Công nghệ phá dỡ kết cấu nhà bê tông tấm lớn Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực xây dựng mới công trình, đi đôi với việc xây mới thì công tác phá dỡ các công trình cũ chưa được các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu một cách cần thiết nhằm đưa ra những giải pháp đảm bảo an toàn, tính cơ động và hiệu quả kinh tế cao. Bài viết xin trình bày biện pháp phá dỡ áp dụng cho kết cấu nhà bê tông tấm lớn thi công trên địa bàn Hà Nội và những kinh nghiệm rút ra từ thiết kế biện pháp phá dỡ cho công trình nhà P3 Phương Liệt-174 đường Giải Phóng Hà Nội. 1.Đặt vấn đề Trên địa bàn thành phố Hà Nội, có 406 căn nhà tập thể trong đó có 200 căn nhà dạng kết cấu bê tông panel tấm lớn được xây dựng từ những thập niên 80. Dạng công trình này được xây dựng đồng loạt trên địa bàn thành phố tại các khu vực Kim Liên, Định Công, Kim Giang, Phương Liệt Nhằm mục đích giải quyết chỗ ăn ở cho 6,5 vạn người. Nhưng đến nay đang xuống cấp một cách nghiêm trọng và làm ảnh hưởng đến bộ mặt đô thị thành phố. Vì vậy thành phố đang có chủ trương kết hợp với các bộ, ngành có liên quan, để thực hiện được nhiệm vụ này, vấn đề đặt ra là cần phải nghiên cứu biện pháp phá dỡ tổng thể áp dụng cho các công trình trên một cách đồng loạt . Hầu hết các công trình trên nằm trong khu vực đông dân cư sinh sống, mặt bằng thi công tập kết vật tư chật hẹp, đồng thời phải đảm bảo không làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của dân cư xung quanh nên biện pháp thi công phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có tính khả thi cao - Phải đảm bảo an toàn cho người, thiết bị trong thi công và các công trình lân cận - Có tính cơ giới hoá cao để rút ngắn thời gian thi công nhằm đảm bảo tiến độ, hạ giá thành thi công - Phải đảm bảo vấn đề vệ sinh môi trường như: giảm thiểu tối đa tiếng ồn, bụi nhằm đảm bảo cho người dân xung quanh vẫn sinh hoạt bình thường. 2.Hướng giải quyết Hầu hết các công trình dạng này đều nằm trong khu vực dân cư đông đúc nên biện pháp thi công không thể sử dụng hoàn toàn phương pháp phá dỡ thủ công, phá huỷ bằng chất nổ, hoặc thiết bị khác có gây ra chấn động. Qua việc phân tích, nghiên cứu để đáp ứng được vấn đề trên chỉ có thể thi công bằng biện pháp tháo dỡ từng cấu kiện (tạm gọi là lóc tấm). Biện pháp này dựa trên nguyên lý ngược với tiến hành thi công. Công trình sẽ được tháo dỡ từ mái xuống thân và đến móng. Để giải quyết tốt bài toán trên thì biện pháp thiết kế cần phải giải quyết các vấn đề sau: - Phải nghiên cứu kỹ kết cấu nhà bê tông panel tấm lớn. Phải xác định được kích thước, hình dạng cấu kiện, vị trí liên kết, nguyên lý làm việc thực tế của công trình. - Đưa ra các giải pháp tăng tính ổn định công trình trong quá trình phá dỡ, thiết kế các chi tiết, các thiết bị đặc chủng để thi công có tính cơ giới hoá cao, thời gian thi công nhanh và an toàn vệ sinh môi trường - Lựa chọn các phương tiện, thiết bị hiện có trên thị trường có các tính năng, thông số kỹ thuật đảm bảo có thể phá dỡ được và phù hợp với mặt bằng công trình. - Đưa ra quy trình tháo dỡ cho các cấu kiện lớn. 3.