NCKH: Công Nghệ thi công đài Móng nhà siêu cao tầng

Mở đầu Tổng quan công nghệ thi công đài móng BTCT toàn khối nhà siêu cao tầng Cơ sở khoa học Nghiên cứu thực tế công trình Lotte Center Hanoi Quy trình công nghệ và chỉ dẫn kỹ thuật Kết luận Kết cấu móng được sử dụng ở nhà siêu cao tầng là hệ móng bè cọc. Thi công phần đài móng là bê tông cốt thép với kích thước và khối tích rất lớn (lên đến hàng nghìn m3) cũng như việc xử lý các vấn đề liên quan đến nó để đảm bảo chất lượng kết cấu tại điều kiện thời tiết ở Việt Nam không phải là việc đơn giản. Cần có những nghiên cứu thực tế và lý thuyết đầy đủ về công nghệ thi công đài móng BTCT toàn khối nhà siêu cao tầng để áp dụng vào điều kiện thi công ở Việt Nam.

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÀI MÓNG

BTCT TOÀN KHỐI NHÀ SIÊU CAO TẦNG

3-2012

TRÌNH TỰ THUYẾT MINH

2

I Mở đầu

II Tổng quan công nghệ thi công đài móng BTCT toàn

khối nhà siêu cao tầng III Cơ sở khoa học

IV Nghiên cứu thực tế công trình Lotte Center Hanoi

V Quy trình công nghệ và chỉ dẫn kỹ thuật

VI Kết luận

• Thi công phần đài móng là bê tông cốt thép với kích

thước và khối tích rất lớn (lên đến hàng nghìn m3) cũng như việc xử lý các vấn đề liên quan đến nó để đảm bảo chất lượng kết cấu tại điều kiện thời tiết ở Việt Nam không phải là việc đơn giản

.Cần có những nghiên cứu thực tế và lý thuyết đầy đủ

về công nghệ thi công đài móng BTCT toàn khối nhà siêu cao tầng để áp dụng vào điều kiện thi công ở Việt Nam

2 Mục đích nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

• Mục đích: đề xuất qui trình công nghệ thi công đài móng

bê tông khối lớn nhà siêu cao tầng qua nghiên cứu lý thuyết và thực tế thi công đài móng công trình Lotte Center HaNoi

• Phương pháp: - Tổng hợp, phân tích tư liệu, tài liệu có

liên quan trong nước và nước ngoài kết hợp khảo sát, nghiên cứu thực tế thi công trên công trường

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÀI MÓNG

BTCT NHÀ SIÊU CAO TẦNG

1 Khái niệm cơ bản về nhà siêu cao tầng

Nhà siêu cao tầng (hay nhà chọc trời) là những công trình

có số tầng không nhỏ hơn 40 tầng (chiều cao công trình lớn hơn 100m)

Tòa nhà Keangnam Hanoi Landmark Tower : Đài móng công trình có

diện tích bề mặt 6.217 m2, cao 4m, khối lượng bê tông 24.868m3.

Lotte Center Ha Noi: kích thước đài móng dài 92.7 rộng 44.1 m có

chiều sâu lớn nhất là 5.7m, Khối lượng đổ đài móng: bê tông khoảng

17030 m3, cốt thép 3581 tấn, cốp pha 3359 m2.

2 Tổng quan công nghệ thi công đài móng BTCT toàn khối nhà siêu cao tầng

• Móng nhà siêu cao tầng là hệ móng bè cọc,chịu lực

lớn,không gian tự do thông thoáng thuận lợi cho việc bố trí tầng hầm,phù hợp sơ đồ làm việc

• Khi thiết kế móng bè cọc nhà siêu cao tầng kể đến sự làm

đài có ba quan điểm khác nhau :

o Gần như toàn bộ tải trọng tác dụng lên móng do cọc tiếp

Phương pháp tính đài móng :

• Phương pháp tính tay: kiểm tra điều kiện chống chọc

thủng, khả năng chịu uốn

• Phương pháp tính máy: mô hình toàn bộ kết cấu công

trình bên trên và đài móng bằng chương trình SAP2000 hay ETABS hay SAFE Đài móng mô hình bằng SHELL (thick plate); cọc bằng các gối spring (phải giả thiết độ lún của cọc hay hệ số độ cứng của gối lò xo k

hệ số k được lấy từ kết quả nén tĩnh)

Một số đặc điểm công nghệ trong quá trình thi công được tóm lược như sau:

 Về công nghệ vật liệu:

-Sử dụng công nghệ vữa bê tông chất lượng cao:

-Sử dụng công nghệ nối thép bằng ống ren,

 Về công nghệ thiết bị:

-Sử dụng máy bơm tĩnh, máy bơm ô tô

-Sử dụng : mái che, hệ thống chiếu sáng ,hệ thống thông hơi

cho tầng hầm

-Sử dụng hệ thống thiết bị kiểm tra nhiệt độ bê tông trong

suốt quá trình bảo dưỡng

chiều cao (h) lớn hơn 2m có thể được xem là khối lớn

Qui định kích thước kết cấu bê tông

khối lớn

 Bê tông đài móng nhà siêu cao tầng là bê tông khối lớn với

kích thước vượt trội so với tiêu chuẩn cả về kính thước thiết diện và chiều cao

Nhiệt độ T tại cạnh khối bê tông, 0C 48,7 62 65

Độ chênh nhiệt độ ∆T= Tmax-T 0C 33,9 17,8 8,8

Thời gian giữ ổn định Tmax, h 40 24 12

Nhiệt độ trong lòng khối bê tông kích thước khác nhau

Biểu đồ diễn biến nhiệt độ bê tông tại tâm khối đổ theo thời gian

Soutenance - master

14

 Từ biểu đồ ta thấy độ chênh lệch nhiệt độ giữa trong và

ngoài bê tông và việc tích tụ nhiệt trong khối bê tông là những vấn đề cần được đặc biệt quan tâm cho bê tông khối lớn

• Bê tông khối lớn có thể bị nứt do ứng suất phát sinh từ

sự thay đổi thể tích không đều và bị kìm giữ của khối bê tông Sự thay đổi thể tích này phát sinh từ các yếu tố :

- Bê tông bị co khô khi nước trong bê tông bốc hơi

- Bê tông bị ngót

- Bê tông bị nở nhiệt

 Độ chênh nhiệt độ là yếu tố quan trọng bậc nhất gây ra

hiện tượng thay đổi thể tích không đều giữa trong và ngoài bê tông

Soutenance - master

15

 Có 2 giai đoạn thay đổi thể tích của bê tông khối lớn:

o Giai đoạn tăng nhiệt khối bê tông (tăng liên tục trong

4-7 ngày đầu)

o Giai đoạn hạ nhiệt khối bê tông (khảng sau 4-7 ngày)

Để bê tông nứt phải thỏa mãn 2 điều kiện:

- Độ chênh nhiệt độ T > 200C (điều kiện cần)

- Môdun độ chênh nhiệt độ MT ≥ 500C/m (điều kiện đủ)

3 Giải pháp chống nứt cho bê tông khối lớn

• Biện pháp hạn chế tốc độ phát nhiệt thủy hóa của xi

măng trong bê tông:

- Hạn chế lượng dùng xi măng;

- Dùng xi măng ít tỏa nhiệt;

- Hạ nhiệt độ hỗn hợp bê tông

• Biện pháp hạn chế độ chênh nhiệt độ khối bê tông

o Đưa nhiệt trong khối bê tông ra ngoài

1

Sơ đồ đặt dàn ống thoát nhiệt cho bê tông khối lớn:

1 Bê tông khối lớn

2 Dàn ống thoát nhiệt

o Bọc vật liệu cách nhiệt để giữ nhiệt khối đổ

1 4 6

3

1

4 5 6 1

5 Bê tông khối lớn

6 Cốp pha thành

Sơ đồ bọc vật liệu cách nhiệt để giữ nhiệt khối đổ

o Chia nhỏ khối đổ để thi công

o Chống mất nhiệt nhanh ở các gờ cạnh và góc kết cấu

• Công nghệ vật liệu:

1 Công nghệ vật liệu bê tông:

 bê tông lót C20;

 bê tông sử dụng cho lõi, vách và kết cấu cột C70;

 bê tông đài móng các vị trí còn lại C40.

19

XM+

tro bay (kg)

Nước/

(XM+tro bay

Thành phần cấp phối Phụ

gia (%)

Xi măng PC40 (kg)

Tro bay (kg)

Nước (lít)

Cát (kg)

Đá (kg)

Cấp phối vữa bê tông tự chảy, tỏa nhiệt thấp cho đài móng công trình Lotte Center HaNoi (cường độ C40, độ chảy 650mm) cho 1m3 vữa:

Sự phân bố các lớp đổ với bê tông tỏa nhiệt khác khác

nhau theo chiều cao của đài móng

2 Công nghệ vật liệu cốt thép:

Thanh thép chịu lực được nối bằng ống coupler

Nối cốt thép bằng ống ren

3 Công nghệ vật liệu ván khuôn:

Dùng tường bê tông làm ván khuôn kết hợp tấm xốp cách nhiệt

Cấu tạo tường chắn đài móng

Souteance - master

25

• Công nghệ thiết bị thi công:

1 Thiết bị vận chuyển ván khuôn, cốt thép:

Sử dụng cần trục tháp Tower Crane có các thông số kĩ thuật như sau:

- Chủng loại: BKTBN280-18 (18TON)

- Tầm với: 50m

- Đối trọng 4,3TON (3F)

