Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công phù hợp phần hầm của công trình trụ sở làm việc chi nhánh ngân hàng phát triển đà nẵng, thành phố đà nẵng

Tầng hầm nhà cao tầng được hiểu là một phần của nhà cao tầng được tính từ sàn cốt 0,00m xuống bên dưới các công trình có thể có 1 hoặc nhiều hơn một tầng hầm, tùy theo quy mô và công dụn

-

TRẦN VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THI CÔNG PHÙ HỢP PHẦN HẦM CỦA CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ LÀM VIỆC CHI NHÁNH NGÂN HÀNG PHÁT TRIỂN

ĐÀ NẴNG, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-

TRẦN VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THI CÔNG PHÙ HỢP PHẦN HẦM CỦA CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ LÀM VIỆC CHI NHÁNH NGÂN HÀNG PHÁT TRIỂN

ĐÀ NẴNG, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã số: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Ngô Doãn Hào

Hà Nội - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các dữ liệu đã nêu trong luận văn có nguốn gốc rõ ràng, kết quả của luận văn là trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà nội, ngày 08 tháng 04 năm 2015

Tác giả

Trần Văn Chung

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 4

1.1 Tầng hầm nhà cao tầng, vai trò và chức năng 4

1.1.1 Khái niệm nhà cao tầng và tầng hầm nhà cao tầng 4

1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm 4

1.1.3.Vai trò, chức năng của tầng hầm nhà cao tầng 5

1.2 Tổng quan về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm trên thế giới 6

1.3.Tổng quan về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm tại Việt Nam 8

1.3.1 Tình hình xây dựng các tầng hầm và công trình ngầm tại Việt Nam trước năm 1975 8

1.3.2 Tình hình xây dựng tầng hầm tại Việt Nam sau năm 1975 10

CHƯƠNG 2.CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC THI CÔNG TẦNG HẦM 13

2.1 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 13

2.1.1 Phương pháp thi công "Top-down" 13

2.1.2 Phương pháp thi công "Bottom-up" 18

2.1.2.1.Thi công tầng hầm theo phương pháp Bottom-up trong trường hợp hố đào không cần sử dụng kết cấu bảo vệ 19

2.1.2.2 Thi công tầng hầm theo phương pháp Bottom-up trong trường hợp hố đào cần sử dụng kết cấu bảo vệ 20

2.1.3 Phương pháp thi công "Semi-top-down" 23

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thi công tầng hầm nhà cao tầng 24

2.2.1 Số lượng tầng hầm và chiều sâu tầng hầm 25

2.2.2 Các công trình liên quan gần kề 26

2.2.3 Điềukiện địa chất công trình, địa chất thủy văn 28

2.2.4 Mặt bằng khu vực thi công 29

2.2.5.Điều kiện kinh tế 29

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG KHU VỰC THI CÔNG TẦNG HẦM CỦA CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ LÀM VIỆC CHI NHÁNH NGÂN HÀNG PHÁT TRIỂN ĐÀ NẴNG 31

3.1 Các thông số cơ bản của tầng hầm 31

3.2 Vị trí địa lý, giao thông khu vực xâu dựng dự án Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 32

3.2.1.Vị trí địa lý khu vực xây dựng dự án 32

3.2.2 Giao thông khu vực xây dựng dự án 33

3.3 Các công trình gần kề với dự án 33

3.3.1.Các công trình gần kề trên mặt đất 33

3.3.2 Các công trình gần kề dưới ngầm 34

3.4 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn của dự án Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 34

3.4.1 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khu vực TP Đà Nẵng 34

3.4.1.1 Đặc điểm địa chất khu vực TP Đà Nẵng 34

3.4.1.2 Đặc điểm thủy văn khu vực TP Đà Nẵng 39

3.4.2.Điều kiện địa chất khu vực xây dựng công trình 41

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG PHÙ HỢP TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH TRỤ SỞ LÀM VIỆC CHI NHÁNH NGÂN HÀNG PHÁT TRIỂN ĐÁ NẴNG 44

4.1 Lựa chọn phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng của dự án Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 44

4.1.1 Các căn cứ để lựa chọn giải pháp thi công phù hợp cho tầng hầm công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 44

4.1.1.1 Điều kiện thức tế của công trình 44

4.1.1.2 Phân tích, đánh giá các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 45

4.1.2 Lựa chọn phương pháp thi công phù hợp cho dự án 47

4.2 Lựa chọn giải pháp bảo vệ thành hố đào cho tầng hầm nhà cao tầng Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 48

4.2.1 Các loại kết cấu bảo vệ thành hố đào thẳng đứng 48

4.2.1.1.Tường cừ thép 48

4.2.1.2.Tường cọc ván 49

4.2.1.3.Tường cọc khoan nhồi 50

4.2.1.4.Tườnghào nhồi-Barrette 51

4.2.1.5.Cọc xi măng đất 52

4.2.2 Thống kê kết cấu bảo vệ hố đào có thành thẳng đứng các toà nhà có 2 tầng hầm ở Hà Nội 52

4.2.3 Lựa chọn biện pháp bảo vệ thành hố đào hợp lý cho công trình 55

4.3 Trình tự thi công tầng hầm Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng bằng phương pháp Bottom-up, sử dụng tường cọc xi măng đất bảo vệ thành hố đào 57

4.3.1 Công tác định vị công trình 57

4.3.2 Thi công tường chắn bằng cọc xi măng đất 58

4.3.3 Thi công đào đất và văng chống tường vây thi công tầng hầm 67

4.3.3.1 Đào đất đến cao độ -2.500 và lắp dựng hệ văng chống bo tường vây tại cốt -0.600 67

