lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 5
vào đó tầng hầm sâu nếu nằm dưới mực nước ngầm, nước ngầm sẽ đẩy nổi công trình lên
theo định luật Acsimet như thế nó sẽ giảm tải cho móng công trình và đồng thời cũng giảm
lún cho công trình.
c. Về mặt kết cấu :
Đối với nhà nhiều tầng không có tầng hầm, độ sâu ngàm vào đất là nông (từ 2-3m), độ ổn
định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao. Khi nhà có tầng hầm,
trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp làm tăng tính ổn định tổng thể của công trình. Hơn
nữa, tường, cột, dầm sàn của tầng sẽ làm tăng độ ngàm của công trình vào đất, tăng khả năng
chịu lực ngang như gió, bão, lụt động đất
d. Về an ninh quốc phòng :
Tại trụ sở các cơ quan, công sở có tầng hầm thì nó sẽ được sử dụng làm nơi cất giữ tiền bạc
kim loại quý Còn ở những khu định cư thì tầng hầm sẽ là nơi tránh bom đạn tốt nhất cho cư
dân mỗi khi xảy ra chiến tranh.
4. Kết luận
Qua đây ta có thể khẳng định việc thiết kế, xây dựng các công trình dân dụng có tầng hầm ở
Việt Nam là cần thiết. Chúng ta đã, đang và sẽ xây dựng nhiều toà nhà có tầng hầm để phục vụ
dân sinh. Điều này chúng ta sẽ hoàn toàn làm được vì chúng ta có đội ngũ các Kiến trúc sư, Kỹ
sư thiết kế, Kỹ sư thi công có đủ năng lực, tiếp cận và cập nhật được các kiến thức thực tế trên
thế giới cũng như máy móc thi công và công nghệ thi công tiên tiến.
Trong giới hạn luận văn này, chúng tôi chỉ muốn đề cập đến lĩnh vực kỹ thuật và tổ chức thi
công nhà có tầng hầm theo các phương pháp truyền thống và đặc biệt đi sâu về phương pháp thi
công "Thi công từ trên cao xuống" còn gọi là phương pháp "TOP DOWN".
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 6
chương II : Công nghệ thi công tầng hầm trong nhà nhiều tầng
Việc thi công tầng hầm luôn đi đôi với việc thi công đất vì tầng hầm nằm dưới mặt đất. Ngày nay
với công nghệ thi công đất đã có rất nhiều tiến bộ chủ yếu nhờ vào các máy móc thiết bị thi công
hiện đại và các quá trình thi công hợp lý cho phép thi công được những công trình phức tạp, ở
nhũng địa hình khó khăn. Để tiện cho việc so sánh, ta có thể hệ thống các công nghệ thi công
chính như sau đây :
b. Xây nhà
Hình 1
a. Đào đất
1. Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên :
Đây là phương pháp cổ điển được áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, thiết bị thi công
đơn giản. Toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (Độ sâu đặt móng), có thể dùng phương
pháp đào thủ công hay đào máy phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, tình hình địa chất thuỷ văn,
vào chiều sâu hố đào, tình hình địa chất thuỷ văn, vào khối lượng đất cần đào và nó còn phụ
thuộc vào thiết bị máy móc, nhân lực của công trình. Sau khi đào xong, người ta cho tiến hành
xây nhà theo thứ tụ bình thường từ dưới lên trên, nghĩa là từ móng lên mái. Để đảm bảo cho hệ
hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công người ta dùng các biện pháp giữ vách đào theo
các phương pháp truyền thống nghĩa là ta có thể đào theo mái dốc tự nhiên (Theo góc của
đất). Hoặc nếu khi mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng ta luy mái dốc hố đào thì ta có
thể dùng cừ để giữ tường hố đào.
Ưu điểm của phương pháp này là thi công đơn giản, độ chính xác cao, hơn nữa các giải pháp
kiến trúc và kết cấu cho tầng hầm cũng đơn giản vì nó giống phần trên mặt đất. Việc xử lý
chống thấm cho thành tầng hầm và việc lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật cũng tương đối
thuận tiện dễ dàng. Việc làm khô hố móng cũng đơn giản hơn, ta có thể dùng bơm hút nước từ
đáy móng đi theo hố thu nước đã được tính toán sẵn.
