán thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào theo hai nhóm phương pháp thiết kế hố đào chính như sau:

- Nhóm 1: Thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào như một cấu kiện chịu áp lực đất

- Nhóm 2: Thiết kế kết cấu chắn giữ hố đào làm việc đồng thời với đất Hai nhóm phương pháp này tuy được áp dụng đồng thời trong thiết kế hố đào nhưng vẫn còn rất nhiều khó khăn, tùy từng nhóm phương pháp mà có những khó khăn khác nhau

Ví dụ: Lý luận áp lực đất của C.A.Coulomb Đối với trường hợp thi công

tầng hầm nhà cao tầng với lý luận của C.A.Coulomb ta có thể mô phỏng cách tính

áp lực đất lên thành hố đào thi công tầng hầm nhà cao tầng khu vực thành phố (có công trình xây dựng liền kề bên hố đào thi công) [2]

C«ng tr×nh liÒn kÒ

H

Hè mãng thi c«ng

Hình 2.1 Mô hình tính áp lực thành hố đào tầng hầm nhà cao tầng xây dựng trong

khu vực đông dân cư thành phố

H - Chiều sâu hố đào (H phụ thuộc vào kích thước công trình mục đích sử dụng)

B - Chiều rộng biên tường hố đào

Theo lý luận của C.A.Coulomb ta sẽ quy đổi tải trọng gây ra từ công trình xây dựng liền kề thành tải trọng phân bố đều trên thành hố đào và coi như 1 lớp đất tưởng tượng tại miệng hố đào như hình 2.2

Tải trọng phân bố đều( Lớp đất tưởng tượng)

H

Hố móng thi công

A

BHỡnh 2.2 Mụ hỡnh tưởng tưởng xỏc định tải trọng thành hố đào

Chiều dầy lớp đất tưởng tượng:

) 2 / 45 ( ).

2 (

2

2

0 2

ϕ

γ

ư +

2 (

2

2

0 2

Trong đó:

γ - trọng lượng riêng của đất thành hố đào;

ϕ - góc ma sát trong của đất thành hố đào;

B - chiều rộng của biên thành hố đào;

H - chiều sâu hố đào

Từ đó ta có thể nhận định rằng: Kích thước tầng hầm gồm yếu tố H và B, vị trí gồm các yếu tố γ, ϕ, h liên quan chặt chẽ tới cách xác định tải trọng tác động lên thành hố móng công trình thi công tầng hầm nhà cao tầng Phương pháp thi công cũng bị ảnh hưởng nhiều hay ít tùy thuộc vào kích thước công trình: gồm nhiều hay

ít tầng hầm, kích thước lớn hay nhỏ và độ sâu chôn móng Vì vậy chúng ta cần dựa vào điều kiện kỹ thuật thi công mà có sự lựa chọn phương pháp thi công thích hợp

2.2.2 Đánh giá khối lượng công việc phải khai đào xây dựng [11.d]

Hố móng đặt tầng hầm nhà cao tầng trong khu vực đông dân cư thành phố

Vì thế mà việc xác định, đánh giá và phân tích khối lượng công việc khai đào với thực tế điều kiện thi công: giao thông, không gian thi công chật hẹp, mặt bằng thi công, máy móc thiết bị đào, xúc, vận chuyển, thời gian xây dụng nó ảnh hưởng tới việc lựa chọn tổ hợp thiết bị xây dựng công trình Để đánh giá, lựa chọn phương pháp khai đào và tổ hợp thiết bị phù hợp ta căn cứ vào khối lượng công việc thực hiện Khối lượng công việc cần thực hiện bao gồm:

* Công tác chuẩn bị: Trước khi thi công công trình đất phải tiến hành các công tác chuẩn bị như: giải phóng mặt bằng, tiêu nước bề mặt và nước ngầm, làm đường tạm, định vị dựng khuôn công trình; để tạo diều kiên thuận lợi cho công tác thi công đất

* Công tác giải phóng măt bằng:

Công tác giải phóng mặt bằng phải làm toàn bộ hoặc từng phần trên khu đất xây dựng theo thiết kế tổ chức thi công xây dựng bao gồm: chặt cây, đào gốc cây, bụi cây; phá dỡ công trình, nhà cửa, di dời mồ mả, v.v

- Chặt cây, đào gốc cây: từ kích thước cây cối trên diện tích đất khai đào thi công ta xác định phương tiện thích hợp để chặt, di dời, vận chuyển đi nơi khác không làm trở ngại thi công

- Phá dỡ công trình, nhà cửa, di dời mồ mả: để tạo điều kiện thuận lợi cho thi công: Di chuyển những công trình kỹ thuật như điện, nước, đường ống ngầm, đường ống nổi, đường dây diện trên không hay cáp ngầm phải có giây phép và sự giám sát của cơ quan quản lý hệ thống kỹ thuật đó hay của chính quyền địa phương

và phải có biện pháp bảo đảm an toàn Việc di chuyển mổ mả phải theo đúng phong tục và quy định về vệ sinh

*Công tác thi công: Thi công đất gồm san mặt bằng, đào và đáp đất

Yêu cầu kỹ thuật: Hiện nay khi thi công san gạt mặt bằng, đào và đắp đất để

thi công các hố móng thì phải tuân thủ theo: Tiêu chuẩn Việt Nam 4447:1987

Khi san mặt bằng phải có biên pháp tiêu nước Không để nước chảy tràn qua mặt bằng và không để hình thành vũng đọng trong quá trình thi công

Đối với phần đào, phải san bằng mặt bằng trước khi tiến hành xây dựng những Công trình ngầm Riêng đối với phần đắp thì chỉ tiến hành đắp sau khi đã xây dựng xong các công trình ngầm trong phạm vi phần đắp đất

Khi san mặt bằng

Tốt nhất nên sử đụng máy ủi, nếu san mặt bằng trên diện tích rộng nên tính toán sử đụng phối hợp hai loại máy cạp và máy ủi cùng làm việc Khi đó máy ủi có nhiêm vụ đào, đắp đất; máy cạp vận chuyển, san và đầm sơ bộ

Khi đào hố móng công trình ngay bên cạnh hoặc sâu hơn mặt móng của những công trình đang sử dụng (nhà ở, công trình, ) phải tiến hành theo đúng quy trình công nghệ trong thiết kế thi công; phải có biện pháp chống sụt lở, lún và làm biến dạng những công trình lân cản và lập bản vẽ thi công cho từng trường hợp cụ thể

2.2.3 Hình dạng hố móng và điều kiện khu vực thi công

+ Nếu công trình thi công trong khu vực có mặt bằng rộng rãi, đủ điều kiện

để mở mái dốc cho hố đào, có thể chứa được các thiết bị phục vụ thi công và lượng đất tập kết khi chưa vận chuyển:

- Hố đào không sâu, điều kiện địa chất thuận lợi, đất dính, góc ma sát trong lớn thì ta tiến hành theo phương pháp đào mở theo mái dốc tự nhiên mà không cần biện pháp chống giữ, bảo vệ thành hố đào

- Hố đào sâu, khối lượng đào lớn thì có thể áp dụng phương pháp đào thành nhiều tầng

+ Nếu điều kiện mặt bằng, địa chất và quy mô công trình không cho phép tiến hành đào theo mái dốc tự nhiên, ta phải có biện pháp bảo vệ thành hố đào trước

Hình 2.3 Các sơ đồ về hình dạng hố móng xây dựng nhà cao tầng [3]

2.2.3.2 Điều kiện khu vực thi công

* Mặt bằng

Mặt bằng khu vực thi công không chỉ đơn thuần hoạch định không gian thi công các hạng mục công trình, các phần việc trong cùng một thời gian mà mặt bằng khu vực thi công xây dựng còn quyết định đến chất lượng thi công, giá thành xây dựng công trình và là yếu tố tiên quyết cho việc lựa chọn giải pháp thi công và bảo

vệ thành hố đào

- Mặt bằng khu vực thi công là một trong những yếu tố quyết định đến việc

có thể thi công công trình ngầm bằng phương pháp hở (phương pháp lộ thiên) hay không Để thi công lộ thiên cần thiết phải có mặt bằng thi công rộng rãi đủ để mở taluy mái dốc hố đào,