Ứng dụng thực tế Từ kinh nghiệm thực tiễn đã lập biện pháp thiết kế phá dỡ công trình nhà P3 Phương Liệt-174 đường Giải Phóng-Hà Nội. Để lập biện pháp phá dỡ cho công trình trên, cần phải thực hiện các bước sau: 3.1 Khảo sát công trình dạng kết cấu bê tông panel tấm lớn Các công trình dạng bê tông panel tấm lớn được thi công theo thiết kế điển hình LV hoặc LVC của Liên Xô cũ (thiết kế dạng LVC cải tiến của LV có tính đến ảnh hưởng của động đất cấp 6 của Hà Nội) Khảo sát phần kiến trúc: công trình có 5 tầng gồm 1 tầng hầm cao 2m; các tầng điển hình cao 2,8m và tầng áp mái cao 1, 8 m tổng chiều cao công trình 16,53m. Chiều dài của toàn công trình 32,7m; chiều rộng 12,6m. Khảo sát phần kết cấu: + Các tấm sàn có 3 loại tấm kích thước 3.58 x 5.97 x 0.12mm; 2.38 x 5.97 x 0.12m; 3.58 x 7.17 x 0.12m; 2.38 x 7.17 x 0.12m Các tấm tường có kích thước khác nhau. Toàn bộ được chế tạo bằng bê tông mác 200, cốt thép ф 5a 200 x 200 + Các tấm sàn được liên kết với nhau và tấm tường bằng thép chờ ф 12 tại các vị trí ở góc tấm và ở giữa tấm, theo phương ngang các tấm tường được liên kết bằng bản mã. 3.2 Giải pháp tăng tính ổn định công trình trong quá trình phá dỡ Vì khi tiến hành phá dỡ các tấm tường, sàn sẽ làm mất ổn định các tấm còn lại do cắt bớt các liên kết của tấm vì vậy trước khi lóc tấm cần phải tăng cứng công trình và có biện pháp neo giữ các tấm tường. 3.2.1 Yêu cầu thiết bị tăng cứng công trình cần được thiết kế đảm bảo + Tính cơ động cao, khả năng tháo lắp nhanh + Có khả năng luân chuyển trong quá trình tháo lắp (giảm giá thành) + Không làm ảnh hưởng đến thời gian tháo dỡ (giảm tối đa thời gian chết của cẩu) 3.2.2 Giải pháp thiết kế Với các tiêu chí đã nêu ở trên ra thiết kế một loại thiết bị chuyên dụng bao gồm; + Thiết bị liên kết vào tường: thiết bị này được lắp vào tường thông qua bulông M24 có tác dụng giữ ổn định tấm tường và có thể sử dụng làm thiết bị móc cẩu. Một tấm tường được giữ bởi 2TB chuyên dụng có tác dụng giữ cho tấm tường có thể độc lập sau khi đã tháo hoàn toàn 3 liên kết (liên kết với tấm tường trên, biên và tấm mái) + Thiết bị liên kết vào sàn: được lắp vào sàn thông qua bu lông 120 có tác dụng neo giữ cho các tấm sàn và tận dụng làm vị trí móc cẩu các tấm sàn + Thiết bị tăng đơ: có 2 tác dụng vừa có thể chống, vừa có thể chịu kéo, thiết bị này được tháo ra ngay sau khi đã móc cẩu vào các tấm tường (cẩu giữ ổn định cho tấm tường) Các thiết bị neo được lắp trước toàn bộ cho 2 tầng thiết kế tiếp tầng đang tháo dỡ nhằm tăng cứng cho toàn bộ công trình đảm bảo an toàn cho người an toàn và thiết bị thi công. 3.3 Lựa chọn thiết bị thi công 3.3.1 Yêu cầu về thiết bị thi công Từ chiều cao, chiều rộng công trình và kích thước, khối lượng các tấm tường và tấm sàn thì yêu cầu trong công tác lựa chọn thiết bị bao gồm: - Chiều cao của cần khi nâng cao phải đạt ≥ 20m - Tầm với của cần phải đạt bán kính ≥ 18m - Cẩu khi hoạt động với bán kính xa nhất phải mang được tải trọng 7 tấn 3.3.2 Lựa chọn thiết bị + Sử dụng cẩu tháp: trong trường hợp sử dụng biện pháp cấu tháp thì