Nhược điểm của phương pháp này là : khi chiều sâu hố đào lớn sẽ rất khó thực hiện, đặc biệt
khi lớp đất bề mặt yếu. Khi hố đào không dùng hệ cừ thì mặt bằng phải rộng đủ để mở taluy cho
hố đào. Xét về mặt an toàn cho các công trình lân cận hay cho những công trình xây chen thì
biện pháp này không khả thi, còn xét về chiều sâu hố đào khi quá lớn nếu dùng biện pháp này ta
sẽ phải cử thành nhiều đợt, nhiều bậc và độ ổn định cũng như an toàn cho thi công ta phải bàn
đến.
Qua thực tế ta có thể đưa ra các phương án giữ vách hố đào theo phương pháp thi công cổ
điển như :
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 7
- Đào đất theo độ dốc tự nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng khi hố đào không sâu, với đất
dính, góc ma sát trong lớn, mặt bằng thi công rộng rãi đủ để mở taluy mái dốc hố đào và để
thiết bị thi công cũng như chứa đất được đào lên.
- Dùng ván cừ đặt thành nhiều tầng (Không chống). Hố đào được đào thành nhiều bậc, mở
rộng phía trên áp dụng cho trường hợp khi ván cừ không đủ dài để chống một lần hoặc khi hố
đào quá sâu, thi công đào đất bằng phương pháp thủ công và khi có yêu cầu hố đào phải
thông thoáng để thi công tầng hầm.
- Dùng ván cừ có chống hoặc có neo, hố đào được đào thẳng đứng. Dùng cừ có chống khi
cột chống không ảnh hưởng đến thi công tầng hầm, còn khi có sự đòi hỏi thoáng đãng trong
hố đào để thi công tầng hầm ta phải dùng neo, neo này được neo trên mặt đất. Loại ván cừ có
chống hoặc neo dùng khi áp lực đất lớn.
b. Đào đất có cừ không chống
H : Chiều sâu hố đào
h : Chiều sâu ngàm của cừ
Hình 2
d. Ván cừ giữ vách hố đào
không chống dùng khi các cột
chống không ảnh huởng đến thi
công tầng hầm
e. Ván cừ giữ vách có neo khi
cần thông thoáng cho hố đào
khi thi công tầng hầm
c. Hố đào đào thành nhiều tầng
có cừ chắn không chống
a. Đào đất theo mái dốc
tự nhiên
Thiết bị thi công đào đất : Đối với các loại hố đào ta vừa kể trên, việc thi công đào đất có thể
được tiến hành bằng cơ giới hay thủ công. Với phương pháp thi công cơ giới ta có thể dùng các
loại máy đào một gầu. Cụ thể là khi chiều sâu hố đào H 4m, ta dùng máy đào gầu nghịch
dung tích gầu phổ biến là 0,15m
3
đến 0,5m
3
nó có ưu điểm là đứng trên đào xuống thấp nên có
thể đào những nơi có nước và việc đưa vật liệu lên ô tô là dễ dàng, nhanh gọn. Khi nước ngầm ở
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 8
thấp hơn cao trình máy đứng ta có thể dùng máy đào gầu thuận, nó có thể đào được những hố
đào khá sâu rất thích hợp khi kết hợp với đào và đổ đất lên xe vận chuyển đi. Tuy nhiên loại
máy này yêu cầu đường đi cho xe ô tô vận chuyển phải di chuyển liên tục tốn công làm đường.
Ngoài hai loại máy chính trên người ta còn có thể sử dụng máy đào gầu dây và máy đào gầu
ngoạm. Với máy đào dây thích hợp nhất khi đào móng sâu có nước, loại này năng suất thấp so
với máy đào gầu thuận và gầu nghịch. Với máy đào gầu ngoạm thì sử dụng để đào những hố
đào thẳng đứng, nó dùng để đào trong lòng giếng, đào hố sâu có thành cọc ván cừ hay tường
chắn. Nó chỉ thích hợp cho đất hạt yếu hoặc đất hạt rời. Khi đào chỗ đất rắn ta phải làm tơi đất
trước.