- Với phương pháp thi công hở thì các tác động xấu đến môi trường sống, như tiếng ồn, bụi bẩn, ảnh hưởng đến việc đi lại, là khó tránh khỏi Do vậy cần phải

có các giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu các tác động này

* Môi trường khí hậu

Khí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí quyển, gió, các hiện tượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng, miền xác định Khí hậu ảnh hưởng tới yếu tố: điều kiện môi trường, thời gian, phương pháp thi công xây dựng

Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều không thuận lợi cho thi công vì cần có biện pháp phòng chống đảm bảo sức khỏe cho con người và phương tiện vận hành

Độ ẩm và lượng mưa có liên quan tới mực nước ngầm, nước mặt, môi trường thi công Nếu lượng nước chảy vào công trình thi công quá lớn thì công tác rút nước, che chắn gặp khó khăn ảnh hưởng tới tiến độ thi công công trình

Miền Bắc nước ta có khí hậu cận nhiệt đới ẩm và có đủ bốn mùa Khí hậu cận nhiệt đới ẩm là một kiểu khí hậu đặc trưng bởi mùa hè nóng và ẩm, mùa đông mát và khá lạnh Mùa mưa miền Bắc từ tháng 4 tới tháng 10 Vì thế mà khi thi công xây dựng thường tránh xây dựng móng về mùa mưa Khí hậu nóng và oi bức về mùa hè, lạnh về mùa đông cũng đặt ra vấn đề trong việc thiết kế và tổ chức thông gió Hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng cho thông gió, điều hòa nhiệt độ, chiếu sáng cưỡng bức là những bài toán khó do phải đầu tư lắp đặt các thiết bị điều khiển hiện đại

Chính vì vậy cần chủ động và có biện pháp phòng tránh các yếu tố về thời tiết khí hậu nhằm giảm thiểu hỏng hóc trong quá trình vận hành do những ảnh hưởng đặc thù của khí hậu nhiệt đới mang lại

2.2.4 Các điều kiện công trình lân cận bên cạnh vị trí xây dựng hố móng [11.c]

Khi xây dựng công trình ngầm bằng bất kỳ công nghệ nào thì dù là ít hay nhiều cũng làm thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng tự nhiên của khối đất đá, trong đó có thể xuất hiện sự phá vỡ nền đất, gây dịch chuyển lún trên bề mặt Những dịch chuyển này, tuỳ thuộc vào mức độ, phạm vi ảnh hưởng, hướng và tốc độ phát

triển có thể gây ra tác động xáo trộn trạng thái ổn định các công trình lân cận, kết cấu

hạ tầng, mạng lưới các công trình ngầm

Lún mặt đất gây ra biến dạng của các ngôi nhà và công trình mà rơi vào trong vùng biến dạng Mức độ ảnh hưởng của chúng phụ thuộc vào độ lún có thể của mặt đất, hình dạng, kích thước và trạng thái kỹ thuật - khai thác của kết cấu công trình và vị trí phân bố của ngôi nhà và các công trình trong vùng biến dạng của mặt đất

Các ngôi nhà mà nằm ở phần trung tâm của vùng biến dạng phải chịu ảnh hưởng của độ cong âm (lõm) của mặt đất, và vì vậy biến dạng sẽ phát triển nói chung ở các tầng thấp và móng công trình Ở các vùng xây dựng liền kề nhau do sự nghiêng của các ngôi nhà bên cạnh, các ngôi nhà nằm gần đó có thể chịu biến dạng phụ thêm ở dạng đè hay ép của các bức tường, điều đó kèm theo sự phá vỡ các bức tường ở các đoạn riêng biệt Các ngôi nhà mà rơi vào khoảng biên của vùng biến dạng chịu tác động của độ cong dương (lồi) của mặt đất, mà gây ra biến dạng, trước tiên ở các tầng phía trên Bất lợi nhất cho các ngôi nhà mà nằm ở đoạn uốn của vùng biến dạng chịu tác động kép của độ cong âm và dương của vùng biến dạng