4.3.3.2.Đào đất đến cốt 4.10 và thi công văng chống lớp II tại cốt -3.00 67

4.3.3.3.Đào đất móng tường tầng hầm và các dầm móng 68

4.3.3.4 Biện pháp văng chống 68

4.3.3.5 Xử lý nước hố móng 69

4.3.4 Các sự cố có thể xảy ra và biện pháp phòng ngừa 69

4.3.4.1 Địa kỹ thuật 70

4.3.4.2 Hệ thống chống đỡ 72

4.3.5 Một số vấn đề cần lưu ý khi thi công tầng hầm nhà cao tầng 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG

TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số công trình nhà cao tầng có tầng hầm trên thế giới 7

Bảng 1.2 Một số công trình cao tầng có tầng hầm tại TP HCM 10

Bảng 1.3 Một số công trình cao tầng có tầng hầm tại Hà Nội 11

Bảng 2.1 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất 27

Bảng 2.2 Phân nhóm hư hỏng của các công trình trên mặt đất theo Attewell 27

Bảng 3.1 Lượng mưa trung bình tháng và năm (mm) 40

Bảng 3.2 Bảng đặc trưng cơ lý các lớp đất tại khu vực xây dựng công trình 42

Bảng 4.1 So sánh một số chỉ tiêu các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 46

Bảng 4.2 Kết cấu bảo vệ thành hố đào hầm có 2 tầng hâm ở Hà Nội 52

Bảng 4.3 Bảng tổng hợp so sánh hai phương pháp tường cừ thép và cọc xi măng đất 57

Bảng 4.4 Yêu cầu kỹ thuật công tác thi công cọc xi măng đất 64

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình địa đạo Củ Chi 9

Hình 1.2 Hình ảnh Dinh Độc Lập 9

Hình 2.1 Các bước quy trình công nghệ thi công Top-down 17

Hình 2.2 Thi công CTN bằng phương pháp hở không cần sử dụng kết cấu bảo vệ thành hố đào 19

Hình 2.3 Hình ảnh cọc xi măng đất đã được thi công 21

Hình 2.4 Thi công Semi_Top-down với hệ thống văng chống cho tầng hầm 25

Hình 3.1 Hình ảnh tầng hầm Trụ sở làm việc Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng 31

Hình 3.2 Bản đồ hành chính thành phố Đà Nẵng 33

Hình 4.1 Tường cừ thép 49

Hình 4.2 Tường cọc ván 50

Hình 4.3 Tường cọc khoan nhồi 51

Hình 4.4 Tường Nhồi – Barrette 52

Hình 4.5 Công nghệ cọc xi măng cốt cứng 59

Hình 4.6 Sơ đồ thi công 63

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 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 hình thành nhiều bất cập như diện tích đất không tăng nhưng dân số cư trú ngày càng tăng cao, (tại TP Hà Nội năm 2009 có 6.474.200 người trên diện tích 3.345,0 km2 với mật độ trung bình là 1.935 người/km2 [17], tại TP Hồ Chí Minh năm 2009 có 7.162.864 người trên diện tích 2.095,06 km2 với mật độ trung bình là 3.419 người/km2[18],…), 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

Trong những năm qua, để giảm quỹ đất xây dựng cũng như để giảm chiều cao các tòa nhà trên mặt đất và để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, các tòa nhà cao tầng thường được xây dựng có các tầng hầm Việc xây dựng các tầng hầm thường tốn kém và kèm theo đó là các rủi ro trong quá trình thi công Lựa chọn được phương pháp thi công phù hợp cho tầng hầm là một trong những yếu tố làm giảm thiểu những rủi ro trong quá trình thi công, góp phần làm nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng công trình Chính vì

vậy, việc: “ Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công phù hợp phần hầm của

công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng” là việc làm cần thiết và cấp bách

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: Các phương pháp thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Phạm vi nghiên cứu: Lựa chọn giải pháp thi công phù hợp phần hầm của công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hành Phát triển Đà Nẵng, TP

Đà Nẵng

3 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của luận văn là Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công phù hợp phần hầm của công trình Trụ sở làm việc Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng

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

- Nghiên cứu phương pháp thi công phù hợp để thi công công trình

- Nghiên cứu phương pháp bảo vệ thành hố đào phù hợp để bảo vệ thành hố đào khi 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 phương án

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 phù hợp tầng hầm của công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn nhằm góp phần trong việc đề xuất phương án thi công phù hợp cho các công trình nhà cao tầng có tầng hầm của công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng

Phát triển Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng và có thể áp dụng cho các khu vực khác có điều kiện địa chất tương tự

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 04 chương, kết luận – kiến nghị, các bảng biểu, các hình vẽ và hình ảnh Luận văn được trình bày trong 79 trang khổ giấy A4 với 14 hình vẽ và 11 bảng biểu

8 Lời cảm ơn

Luận văn “ Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công phù hợp phần

hầm của công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng, thành phố Đà Nẵng” được thực hiện từ tháng 9 năm 2014 đến tháng 4

năm 2015 với mục đích nghiên cứu lựa chọn để đưa ra giải pháp thi công phù hợp cho tầng hầm của công trình Trụ sở làm việc chi nhánh Ngân hàng Phát triển Đà Nẵng và các công trình có điều kiện tương tự

Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy Ngô Doãn Hào giúp đỡ tận tình hướng dẫn và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ, phòng Đào tạo Sau đại học Trường đại học Mỏ - Địa chất

Hà Nội, các bạn trong lớp cao học Kỹ thuật xây dựng CTN K27 đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn mọi người trong gia đình đã tận tình giúp đỡ tôi

về thời gian để tôi hoàn thành luận văn đúng tiến độ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TẦNG HẦM

NHÀ CAO TẦNG Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1 1 Tầng hầm nhà cao tầng, vai trò và chức năng

1.1.1 Khái niệm nhà cao tầng và tầng hầm nhà cao tầng

Hiện nay trên thế giới hay ở Việt Nam có nhiều khái niệm khác nhau

về nhà cao tầng nhưng thông dụng khái niệm nhà cao tầng thường được sử dụng là khái niệm của Ủy ban Nhà cao tầng quốc tế Theo Ủy ban này, nhà cao tầng được hiểu như sau: “ Ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với ngôi nhà thông thường thì được gọi là nhà cao tầng” [9]

Căn cứ vào chiều cao và số tầng nhà Ủy ban Nhà cao tầng quốc tế phân chia nhà cao tầng ra bốn loại sau [9]:

- Nhà cao tầng loại 1: từ 9 đến 16 tầng (cao nhất 50m)

- Nhà cao tầng loại 2: từ 17 đến 25 tầng (cao nhất 75m)

- Nhà cao tầng loại 3: từ 26 đến 40 tầng (cao nhất 100m)

- Nhà cao tầng loại 4: từ 40 tầng trở nên (gọi là nhà siêu cao tầng)

Sự phân loại như vậy không chỉ có ý nghĩa về mặt phân loại cấp độ, hình thức

mà còn có ý nghĩa là căn cứ để đầu tư, thiết kế, lập dự toán cũng như lắp đặt các trang thiết bị kỹ thuật ( thang máy, điện, nước, phòng chống cháy…) cho công trình

Tầng hầm nhà cao tầng được hiểu là một phần của nhà cao tầng được tính từ sàn cốt 0,00m xuống bên dưới các công trình có thể có 1 hoặc nhiều hơn một tầng hầm, tùy theo quy mô và công dụng của các tầng hầm Tầng hầm cũng

có thể nửa nổi nửa chìm để tận dụng khả năng thông gió và chiếu sáng tự nhiên, hoặc nằm hoàn toàn trong lòng đất

1.1.2 Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm

Nhà có tầng hầm đã phát triển từ lâu trên thế giới, nó đã trở thành phổ biến và gần như là một thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng Ở châu Âu, do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến, và cũng do nhu cầu sử dụng nên hầu như nhà nhiều tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ số từ 2 đến 3 tầng nổi nhưng cũng có tới 2 đến 3 tầng hầm

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 nhiều 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 tòa nhà từ 1 đến 4 tầng hầm

1.1.3 Vai trò, chức năng của tầng hầm nhà cao tầng

Trong quá trình xây dựng và khai thác vận hành các tầng hầm nhà cao tầng, đã cho thấy những hiệu quả rõ rệt, không chỉ cải thiện tốt về cảnh quan môi trường, tăng quỹ đất sử dụng mà còn đáp ứng được các nhu cầu mục đích

sử dụng Bên cạnh đó tầng hầm còn có các tác dụng về mặt cơ học và nền móng giúp cho công trình ổn định vững chắc trong suốt quá trình tồn tại Sau đây tác giả xin nêu vắn tắt các vai trò, chức năng của các tầng hầm

a Về mặt nhu cầu sử dụng

Người ta xây dựng tầng hầm với các mục đích sử dụng sau:

- Làm gara ôtô, xe máy

- Làm tầng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề về điều hòa không khí, xử

lý nước thải, lắp đặt máy móc phục vụ giao thông ( thang máy), cấp nhiệt, điện

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

- Làm tầng phục vụ công cộng như bể bơi, cửa hàng, siêu thị

- 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 khác

b 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 lớn 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

c Về mặt kết cấu

Đối với nhà nhiều tầng không có tầng hầm, độ sâu ngầm vào trong đất khá nông (từ 2m đến 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 xuống làm tăng tính ổn định của tổng thể công trình Hơn thế nữa tường, cột, dầm sàn của tầng hầm sẽ làm tăng độ ngầm của công trình vào đất tăng khả năng chịu lực ngang như gió, động đất,…

d Về mặt 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 các khu dân cư thì tầng hầm

sẽ là nơi ẩn lấp tốt nhất cho cư dân mỗi khi có chiến tranh hay sự cố

1.2 Tổng quan về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm trên thế giới

Từ thế kỷ 19 các công trình ngầm trên thế giới đã được xây dựng với các mục đích khác nhau như làm hầm chứa rượu, kho ngầm, nhà hát ngầm, nhà máy ngầm,… Đến thế kỷ XX công tác khai thác và sử dụng không gian ngầm ở các thành phố lớn phát triển rất mạnh Ví dụ tại các thành phố lớn ở Anh, Đức, Pháp, Mỹ, Nga, Nhật Bản… đã khai thác và sử dụng không gian

ngầm nhằm tạo điều kiện giữ gìn và bảo vệ đất đai Việc sử dụng các tầng hầm làm bãi đỗ xe ngầm, các đường hầm giao thông, các kho chứa hàng ngầm, và làm hệ thống tàu điện ngầm… cho thấy việc sử dụng rất hiệu quả

Ngoài các hiệu quả về mặt sử dụng, các công trình ngầm cũng cho thấy lợi ích về mặt kết cấu hơn các công trình trên mặt đất trong các điều kiện có thiên tai xảy ra Các nhà khoa học của Nhật Bản nhận thấy rằng trong trận sóng thần ngày 11/03/2011 đã phá hủy rất nhiều công trình trên mặt đất, nhưng sự hư hỏng của các công trình ngầm là rất ít