Với những công trình mà khối lượng đào đất không lớn, hố đào không sâu (<500m
3
) người ta
thiên về đào bằng thủ công. Dụng cụ để đào là các dụng cụ cổ truyền như cuốc, xẻng, mai, cuốc
chim, kéo cắt đất, choòng, búa. Để vận chuyển đất người ta dùng quang gánh, xe cút kít một
bánh, xe cải tiến, đường goòng Để thi công đạt năng suất cao người ta phải chọn dụng cụ
thích hợp đồng thời cũng phải tìm cách giảm khó khăn cho thi công như tìm cách giảm khó
khăn cho thi công cũng như làm tăng hoặc giàm độ ẩm của nền đất hoặc làm khô mặt bằng
Sau khi đã thi công xong phần đào đất móng, người ta tiến hành thi công nhà theo các phương
pháp thông thường như ta đã biết, nghĩa là thi công móng nhà sau đó tiến hành đến phần thân
nhà.
2. Thi công tường nhà làm tường chắn đất.
ở mục II.1 ta đã trình bày các phương pháp thi công đất truyền thống nhưng nó chỉ thích hợp
cho những tầng hầm có chiều sâu không lớn, mặt bằng thi công rộng rãi và cách xa các công
trình có sẵn còn đối với những công trình xây chen như ở thành phố Hà Nội và TP. Hồ Chí
Minh với nhũng nàh nhiều tầng có từ 1 > 3 tầng hầm trở lên thì việc áp dụng các phương pháp
truyền thống là không khả thi và kém về hiệu quả về kinh tế, chính vì lẽ đó người ta đưa ra một
trình tự thi công như sau : Trước khi thi công đào đất người ta tiến hành thi công phần tường bao
của tầng hầm trước sau đó tiến hành đào đất trong lòng tường bao này đến đáy tầng hầm (đáy
móng). Trường hợp móng của công trình là cọc khoan nhồi thi người ta cũng tiến hành thi công
cọc cùng lúc với tường bao. Phần kết cấu chính của tầng hầm cũng như của công trình được thi
công từ dưới lên trên, từ móng đến mái (Bottom-up). Ta có thể gọi đây là phương pháp thi công
tường trong đất.
Phương pháp này có ưu điểm rất lớn là không cần dùng ván cừ để giữ vách hố đào. Trình tự
thi công công trình vẫn theo thứ tự như xưa tức là xây từ dưới xây lên. Để áp dụng được phương
pháp này thì tường bao của công trình phải được thiết kế bảo đảm chịu được tải trọng do áp lực
đất gây ra với nó đồng thời nó đủ điều kiện để thi công tường bao bằng phương pháp "cọc
barret".
Nhược điểm của nó là thời gian thi công dài và phải thi công xong tường bao, cọc (nếu có) rồi
mới đến đào đất và xây công trình. Nếu trường hợp tường bao không tự chịu áp lực thì ta phải có
biện pháp chống tường bằng các hệ chống đỡ hoặc bằng neo bê tông.
Trên hình 3 trình bày 3 giai đoạn thi công theo phương pháp tường trong đất từ dưới lên : Giai
đoạn đầu (Hình 3a) ta tiến hành thi công tường trong đất từ dưới lên, giai đoạn 2 (Hình 3b) ta
tiến hành đào đất trong lòng tường bao và giai đoạn 3 (Hình 3c) ta tiến hành thi công tầng hầm
tự dưới lên.
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 9
Đào đất
b)
a)
c)
* Các phương pháp chống tường bao : Tường bao ở đây có chiều sâu khá lớn, chịu áp lực
đất cũng khá lớn nên các phương pháp chống đơn giản ở mục II.1 không áp dụng được, nếu có
thì độ tin cậy cũng không cao. Vì vậy ta phải dùng các biện pháp chống tường bao như sau :
a) Dùng hệ đào và cột chống văng giữa các tường đối diện (Hình 4a). Hệ dầm này thường
làm bằng thép hình gồm các xà ngang, dầm văng và cột chống xà ngang tỳ lên tường,
tương chịu áp lực đất (chịu uốn). Dầm văng là bộ phận chịu lực chính (chịu nén) làm
nhiệm vụ chống giữ các tường đối diện. Cột chống có nhiệm vụ giữ cho dầm văng ổn định
(giảm chiều dài tính toán).