Ảnh hưởng lớn nhất đến các ngôi nhà gây ra bởi biến dạng thẳng đứng của mặt đất là độ nghiêng và độ cong Độ nghiêng của móng dẫn đến sự nghiêng của các ngôi nhà, còn độ cong gây ra sự uốn trong chúng Biến dạng ngang kéo và nén tác động lên kết cấu của các ngôi nhà ở dạng lực ma sát ở đáy và các mặt bên của móng Ảnh hưởng của các biến dạng ngang, nói chung, nhỏ hơn nhiều ảnh hưởng của các biến dạng đứng, bởi vì rằng chúng tác động trên các đoạn ngắn, không xâm chiếm toàn bộ ngôi nhà

Để đánh giá ảnh hưởng biến dạng lún mặt đất đến ngôi nhà tồn tại nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có thể kể đến các phương pháp của giáo sư Wahls (1981), Borcardin và Cording (1987), Attewwll (1986) và nêu trong quy trình CHиΠ 2.01.09-91

Trong CHиΠ 2.01.09-91 phụ thuộc vào các thông số của đường cong biến dạng của vùng biến dạng có thể của mặt đất, người ta chia ra làm 4 nhóm (bảng

2.1) Khi đó việc sử dụng các biện pháp để bảo vệ các ngôi nhà và công trình trên các đoạn của bề mặt, nơi mà độ nghiêng nhỏ hơn 3mm/m và bán kính đường cong lớn hơn 20km

Bảng 2.1 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất

Bảng 2.2 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất

2.2.5 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng hố móng tầng hầm

Trong xây dựng công trình ngầm trong đó có xây dựng tầng hầm nhà cao tầng các nhân tố địa chất đóng vai trò quyết định trong nhiều vấn đề lớn kể từ việc xác

định tính khả thi tới giá thành công trình Khác với các loại công trình khác, trong công trình ngầm, đất không chỉ chịu tải, mà còn như là môi trường bảo vệ công trình Khi thi công các hố đào sâu, ngay từ ban đầu, độ bền của đất giữ cho thành hố đào ổn định cho tới khi các biện pháp chống đỡ gia cường được thi công lắp dựng và làm việc Ngay cả khi thiết kế gia cường, cường độ của đất cũng được tính toán tham gia mang tải góp phần ổn định công trình Đất đá xung quanh công trình ngầm, về một khía cạnh nào đó, có thể xem như là vật liệu xây dựng tương tự như sắt thép, bê tông trong các dạng công trình khác Tuỳ theo từng điều kiện địa chất công trình riêng biệt khi xây dựng công trình ngầm, từ đó lựa chọn công nghệ và áp dụng phương pháp thi công hợp lý

Điều kiện địa chất công trình là tổng hợp toàn bộ các yếu tố địa chất tự nhiên của một khu vực có ảnh hưởng tới công tác thiết kế, thi công và quá trình sử dụng công trình Điều kiện địa chất công trình bao gồm các yếu tố sau:

- Điều kiện địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu;

- Cấu tạo địa chất: Nền đất có bao nhiêu lớp đất, chiều dày mỗi lớp, loại đất

gì, các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất, cốt tự nhiên

- Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất đá;

- Các hiện tượng địa chất động lực khu vực: Khi thiết kế và xây dựng cần tính đến trạng thái động học của khu vực đô thị có ảnh hưởng nhiều đến điều kiện địa kỹ thuật như: động đất, các dòng thấm, dòng chảy, trượt lở…