- Loại có chân đế cố định

Soutenance - master

26

Vị trí cần trục tháp Tower Crame

2 Thiết bị, máy phục vụ công tác bê tông:

Sử dụng máy bơm bê tông hiện đại gồm: 5 xe bơm Pump car công suất của 1 xe bơm 50m3 /h và 10 bơm cao áp (bơm tĩnh) concrete

pump jm-2100HP có công suất 1 bơm tĩnh 40m3 /h

Bơm bê tông cần Junjin loại 52m (JJ52-5.17HP)

Bơm tĩnhconcrete pump jm-2100HP

3 Thiết bị phụ trợ: lều che mưa, cột chống, giá đỡ:

Kết cấu mái che dự phòng khi trời mưa

Sơ đồ hệ thống thoát nước phần kết cấu mái che

• Quy trình thi công:

1 Thi công bê tông lót

Sơ đồ đổ bê tông lót theo cao độ từng khu vực đài móng.

2 Thi công ván khuôn thành đài móng (tường chắn):

Ván khuôn đài móng được làm bằng bê tông cốt thép kết hợp với tấm xốp cách nhiệt

Sơ đồ thi công công tường chắn đài móng theo khu vực và độ cao

Ván khuôn (tường chắn móng) với vật liệu cách nhiệt bằng

xốp được bọc áp sát dày 50 mm.

3 Thi công cốt thép:

Mặt cắt đài móng theo phương cạnh ngắn

Kết cấu giá đỡ (Bar Chair)

Cấu tạo chi tiết thanh đỡ (Bar chair detail)

- Sau khi thi công xong phần thép,dùng nilon phủ bên ngoài cốt thép chờ tại những vị trí vách:

4 Lắp đặt đầu đo nhiệt độ khối bê tông đài móng:

A: Tâm khối đổ B: Tại lớp tiếp giáp giữa lớp bê tông thường với lớp bê tông ninh kết chậm C: Điểm giữa 2 lớp bảo dưỡng (ngay sát mặt đài móng)

D:Điểm gần bề mặt đáy đài E: Điểm đo trong vùng không khí gần

bề mặt đài

Vị trí đặt đầu đo nhiệt độ khối đài móng.

5 Thi công đổ bê tông đài móng:

Tông khối lượng bê tông sử dụng: 17.030m3 với 2.433 xe trộn bê tông Tổng thời gian đổ là 48 tiếng

Phân chia vùng đổ bê tông (15 vùng ).

Qui trình đổ bê tông đài móng

• Bước 1:Đổ bê tông các khu vực có cốt đài móng 5.7m ,

5 m ,4m Đến cốt cao độ 3.5 m (đổ sắp xếp chia vùng theo thiết bị xe bơm)

Đổ bê tông theo bước 1

CHƯƠNG IV: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ CHỈ DẪN KĨ THUẬT THI CÔNG ĐÀI MÓNG BTCT TOÀN KHỐI NHÀ

SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM

43

Sơ đồ công nghệ thi công đài móng BTCT khối lớn (công nghệ đổ liên tục)

Chỉ dẫn kĩ thuật :

• Trộn vữa bê tông :

- Sử dụng phụ gia siêu hóa dẻo, tăng thời gian ninh kết; giảm nhiệt thủy hóa của xi măng

- Giảm nhiệt độ của vữa bê tông trước khi đổ vào kết cấu (tốt nhất trong khoảng 10÷200C)

• Bảo dưỡng bê tông :

- Bọc vật liệu giữ nhiệt: tấm xốp polystyrene hoặc polyurethane dày 4 – 5cm phía ngoài ván khuôn thành

- Che bề mặt thoáng của khối bằng hệ vật liệu kết hợp Hoặc che bề mặt thoáng của khối bằng vật liệu giữ nhiệt rời

- Khi dùng phương pháp bọc vật liệu cách nhiệt thì cần có biện pháp liên tục theo dõi diễn biến nhiệt độ trong khối bê tông

• Quá trình đổ bê tông liên tục, không chia khối đổ;

• Sử dụng bê tông tỏa nhiệt thấp, thời gian ninh kết kéo

dài, tính thi công cao (vữa bê tông tự đầm, tự chảy);

• Áp dụng chế độ bảo dưỡng đặc biệt; giữ nhiệt cho khối

bê tông; tạo trường nhiệt độ điều hòa, chênh lệch thấp;

• Kiểm tra nhiệt độ khối bê tông trong suốt thời gian bảo

dưỡng để quyết định nội dung và thời gian bảo dưỡng thích hợp

2 Kiến nghị

Các khoa, viện, cơ sở nghiên cứu về khoa học công nghệ xây dựng phát triển nghiên cứu với qui mô lớn hơn, sâu rộng hơn để có thể ban hành tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu kết cấu đài móng BTCT khối siêu lớn trong thi công công trình cao tầng và siêu cao tầng