Ở các nước tại khu vực Châu Âu do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến, và nhu cầu sử dụng cao nên hầu hết nhà cao tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ có từ 2 đến 3 tầng nổi nhưng cũng có đến 2 đến 3 tầng hầm Việc xây dựng các tầng hầm trong nhà cao tầng không còn là điều mới mẻ với các nhà quản lý, thiết

kế, và xây dựng Có thể kể đến một số công trình tiêu biểu như bảng 1.1

Bảng 1.1 Một số công trình nhà cao tầng có tầng hầm trên thế giới

nổi

Số tầng hầm

Độ sâu đào (m)

1 Tòa nhà Burj Khalifa - Các tiểu

4 Tòa nhà trung tâm thương mại thế giới

mới One World Trade Center - Mỹ 99 5 21

8 Chi Thong - Đài Loan 14 3 13,6

Qua bảng thống kê trên có thể thấy rằng các công trình thông thường có từ

1÷4 tầng hầm, thậm chí đã có những công trình có 5 ÷7 tầng hầm và có thể nhiều hơn nữa Do nhu cầu sử dụng không gian ngầm ngày càng tăng cao cùng với những tiến bộ lớn về khoa học, công nghệ trong lĩnh vực xây dựng chúng ta có thể xây dựng những tầng hầm có chiều sâu lớn Điều đó có nghĩa

là sẽ có nhiều tòa nhà có với số lượng tầng hầm lớn nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu chất lượng và sử dụng

1.3 Tổng quan về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm tại Việt Nam

1.3.1 Tình hình xây dựng các tầng hầm và công trình ngầm tại Việt Nam trước năm 1975

Trong giai đoạn đầu và giữa thế kỷ 20, do tình hình chiến tranh cộng thêm 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 trong giai đoạn này đều được xây dựng để phục vụ cho quân sự và chính trị Có thể đơn cử hai 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 xây dựng (đào) tại huyện Củ Chi, TP Hồ Chí Minh Công trình được đào từ năm 1940, bao gồm các phòng ở, phòng làm việc, bệnh xá, đường ngầm sâu trong lòng đất Hệ thống hầm kéo dài khoảng 200km [19] Dinh độc lập là một công trình kiến trúc độc đáo của kiến trúc sư Ngô Viết Thụ [20] Dinh được khởi công xây dựng ngày 01/7/1962 hoàn

thành vào ngày 31/10/1966 Dinh được xây dựng trên diện tích 4.500m2, diện tích sử dụng là

Hình 1.1 Mô hình địa đạo Củ Chi [19]

20.000m2 gồm: 03 tầng chính, 01 sân thượng, 02 gác lửng, tầng trệt, 02 tầng hầm Riêng phần hầm của Dinh được thiết kế rất chắc chắn với tường BTCT 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 [20]

Hình 1.2 Hình ảnh Dinh Độc Lập [20]

1.3.2 Tình hình xây dựng tầng hầm tại Việt Nam sau năm 1975

Sau thống nhất đất nước tháng 4/1975 đất nước ta bước vào giai đoạn phục hồi và phát triển kinh tế Nhất là từ sau khi có chính sách cải cách, mở cửa nền kinh tế nước nhà kéo theo đó là quá trình đô thị hóa mạnh mẽ ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, TP Hồ Chí Minh, Cần Thơ,… Đất đai thì không sinh sôi nảy nở ra được nên quỹ đất ngày càng cạn kiệt, điều này buộc chúng ta phải nghiên cứu phát triển nhà theo trục thẳng nghĩa là xây dựng, phát triển nhà theo chiều cao (tăng số tầng nổi) và chiều sâu (nhiều tầng hầm) để tận dụng khoảng không gian ngầm và giữ lại không gian xanh cho môi trường

Từ đầu thập niên 90 của thế kỉ trước, tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đã xuất hiện những ngôi nhà cao tầng có từ 1 đến 3 tầng hầm Gần đây đã xuất hiện những công trình có 5 tầng hầm (như lotte center Hanoi) Tuy nhiên những tòa nhà có số tầng hầm lớn (từ 4÷5 tầng hầm) thường là những công trình có vốn liên doanh nước ngoài hoặc 100% vốn đầu tư nước ngoài Tại các đô thị lớn các dự án mọc lên rất nhiều, và dự án nào cũng có các khối nhà cao tầng và kèm theo các tầng hầm Có thể kể đến các dự án tiêu biểu như sau

Bảng 1.2 Một số công trình cao tầng có tầng hầm tại TP HCM

STT Tên công trình Đơn vị thi công Số tầng của công

4 Kunho Asiana Plaza Kinho industrial 3 tầng hầm và 21

Bảng 1.3 Một số công trình cao tầng có tầng hầm tại Hà Nội

STT Tên công trình Đơn vị thi công Số tầng của công trình

1 Vincom Center Hà Nội Delta 2 tầng hầm và 21 tầng nổi

2 Keangnam Landmark

Tower

Tổng công ty xây dựng số 1 (Cofico) 2 tầng hầm và 70 tầng nổi

3 Lotte Center Hanoi Lotte E&C 5 tầng hầm và 65 tầng nổi

4 PVI Tower Constrexim holdings 2 tầng hầm và 25 tầng nổi

5 MD Complex Tower Vinaconex 2 3 tầng hầm và 25 tầng nổi

Keangnam Enterprises 4 tầng hầm và 30 tầng nổi

7 Handico Tower Handico 2 tầng hầm và 33 tầng nổi

Nhận xét: Từ việc nhìn nhận vai trò chức năng của tầng hầm đến xu

hướng và thực trạng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm Chúng ta nhận thấy rằng quỹ đất xây dựng thì ngày càng hạn hẹp, môi trường sống của con người ngày càng biến động cùng với tính năng và tác dụng ưu việt của tầng hầm ở các tòa nhà cao tầng Từ đó đưa ra nhận định xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm là một xu thế mở của xã hội hiện đại Để có được các tầng hầm hợp lý về mặt kết cấu phù hợp về tính năng sử dụng, an toàn trong sử

dụng cũng như trong thi công thì việc đưa ra được một giải pháp thi công hợp

lý cho các tầng hầm là việc làm cần thiết

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG

VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC THI CÔNG TẦNG HẦM 2.1 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng

Để xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng hiện nay có nhiều phương pháp Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm phạm vi áp dụng nhất định Trong khuôn khổ luận văn của mình, tác giả xin đơn cử trình bày ba phương pháp thông dụng thường được áp dụng trong xây dựng các tầng hầm

ở Việt Nam và trên thế giới Phương pháp top-down, semi-top-down,

bottom-up

2.1.1 Phương pháp thi công “Top-Down”

Công nghệ thi công Top-Down (từ trên xuống) là công nghệ thi công phần ngầm của công trình tòa nhà theo phương pháp khác với phương pháp truyền thống thi công từ dưới lên Trong công nghệ thi công Top-Down người

ta có thể đồng thời vừa thi công công tác ngầm (bên dưới cót 0.00) và móng

của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà thuộc phần thân bên trên cốt 0.00 (trên mặt đất) [1]

Trong công nghệ Top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau này phần trên đỉnh của tường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà Tường vây thi công theo công nghệ cọc nhồi bê tông tới cốt mặt đất tự nhiên hoặc cốt tầng trệt (cốt không)

Riêng các cọc khoan nhồi bê tông nằm dưới móng cột ở phía trong mặt bằng nhà, thì không thi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bê tông đầu cọc nhồi phải tẩy bỏ đi sau này) Phần trên chịu lực tốt

ngay bên dưới móng của các cọc nhồi này được đặt sẵn các cốt thép bằng thép hình chờ dài lên trên tới cốt không (cốt nền ngay tại mặt đất) Các cốt thép hình này là trụ đỡ các tầng nhà hình thành trong khi thi công Top-down, nên

nó phải được tính toán để chịu được tất cả các tầng nhà mà được hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm (gồm tất cả các tầng hầm cộng thêm một

số hữu hạn các tầng thuộc phần thân đã định trước)

Tiếp theo đào rãnh trên mặt đất (làm khuôn dầm) dùng ngay mặt đất để làm khuôn hoặc một phần của khuôn đúc dầm và sàn bê tông cốt thép tại cốt không Khi đổ bê tông sàn cốt không phải chừa lại phần sàn khu thang bộ lên xuống tầng ngầm để (cùng kết hợp với ô thang máy) lấy lối đào đất và đưa đất lên khi thi công tầng hầm Sàn này phải được liên kết chắc với các cốt thép hình làm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên và liên kết chắc với hệ tường vây (tường vây

là gối đỡ chịu lực vĩnh viễn của sàn bê tông này) Sau khi bê tông dầm, sàn tại cốt không đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc người ta tiến hành cho máy đào chui qua các lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống đào đất tầng hầm ngay bên dưới sàn cốt không Sau đó lại tiến hành đổ bê tông sàn tầng hầm này ngay trên mặt đất vừa đào tương tự thi công như sàn tại cốt không rồi tiến hành lắp ghép cốt thép cột tầng hầm lắp khuôn cột tầng hầm và đổ bê tông chúng

Cứ làm như cách thi công tầng hầm đầu tiên này với các tầng hầm bên dưới Riêng tầng hầm cuối cùng thay vì đổ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấu móng và đài móng

Đồng thời với việc thi công mỗi tầng hầm, thì trên mặt đất người ta vẫn

có thể thi công một hay vài tầng nhà thuộc phần thân như bình thường Sau khi thi công xong hết các kết cấu của tầng hầm, người ta mới thi công hệ thống thang bộ và thang máy lên xuống tầng hầm [1]

Để thi công tầng hầm theo phương pháp từ trên xuống dưới Down” ta cần phải có một hệ cột đỡ tạm cho các sàn tầng hầm Số lượng cột

“Top-tạm phải được tính toán và bố trí hợp lý để sao cho số cột là ít nhất nhưng khả năng làm việc cao nhất Số lượng sàn tầng của phần thân ta chọn tối thiểu là 2 sàn trở lên Ta chọn sao cho khi thi công tiến độ của phần thân và phần ngầm càng nhịp nhàng càng tốt Từ số lượng sàn ta chọn để tính toán cột tạm: thứ nhất ta chọn lưới cột tạm, từ lưới cột tạm ta xác định được tải trọng mà cột phải chịu (cho tới khi thi công xong các cột tầng hầm cuối cùng và cột đã đủ cường độ chịu lực theo tính toán) Sau đó tính toán vật liệu để làm cột chống tạm Còn cách thứ hai là từ một loại vật liệu cho cột chống tạm cụ thể là ta đi tính được số lượng cột chống tạm cần thiết Vật liệu để làm cột chống tạm ở đây người ta sử dụng loại cột thép hình (H) có gia cường thép góc Một phương án nữa cũng được đưa ra là cột ống nhồi bê tông Cả hai phương án cột tạm này đều được thi công cùng lúc với cọc khoan nhồi, chúng đều được giữ lại để làm cột cố định (vĩnh viễn) cho công trình

* Quy trình thi công chi tiết của phương pháp Top-down là [1]:

Có hai phương pháp thi công sàn tầng hầm:

- Dùng hệ cột chống hầm đã thi công tì lên cọc nhồi để đỡ hệ dầm và sàn tầng hầm

- Dùng cột chống tạm (thường dùng trong thực tế là thép hình chữ I có gia cường đặt vào cọc nhồi, sau khi thi công xong thì dỡ bỏ)

Mỗi phương án trên đều có những ưu và nhược điểm của nó để áp dụng được phải tính toán một cách chặt chẽ vì chúng liên quan không chỉ đến thi công mà cả giải pháp kết cấu

Thi công tầng hầm theo phương pháp top-down bao gồm các bước cơ bản sau:

Bước 1: Thi công tường chắn đất

Bước 2: Đào đất và lắp thanh chống

Bước 3: Thi công sàn tầng 1 (chừa khoảng trống để tạo lối đi xuống thi công tầng dưới)

Bước 4: Thi công các tầng dưới cho tới hết

Bước 5: Đổ bê tông tường, tháo thanh chống giũa, bịt kín khoảng trống trên các sàn

Bước 6: Hoàn thiện (Các bước thi công như hình vẽ 2.1)

* Ưu điểm:

- Mặt bằng và tiến độ thi công: Không cần diện tích đào móng lớn hoặc

đỡ tốn chi phí phải làm tường chắn đất độc lập Đặc biệt đối với công trình giao thông dạng hầm giao thông, phương pháp này giúp sớm tái lập mặt đường để giao thông có thể thi công kết hợp Up-Up phần thượng tầng và Top-Down đối với phần ngầm (thông dụng đối với các công trình dân dụng có tầng ngầm) do đó có thể đẩy nhanh tiến độ thi công

- Tiến độ thi công nhanh: Khi đang thi công móng và tầng hầm vẫn có thể

đồng thời thi công phần thân phía trên được để tiết kiệm thời gian (đương nhiên là phải tăng chi phí gia cường an toàn phần dưới nhiều hơn, còn nếu

"tiết kiệm" tiến độ mà không bù lỗ được "chi phí" tăng do phải gia cường

an toàn thì không cần làm nhanh top-down phần ngầm trước rồi mới làm phần trên Sau khi đã thi công sàn tầng trệt, có thể tách hoàn toàn việc thi công phần thân và thi công phần ngầm Có thể thi công đồng thời các tầng hầm và kết cấu phần thân

- Không cần dùng hệ thống chống tạm (Bracsing System) để chống đỡ vách

tường tầng hầm trong quá trình đào đất và thi công các tầng hầm, không phải chi phí cho hệ chống phụ Hệ thanh chống tạm này thường rất phức tạp vướng không gian thi công và rất tốn kém

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

Hình 2.1 Các bước quy trình công nghệ thi công Top-down [15]

- Không tốn hệ thống giáo chống, cop pha cho kết cấu dầm sàn vì thi công trên mặt đất (đối với phương pháp đào truyền thống thì chi phí cho công tác chống đỡ và neo khá cao, kéo dài thi công và đòi hỏi các thiết bị tiên tiến)

- Các vấn đề về móng (hiện tượng bùn nền, nước ngầm ), có một điểm lưu ý ở đây là trong đô thị thường có nhiều công trình cao tầng nếu thi công đào mở có tường vây, móng sâu và phải hạ mực nước ngầm để thi công phần ngầm điều này dẫn đến việc thường không đảm bảo cho các công trình cao tầng kề bên (dễ xảy ra hiện tượng trượt mái đào, lún nứt ), phương án thi công Top-down giải quyết được vấn đề này

- Là một trong những công nghệ thi công theo phương pháp hở mà quá trình thi công ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết nhất nhờ có kết cấu sàn tầng trệt bảo vệ trong suốt quá trình thi công tầng hầm Do đó, tốc độ thi công theo công nghệ này thường cao hơn nhiều so với các công nghệ khác

* Nhược điểm:

- Kết cấu cột tầng hầm phức tạp

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

- Thi công cần phải có nhiều kinh nghiệm

- 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

* Phạm vi áp dụng của phương pháp top-down

Với những ưu và nhược điểm như trên phương pháp thi công top-down nên áp dụng cho các công trình có các đặc điểm sau:

- Mặt bằng thi công chật hẹp

- Các công trình cần tiến độ nhanh

2.1.2 Phương pháp thi công “Bottom-up”

Theo công nghệ 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 bằng máy phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, năng lực của trang thiết bị thi công Sau khi kết thúc công tác đào đất của toàn bộ hố

móng, tiến hành thi công kết cấu tầng hầm theo hướng từ dưới lên trên (tức từ kết cấu móng) Để đảm bảo cho hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công, người ta sử dụng các biện pháp giữ vách đào theo phương pháp truyền thống nghĩa là có thể đào theo mái dốc tự nhiên hoặc trong trường hợp mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng taluy mái dốc ta có thể dùng cừ để bảo vệ thành hố đào hoặc gia cường bằng hệ thống Neo đất hoặc một số giải pháp sau đây:

2.1.2.1 Thi công tầng hầm theo phương pháp Bottom-up trong trường hợp hố đào không cần sử dụng kết cấu bảo vệ

- Với những công trình tầng hầm có hố đào nông hoặc tầng hầm được thi công trong điều kiện đất đá rắn chắc, ổn định Thi công bằng phương pháp Bottom-up trong trường hợp này hố đào có thể tự ổn định mà không cần sử dụng các biện pháp bảo vệ thành

1.Mái dốc tự nhiên 2.Công trình ngầm 3.Công trình xây nổi

Hình 2.2 Thi công CTN bằng phương pháp hở không cần sử dụng kết cấu

bảo vệ thành hố đào

- Thi công theo phương pháp này có ưu điểm là công nghệ thi công đơn giản, thời gian thi công nhanh, giá thành hạ (do không tốn chi phí cho kết cấu bảo vệ thành hố đào)

- Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm lớn đó là khi thi công cần mở mái dốc taluy nên cần mặt bằng thi công lớn, không phù hợp với những công trình có mặt bằng thi công chật hẹp

2.1.2.2 Thi công tầng hầm bằng phương pháp Bottom-up trong trường hợp hố đào cần sử dụng kết cấu bảo vệ

- Khi tầng hầm thi công bằng phương pháp Bottom-up trong điều kiện đất đá mềm yếu có các yếu tố gây nguy cơ mất ổn định ,các hố móng đào sâu trong điều kiện địa chất yếu… mà tự bản thân thành hố đào không có khả năng tự ổn định Trong trường hợp này ta nhất thiết phải thi công kết cấu bảo

vệ thành hố đào

Khoa học kỹ thuật ngày nay đã cho ra đời rất nhiều dạng kết cấu bảo vệ thành hố đào, ứng với mỗi điều kiện cụ thể sẽ có một dạng kết cấu phù hợp

• Chắn giữ thành hố đào bằng các kết cấu có thể thu hồi [1]

Kết cấu bảo vệ thành hố đào có thể thu hồi bao gồm các dạng chủ yếu sau:

+ Tường cọc ván: Đóng cọc thưa cách nhau một khoảng 0,8-1,5m Cọc đóng thường là cọc thép hình (I hoặc H), ván gỗ hoặc BTCT Nó được áp dụng khi hố móng nông, áp lực đất nhỏ, không có nước ngầm chảy mạnh Cọc và ván sau khi thi công có thể thu hồi để sử dụng lại

+ Đóng ván cừ thép không chống làm việc dưới dạng conson áp dụng khi hố móng đào nông có nước ngầm Ván cừ thép sẽ được thu hồi bằng máy nhổ cọc hay cần trục tháp sau khi đã thi công kết cấu CTN

+ Đóng cọc thép kết hợp phun vữa bê tông giữ đất Cọc thép được đóng xuống đến hết chiều sâu thiết kế Đào đến đâu tạo mặt vòm giữa các cọc ngay bằng cách phun vữa bê tông lên vách đất tạo thành những vòm nhỏ Phương

án này áp dụng khi đất rời, không có nước ngầm hay đất dẻo

• Chắn giữ thành hố đào bằng cọc trộn sâu dưới đất [3]

Cọc trộn sâu dưới đất là một phương pháp mới để gia cố nền đất yếu,

nó sử dụng xi măng, vôi… để làm chất đóng rắn nhờ vào máy trộn dưới sâu

để trộn cưỡng bức đất yếu với chất đóng rắn làm cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính chỉnh thể, tính ổn định và cường độ nhất định

Ngoài chức năng ổn định thành hố đào cọc xi măng đất còn được sử dụng trong các trường hợp sau:

+ Giảm độ lún công trình

+ Tăng khả năng chống trượt của mái dốc

+ Tăng cường sức chịu tải của nền đất

+ Giảm ảnh hưởng chấn động đến công trình lân cận

+ Tránh hiện tượng hóa lỏng của đất rời

khoan nhồi khoan lỗ, cọc đào bằng nhân công, cọc bản bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc cọc bản thép…

Kết cấu chắn giữ bằng cọc hàng có thể chia làm:

+ Chắn giữ bằng cọc hàng theo kiểu dây cột khi đất quanh hố đào tương đối tốt, mực nước ngầm tương đối thấp, có thể lợi dụng hiệu ứng vòm giữa hai cọc gần nhau

+ Chắn giữ bằng cọc hàng liên tục trong đất yếu thường không thể hình thành được vòm đất, cọc chắn giữ phải xếp thành hàng liên tục

+ Chắn giữ bằng cọc hàng tổ hợp trong vùng đất yếu có mực nước ngầm tương đối cao có thể dùng cọc hàng khoan nhồi tổ hợp với tường chống thấm bằng cọc xi măng đất

• Chắn giữ thành hố đào bằng tường liên tục trong đất [3]

Công nghệ thi công tường liên tục trong đất tức là dùng các máy đào đặc biệt để đào móng có dung dịch giữ thành, thành những đoạn hào có độ dài nhất định Sau đó đem lồng cốt thép đã chế tạo sẵn trên mặt đất đặt vào trong móng Dùng ống dẫn đổ bê tông trong nước cho từng đoạn tường, nối các đoạn tường lại với nhau bằng các đầu nối đặc biệt hình thành một bức tường liên tục trong đất bằng bê tông cốt thép

Công nghệ thi công tường liên tục trong đất có những ưu điểm sau đây: + Thân tường có độ cứng lớn, tính tổng thể tốt, biến dạng của kết cấu

và của móng đều rất ít

+ Có thể sử dụng rộng rãi trong các điều kiện địa chất khác nhau

+ Giảm bớt ảnh hưởng đến môi trường trong khi thi công

+ Có thể thi công theo phương pháp ngược

Tuy nhiên công nghệ thi công tường liên tục trong đất cũng có những nhược điểm sau đây:

+ Việc xử lý bùn thải khó khăn

+ Khó khăn trong việc giữ ổn định thành hào

+ Chi phí lớn

* Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp Bottom-up

Sau khi thi công xong cừ bao xung quanh công trình, thì tiến hành công tác đào đất tới những độ sâu nhất định sau đó tiến hành lắp đặt hệ thống chống bằng thép hình 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 tổng của 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 tiến hành 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 giằng 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

* Ưu điểm:

- Kết cấu tầng hầm đơn giản

- Việc xử lý chống thấm cho các thành tầng hầm và việc lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật tương đối thuận tiện và dễ dàng

- Công tác thoát nước hố móng đơn giản, có thể sử dụng bơm hút nước tại hố thu nước để bơm lên khỏi hố móng

* Nhược điểm:

- Kết cấu chống giữ thành hố đào lớn, đặc biệt với hố móng sâu và lưu lượng nước ngầm lớn

- Thời gian thi công toàn bộ công trình kéo dài hơn

* Phạm vi áp dụng của phương pháp bottom-up

Phương pháp bottom-up nên áp dụng cho các công trình có các đặc điểm sau:

Có mặt bằng thi công thuận lợi

Chiều sâu hố đào không quá lớn

2.1.3 Phương pháp thi công “Semi _Top-Down”

Phương pháp thi công này cũng tương tự như thi công Top-Down tuy nhiên quá trình thi công bắt đầu ở cốt sàn tầng hầm 1 Sau khi thi công xong sàn tầng hầm 1 thì ta mới bắt đầu thi công theo phương pháp Top-Down Ta tiến hành đào đất đến cốt nền tầng hầm 1 và tiến hành thi công như bình thường Với phương pháp này ta có thể đẩy nhanh tiến độ thi công phần ngầm giúp tiến độ thi công được liên tục vì thông thường phần thân khi thi công sẽ nhanh hơn phần ngầm rất nhiều

* Ưu điểm:

- Tiết kiệm chi phí và đẩy nhanh tiến độ đào cho tầng hầm 1

- Đẩy nhanh tiến độ phần ngầm giúp quá trình thi công thông suốt

* Phạm vi áp dụng của phương pháp Semi-top-down

Phương pháp Semi-top-down nên áp dụng cho các công trình có các đặc điểm sau:

Các công trình có từ hai tầng hầm trở lên

Các công trình có điều kiện mặt bằng thi công khó khăn

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thi công tầng hầm nhà cao tầng

Để thi công các tầng hầm nhà cao tầng đảm bảo các yếu tố chất lượng, tiến độ, an toàn, và bảo đảm vệ sinh môi trường… chúng ta cần thiết phải xem xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến việc thi công tầng hầm Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc thi công tầng hầm như: số lượng và chiều sâu tầng hầm, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, điều kiện mặt bằng thi công…

Trong phạm vi luận văn của mình tác giả xin đơn cử trình bày các yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến việc thi công tầng hầm nhà cao tầng

Hình 2.4 Thi công Semi_Top-down với hệ thống văng chống

cho tầng hầm

2.2.1 Số lượng tầng hầm chiều sâu tầng hầm

Trong quá trình thi công tầng hầm nhà cao tầng số lượng tầng hầm cũng như chiều sâu của các tầng hầm có ảnh hưởng rất lớn đến quy trình thi công cũng như biện pháp chống giữ, ổn định hố đào

Các các công trình có số lượng tầng hầm ít, chiều sâu hố đào nhỏ, mặt bằng thi công tốt, điều kiện địa chất tốt chúng ta nên áp dụng phương pháp thi công Bottom-up để giảm thành chi phí đầu tư ban đầu cho công trình

Với các công trình có số lượng tầng hầm lớn, chiều sâu hố đào lớn, điều kiện địa chất phức tạp, nên áp dụng phương pháp Top-down hoặc Semi-top-down để rút ngắn thời gian thi công, đẩy nhanh tiến độ công trình

Đối với phương pháp Semi-top-down, do đặc thù của phương pháp này

ta không nên sử dụng ở các công trình có số lượng tầng hầm nhỏ hơn 2

Từ đó nhận thấy phương pháp thi công cũng bị ảnh hưởng nhiều hay ít tùy thuộc vào việc 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 Các công trình liên quan gần kề [14]

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 của các biến dạng ngang tác động lên kết cấu của các ngôi nhà ở dạng lực ma sát ở đáy và các mặt bên của móng Ảnh hưởg 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 theo Attewell

Tóm lại, biến dạng lún mặt đất ảnh hưởng bất lợi đến các ngôi nhà và công trình gần kề Mức độ phá huỷ của các ngôi nhà trên mặt đất về cơ bản phụ thuộc vào trạng thái kết cấu của các ngôi nhà và giá trị các thông số của vùng biến dạng mặt đất Khi đó trong một số trường hợp yêu cầu có các biện pháp bảo vệ chúng

2.2.3 Điều kện địa chất công trình, địa chất thủy văn

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;

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

- Các hiện tượng địa chất động lực khu vực

- Đặc điểm Địa chất thủy văn

- Vật liệu xây dựng và khoáng tự nhiên

Những yếu tố trên cần được làm sáng tỏ khi thực hiện công tác khảo sát địa chất công trình

Tóm lại: Điều kiện địa chất công trình tốt nên lựa chọn biện pháp thi công Bottom-up và lựa chọn phương pháp thành hố đào có mái dốc tự nhiên

2.2.4 Mặt bằng khu vực thi công

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

Qua phân tích một số ưu và nhược điểm của các phương pháp thi công ở mục 2.1 nói trên đã phần nào cho thấy được sự ảnh hưởng của mặt bằng khu vực thi công đến việc lựa chọn công nghệ thi công

- 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

Tóm lại: Mặt bằng thi công rộng, chiều sâu hố đào không lớn, đất đá ổn

định nên sử dụng công nghệ thi công với thành hố đào nghiêng

2.2.5 Điều kiện kinh tế

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