Nghiên cứu các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng công trình sunrise city tại thành phố hồ chí minh

Việc nghiên cứu ñề tài “Nghiên cứu các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng công trình Sunrise City tại Tp Hồ Chí Minh” có ý nghĩa cấp bách và thực tiễn sâu sắc.Trong luận văn, tá

NGUYỄN HỒNG HUYÊN

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG CÔNG TRÌNH SUNRISE CITY TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT

NGUYỄN HỒNG HUYÊN

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG CÔNG TRÌNH SUNRISE CITY TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã số : 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN VĂN QUYỂN

HÀ NỘI - 2013

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn ñã ñược ghi rõ nguồn gốc.Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước ñây

Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2013

Tác giả

Nguyễn Hồng Huyên

MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

DANH MỤC HÌNH VẼ v

MỞ ðẦU 1

LỜI CẢM ƠN 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM NHÀ CAO TẦNG 5

1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm 5

1.2 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm trên thế giới 6

1.3 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm dân dụng ở Việt Nam 7

1.4 Nhận xét chương 1: 10

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 11

2.1 Tổng quan về công nghệ thi công công trình ngầm dân dụng 11

2.2 Phương pháp thi công dưới lên(Bottom - Up) 11

2.2.1 Phương pháp hố móng 12

2.2.2 Phương pháp tường trong ñất 14

2.2.3 Các giải pháp bảo vệ thành hố ñào ñặc biệt 16

2.3 Phương pháp thi công từ trên xuống (Top – Down) 24

2.4 Phương pháp thi công Semi Top - Down 28

2.5 Các rủi ro, tai nạn cần tránh khi thi công tầng hầm nhà cao tầng 29

2.5.1 Các vấn ñề về ñịa chất, thủy văn 29

2.5.2 Các vấn ñề liên quan ñến kết cấu của hệ thống chống ñỡ 31

2.6 Nhận xét chương 2 33

CHƯƠNG 3: ðIỀU KIỆN XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ CÔNG TRÌNH SUNRISE CITY 34

3.1 ðiều kiện tự nhiên và ñiều kiện ñịa chất thủy văn thành phố Hồ Chí Minh 34

3.1.1 ðiều kiện tự nhiên 34

3.1.2 ðiều kiện ñịa chất thủy văn thành phố Hồ Chí Minh 35

3.2 ðiều kiện khu vực xây dựng công trình Sunrise City: 39

3.2.1 Mô tả dự án công trình Sunrise City 39

3.2.2 ðặc ñiểm khu vực nghiên cứu trong dự án Sunrise City 42

3.3 Nhận xét và chọn giải pháp thi công phần ngầm công trình 49

3.3.1 Các giải pháp thi công 49

3.3.2 Phân tích và chọn giải pháp: 51

3.4 Nhận xét chương 3: 52

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH SUNRISE CITY 53

4.1 Tổng quan giải pháp thi công phần ngầm công trình 53

4.2 Phương án thi công tường chắn ñất bảo vệ thành hố ñào 53

4.2.1 Phương án thi công tường trong ñất 53

4.2.2 Quy trình thi công tường trong ñất 54

4.2.3 Kỹ thuật thi công tường trong ñất 55

4.3 Phương án thi công tầng hầm bằng phương pháp Top-Down 65

4.3.1 Thi công hệ cột chống tạm bằng thép hình 67

4.3.2 Thi công hệ dầm sàn tầng trệt (cốt +0.00m) 68

4.3.3 Thi công sàn tầng hầm một (cốt -4.20m) 72

4.3.4 Thi công dầm sàn tầng hầm 2 (cốt -7,7m) 74

4.4 Kỹ thuật chống thấm trong thi công phần ngầm: 78

4.4.1 Khái quát chung về công tác chống thấm cho tầng hầm: 78

4.4.2 Chống thấm cho tường và sàn ñáy tầng hầm : 79

4.4.3 Chống thấm cho phần mạch ngừng thi công : 80

4.4.4 Chống thấm cho vị trí liên kết của sàn với tường tầng hầm: 81

4.5 Một số vấn ñề cần lưu ý 81

4.6 Nhận xét chương 4 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

DANH MỤC CÁCBẢNG

Bảng 1.1 Thống kê về nhà cao tầng có tầng hầm ở Việt Nam và thế giới 8

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý ñất ñá trong khu vực dự án 48

Bảng 4.1 Thành phần dung dịch Bentonite 58

Bảng 4.2 Các chỉ tiêu dung dịch Bentonite 58

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Thành phố Ngầm Montréal (Canada) 7

Hình 1.2.Dự án Bitexco Financial Tower 9

Hình 1.3.Dự ánAn Phú Plaza 9

Hình 1.4 Dự án cụm nhà ở hỗn hợp chung cư kết hợp văn phòng Trần Duy Hưng 10 Hình 2.1 Thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng phương pháp ñào hở 14

Hình 2.2 Thi công hố móng công trình nhà cao tầng 14

Hình 2.3 Hai giải pháp chống ñỡ tường bao 17

Hình 2.4 Hệ dầm thép và cột chống giữ ổn ñịnh tường bao 17

Hình 2.5 Chống ñỡ tường bằng hệ dầm thép giao nhau 18

Hình 2.6 Giải pháp làm giảm hệ thanh chống tường bao 19

Hình 2.7.a Chống ñỡ bằng thanh chống tiêu chuẩn 20

Hình 2.7.b Chi tiết gối ñỡ và liên kết 20

Hình 2.8 Hệ thanh chống tiêu chuẩn 21

Hình 2.9 Hệ neo ngầm 22

Hình 2.10 Các bộ phận cơ bản của neo 23

Hình 2.11 Một số hình ảnh neo phụt 23

Hình 2.12 Tường barrette sử dụng neo phụt khi ñã ñào ñất 24

Hình 2.13 Hình ảnh thi công tầng hầm theo phương pháp Top – down 25

Hình 2.14 Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp Top – down 26

Hình 2.15 Hình ảnh thi công tầng hầm theo phương pháp Semi Top-Down 29

Hình 3.1 Sơ ñồ vị trí xây dựng công trình 39

Hình 3.2 Bản ñồ vị trí công trình Sunrise City (tỷ lệ 1/500.000) 40

Hình 3.3 Phối cảnh tổng thể dự án công trình Sunrise City 41

Hình 3.4 Mặt bằng phối cảnh tổng thể dự án Sunrise City 41

Hình 3.5 Phối cảnh Mặt ñứngkhối công trình 42

Hình 3.6 Mặt bằng phối cảnh tổng thể khối công trình khu phía Nam 42

Hình 3.7 Mặt bằng sàn tầng hầm 2 (Tỷ lệ 1/500) 43

Hình 3.8 Mặt cắt dọc qua 2 tầng hầm công trình (Tỷ lệ 1/500) 44

Hình 3.9 Trắc dọc hố khoan ñịa chất HK01 công trình Sunrise City 47

Hình 4.1 Quy trình thi công tường vây và cọc Barret 55

Hình 4.2 Chi tiết thi công tường dẫn 56

Hình 4.3 Thi công tường dẫn bằng bê tông cốt thép cho cọc barret 56

Hình 4.4 Trạm trộn dung dịch Bentonite 59

Hình 4.5 Bơm dung dịch bentonit vào hố ñào 60

Hình 4.7 ðổ bê tông tường dẫn 63

Hình 4.8 Cấu tạo gioăng cao su chống thấm tường trong ñất 64

Hình 4.9 Quy trình công nghệ thi công Top - Down cho công trình 65

Hình 4.10 Mặt bằng bố trí lổ thông sàn thi công ñào ñất (Tỷ lệ: 1/500 66

Hình 4.11 Thi công hạ cột chống tạm trong cọc Barrette 67

Hình 4.12 Chi tiết liên kết sàn tầng hầm và tường vây 71

Hình 4.13 Thi công cột tầng hầm 77

MỞ ðẦU

1 Tính cấp bách của ñề tài

Nền kinh tế Việt Nam ñang ngày càng phát triển, các ñô thị ñược xây dựng ngày càng nhiều và hiện ñại Hiện tại và tương lai, chúng ta cần phải xây dựng nhiều công trình ngầm trong ñô thị như hệ thống nhà ga, ñường tàu ñiện ngầm; gara

ô tô bãi ñỗ xe ngầm; hầm giao thông ñường bộ; tầng hầm nhà cao tầng, các trung tâm văn hóa, thương mại, dịch vụ ngầm; hệ thống ñường hầm kỹ thuật ña chức năng v v phục vụ cho nhu cầu ñời sống và phát triển kinh tế của ñô thị

Xây dựng các công trình ngầm trong ñô thị cần tiến hành một cách tổng thể

và có quy hoạch sao cho các công trình ngầm cùng với các công trình trên mặt ñất tạo nên hệ thống không gian ñồng nhất Trước tiên, không gian ngầm cần ñược kết hợp xây dựng ở các khu vực trung tâm ñô thị, nơi khan hiếm ñất, nơi có mật ñộ giao thông lớn, ñồng thời phải chú ý ñến ñiều kiện ñịa chất và ñiều kiện thi công thích hợp ñể giải quyết các nhu cầu về bến ñỗ, giao thông, thương mại

Sử dụng tổng thể không gian ngầm hạn chế ñược nhu cầu tăng diện tích của các ñô thị lớn và cho phép giải quyết ñược nhiều vấn ñề quan trọng về xây dựng ñô thị, giao thông vận tải, các bài toán kỹ thuật và xã hội Khi sử dụng hiệu quả không gian ngầm, cho phép tăng cường cấu trúc quy hoạch, kiến trúc ñô thị, giải phóng nhiều công trình có tính chất phụ trợ khỏi mặt ñất, sử dụng ñất ñô thị hợp lý cho việc xây dựng nhà ở, tạo ra các công viên, vườn hoa, sân vận ñộng, khu vực cây xanh ðồng thời, tăng cường vệ sinh môi trường ñô thị, bảo vệ các tượng ñài và kiến trúc nổi tiếng, giải quyết tốt vấn ñề giao thông Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng công trình ngầm cho mục ñích quốc phòng

Tuy nhiên, trong xây dựng công trình ngầm cũng có những khó khăn cần giải quyết: ñó là vấn ñề thông gió, chiếu sáng, cấp ñiện, cấp thoát nước, phòng chống hơi ñộc, phòng chống cháy nổ v v ; ñặc biệt là khi xây dựng công trình ngầm qua vùng ñịa chất yếu, ñịa chất phức tạp, qua khu ñô thị lớn

Việc nghiên cứu ñưa ra các giải pháp thi công phù hợp nhằm giảm thiểu những rủi ro gặp phải khi thi công, ñồng thời giảm ñến mức thấp nhất chi phí ñầu tư

trước khi thực hiện dự án là vô cùng cần thiết Hiện nay, các công trình nhà cao tầng có tầng hầm xây dựng ngày càng nhiều tại thành phố Hồ Chí Minh, là khu vực

có ñịa chất yếu, và phức tạp Khi thi công các công trình ñòi hỏi cần áp dụng các

phương pháp thi công hiện ñại Việc nghiên cứu ñề tài “Nghiên cứu các phương

pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng công trình Sunrise City tại Tp Hồ Chí Minh” có ý nghĩa cấp bách và thực tiễn sâu sắc.Trong luận văn, tác giả ñưa ra các

công nghệ thi công ñã, ñang ñược áp dụng trên thế giới và Việt Nam, ñưa ra các phân tích khuyến nghị áp dụng vào các trường hợp thi công phù hợp cho từng phương pháp, ñồng thời ñưa ra giải pháp áp dụng cho một công trình thực tế ñang ñược thi công tại Thành phố Hồ Chí Minh là công trình Sunrise City ñể minh họa, chi tiết cho các lý thuyết trình bày

2 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu

ðối tượng nghiên cứu của ñề tài là công tác thi công công trình ngầm nhà cao tầng tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Phạm vi nghiên cứu là công trình Sunrise City thuộc quận 7, thành phố Hồ Chí Minh hoặc các dự án có ñiều kiện tương tự

3 Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của luận văn là trên cơ sở ñánh giá các ñiều kiện về ñịa chất, vị trí thi công, chất lượng thi công, giá thành sản phẩm, vệ sinh môi trường ñể lựa chọn một biện pháp thi công phù hợp nhất khi thi công các công trình ngầm nhà cao tầng trên nền ñất yếu hoặc những nơi có ñiều kiện ñịa chất phức tạp Các giải pháp thi công ñược cụ thể hóa khi phân tích và xây dựng biện pháp thi công cho phần ngầm công trình Sunrise City

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về công trình ngầm dân dụng trên thế giới và Việt Nam

- Các phương pháp thi công phần ngầm công trình ngầm nhà cao tầng

- Phân tích, so sánh và lựa chọn giải pháp thi công phần ngầm nhà cao tầng trong ñiều kiện ñịa chất yếu ở Hồ Chí Minh, cụ thể là tại công trình SunRise City

- Một số vấn ñề cần giải quyết khi thi công phần ngầm nhà cao tầng tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh

5 Các phương pháp nghiên cứu

Trong luận văn sử dụng phương pháp tổng hợp: thu thập tài liệu, nghiên cứu

và phân tích ñể xác ñịnh ñiều kiện ñịa chất, ñiều kiện xây dựng công trình từ ñó căn

cứ vào ñặc ñiểm công trình chọn lựa giải pháp thi công phù hợp cho phần ngầm nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

- Ý nghĩa khoa học: tìm hiểu, phân tích, so sánh và tìm ñiều kiện áp dụng thích hợp của các phương pháp thi công hầm dân dụng ñồng thời chọn phương pháp thích hợp nhất cho công trình Sunrise City

- Ý nghĩa thực tiễn: xây dựng phương pháp thi công cụ thể, hỗ trợ cho nhà thầu thi công những biện pháp thi công tối ưu, phòng ngừa những rủi ro khi thi công; ñồng thời giảm chi phí, giá thành sản phẩm hiệu quả khai thác cao nhất cho Chủ ñầu tư

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở ñầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và 4 chương Luận văn ñược kết cấu trong 86 trang, 4bảng và31 hình

Chương 1: Tổng quan về xây dựng công trình ngầm nhà cao tầng

Chương 2: Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng

Chương 3: ðiều kiện xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh và công trình Sunrise City

Chương 4: Nghiên cứu, phân tích phương án tối ưu thi công tầng hầm công trình Sunrise City

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ Khoa Xây dựng, trường ñại học Mỏ - ðịa chất, tôi ñược giao ñề tài

“Nghiên cứu các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng công trình

Sunrise City tại thành phố Hồ Chí Minh” ðược sự hướng dẫn, dẫn dắt của các

thầy cô trong khoa, ñến nay, luận văn ñã ñược hoàn thành

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới các thầy, cô trong Bộ môn Xây Dựng Công trình ngầm và Mỏ, ñặc biệt thầy hướng dẫn luận văn TS Nguyễn Văn Quyển, thầy ñã tận tình hướng dẫn, cung cấp nguồn tài liệu tham khảo có liên quan và ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn ñến các thầy giáo chấm phản biện, các thầy trong Hội ñồng bảo vệ và tất cả ñồng nghiệp ñã cho những nhận xét quý báu ñể luận văn ñược phát triển trong tương lai

Cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn ñến Phòng Sau ñại học, ñến các thầy tham gia giảng dạy khoá học, chân thành cảm ơn những nhận xét, những ñóng góp ý kiến thiết thực của các thầy cô giáo trong Bộ môn Công trình ngầm và Mỏ và các thầy cô trong Khoa xây dựng trường ðại học Mỏ - ðịa chất và các thầy trong hội ñồng cơ

sở ñể luận văn ñược hoàn chỉnh

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi về mặt thời gian, chuyên môn ñể tào tạo, bồi dưỡng giúp ñỡ tôi suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp

Tôi chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM NHÀ CAO TẦNG 1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm

Cùng với sự phát triển của các ñô thị, các công trình nhà ở và các công trình công cộng ngày càng ñược xây dựng nhiều ñáp ứng các nhu cầu về phát triển kinh

tế xã hội và ñời sống nhân dân ði cùng với sự phát triển của mạng lưới hạ tầng ñô thị, sự bùng nổ của các công trình thương mại cao ốc là sự suy giảm diện tích ñất tự nhiên, tăng mật ñộ xây dựng ðể giải quyết bài toán trái chiều giữa nhu cầu phát triển và khả năng ñáp ứng quỹ ñất cho các khu ñô thị hoặc phải mở rộng diện tích tự nhiên hoặc phải thay ñổi quy hoạch phát triển ñô thị, kết hợp tìm kiến các nguồn quỹ ñất khác ñáp ứng cho nhu cầu phát triển Trong ñó, vấn ñề phát triển khu ñô thị xuống các tầng sâu trong lòng ñất, hay quy hoạch sử dụng không gian ngầm thành phố ñược xem là bài toán tối ưu và hiệu quả, vừa tiết kiệm nguồn quỹ ñất trên mặt

phục vụ cho các nhu cầu khác nhau, vừa mang lại nhiều lợi ích phát sinh

Thực tiễn cho thấy với những lợi ích không nhỏ mà tầng hầm của các công trình nhà cao tầng mang lại, ngày nay việc xây dựng các khu chung cư, cao ốc không thể thiếu ñược tầng hầm, xây dựng các tầng hầm không những có thể tận dụng không gian phát triển dịch vụ còn có thể kết hợp sử dụng làm bãi ñỗ xe phục vụ cho nhu cầu về chỗ ñỗ xe của người sử dụng trong tòa nhà, góp phần tiết kiệm quỹ ñất cho ñô thị Tuy nhiên,việc xây dựng các nhà cao tầng có tầng hầm cũng ñòi hỏi về trình ñộ thiết kế, thi công, công nghệ thi công hiện ñại, ñặc biệt là xây dựng trong ñiều kiện ñịa chất yếu, xây dựng trong khu ñô thị có mật ñộ xây dựng cao.Thực tế, khi thi công các công trình nhà cao tầng có tầng hầm ñã gặp những sự cố với những mức ñộ khác nhau làm thiệt hại không ít về tài sản và tính mạng con người

Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ xây dựng, có nhiều giải pháp ñể lựa chọn khi xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng kể cả trong các ñiều kiện xây dựng khó khăn như ñịa chất yếu, nước ngầm cao, xây trong khu vực ñông dân cư, Tùy vào các ñiều kiện thi công và ñặc ñiểm công trình cụ thể có thể chọn lựa các giải pháp thi

công như: thi công bằng phương pháp ñào hở (Bottom -Up), thi công bằng phương pháp Top - Down, hay thi công bằng phương pháp Sơ mi Top - Down Việc lựa chọn giải pháp thi công cần phải ñược phân tích một cách chặt chẽ ñảm bảo cả về tính kỹ thuật lẫn hiệu quả kinh tế cũng như tiến ñộ và chất lượng công trình

1.2 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm trên thế giới

Từ thời cổ xưa loài người ñã biết sử dụng hang ñộng tự nhiên làm nơi trú ngụ Nhưng ñến khi xuất hiện công nghiệp khai khoáng, loài người mới chính thức xây dựng những công trình ngầm nhân tạo Sau ñó con người ñã tiến ñến xây dựng những ngôi mộ cổ, nhà thờ và xây dựng hầm dẫn nước, hầm giao thông phục vụ ñời sống… Việc xây dựng công trình ngầm ở thời kỳ cổ ñại chủ yếu làm thủ công bằng những biện pháp và công cụ rất thô sơ nên chỉ ñào ñược những ñường hầm ngắn và nhỏ trong các núi ñá Sau này, cùng với sự phát triển của công nghệ xây dựng, việc xây dựng các công trình ngầm trở nên dễ hơn và quy mô ngày càng lớn

Nhà có tầng hầm ñã có từ lâu trên thế giới, và ngày nay nó trở thành phổ biến và gần như là một thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng Ở châu Âu, do ñặc ñiểm nền ñất tương ñối 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 cũng ñược xây dựng ngầm có tới 5-6 tầng hầm Công nghệ này còn ñược dùng ñể thi công các ga ngầm dưới lòng ñường, ñường cao tốc ngầm ở các khu ñô thị lớn

Thành phố Ngầm Montréal (Canada) là tên thường gọi của một hệ thống không gian ngầm ñô thị lớn nhất thế giới, ñiển hình nhất về xây dựng công trình ngầm, ñược bắt ñầu phát triển từ 1962 cho ñến nay, bao trùm hơn 40 ô phố với hơn 30km tuyến ñi bộ ngầm, cho phép người ñi bộ không cần ra ngoài trời giá lạnh mùa ñông ñể ñi ñến hầu hết các công trình quan trọng của khu trung tâm mới của thành phố Montréal: các trạm metro và trạm xe buýt quan trọng, ga xe lửa, các cao ốc văn phòng, khách sạn, khu thương mại, trường ñại học, rạp hát, và thậm chí công trình thể thao Thiết kế các tuyến ñi bộ trong hệ thống này khá ña dạng Có khi là một tuyến ngầm dưới lòng ñất, hoặc băng qua một không gian lớn bán hầm không cột ở

giữa với các cửa hàng lớn nhỏ ở xung quanh Hoặc băng qua một khu vực có nhiều quầy hàng phục vụ ăn uống nhanh ở tầng trệt nhìn ra ựường, hoặc thỉnh thoảng nối kết với các tuyến ựi bộ trên không và không gian sảnh nội cao hàng chục tầng của một phức hợp thương mại dịch vụ và văn phòng cao tầng Toàn bộ hệ thống có trên

trên các lối vào chắnh này thường là các tổ hợp công trình ựa chức năng hoặc chung

cư cao tầng

Hình 1.1 Thành phố Ngầm Montréal (Canada)

Việc xây dựng tầng hầm trong nhà nhiều tầng là ựiều rất bình thường, nó trở nên quá quen thuộc mỗi khi thiết kế và thi công bởi vì nó giải quyết ựược các vấn

ựề phát sinh do nhà nhiều tầng ựặt ra

Ở Châu Á nói chung số nhà cao 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 ựến 4 tầng hầm

1.3 Tổng quan về tình hình xây dựng công trình ngầm dân dụng ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nhà nhiều tầng có tầng hầm cũng chỉ mới xuất hiện gần ựây bắt ựầu tại những công trình liên doanh với nước ngoài hoặc các công trình vốn 100% vốn nước ngoài Ta có thể kể ựến một số công trình có tầng hầm ờ thành phố Hồ Chắ Minh và thủ ựô Hà Nội, nhưng số tầng hầm mới ở mức từ 1 - 2 tầng hầm

Bảng 1.1 Thống kê về nhà cao tầng cĩ tầng hầm ở Việt Nam và thế giới

Hiện nay, cùng với sự phát triển của các đơ thị và nền kinh tế, các cơng trình nhà cao tầng ở các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh hầu hết đều cĩ tầng hầm Tùy theo quy mơ và mục đích sử dụng cơng trình, số tầng hầm cĩ thể là một, hai, ba thậm chí cĩ cơng trình cĩ tới năm, hoặc sáu tầng hầm Cơng nghệ thi cơng tầng hầm nhà cao tầng cũng ngày càng được cải thiện, cập nhập các cơng nghệ thi cơng hiện đại trên thế giới

Dự án Bitexco Financial Tower (Tháp Tài chính Bitexco) được xây dựng

tại trung tâm Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh do Bitexco làm chủ đầu tư Tịa nhà được xây trên diện tích gần 6.000 m² Quy mơ gồm 68 tầng trên mặt đất và 3 tầng hầm ( tầng hầm thi cơng bằng cơng nghệ Top down) do Tập đồn Hyundai (Hàn Quốc) làm thầu chính Cụ thể, 3 tầng hầm là bãi đỗ xe ngầm cho tịa nhà

Hình 1.2.Dự án Bitexco Financial Tower

An Phú Plaza

Hình 1.3.Dự ánAn Phú Plaza

Vị trí : An Phú Plaza tọa lạc tại ñịa chỉ 117-119 Lý Chính Thắng, Phường 7, Quận 3, TP HCM.Quy mô: An Phú Plaza là dự án phức hợp cao 18 tầng (2 tầng hầm) Tổng diện tích dự án là 2.028 m2 với hơn 8.000 m2 văn phòng và 66 căn hộ cao cấp, gồm có nhiều tiện ích công cộng và các dịch vụ cao cấp là một trong những công trình lớn ở thành phố

Dự án cụm nhà ở hỗn hợp Chung cư kết hợp văn phòng thuộc Khu ựô thị đông nam Trần Duy Hưng