- Đặc điểm Địa chất thủy văn: Cần nắm rõ về điều kiện địa chất thủy văn như: chiều sâu mực nước ngầm, chế độ và tính chất hóa lý của nước dưới đất Bởi khi đào đất sẽ làm phá vỡ trạng thái cân bằng của nước dưới đất, làm thay đổi áp lực nước lỗ rỗng, làm tăng tốc độ thấm và thay đổi hoạt tính lý hóa của nước Quá trình đào sâu vào khối đất chứa nước sẽ có dòng nước ngầm chảy vào hố đào, do đó cần có biện pháp đặc biệt để hút nước, hạ mực nước ngầm, gia cường bằng phương pháp hóa học hoặc đóng băng đất Nước trong đất tạo nên áp lực thủy tĩnh tác dụng lên công trình, làm cho công trình ngầm chịu lực đẩy nổi, đồng thời có thể phá vỡ

sự ổn định của khối đất do giảm độ bền và làm tơi xốp đất rời Từ đó tiến hành thống kê các chỉ tiêu cơ lý để tính toán

2.2.6 Các yếu tố kinh tế, đầu tư cho dự án xây dựng hố móng tầng hầm

Kết quả đánh giá chung hiệu quả kinh tế của dự án đầu tư công trình tầng hầm nhà cao tầng được xác định bởi các chỉ tiêu khối lượng đầu tư cần thiết để thực hiện dự án, độ dài xây dựng, lợi nhuận thanh toán, lợi nhuận thuần, thời gian hoàn vốn đầu tư, thời hạn bảo hành hoàn vốn, tiêu chuẩn thu nhập bộ (tiêu chuẩn lợi nhuận), thu nhập thực tế bảo đảm trong thời gian tính toán, tính sinh lợi của dự án đầu tư (chỉ số thu nhập), nguồn vốn của dự án (các phương tiện riêng, các phương tiện vay, kinh phí ngân sách) và thời hạn hoàn trả vốn vay

Trong kết luận về hiệu quả kinh tế xây dựng công trình tầng hầm nhà cao tầng có các thông tin sau đây: tính hợp lý kinh tế và thương mại đưa dự án vào thực tế; khả năng kỹ thuật thực tế của nó; các lợi ích về thực hiện dự án (kinh tế và xã hội);

độ ổn định về tài chính của dự án; mức độ tiên tiến của các giải pháp khoa học kỹ thuật, công nghệ, thiết bị được sử dụng trong dự án

Đồng thời với những vấn đề đó cần lưu ý thêm rằng đối với từng công trình tầng hầm nhà cao tầng cần tiến hành cả việc lựa chọn các sơ đồ hiệu quả kinh tế đầu

tư, tài chính mua sắm thiết bị xây dựng từ ban đầu

Như vậy xây dựng phần ngầm trong các công trình hiện nay là một xu thế tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về nhà ở và diện tích sử dụng Việc lựa chọn phương pháp thi công phù hợp với điều kiện thi công, địa chất công trình,…quyết định đến thành công của cả một công trình, đó là tiến độ, là chất lượng và sự an toàn trong quá trình thi công

2.2.7 Các yếu tố về trình độ thi công của công nhân, máy móc và trang thiết bị vật tư

Khoa học công nghệ và trình độ trang bị kỹ thuật là một trong những yếu tố tiên quyết, quan trọng quyết định phương pháp thi công xây dựng công trình

Trên thế giới thì việc thi công xây dựng các công trình ngầm tầng hầm nhà cao tầng đã trở thành khá phố biến vì thế mà các phương pháp thi công, kỹ thuật,

máy móc phát triển rất nhanh và đa dạng Việc phân tích đánh giá các yếu tố để tìm gia phương pháp thi công hợp lý cho ta nhiều sự lựa chọn tối ưu Tuy nhiên với điều kiện một quốc gia đang hội nhập, ngành xây dựng công trình hầm ngầm nhà cao tầng ở nước ta với xu hướng hiện đại hóa và hội nhập sâu thì ngày càng được

xã hội quan tâm và chú ý nhiều Việc lựa chọn phương pháp thi công đào đất phụ thuộc vào loại móng, khối lượng đất đào, thời gian thi công theo kế hoạch, mặt bằng thi công, nhân lực, máy móc thiết bị và hiệu quả kinh tế

Các phương pháp đào đất hố móng trên thực tế có thể chia ra ở dạng đào đất bằng thủ công và đào đất bằng cơ giới Với công trình đất có khối lượng ít thường đào đất bằng thủ công hoặc thủ công kết hợp với cơ giới Với công trình đất có khối lượng lớn nên áp dụng phương pháp thi công cơ giới [11.d]

- Đào và vận chuyển đất bằng phương pháp thủ công: Đối với công trình đào

hố móng thi công tầng hầm nhà cao tầng thì khối lượng công tác đất lớn, nên phương pháp này chỉ là phụ trợ tại những vị trí mà máy móc cơ giới bị hạn chế sử dụng

- Đào và vận chuyển đất bằng máy đào: Phương pháp đào đất bằng máy cho năng suất cao, giảm công việc nặng nhọc cho người công nhân Đào đất bằng máy khi khối lượng đất hố móng nhiều, mặt bằng thi công thuận lợi, máy đổ đất trực tiếp vào ô tô, rút ngắn được thời gian thi công

Thi công cơ giới công tác đất chỉ được tiến hành trên cơ sở đã có thiết kế thi công (hoăc biện pháp thi công) được duyệt Công tác thi công được lựa chọn cũng phụ thuộc vào khối lượng, điều kiện thi công công trình và tiến độ thực hiện Việc lựa chọn phương án thi công được thực hiện trên cơ sở:

+ Phương án thi công hợp lý nhất;

+ Lựa chọn công nghệ thi công hợp lý cho từng phẫn, từng đoạn, từng công trình; + Lựa chọn các loại máy móc, phương tiện vận chuyển theo cơ cấu nhóm máy hợp lý nhất, phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật Nêu sơ đồ làm việc của máy

Trước khi thi công, phải kiểm tra đối chiếu, hiệu chỉnh chính xác lại địa hình, địa chất thủy văn của công trình và của khu vực làm việc để đề ra các biện

pháp kỹ thuật phù hợp và an toàn lao động Phải đề ra các biện pháp phòng chống lún, sạt lở, ngập lụt, lầy thụt v.v khi mưa bão

Các máy móc làm việc phải đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật Máy đào gẩu ngửa dùng để đào tất cả các loại đất Đối với đá, trước khí đào cần làm tơi trước Với các máy đào lắp thiết bị gầu dây, gầu sấp, gầu ngoạm dùng để đào những nơi đất yếu, sình lầy, đào các hố có thành đứng, vét bùn, bạt mái dốc, đào đất rời v.v

Chỗ đứng của máy đào phải bằng phảng, máy phải nằm toàn bộ trên mặt đất Khi đào đất, phải bảo đảm thoát nước trong khoang đào Độ dốc nền khoang đào hướng phía ngoài, trị số độ dốc không nhỏ hơn 3% Khi đào bắt đầu từ chỗ thấp nhất,

Chiều cao khoang thích hợp với máy đào trong thực tế có thể được tham khảo như trong bảng

Bảng 2.3 Chiều cao làm việc thích hợp của máy đào Loại đất Dung tích gầu của máy đào(m

3) 0,15 - 0,35 0,5 - 0,8 1,0 -1,25

Máy đào trang thiết bị gầu sấp và gầu dây để thi công đất tại những nơi thấp hơn mặt phẳng máy đứng , trước khi đưa máy vào vị trí làm việc, phải san bằng những chỗ gồ ghề và dọn sạch những vật chướng ngại trên mặt bằng máy đứng (gạch, gỗ, đá mồ côi V.V.)

Để đảm bảo hiệu quả làm việc của máy đào gầu sấp, kích thước nhỏ nhất của khoang đào không được nhỏ hơn các trị số cho phép trong 2.3