luôn đảm bảo được các yêu cầu trên. Tuy nhiên đối với biện pháp này giá thành rất cao, thời gian chuẩn bị cho lắp đặt cẩu lớn và đòi hỏi phải có một không gian lưu không + Sử dụng cẩu tự hành: đây là biện pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn biện pháp cẩu tháp, nhưng tính an toàn không cao bằng và việc lựa chọn thuê thiết bị hiện có trên địa bàn Hà Nội khó khăn. 3.4 Tính toán thiết kế treo buộc cấu kiện và lựa chọn cáp cẩu 3.4.1 Tính toán treo buộc + Tấm sàn: tấm sàn tiêu biểu là loại M1có kích thước 7170x3580x120, trọng lượng Q= 7700Kg, tấm sàn được chế tạo bê tông mác 200# theo thiết kế của Liên Xô cũ), thép sàn sử dụng thép ф 5 AIII hàn thành lưới 1 lớp Sơ đồ làm việc (tải trọng bản thân, vị trí móc cẩu, bảng tính) - Diện tích nhận tải trọng bản thân tấm sàn: S = (2,18+3,58)x 0,415/2+ 0,7x 3,58= 3,7m2 - Tải trọng bản thân q tính trên 1m2 sàn: q = 0,12 x 2500 = 300 Kg/m2 - Tải trọng tính toán cho dải bản rộng 1m của conson: q1 = 300 x3,7/2,18 = 509 Kg/m2 - Tải trọng tập trung tại gối AB của dải bản rộng 1m của conson: P = 509 x 1,115 = 568 Kg - Khả năng chịu cắt của bê tông sàn tính cho dải bản rộng 1m tại gối AB: Q = 0,6 x Rk x b x ho = 0,6 x7,5 x100 x 5 = 2250 Kg Xét thấy Q= 2250 Kg > 3P = 1704 do vậy vị trí móc cáp đạt yêu cầu. + Tấm tường: Tấm tường tiêu biểu là tấm tường dạng có kích thước 5900 x 2650 x 160, trọng lượng Q = 62540 Kg, tấm tường được chế tạo bê tông mác 150# , cốt thép tấm trên dạ cửa bố trí thép theo dạng dầm Các móc cẩu cũ của tấm tường đã bị cắt sau khi lắp đặt xong, dựa vào hồ sơ thiết kế gia công chế tạo, ta bố trí móc cẩu tại vị trí móc cẩu cũ, cách mép trên tấm tường 300mm đảm bảo khi cẩu không làm phá huỷ cấu kiện 3.4.2 Chọn cáp cẩu + Tấm sàn: F = Q/sin/β/4 F = 7700/0,809/4= 2379 kg; Fyc = k x F = 3 x 2379 = 7138 Kg Trong đó: F: lực căng đứt 1 sợi cáp ; β : góc nghiêng 1 sợi cáp Fyc : lực căng yêu cầu 1 sợi cáp; Q: trọng lượng tấm sàn; k: hệ số an toàn lấy bằng 3 Chọn cáp loại 6 tao 19 sợi ф 14 có sức chịu kéo đứt là 8000 Kg > 7138 Kg Chiều dài cáp: L = 1/cos β = 2663/0,588 = 4530 = 4,53 m Chiều dài cáp tính từ móc cẩu của cấu kiện đến móc của cần cẩu là 4,53m Chiều cao từ mặt vật cẩu đến móc cần cẩu: H = L x sin β = 4,53 x 0,809 + 3,665m + Tấm tường: F = Q/sin/β/4 F = 6254/0,809/4= 1933 Kg Fyc = kxF= 3x 1933 + 6798 Kg Chọn cáp loại 6 tao 19 sợi ф 14 có sức chịu kéo đứt là 8000 Kg > 6798kg Chiều dài cáp: L = 1/cos β = 1400/0,588 = 2381 = 2,38m Chiều dài cáp tính từ móc cẩu của cấu kiện đến móc của cần cẩu là 2,38m Chiều cao từ mặt vật cẩu đến móc cần cẩu: H = L x sin β - 0,3m = 2,38 x 0,809 = 1,926m. 3.5 Quy trình tháo dỡ 3.5.1 Quy trình tháo tấm sàn - Chống đỡ toàn bộ 2 tầng tiếp theo để đảm bảo ổn định công trình trong quá trình thi công tháo dỡ mái. Phá dỡ bể nước mái bằng thủ công, vận chuyển vật liệu rời xuống đất bằng ống đổ hoặc bằng cẩu - Tháo dỡ các tấm mái từ trục 1 đến trục 12 (từ vị trí nghiêng thấp nhất để đảm bảo an toàn cho công trình không bị xô nghiêng khi tháo dỡ) - Sử dụng các lỗ của tấm mái theo thiết kế tấm để làm vị trí móc cẩu. sử dụng 2 sợi cáp liền, mỗi một sợi cáp luồn qua 2 lỗ sàn theo phương ngắn để tạo thành 4 điểm móc cẩu. Sử dụng móc cẩu chùm 4 móc cẩu treo buộc vào tấm mái và căng cáp giữ ổn định sau đó mới loại bỏ các mối liên kết (dùng máy hàn hoặc máy cắt thép cầm tay) và nhấc hạ tấm mái xuống đất - Các tấm tháo dỡ xuống được kê bằng xà gồ kê 100 x 120. Các tấm mái tiếp theo được kê bằng 2 xà gồ, chiều cao các đống tấm mái kê lên nhau không vượt quá 1,5m 3.5.2 Quy trình tháo dỡ tấm tường - Phá dỡ phần tường gạch xây chèn của lan can phía sau và trước nhà, vận chuyển phế thải xuống dưới theo các đường ống đổ - Sau khi đã kiếm tra lại hệ thống chống đỡ 2 tầng phía dưới và cố định các tấm tường của các phòng vào sàn bằng các thanh chống xiên, tiến hành luồn cáp vào các lỗ móc cẩu của tấm sàn trần các tầng và căng cáp giữ ổn định - Tẩy bỏ lớp vữa bê tông bảo vệ mối nối giữa sàn trần với tường, sàn với sàn. Cắt các thanh thép liên kết hoặc các mối hàn liên kết bằng bản mã (sử dụng máy hàn hoặc máy cắt) - Tháo dỡ tấm tường biên đầu hồi rồi tuần tự tháo đến các tấm lan can, tấm dọc nhà, các tấm ngang nhà và xếp đồng theo quy trình xếp đống các tấm tường tầng áp mái. - Tháo dỡ bản cầu thang, sử dụng các móc cẩu cũ còn nguyên ven để móc cáp, kéo căng cáp giữ ổn định, cắt bỏ liên kết và nhấc hạ bản cầu thang - Thu dọn phế thải trên sàn các tầng và vận chuyển xuống đất bằng hệ thống ống đổ - Kiểm tra hệ thiết bị tăng cứng chuyên dụng sàn dưới đồng thời kiểm tra lại độ nghiêng của công trình trước khi triển khai tháo dỡ tầng tiếp theo - Tuần tự thực hiện thi công tháo dỡ cho các tầng dưới theo quy trình trên, hệ thiết bị tăng cứng chuyên dụng không lắp cho tầng hầm. - Khi tháo dỡ các tầng phía dưới, do độ cao công trình và tầm với của cẩu đã giảm, có thể sử dụng các loại cẩu tự hành khác nhỏ hơn để tiết kiệm chi phí cho các ca cẩu. 4. Kết luận - Từ kết quả khảo sát cho chúng ta hiểu biết tổng thể về kết cấu nhà bê tông panel tấm lớn từ đó giúp cho chúng ta có thể có biện pháp phá dỡ tốt nhất - Phương án phá dỡ đưa ra có thể áp dụng đối với các công trình nằm trong địa bàn thành phố Hà Nội - Từ thực tế áp dụng đối với nhà P3 Phương liệt có thể rút ra được một số kinh nghiệm trong công tác an toàn, lựa chọn thiết bị, cách thức phá dỡ để áp dụng cho các công trình tương tự khác Tác giả: KS. Nguyễn Thanh Vân (Nguồn tin: Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Khoa học cán bộ trẻ Viện KHCN Xây dựng lần thứ 9-tháng 8/2006) __________________ . lập biện pháp phá dỡ cho công trình trên, cần phải thực hiện các bước sau: 3.1 Khảo sát công trình dạng kết cấu bê tông panel tấm lớn Các công trình dạng bê tông panel tấm lớn được thi công theo. Công nghệ phá dỡ kết cấu nhà bê tông tấm lớn Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực xây dựng mới công trình, đi đôi với việc xây mới thì công tác phá dỡ các công trình. hiểu biết tổng thể về kết cấu nhà bê tông panel tấm lớn từ đó giúp cho chúng ta có thể có biện pháp phá dỡ tốt nhất - Phương án phá dỡ đưa ra có thể áp dụng đối với các công trình nằm trong