Hình 1.4.Dự án cụm nhà ở hỗn hợp chung cư kết hợp văn phòngTrần Duy Hưng

Dự án gồm 4 khối nhà cao 25 và 29 tầng + 3 tầng hầm.Dự án ựầu tư Cụm nhà ở hỗn hợp chưng cư kết hợp văn phòng dịch vụ tại Lô ựất N05 thuộc Khu ựô thị đông nam Trần Duy Hưng Tổng diện tắch sàn xây dựng 178.162 m2, trong ựó: diện tắch sàn công cộng (văn phòng, dịch vụ thương mại dich vụ xã hội) là 40.092 m2, diện tắch sàn nhà ở trung cư khoảng 138.070 m2 tạo ựược chỗ ở cho khoảng 3.500 người

đặc ựiểm và các ựiều kiện thi công mỗi công trình khác nhau, cần áp dụng linh hoạt các phương pháp thi công ựể giảm thiểu các rủi ro gặp phải với công trình ựồng thời tăng tiến ựộ, chất lượng, giảm chi phắ ựầu tư xây dựng công trình

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 2.1 Tổng quan về công nghệ thi công công trình ngầm dân dụng

Trong giai ñoạn hiện tai, ở Việt Nam ngày càng xuất hiện nhiều công trình cao tầng Việc thiết kế nhà cao tầng hiện nay, hầu hết ñều có tầng hầm ñể giải quyết vấn ñề ñỗ xe và các hệ thống kỹ thuật của toàn nhà Phổ biến là các công trình cao từ 10 ñến 30 tầng ñược thiết kế từ 2 ñến 3 tầng hầm ñể áp ứng yêu cầu sử dụng của chủ ñầu tư trong hoàn cảnh công trình bị khống chế chiều cao và khuôn viên ñất có hạn Việc xây dựng tầng hầm trong nhà cao tầng ñã tỏ ra có hiệu quả tốt về mặt công năng sử dụng và công trình cũng ñược phát triển lên cao hơn nhờ một phần ñược ñưa sâu vào long ñất Việc tổ chức xây dựng tầng hầm còn có ý nghĩa ñưa trọng tâm của ngôi nhà xuống thấp hơn Nói chung với các hệ thống công trình ngầm sẽ mang lại cho các thành phố những hình ảnh và hiệu quả tốt về cảnh quan, môi trường, ñồng thời tăng quỹ ñất cho các công trình kiến trúc trên mặt ñất, phát huy ñược tiềm năng dồi dào của khoảng không gian ngầm, góp phần mang lại những hiệu quả kinh tế trước mắt và lâu dài Tuy nhiên, việc thi công tầng hầm cho các toà nhà cao tầng cũng ñặt ra nhiều vấn ñề phức tạp về kỹ thuật, môi trường và

xã hội cần phải giải quyết khi thi công hố ñào sâu trong các khu ñất chật hẹp ở các thành phố lớn Thi công hố ñào làm thay ñổi trạng thái ứng suất biến dạng trong nền ñất xung quanh và có thể làm thay ñổi mực nước ngầm Các quá trình thi công hố móng có thể làm ñất nền bị chuyển dịch và lún, gây hư hỏng cho các công trình lân cận hoặc gây ô nhiễm môi trường nếu không có các giải pháp thi công hợp lý

Hiện nay, việc thi công tầng hầm có ba phương pháp sau ñây: phương pháp thi công dưới lên (Bottom - Up), phương pháp thi công trên xuống(Top – Down) và phương pháp thi công kết hợp Semi Top – Down

2.2 Phương pháp thi công dưới lên(Bottom - Up)

Phương pháp thi công dưới lên là phương pháp thi công ñào ñất công trình ñến ñáy tầng hầm dưới cùng, rồi tiến hành thi công từ móng lên mái công trình Tùy

theo phương pháp chống ñỡ thành hố ñào khi thi công chia ra các phương pháp sau:

- Phương pháp hố móng

- Phương pháp thi công tường trong ựất

2.2.1 Phương pháp hố móng

Phương pháp thi công công trình ngầm bằng cách ựào hố móng khá phổ biến,

ựó là phương pháp xây dựng kết cấu của công trình ngầm trong hố móng ựào sẵn ựã ựược thi công ựến ựộ sâu thiết kế rồi lấp ựất trở lại, khôi phục mặt ựất như ban ựầu

Hình dạng và kắch thước của hố ựào trên mặt bằng và chiều sâu của chúng cũng như hệ thống chống ựỡ hố móng phụ thuộc vào kắch thước, khuôn khổ của kết cấu ngầm; ựiều kiện ựịa chất công trình và ựiều kiện xây dựng của các công trình trên mặt ựất, nhất là trong ựiều kiện thành phố Trong ựịa tầng ổn ựịnh với ựộ ẩm tự nhiên khi có mặt bằng ựầy ựủ thì có thể ựào hố móng với taluy tự nhiên mà không cần phải chống vách hố ựào Các hố móng với mái dốc tự nhiên ựược sử dụng khá phổ biến ựể thi công các hầm cho ựường ôtô có nhiều làn xe, gara ngầm và các tổ hợp ngầm khác (bề rộng trên mặt hố ựào ựạt tới 50-60m) Trong ựiều kiện thành phố xây dựng dày ựặc thì phương pháp hố móng ắt ựược áp dụng đôi khi hố móng ựào với taluy có ựộ dốc lớn rồi gia cố bằng bêtông phun trên lưới thép hoặc neo trong ựất

để chống giữ các tường hông thẳng ựứng các hố móng xây dựng trong môi trường ựất với ựộ ẩm tự nhiên, thông thường người ta sử dụng các cọc chống kim loại Cọc chống có thể ựược chế tạo từ dầm thép chữ I hoặc các ống thép

chống bằng thép, bêtông cốt thép hoặc cọc bêtông (kiểu cọc khoan nhồi) để gia

cố giữa các cọc, ựặt ván ngăn bằng ván gỗ hoặc tấm bêtông cốt thép ựúc sẵn rồi phun phủ bằng bêtông

đối với những vùng ựất bão hòa nước với mức ựộ tách nước kém không thể

áp dụng việc hạ mực nước ngầm nhân tạo, người ta sử dụng cọc cừ liên tục hoặc tiến hành ựóng băng nhân tạo hai vách hố móng Trong một số trường hợp, người ta dùng tường chống bằng cách ựổ bêtông trong hào hoặc cọc khoan nhồi liền nhau

để gia tăng mức ựộ ổn ựịnh cho hố móng, các kết cấu chống sản xuất ựược ựược giằng kắch ựẩy tùy thuộc vào ựộ sâu của hố móng và cường ựộ tác dụng của áp

lực ñất ñá hông bằng một hoặc hai kết cấu thanh văng ðể phân bố ñều ñặn tải trọng tác dụng lên toàn bộ kết cấu chống giữ, tại các vị trí thanh văng tựa lến của cọc chống, người ta lắp ñặt các thanh giằng Tuy nhiên khi bề rộng hố ñào lớn hơn 15-20m thì hệ chống có thanh văng sẽ trở nên cồng kềnh, vì thế trong nhiều trường hợp người ta ñóng thêm một vài hàng cọc trung gian ðiều này cũng tạo thêm những khó khăn phức tạp việc cơ giới hóa công tác xây dựng công trình ngầm, ảnh hưởng xấu ñến chất lượng và tiến ñộ thi công Việc hoàn thiện tiếp tục các loại kết cấu ngầm, ứng dụng các loại tường chắn mới, việc cơ giới hóa ñồng bộ quá trình thi công sẽ tạo ñiều kiện cho việc giảm giá thành và tăng tiến ñộ xây dựng các công trình ngầm bằng phương pháp hố móng

Ưu ñiểm:

-Phương pháp thi công dùng hố móng ñặc trưng bằng việc cơ giới hóa cao quá trình thi công, cho khả năng áp dụng các kết cấu kiểu công nghiệp hóa, các máy

làm ñất và các thiết bị nâng hạ có công suất lớn

- Kết cấu tầng hầm ñơn giản vì nó giống phần trên mặt ñất

- Việc xử lý chống thấm cho tầng hầm và việc lắp ñặt hệ thống mạng lưới kỹ

thuật cũng tương ñối thuận tiện dễ dàng

- Việc làm khô hố móng cũng ñơn giản hơn, ta có thể dùng bơm hút nước từ ñáy móng ñi theo hố thu nước ñã ñược tính toán sẵn

Nhược ñiểm:

- Trong ñiều kiện thành phố có công trình xây dựng dày ñặc, mật ñộ giao thông lớn không phải lúc nào cũng áp dụng phương pháp này cũng có hiệu quả Việc ñào các hố móng rộng kéo dài trên ñoạn 100m-150m sẽ dẫn ñến phá hoại giao thông ñường phố trong suốt thời kỳ xây dựng, gây khó khăn cho cuộc sống bình

thường của ñô thị

- Khi thi công hầm bằng phương pháp hố móng thường ñòi hỏi chi phí lớn về

kim loại, gỗ gia cố tạm

- Trường hợp khi thi công công trình có nước ngầm cao, việc sử lý chống sụt,

lở thành hố ñào tốn kém, phức tạp; ñồng thời khi thi công hố ñào sâu làm thay ñổi

trạng thái ứng suất biế

Thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng phương pháp

.2 Thi công hố móng công trình nhà cao t

ng pháp tường trong ñất

trí công trình ngầm ñặt nông, gần các công trình nhà cửa cũng như trong ñiều kiện giao thông trên phố có cường ñộ cao có thể áp dụng phương pháp thi công kiểu ñào tường trong ñất

c xung quanh công trình, thay ñổi

ể gây lún, hư hỏng công

ng pháp ñào hở

óng công trình nhà cao tầng

ông trình nhà cửa cũng như trong ñiều kiện giao thông trên phố có cường ñộ cao có thể áp dụng phương pháp

Trong những năm gần ñây phương pháp ñào hào có biến ñổi và ñược sử dụng rộng rãi, trong ñó thành hào ñược gia cố bằng vữa sét ñặc biệt – huyền phù bentonite Vữa sét có ñặc ñiểm ổn ñịnh tính chất trong suốt quá trình xây dựng, chúng không làm giảm sự dính bám của bêtông với thép, không bị pha trộn với vữa bêtông

Công nghệ thi công tường như vậy ñược gọi là “tường trong ñất” ñược sử dụng vào bất kỳ loại ñất nào không phải là ñá (cả ñất dính lẫn ñất sét chặt) ngoại trừ bùn chảy, ñất nham thạch cũng như ñất có lỗ rỗng lớn hoặc trượt lỡ

Phương pháp “tường trong ñất” hiệu quả nhất khi chiều sâu hào lớn hơn 5- 6m, cũng như khi công trình ngầm ñượcbố trí gần sát móng các công trình khác

Sử dụng vữa sét ñể gia cường thành hào tạo khả năng loại trừ dùng cọc, cừ Trong

ñó không cần xây dựng hệ thống thoát nước hoặc hạ mực nước nhân tạo, giảm ñược khối lượng ñào ñất, tránh ñược tiếng ồn và rung, giảm nặng nhọc và tăng nhịp ñộ xây dựng Trong trường hợp này, tường ñồng thời là chi tiết tạo nên công trình ngầm Chúng có thể ñược sử dụng như tường chắn của hầm thay cho cọc hoặc cừ và các thanh giằng ngang hoặc neo trong ñất Trong phương pháp ñào hào xuất hiện khó khăn, ñó là việc chống thấm cho công trình ngầm Ngoài ra, tường hào còn ñược sử dụng cả tường từ các cọc khoan nhồi cách nhau trong mặt bằng hoặc tiếp xúc sát nhau

Phương pháp ñào hào phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của chúng trên mặt bằng, cũng như tính chất của ñất nằm trên mực nước ngầm, v.v.Thông thường là ñào hào trên từng ñốt 3-6m và cách nhau một ñốt ðốt còn lại ñóng vai trò trụ ñất giữa hai ñốt ðốt này ñào sau khi ñã ñổ bêtông hai ñốt bên cạnh Chiều dài mỗi ñốt hạn chế bởi tốc ñộ ñổ bêtông có thể thực hiện ñược, thường thì không nên vượt quá 5-6m Không phụ thuộc vào công nghệ ñào hào, tường ñược ñổ bêtông từng ñốt ngăn cách bằng chi tiết chặn chuyên dụng Việc phân ñốt như thế ñể giảm các mối nối thẳng ñứng, tạo ñiều kiện nâng cao mức chống thấm của công trình ñặc biệt là kết cấu vách Khi ñào hào thì bắt ñầu bằng việc ñào theo chu vi công trình một hào nhỏ rộng 1m và sâu 1,5m gia cố hai vách bằng các tấm bêtông hoặc bêtông cốt thép, nối với nhau bằng cách ñổ bêtông tại chỗ bao các cốt thép chờ ñã hàn với

nhau Thường gia cố vách hào nhỏ bằng các khối bêtông cốt thép tiết diện chữ L cao 0,6-1,5m ñể có thể ñưa vào thành bộ phận của kết cấu tường của công trình

của các tổ hợp máy làm ñất và ngăn ngừa quá trình thấm vữa sét trong lớp ñất trên mặt có ñộ rỗng lớn hơn Khi mực nước ngầm có chiều sâu không lớn kể từ mặt ñất

tự nhiên, thì người ta tạo các tường ngăn bằng bêtông toàn khối hoặc lắp ghép dày 0,2÷ 0,3m, bề rộng của tường ngăn lớn hơn bề rộng hào từ 10÷ 15cm Tườngngăn ñược xây dựng ñể ñảm bảo vị trí bề mặt của vữa sét luôn cao hơn mực nước ngầm

từ 1,0÷1,5m

+ Ưu ñiểm:

- Phương pháp “tường trong ñất” không cần xây dựng hệ thống thoát nước hay hạ mực nước ngầm nhân tạo, giảm ñược khối lượng ñào ñất, khắc phụ ñược tiếng ồn và chấn ñộng, giảm những khó khăn và tăng tiến ñộ xây dựng

- Phương pháp “tường trong ñất” có ưu ñiểm hơn phương pháp hố móng là không ñòi hỏi dựng tường cừ, ñảm bảo ổn ñịnh cho các công trình bên cạnh Phương pháp này có thể ñược sử dụng vào bất kỳ loại ñất nào không phải là ñá (cả ñất dính lẫn ñất sét chặt) ngoại trừ bùn chảy, ñất nham thạch cũng như ñất có lỗ rỗng lớn hoặc trượt lỡ

- Công nghệ “tường trong ñất’ tạo ñiều kiện giảm bớt khối lượng công tác ñất

giảm chi phí bê tông cốt thép, giảm thời gian thi công và giá thành xây dựng

+ Nhược ñiểm:

- Trong phương pháp ñào hào xuất hiện khó khăn, ñó là việc chống thấm cho công trình ngầm, ñặc biệt là tại các vị trí mối nối, mạch ngừng, các góc của tường

- Tốc ñộ thi công tường hào thường không cao

2.2.3 Các giải pháp bảo vệ thành hố ñào ñặc biệt

Trong quá trình thi công phần ngầm, các giải pháp bảo vệ thành hố ñào ñặc biệt quan trọng Khi tường bao có chiều sâu khá lớn, chịu áp lực ñất lớn thì các phương pháp chống giữ ñơn giản thường không áp dụng ñược, nếu có thì ñộ tin cậy cũng không cao Vì vậy, ta phải dùng một số các giải pháp chống tường bao ñặc biệt như sau:

Chống ñỡ tường bao bằng hệ dầm sản xuất tại chỗ

Chống ñỡ tường bao bằng hệ thanh chống tiêu chuẩn

Chống ñỡ tường bao bằng hệ dàn thép

Chống ñỡ tường cừ bằng giải pháp neo trong ñất

Hình 2.3 Hai giải pháp chống ñỡ tường bao

2.2.3.1 Chống ñỡ tường bao bằng hệ dầm sản xuất tại chỗ

Dùng hệ dầm và cột chống văng giữa các tường ñối diện (Hình 2.4) Hệ dầm này thường làm bằng bê tông cốt thép hoặc hệ dầm ñược gia công từ thép hình gồm các xà ngang, dầm văng và cột chống xà ngang tỳ lên tường, tương chịu áp lực ñất (chịu uốn) Dầm văng là bộ phận chịu lực chính (chịu nén) làm nhiệm vụ chống giữ các tường ñối diện Cột chống có nhiệm vụ giữ cho dầm văng ổn ñịnh (giảm chiều dài tính toán)

Hình 2.4 Hệ dầm thép và cột chống giữ ổn ñịnh tường bao

(2) Một số lưu ý khi thiết kế hệ chống ñỡ

- Tính toán hệ chống ñỡ với ñầy ñủ các tải trọng tác dụng lên tường chắn

- Khoảng cách ñặt các ñợt chống ñỡ phải thoã mãn yêu cầu về ñộ võng cho phép của tường chắn và thuận lợi cho quá trình thi công tầng hầm.Thông thường mỗi tầng hầm ñược ñặt một hệ chống ñỡ, hệ chống ñỡ ñược ñặt cao hơn mặt sàn các tầng hầm từ 10 ñến 20 cm

- Trên hình 2.9 giới thiệu một sơ ñồ chống ñỡ tường chắn bằng phương pháp này:

Hình 2.5 Chống ñỡ tường bằng hệ dầm thép giao nhau

1 Tường cừ; 2 Thanh chống; 3 Cột chống; 4 Dầm ñỡ

5 Gối ñỡ; 6 Tấm sàn; 7 Sàn tầng hầm

(3) Ưu và nhược ñiểm

+ Ưu ñiểm:

- Thi công theo phương pháp này có ưu ñiểm là ñơn giản, dễ tính toán

+ Nhược ñiểm:

- Rất tốn vật liệu làm xà, dầm, cột (có thể thu hồi 100%)

- Hầu hết các công tác thi công ñược thực hiện tại công trường nên năng suất thấp

- Do vướng hệ chống ñỡ nên công tác ñào ñất ñược thực hiện chủ yếu bằng phương pháp thủ công hoặc cơ giới nhỏ nên năng suất thấp, tiến ñộ chậm

- Sau khi giải phóng, hệ chống ñỡ hầu như không sử dụng lại ñược nên gây lãng phí và ñẩy giá thành lên cao

- Không thực hiện ñược gia tải trước cho hệ thanh chống, vì thế hệ chống làm việc thụ ñộng

- Khi tầng hầm ñược thi công xong thì hệ chống ñỡ này sẽ ñược dỡ ñi và áp lực ngang sẽ chuyển vào khung nhà (tầng hầm chịu)

-Khi chiều ngang công trình lớn thì hệ chống ñỡ trở nên phức tạp vì khoảng cách giữa các tường ñối diện quá lớn

(4) Giải pháp làm giảm bớt hệ dầm

- ðể giảm số lượng thanh thép hình ta thi công tường vây theo hình tròn hay elip như hình dưới ñây Khi ñó một phần áp lực ngang ñược chuyển thành lực nén vòng trong tường vây

Hình 2.6.Giải pháp làm giảm hệ thanh chống tường bao

2.2.3.2 Chống ñỡ tường bao bằng hệ thanh chống tiêu chuẩn

ðể khắc phục các nhược ñiểm của giải pháp trên, người ta sản xuất hệ chống tiêu chuẩn bằng thép hình Các ñoạn thanh chống ñược liên kết với nhau bằng bản

mã và bu lông theo chiều dài yêu cầu, hệ thanh giằng ñược lắp ñặt làm tăng ổ ñịnh cho hệ chống Ở hai ñầu thanh chống có cơ cấu ñiều chỉnh ñể dễ dàng tăng giảm chiều dài và dự ứng lực cho thanh chống Trên hình 2.7.a, b trình bày sơ ñồ chống ñỡ và một số chi tiết của thanh chống tiêu chuẩn

Hình 2.7.a Chống ñỡ bằng thanh chống tiêu chuẩn

1 - Dầm ñỡ cừ; 2- Thanh chống; 3-Thanh giằng; 4- Cột chống

5 - Tường cừ; 6- Kích ñầu thanh chống; 7 - Gối ñỡ

Hình 2.7.b Chi tiết gối ñỡ và liên kết

- Hệ thanh chống tiêu chuẩn có một số ưu ñiểm nổi bật là:

Dễ dàng tăng giảm chiều dài thanh chống theo kích thước hố ñào

Có thể gia tải trước cho thanh chống dễ dàng ñơn giản

Giảm nhiều chi phí lắp dựng và gia công

Có thể sử dụng ñược ở các hố ñào có kích thước khác nhau

Sau khi tháo, thanh chống vẩn còn nguyên vẹn và luân chuyển ñược nhiều lần (vài trăm lần)

Hình 2.8 Hệ thanh chống tiêu chuẩn

2.2.3.3 Chống ñỡ tường bao bằng hệ dàn thép

Số lượng tầng thanh chống có thể là 1 tầng, 2 tầng hoặc nhiều hơn tuỳ theo chiều sâu hố ñào, dạng hình học của hố ñào và ñiều kiện ñịa chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tường vây

ðộ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều Nếu cấu tạo mắt nối không hợp lý

và thi công không thoả ñáng và không phù hợp với yêu cầu của thiết kế, dễ gây ra chuyển dịch ngang và mất ổn ñịnh của hố ñào do mắt nối bị biến dạng

2.2.3.4 Chống ñỡ tường cừ bằng giải pháp neo trong ñất

Chống ñỡ tường cừ theo các giải pháp trên có ưu ñiểm cơ bản là thi công ñơn giản, tuy nhiên còn một số nhược ñiểm ñã trình bày, chống ñỡ theo các phương

pháp ñó còn có một số nhược ñiểm chung là hệ chống ñỡ rất vướng, gây khó khăn cho quá trình thi công tầng hầm

ðể khắc phục nhược ñiểm của các giải pháp trên người ta dùng neo bê tông

ñể giữ tường bao (Hình 2.9) Thanh neo trong ñất ñã ñược ứng dụng tương ñối phổ biến và ñều là thanh neo dự ứng lực Tại Hà Nội, công trình Toà nhà Tháp Vietcombank và Khách sạn Sun Way ñã ñược thi công theo công nghệ này Neo trong ñất có nhiều loại, tuy nhiên dùng phổ biến trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là Neo phụt Phương pháp này ñược áp dụng khi ta cần không gian ñể thi công trong lòng hố ñào Việc ñặt neo tuỳ thuộc vào lực căng mà có thể neo trên mặt ñất hay neo ngầm vào trong ñất Trường hợp neo ngầm, khi ñào ñến ñâu người ta khoan xuyên qua tường bao ñể chôn neo và cố ñịnh neo vào tường Với phương pháp này tường ñược giữ với ứng lực trước nên hầu như là ổn ñịnh hoàn toàn Khi tầng hầm ñã ñược xây dựng xong, tường ñược giữ bởi hệ kết cấu tầng hầm, lúc này neo sẽ ñược dỡ ñi hoặc ñể lại tùy theo sự thoả thuận của chủ ñầu tư với các công trình bên cạnh Nếu tường bao hở (không liên kết với kết cấu tầng hầm) thì các neo

sẽ vẫn ñược giữ nguyên và làm việc lâu dài, lúc này nó cần ñược bảo vệ cẩn thận

Hình 2.9 Hệ neo ngầm

Hình 2.10 Các bộ phận cơ bản của neo

Hình 2.11.Một số hình ảnh neo phụt + Ưu ñiểm:

- Thi công hố ñào gọn gàng, có thể áp dụng cho thi công những hố ñào rất sâu

- Không có hệ chống ñỡ nên không cản trở việc thi công các công tác khác trên mặt bằng tầng hầm Thi công trên mặt bằng tầng hầm rất thuận lợi

+ Nhược ñiểm:

- Số lượng ñơn vị thi công xây lắp trong nước có thiết bị này còn ít Nếu nền ñất yếu sâu thì cũng khó áp dụng

Hình 2.12 Tường barrette sử dụng neo phụt khi ựã ựào ựất

Ta thấy cả hai trường hợp neo và chống ựều thi công song song với công việc ựào ựất đào ựến ựâu ựặt neo hay ựặt cột chống tới ựó Phương pháp này tường bao hầu như không chuyển vị áp lực ựất tác dụng lên tường là áp lực tĩnh

So sánh giữa hai phương pháp ta có thể kết luận phương pháp dùng cột dầm

ựể chống ựỡ hố ựào dễ thực hiện song nó sẽ gây nhiều cản trở cho thi công trình tầng hầm, chỉ cần những sơ suất nhỏ có thể xẩy ra sự cố ựáng tiếc Với phương pháp dùng neo ngầm ựảm bảo một mặt bằng thi công rộng rãi, thoáng ựãng song nó ựòi hỏi phải có thiết kế tắnh toán neo và phải có ựủ thiết bị ựể thi công neo như bơm bê tông, neo ứng lực trước phương pháp này cho giá thành khá cao chỉ nên

áp dụng ở những công trình thực sự cần thiết ựến hệ neo này

2.3 Phương pháp thi công từ trên xuống (Top Ờ Down)

Phương pháp thi công này ựược sử dụng phổ biến hiện nay Khác với công nghệ thi công truyền thống (thi công từ dưới lên), công nghệ thi công Top-down là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà theo phương pháp từ trên xuống Trong công nghệ thi công Top-down người ta có thể ựồng thời vừa thi công các tầng ngầm (bên dưới cốt ổ 0,00 ) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu

hạn các tầng nhà, thuộc phần thân, bên trên cốt ổ 0,00 (trên mặt ựất)

Hình 2.13 Hình ảnh thi công tầng hầm theo phương pháp Top – down

Nguyên tắc chung của phương pháp này ñược thể hiện qua 2 bước:

Bước 1: Thi công tường trong ñất và cọc khoan nhồi trước Cột của tầng hầm

cũng ñược thi công cùng cọc nhồi ñến cốt mặt nền

Bước 2: Người ta tiến hành ñổ sàn tầng trệt ngang trên mặt ñất tự nhiên Tầng trệt ñược tỳ lên tường trong ñất và cột tầng hầm Người ta lợi dụng luôn các cột ñỡ cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa ñào ñất và vận chuyển ñất lên ñồng thời cũng là cửa ñể thi công tiếp các tầng dưới Ngoài ra nó còn là cửa ñể tham gia thông gió, chiếu sáng cho việc thi công ñào ñất Khi bê tông ñạt cường ñộ yêu cầu, người ta tiến hành ñào ñất qua các lỗ cầu thang giếng trời cho ñến cốt của sàn tầng hầm thứ nhất (c1) thì dừng lại sau ñó lại tiếp tục ñặt cốt thép ñổ bê tông sàn tầng hầm (c1) Cũng trong lúc ñó từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân, tạo thành sàn tầng 1 (e1), nghĩa là từ dưới lên Khi thi công ñến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành ñổ bê tông ñáy nhà liền với ñầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, có cũng là phần bản của móng nhà Bản này còn ñóng vai trò chống thấm và chịu lực ñẩy nổi của lực Ácimét

Có hai phương pháp thi công sàn tầng hầm trong phương pháp này: Dùng hệ cột chống hầm ñã thi công (tỳ lên cọc nhồi) ñể ñỡ hệ dầm và sàn tầng hầm hoặc dùng cột chống tạm

Mỗi phương án trên ñều bộc lộ những ưu ñiểm và nhược ñiểm riêng, khi áp dụng phải tính toán một cách chặt chẽ vì chúng liên quan ñến quá trình thi công và giải pháp kết cấu của công trình

a Thi công cọc nhồi và tường trong ñất b ðổ sàn tầng trệt (cốt 0,00)

Hình 2.14 Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp Top – down

a) Ưu ñiểm của phương pháp Top – down:

- Tiến ñộ thi công nhanh, qua thống kê trên một số công trình cho thấy ñể có thể thi công phần thân công trình chỉ mất 30 ngày, trong khi với giải pháp chống quen thuộc mỗi tầng hầm (kể cả ñào ñất, chống hệ dầm tạm, thi công phần bê tông) mất khoảng 45 ñến 60 ngày, với nhà có 3 tầng hầm thì thời gian thi công từ 3 tháng ñến 6 tháng

- Phương pháp “tường trong ñất” không cần xây dựng hệ thống thoát nước hay

hạ mực nước ngầm nhân tạo, giảm ñược khối lượng ñào ñất, khắc phụ ñược tiếng ồn

và chấn ñộng, giảm những khó khăn và tăng tiến ñộ xây dựng

- Phương pháp này kế thừa các ưu ñiểm trong chống thấm công trình như phương pháp “tường trong ñất” là không ñòi hỏi dựng tường cừ, ñảm bảo ổn ñịnh cho các công trình bên cạnh Phương pháp này có thể ñược sử dụng vào bất kỳ loại ñất nào không phải là ñá

- Chống vách ñất ñược giải quyết triệt ñể vì dùng tường và hệ kết cấu công

các công trình dân dụng có tầng ngầm) giúp ñẩy nhanh tiến ñộ thi công

Không cần dùng hệ thống chống tạm (Bracsing System) ñể chống ñỡ vách tường tầng hầm trong quá trình ñào ñất 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

Tiến ñộ thi công nhanh: khi ñang làm móng và tầng hầm vẫn có thể ñồng thời làm phần trên ñược ñể tiết kiệm thời gian, (ñương nhiên là phải tăng chi phí gia cường an toàn phần dưới nhiều hơn, còn nếu "tiết kiệm" tiến ñộ mà không bù lỗ ñược "chi phí" tăng do phải gia cường an toàn thì không cần làm nhanh, top-down phần ngầm trước rồi mới làm phần trên như ñã thấy ở Hà nội Sau khi ñã thi công sàn tầng trệt, có thể tách hoàn toàn việc thi công phần thân và thi công phần

ngầm.Có thể thi công ñồng thời các tầng hầm và kết cấu phần thân

Các vấn ñề về móng (hiện tượng bùn nền, nước ngầm ): có một ñiểm lưu ý

ở ñây là trong ñô thị thường có nhiều công trình cao tầng, nếu thi công ñào mở có tường vây, móng sâu và phải hạ mực nước ngầm ñể thi công phần ngầm, ñiều này dẫn ñến việc thường không ñảm bảo cho các công trình cao tầng kề bên (dễ xảy ra

hiện tượng trượt mái ñào, lún, nứt ), phương án thi công Top-down giải quyết ñược vấn ñề này

Khi thi công các tầng hầm ñã có sẵn tầng trệt có thể giảm một phần ảnh

hưởng xấu của thời tiết

b) Nhược ñiểm của phương pháp Top - down:

Kết cấu cột tầng hầm phức tạp;

Liên kết giữa dầm, sàn và cột khó khăn;

Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng ñến sức khoẻ người lao ñộng

Công tác thi công ñất trong không gian tầng hầm có chiều cao nhỏ khó thực

hiện cơ giới Khi lỗ mở nhỏ thì phải quan tâm ñến hệ thống chiếu sáng và thông gió

Khi thi công tường vây, việc chống thấm tại các vị trí mối nối, mạch ngừng, các

góc của tường khó khăn, tốn kém, cần ñược quan tâm ñầu tư kinh phí cũng như giám sát

c) ðiều kiện áp dụng

ðiều kiện ñầu tiên là công trình phải có ít nhất là 3 tầng hầm trở lên thì dùng

phương án này mới kinh tế

Chí phí cho biện pháp thi công top -down khá ñắt vì phải làm hệ thống cọc vây tường cừ, tuy nhiên với ưu ñiểm thi công nhanh nên có thể áp dụng với những

công trình cao tầng có nhiều tầng hầm

ðiều kiện ñịa chất khu vực thi công không quá yếu, bởi khi thi công ñào sâu

rất dễ gây lún, sụt các công trình lân cận liền kề

2.4 Phương pháp thi công Semi Top - Down

Phương pháp Semi Top-Down là phương pháp thi công sẽ ñào hở luôn ñến cốt của tầng hầm thứ nhất hoặc thứ hai, sau ñó sử dụng hệ thống thanh chống giữ hố ñào rồi thi công tầng các hầm ñào hở ñó theo phương pháp truyền thống từ dưới lên Còn các tầng hầm tiếp theo thì vẫn thi công theo phương pháp Top-Down từ trên xuống

ñiểm của phương pháp Top-Down, ñó là thời gian thi công có thể ñược rút ngắn hơn phương pháp Top-Down, thi công các tòa nhà cao tầng có nhiều tầng hầm; kết hợp ñược cả phương pháp truyền thống với phương pháp Top-Down

Hình 2.15 Hình ảnh thi công tầng hầm theo phương pháp Semi Top-Down

Nhược ñiểm: phương pháp này thường chỉ áp dụng thi công với các tòa nhà

có nhiều tầng hầm, phần móng sâu, mực nước ngầm thấp

ðiều kiện áp dụng: Áp dụng cho các công trình có phần ngầm sâu, yêu cầu thời gian thi công nhanh, thường áp dụng cho các công trình nhà cao tầng có từ ba

tầng hầm trở lên

2.5 Các rủi ro, tai nạn cần tránh khi thi công tầng hầm nhà cao tầng

Thi công các công trình ngầm luôn gắn liền với nguy cơ xảy ra tai biến ñịa chất rất cao do những nguyên nhân không lường trước ñược của ñiều kiện thi công, ñịa chất, thủy văn công trình dẫn tới ảnh hưởng về giá thành thi công, tiến ñộ thi công công trình

Các sự cố xảy ra thường ña dạng và do nhiều nguyên nhân khác nhau Một số các rủi ro thường gặp như sau:

2.5.1 Các vấn ñề về ñịa chất, thủy văn

2.5.1.1 Hiện tượng mất ổn ñịnh thành hố ñào

Thành hố ñào có thể bị mất ổn ñịnh cục bộ hoặc tổng thể do ñất bị mất trạng thái cân bằng Khi ñào hố ñào, thành phần ứng suất theo phương ngang bị triệt tiêu và sẽ xuất hiện các mặt trượt ñẩy ñất vào phía trong lòng hố ñào Khi bị mất ổn ñịnh tổng thể, ñất bị ñẩy vào hố ñào theo một mặt trượt với một cung trượt thường

ñi qua ñáy hố ñào gây hiện tượng trượt sâu Hiện tượng này thường xảy ra trong

khu vực ựô thị với sự có mặt các công trình ngay trên mặt liền kề với hố ựào vì thành phần ứng suất tác ựộng theo phương ngang sẽ tăng lên Mất ổn ựịnh thành hố ựào cũng là một yếu tố gây lún mặt ựất xung quanh hố ựào Cần thiết các dự báo về

sự chuyển dịch ngang của ựất xung quanh hố ựào và các ựo ựạc kiểm chứng

2.5.1.2 Hiện tượng lún bề mặt ựất xung quanh chu vi hố ựào

đây là hiện tượng phổ biến và ựộ lún này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kắch thước hố ựào, ựặc ựiểm ựịa chất, ựịa chất thuỷ văn khu vực hố ựào, phương pháp thi công, Hiện tượng lún bề mặt ựất xung quanh hố ựào tất yếu sẽ gây các

hư hỏng cho các công trình xây dựng hiện hữu trên khu vực ảnh hưởng lún và hiện tượng này không thể tránh khỏi cho dù ựã thực thi các biện pháp chống ựỡ cẩn trọng Do vậy, cần thiết dự báo ựộ lún có thể xảy ra cho mặt ựất quanh hố ựào và cả các công trình Xây dựng trên khu vực ựó cũng như cần các quan trắc quá trình lún bề mặt, các công trình lân cận và cũng phải thực thi các quan trắc liên quan ựến quá trình này

2.5.1.3 Hiện tượng nâng, hạ ựáy hố ựào

đáy hố ựào có xu hướng bị nâng lên do ựất dưới ựáy ựược giảm tải độ lớn trồi này phụ thuộc vào loại và tắnh chất của ựất dưới ựáy hố ựào và ựặc ựiểm ựịa chất thuỷ văn khu vực ựào hố Với ựất dắnh và cả khi nằm dưới mực thuỷ áp,

ựộ lớn nở trồi ựáy móng là ựáng kể và kéo dài sẽ dẫn tới lún thêm cho công trình xây dựng do ựất dưới ựáy móng sẽ bị nén lại dưới tác dụng của tải trọng công trình Với ựất rời, hiện tượng xảy ra tương tự nhưng với ựộ lớn nhỏ hơn, thời gian ngắn hơn đặc biệt, nếu cần thiết hạ thấp mực nước ngầm (hoặc mực thuỷ áp) xuống dưới ựáy hố móng phục vụ thi công, nền ựáy hố ựào có thể bị hạ thấp

do áp lực hữu hiệu tăng Cần thiết các dự báo và ựo ựạc quan trắc hiện tượng này ựẻ thi công thành công theo như thiết kế

2.5.1.4 Hiện tượng hư hỏng nhà và công trình lân cận hố ựào

Nhà và các công trình xây dựng trên mặt ựất cũng như các công trình ngầm khác trong phạm vi ảnh hưởng của các hiện tượng ựịa kỹ thuật nêu trên sẽ bị lún và

lún không ñều có thể dẫn tới hư hỏng làm giảm công năng sử dụng của chúng Do vậy, cần thiết ñánh giá hiện tượng này và có các ño ñạc quan trắc kiểm chứng

2.5.2 Các vấn ñề liên quan ñến kết cấu của hệ thống chống ñỡ

ðối với một hố ñào cần thiết các biện pháp chống ñỡ ñể thi công an toàn thì các vấn ñề kỹ thuật, ngoài các vấn ñề, hiện tượng ñịa kỹ thuật nêu trên còn phải kể ñến các vấn ñề liên quan ñến ñộ ổn ñịnh của hệ thống chống ñỡ vì hệ thống này quyết ñịnh sự phát sinh và phát triển các vấn ñề ñịa kỹ thuật Các vấn

ñề liên quan ñến kết cấu của hệ thống chống ñỡ bao gồm sự chuyển vị ngang và lún của tường cừ, trạng thái ứng suất và biến dạng của hệ thanh chống (ngang hoặc xiên) và tính thấm của tường cừ Tất cả các vấn ñề trên ñều phải ñược tính toán phục vụ thiết kế hệ chống ñỡ cũng như cần ño ñạc kiểm chứng các dự báo thiết kế Một trong những kết cấu thường xuyên xuất hiện các sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp lộ thiên ñó là tường trong ñất (cọc nhồi, tường barrete, tường vây)

Các sự cố có thể kể ñến như:

- Sụt lở thành hố khoan

- Rơi các thiết bị thi công vào hố khoan, khung cốt thép bị trồi lên

- Khung và cốt thép bị cong vênh

- Nước vào trong ống ñổ bê tông

2.5.2.1 Sụt lở thành hố khoan

Hiện tượng: ñất ñá xung quanh thành hố khoan bị sụt lở xuống phía dưới

hố khoan

Nguyên nhân:

- Duy trì áp lực cột nước không ñủ

- Mực nước ngầm có áp tương ñối cao

- Tỷ trọng và nồng ñộ dung dịch không ñủ

- Tốc ñộ tạo lỗ quá nhanh

- Trongtầngcuội sỏi cónước chảy hoặckhông có nước,trong hốxuất hiện hiện tượng nước chảy ñi mất

- Các lực chấn ñộng ở các môi trường xung quanh

- Khi hạ cốt thép và ống dẫn va vào thành hố phá vỡ màng dung dịch hoặc thành hố

Như vậy theo các nguyên nhân kể trên ñể ñề phòng sụt lở thành hố ta phải nắm chắc dược ñịa chất, mực nước ngầm, khi lắp dựng ống thép phải chú ý

ñộ thẳng ñứng của ống vách Với phương pháp thi công phản tuần hoàn, việc quản lý dung dịch phải ñược ñặc biệt chú trọng tốc ñộ tạo lỗ phải ñảm bảo, giảm bớt các lực chấn ñộng xung quanh, quá trình lắp dựng khung cốt thép phải thật cẩn trọng

2.5.2.2 Các thiết bị thi công rơi vào hố khoan

- ðể ñề phòng các thiết bị thi công như các chi tiết kim loại, ñặc biệt là gầu khoan rơi vào trong lỗ khoan mà nguyên nhân là do gãy chốt hoặc phá bỏ liên kết thì ta phải có biện pháp phòng ngừa như:

- Dùng cáp hoặc xích phòng hộ vào cần khoan

- Thợ vận hành phải thường xuyên kiểm tra các thiết bị vận hành

- Nếu ñã xảy ra thì biện pháp xử lý thường là dùng gầu ngoạm ñể lấy lên hoặc dùng các móc ñể kéo lên Trường hợp các dụng cụ này ñã bị ñất lấp vùi thì trước ñó phải dùng biện pháp xử lý rửa sạch ñất cát lấp trên

2.5.2.3 Khung cốt thép bị trồi lên

Trong một số trường hợp khi ñang ñổ bê tông phát hiện lồng thép bị trồi lên thì biện pháp ñể phòng và xử lý như sau:

Phải gia công khung cốt thép phải thật chính xác, ñặc biệt chú ý mối nối ñầu giữa hai ñoạn khung cốt thép

Trong khi ñổ bê tông phải ñặc biệt chú ý ñộ thẳng ñứng của ống dẫn cũng như của khung cốt thép vì kết cấu khung cốt thép phần trên có nhiều cốt chủ hơn phần dưới nên trọng lượng lớn hơn Hơn nữa khung thép lại dài khả năng bị nén cong vênh lại càng lớn

- Ồng ñổ bê tông ñể ngập quá nhiều cũng là một nguyên nhân dẫn ñến việc lồng thép trồi lên