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 10
a2. Mặt cắt A-A. Hệ giằng chống
a1. Mặt bằng hệ chống hố đào bằng hệ dầm cột
bằng thép hình
Cột chống
Hình 4.a
Tường bao
Thanh chống
Thanh giằng
Dầm đỡ
Tường bao
Cột chống
bằng thép
hình
Dầm đỡ
A
A
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ tính toán, xung quanh rất tốn vật liệu làm
xà, dầm, cột (có thể thu hồi 100%). Tuy nhiên nhược điểm của nó là chiếm không gian
trong hố đào, khi thi công, dễ bị uốn vướng gây khó khăn cho qúa trình thi công tầng hầm.
Khi tầng hầm được thi công xong thì hệ chống đỡ này sẽ được dỡ đi và áp lực ngang sẽ
chuyển vào khung nhà (tầng hầm chịu). Khi chiều ngang công trình lớn thì hệ chống đỡ trở
nên phức tạp vì khoảng cách giữa các tường đối diện quá lớn.
b) Để khắc phục nhược điểm của phương pháp trên người ta dùng neo bê tông để giữ
tường bao (Hình 4b). Phương pháp này được áp dụng khi ta cần không gian để thi công
trong lòng hố đào. Việc đặt neo tuỳ thuộc vào lực căng mà có thể neo trên mặt đất hay neo
ngầm vào trong đất. Trường hợp neo ngầm, khi đào đến đâu người ta khoan xuyên qua
tường bao để chôn neo và cố định neo vào tường. Với phương pháp này tường giữ với ứng
lực trước nên hầu như là ổn định hoàn toàn. Khi tầng hầm đã được xây dựng xong, tường
được giữ bởi hệ kết cấu tầng hầm, lúc này neo sẽ được dỡ đi hoặc để lại tùy theo sự thoả
thuận của chủ đầu tư với các công trình bên cạnh. Nếu tường bao hở (không liên kết với kết
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 11
cấu tầng hầm) thì các neo sẽ vẫn được giữ nguyên và làm việc lâu dài, lúc này nó cần được
bảo vệ cẩn thận.
đang xây dựng
Tầng hầm
hầm
Đáy tầng
Neo
Mực nước ngầm
Dây neo
Đất tự nhiên
Hình 4b : Chống tường bao bằng hệ neo ngầm
Ta thấy cả hai trường hợp neo và chống đều thi công song song với công việc đào đất. Đào
đến đâu đặt neo hay đặt cột chống tới đó. Phương pháp này tường bao hầu như không chuyển vị
áp lực đất tác dụng lên tường là áp lực tĩnh.
So sánh giữa hai phương pháp ta có thể kết luận phương pháp dùng cột dầm để chống đỡ hố
đào 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 đáng tiếc. Với phương pháp dùng neo ngầm đảm bảo một mặt bằng
thi công rộng rãi, thoáng đãng song nó đòi hỏi phải có thiết kế tính toán neo và phải có đủ thiết
bị để 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 đến hệ neo này.
3. Phương pháp gia cố nền trước khi thi công hố đào :
Khi công trình được thi công ở những vùng đất cát, việc đào đất sẽ gặp khó khăn vì cát sẽ lở.
Ngoài những biện pháp chống đỡ thành hố đào như đã nêu ở trên ta cũng có thể áp dụng phương
pháp gia cố nền hố đào trước khi đào đất. Nó thích hợp cho công trình co mặt bằng thi công
rộng và chiều sâu hố đào không lớn.
Nội dung của phương pháp này là trước khi thi công đào đất người ta dùng khoan và bơm cao
áp phụt vữa xi măng vào nền đất xung quanh hố đào. Khi vữa xi măng rắn chắc sẽ làm cho nền
đất có cường độ tăng lên cụ thể là tăng hệ số dính C và góc ma sát trong của nền đất. Với biện
pháp gia cố này hố đào có thể đào thẳng đứng hoặc nghiêng theo góc khá lớn.
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 12
Đào
được bơm xuống
Vữa XM-cát đã
Bơm xi măng cát
Hình 6 : Gia cố hố đào trước khi đào móng
Bơm xi măng cát
Ưu điểm của phương pháp này là thi công đơn giản, giá thành thấp, tạo mặt bằng thi công
thoáng không bị vướng bởi hố chống.
Nhược điểm:
Khó xác định chính xác các thông số của nền sau khi gia cố.
Độ tin tưởng thấp.
Đòi hỏi phải có mặt bằng xung quanh rộng để gia cố vung có nguy cơ trượt.
4. Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-down) :
ở phần trên chúng ta đã trình bày phương pháp thi công tường chắn bằng phương pháp
"Bottom-up" nghĩa là thi công từ dưới lên theo các phương pháp truyền thống. Trong phương
pháp này để giữ cho tường chắn ổn định không bị biến dạng người ta sử dụng hệ cột dầm chống
đỡ hoặc dùng neo ngầm. Cả hai phương pháp đều bộc lộ một nhược điểm rất lớn là chi phí cho
công tác chống đỡ và neo khá cao, kéo dài thi công và đòi hỏi các thiết bị tiên tiến. Để khắc
phục nó, người ta đưa ra phương pháp thi công từ trên xuống (Top-down). Bản chất của phương
pháp này là :
Bước 1 : Thi công tường trong đất và cọc khoan nhồi trước. Cột của tầng hầm cũng được thi
công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền.
Bước 2 : Người ta tiến hành đổ sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự nhiên. Tầng trệt được tỳ lên
tường trong đất và cột tầng hầm. Người ta lợi dụng luôn các cột đỡ cầu thang máy, thang bộ,
giếng trời làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng
dưới. Ngoài ra nó còn là của để tham gia thông gió, chiếu sáng cho việc thi công đào đất Khi
bê tông đạt cường độ yêu cầu, người ta tiến hành đào đất qua các lỗ cầu thang giếng trời cho
đến cốt của sàn tầng thứ nhất (1C) thì dừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn
tầng 1C. Cũng trong lúc đó từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân nghĩa là từ
dưới lên. Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà liền với
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 13
đầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, có cũng là phần bản của móng nhà. Bản này còn đóng
vai trò chống thấm và chịu lực đẩy nổi của lực ácimét.
Có hai phương pháp thi công sàn tầng hầm :
Dùng hệ cột chống hầm đã thi công (tỳ lên cọc nhồi) để đỡ hệ dầm và sàn tầng hầm.
Dùng cột chống tạm (thường dùng tỏng thực tế là thép hình chữ I có gia cường đặt vào
cọc nhồi, sau khi thi công cột xong thì dỡ bỏ.
Mỗi phương án trên đều bộc lộ những ưu điểm và nhược điểm của nó, để áp dụng được phải
tính toán một cách chặt chẽ vì không những nó liên quan đến thi công mà cả giải pháp kết cấu
nữa.
ưu điểm của phương pháp Top-down :
Tiến độ thi công nhanh, qua thực tế một số công trình cho thấy để 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 đào đất, chống hệ dầm tạm, thi công phần bê tông) mất khoảng 45
đến 60 ngày, với nhà ó 3 tầng hầm thì thời gian thi công từ 3 > 6 tháng.
Không phải chi phí cho hệ thống chống phụ.
Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường và hệ kết cấu công trình có độ
bền và ổn định cao.
Không tốn hệ thống giáo chống, cốppha cho kết cấu dầm sàn vì sàn thi công trên mặt
đất.
Nhược điểm của phương pháp Top-down :
Kết cấu cột tầng hầm phức tạp.
Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công.
Thi công đất trong không gian kín khó thực hiện cơ giới hoá.
Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động.
Phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo
Dưới đây ta cụ thể hoá các bước thi công Top-down bằng hình vẽ với nhà nhiều tầng có 2
tầng hầm.
lê đức thành - luận văn thạc sỹ kỹ thuật
Luận văn đăng trên www.ketcau.com (đã xin phép tác giả) Trang 14
e1
c1
Sàn tầng hầm
Trong đất
Tường
Cọc nhồi
Giai đoạn 2 : Đổ sàn tầng trệt
Bê tông sàn
e1
e2
c2
c1
Giai đoạn 6 : Đổ bê tông tầng đáy + đài móng
Đổ bê tông sàn tầng e2
đổ bê tông tầng e1
Giai đoạn 4 : Đổ sàn tầng ngầm c1
Tường trong đất
Cọc nhồi
Đào
Tường
Cọc nhồi
Cọc nhồi
Trong đất
Tường
Trong đất
Đổ bê tông cột tầng e2
Giai đoạn 5 : Đào đất tầng hầm c2
Giai đoạn 3 : Đào đất tầng ngầm c1
và tường trong đất
Giai đoạn 1 : Thi công cọc nhồi
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét