Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa sự cố khi thi công tầng hầm nhà cao tầng

Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa sự cố khi thi công tầng hầm nhà cao tầng Với đề tài Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa sự cố khi thi công tầng hầm nhà cao tầng được tổng hợp từ các sự cố khi xây dựng tầng hầm, đưa ra nguyên nhân, đề nghị giải pháp phòng chống.

Mở đầu

1 Đặt vấn đề.

Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nớc đòi hỏi mọi ngành trong xãhội phải bắt kịp với sự phát triển đó Vấn đề đặt ra là ta phải có đủ cơ sở hạtầng để phục vụ và đáp ứng cho nhu cầu của xã hội Tầng hầm đầu tiên đợcxây dựng ở nớc ta sau năm 1954 là tầng hầm của nhà 11 tầng đợc viện khoahọc công nghệ xây dựng (IBST) thiết kế và Sở xây dựng Hà Nội thi công vàonăm 1981 Hiện nay nhà nớc cũng nh các đơn vị đã chú trọng xây dựng nhàcao tầng với một hay nhiều tầng hầm góp phần không nhỏ về đáp ứng nhu cầunhà ở, kinh doanh, bãi đỗ xe,… Không gian ngầm do những tầng hầm tạo ra

đã giải quyết đợc nhiều vấn đề về quỹ đất hạn hẹp, và đem lại thêm một khônggian cho đô thị trật hẹp ngày nay

Thực tiễn cho thấy với những lợi ích không nhỏ mà tầng hầm các nhàcao tầng mang lại vì vậy ngày nay việc xây dựng các chung c, cao ốc,…không thể thiếu đợc tầng hầm chỉ khác là số lợng ít hay nhiều Việc xây dựngnhững tầng hầm hiện nay đã gặp phải không ít những sự cố với những mức độkhác nhau làm thiệt hại không ít về tài sản cũng nh tính mạng con ngời

Việc nghiên cứu, tổng hợp, phân tích nguyên nhân và đề xuất nhữngbiện pháp xử lý sự cố gặp phải khi thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng làvấn đề cần thiết hiện nay ở nớc ta

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài.

Đề tài nghiên cứu với mục đích tổng hợp, phân tích những nguyên nhângây ra các sự cố khi thi công xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng Từ đónghiên cứu và đề xuất những biện pháp xử lý các sự cố một cách hiệu quảnhất Đồng thời đề tài cũng làm một tài liệu tham khảo nhằm thi công cáccông trình sau đó có thể đảm bảo an toàn, chất lợng cao, đảm bảo tiến độ củacông trình và giảm đợc một cách tối đa các sự cố gây thiệt hại về ngời và của

3 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.

Đối tợng nghiên cứu ở đây là các công trình nhà cao tầng có xây dựngtầng hầm trên thế giới cũng nh ở Việt Nam đã và đang xây dựng xảy ra sự cố

Từ đó đề xuất các biện pháp xử lý và phòng chống các sự cố trong xây dựngtầng hầm tại Việt Nam

4 Nội dung nghiên cứu.

Trên cơ sở tổng kết và đánh giá những sự cố khi xây dựng tầng hầm nhàcao tầng đã và đang thi công trên thế giới và Việt Nam Luận văn trình bàynhững sự cố điển hình xảy ra trong quá trình thi công, phân tích và đa ranhững biện pháp xử lý.

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị nội dung của luận văn gồmcác phần chính sau:

- Chơng 1 Các hiện tợng, sự cố gặp phải khi xây dựng tầng hầm nhà caotầng

- Chơng 2 Nguyên nhân sự cố khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

- Chơng 3 Nghiên cứu, đề xuất biện pháp phòng chống sự cố khi xâydựng tầng hầm nhà cao tầng

5 ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Ngày nay khi thi công các tầng hầm nhà cao tầng ngày càng nhiều Mộttòa nhà xây dựng ít nhất có từ một đến hai tầng hầm, trong khi thi công luôntiềm ẩn những sự cố do đặc thù ta thi công là bên dới bề mặt đất, thi công các

hố móng, đất đá lại có đặc tính rất phức tạp Tầng hầm là một trong những bộphận quan trọng nhất của nhà cao tầng Dù đợc khảo sát, nghiên cứu cũngkhông thể nắm đợc hết và chính xác hoàn tính chất của đất đá trong vùng mà

ta thi công Vì thế việc ngăn ngừa và hạn chế những rủi do trong xây dựngtầng hầm nói riêng và công trình ngầm nói chung là công việc hết sức quantrọng, giúp công tác thi công đạt đợc tiến độ, chất lợng và giảm thiểu đợc thiệthại về ngời và của

Với đề tài: “ Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa sự cố khi

thi công tầng hầm nhà cao tầng.’’ đợc tổng hợp từ các sự cố khi xây dựng

tầng hầm, đa ra đợc những nguyên nhân của những sự cố, và đề nghị giải phápphòng chống góp phần cho công cuộc xây dựng của Việt Nam hiện nay

đối với các công trình lân cận Hiện nay vấn đề sự cố trong xây dựng đang làmột trong những vấn đề cần chú ý đối với ngành xây dựng nói riêng và của đấtnớc nói chung đợc phản ánh rất nhiều trên các báo, tạp chí khoa học.

Các sự cố gặp phải khi thi công tầng hầm rất phức tạp Dới đây tôi trìnhbầy những sự cố theo từng nguyên nhân khác nhau

- Do xem nhẹ điều kiện địa chất không khảo sát kỹ lỡng

- Do thiết kế không hợp lý, thi công kém chất lợng

1.1 Những sự cố xảy ra do tác động của điều kiện địa chất.

Tác động của điều kiện địa chất ở đây chủ yếu là do ảnh hởng của nớcngầm lên công trình xây dựng

1.1.1 Sự cố tại tòa văn phòng ở quận Hai Bà Trng - Hà Nội.

Đây là công trình xây chen, có diện tích mặt bằng 163,735 m2, cao 8tầng, có 1 tầng hầm, mặt tiền ở mặt phố, xây ngay sát ngôi nhà cũ 4 tầng, cókết cấu khung, móng băng với cốt đáy khoảng -1,2m

Để thi công móng cọc ép và tầng hầm cho ngôi nhà mới, ngời ta ép tờng

cừ xung quanh chu vi móng và tầng hầm bằng cọc ván thép U200 dài 6m Cọc

ép làm móng chỉ cách tờng nhà bên 0,5m nên lúc thi công đã thấy ảnh hởng

đến móng và độ ổn định của công trình bên cạnh Sau khi thi công xong tờngvây hố móng, ngời ta đã đào hố để hút nớc phục vụ thi công đài cọc và tầnghầm

Theo số liệu quan trắc lún từ 22/10/2007 đến 28/02/2008 thì độ lún củanhà bên cạnh về phía hố đào của công trình mới đạt tới 5cm làm cho ngôi nhàlún nghiêng, tách hẳn khỏi nhà liền kề có sẵn ở trên mái tới 15cm Do đó côngtrình cha làm xong móng và tầng hầm đã phải ngừng thi công và tìm biệnpháp xử lý

Nguyên nhân của sự cố này là do thi công ép cọc ván thép làm tờng cừ

đã chấn động đến nền và móng cũ, mặt khác khi hút nớc trong hố đào đã làmcho nền đất của móng cũ lún Độ lún của nhà không đều làm cho nó nghiêng

về phía hố đào đang xây dựng tầng hầm

1.1.2 Sự cố xây dựng nhà văn phòng trên đờng Hà Nội - Hà Đông.

Đây là ngôi nhà theo thiết kế có 15 tầng, có 2 tầng hầm Công trình có

hố đào sâu 10m đợc bảo vệ bằng tờng cừ Larsen sâu 16m với hệ thanh chốngbằng thép hình để ổn định hố đào Trong quá trình thi công ép cọc Larsen vàbơm hút nớc trong hố móng đã làm cho nền đất dới móng nông của một sốnhà 4 tầng gần đó bị lún không đều gây nứt tờng nhà Công trình đã phảingừng thi công để chờ xử lý

Nguyên nhân ở đây có thể là chân tờng cừ cha đợc đặt vào tầng đất sétdẻo cứng cách nớc mà đặt vào tầng cát pha chứa nớc, bão hòa nớc Trong khi

đó mực nớc ngầm ngoài hố móng chỉ cách mặt đất khoảng 1m Vì vậy khibơm nớc hạ mực nớc trong hố móng đã hạ mực nớc chênh lệch gần choc métlàm cho áp lực nớc trong lỗ rỗng thay đổi và làm cho nền đất dới móng bị lún.Một phần do tờng vây bằng cọc Larsen cũ không kín nớc, làm cho nớc ở trong

và ngoài hố đào thông nhau qua chân và thân tờng vây

1.1.3 Sự cố tầng hầm cao ốc Residence ( TP Hồ Chí Minh ).

Công trình có 13 tầng, trong đó có 1 tầng hầm Theo tài liệu khi đào ở

độ sâu -8m dới đáy hố móng có phát hiện nớc ngầm phun lên rất mạnh kèmtheo cát hạt nhỏ Hậu quả dẫn đến ngày 31/10/2007 vỉa hè đờng Nguyễn Siêu

có hố sụt rộng 4*4m và sâu khoảng 3-4m; chung c Casaco trên đờng Thi Sách

- Q1 bị lún nghiêm trọng

Nguyên nhân ở đây cũng là do tờng cừ bằng cọc Larsen không ngăn

đ-ợc nớc nên khi hút nớc để thi công tầng hầm thì cột nớc chênh áp ngoài thành

hố đào đã tạo nên áp lực lớn đẩy nớc qua chân tờng vây đẩy trồi đáy mónglên, đồng thời cuốn theo cát làm sụt lún nền các công trình xung quanh

Biện pháp xử lý đợc sử dụng ở đây là lấp ngay các hố đào sâu và hố sụttạo cân bằng áp lực để tránh tình trạng sụt lún tiếp Đồng thời lắp đặt các thiết

bị quan trắc dịch chuyển, lún và động thái của nớc dới đất để kịp thời pháthiện những sự cố

Công trình có diện tích mặt bằng 10*40m và 2 tầng hầm Tháng11/2007, trong khi đào hố móng phục vụ cho công tác thi công tầng hầm thìnớc ngầm ở đáy hố đào phun lên rất mạnh đồng thời làm phồng đáy hố và làm

xê dịch tờng cừ bằng cọc Larsen khoảng 8cm Đất nền bị xụt lún làm nứt đờnghẻm lân cận và làm nghiêng tờng ngăn

Biện pháp xử lý là ngừng thi công và dùng biện pháp khoan giếng hạmực nớc ngầm

1.1.5 Sự cố khi xây dựng công trình Lim Tower (911 Tôn Đức Thắng Quận 1 - TPHCM).

-Khi xây dựng công trình Lim Tower, trong quá trình thi công tầng hầm

có hiện tợng tại độ sâu 12m nớc ngầm kéo theo cát chảy mạnh qua công trình

đang thi công gây sụt lún, nghiêng 450 căn nhà 28/1A Ngô Văn Năm Hậu quả

là đã gây nguy hại đến những nhà liền kề, một số hộ đã phải di dời khỏi cănnhà của mình do có thể gây nguy hiểm tới tính mạng Nguyên nhân ở đây là

do tác động của nớc ngầm qua lỗ thủng của tờng vây

Biện pháp xử lý ở đây là đã phải di dời các hộ dân ở lân cận công trình

đang xây dựng nhằm đảm bảo an toàn cho ngời dân sống tại các hộ liền kềcông trình đang xây dựng

1.2 Những sự cố công trình xảy ra do chất lợng thi công.

Một trong những nguyên nhân không thể kể đến hiện nay gây nên nhiều

sự cố đó là chất lợng thi công các công trình

1.2.1 Sụt lún công trình Trung tâm thơng mại Đà Nẵng.

Công trình đợc xây dựng trên nền của Trung tâm siêu thị Đà Nẵng cũ

do tập đoàn Nguyễn Kim làm chủ đầu t Công trình có 3 hạng mục chínhgồm:

- Công trình xây mới chợ - Siêu thị Đà Nẵng với diện tích 2630m2: 1 tầnghầm và 5 tầng lầu

- Trung tâm mua sắm Nguyễn Kim có diện tích 1271m2: 1 tầng hầm và 5tầng lầu

- Trung tâm thơng mại phức hợp Đà Nẵng có diện tích khuôn viên14600m2: 13 tầng trong đó có 1 tầng hầm

Sự cố xảy ra là vào đêm 31/5/2011 trong khi đang thi công, công trình

đã làm sập 35m taluy vỉa hè, gây nứt 15m đờng nhựa và vết nứt ăn sâu vào2,2m mặt đờng hẻm

Hình 1.3 Vỉa hè và đờng bị nứt do ảnh hởng củacông trình Trung tâm thơng mại Đà Nẵng.

Nguyên nhân sự cố là do đoạn tờng Barrette bao quanh tòa nhà tại vị tríphía Đông cao trình tầng hầm bị nứt bục khiến đất đá phía bên ngoài sụt vàobên trong tầng hầm

Biện pháp xử lý là Ban quản lý dự án đã đổ bê tông bịt chỗ bục, ngănkhông cho đất sụt tiếp và tiến hành khắc phục phần đờng và vỉa hè bị sụt, nứt

Đợc biết công trình thi công dới sự giám sát của 3 đơn vị: Công tyCP tvấn xây dựng công nghiệp và đô thị Việt Nam (t vấn quản lý dự án), Công ty

CP t vấn kiến trúc xây dựng TT-AS và Công ty CP t vấn phát triển công nghệxây dựng (t vấn thiết kế) mà vẫn để sự cố xảy ra Điều này đặt ra cho chúng ta

là cần phải xem xét tới trình độ của các đơn vị tham gia thi công cũng nh giámsát công trình

1.2.2 Sự cố sập nhà gần cao ốc M&C tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Đây là công trình cao ốc văn phòng, trung tâm thơng mại và căn hộ chothuê, có tổng diện tích sàn là 127126m2, trong đó có 5 tầng hầm và 40 tầnglầu

Sự cố xảy ra làm căn nhà số 3, đờng Hàm Nghi có 2 tầng đã bị sụp đổhoàn toàn Căn nhà số 5 thuộc công ty CP dịch vụ và thơng mại thành phố với

3 tầng đã bị kéo vách sụp đổ 1/2 diện tích

Hình 1.4 Toàn bộ diện tích bị sụp đổ đang dần bị

nhấn chìm trong nớc

Hình 1.5 Công trình cao ốc M&C đang xây dựng

Nguyên nhân của sự cố đợc xác định là do lỗ hổng của tờng vây, khi thicông tới vị trí tầng hầm thứ 3 (sâu 9,7m), nớc ngầm cùng bùn đất chảy vàotầng hầm công trình gây sụt lún nền móng và sập đổ nhà bên cạnh công trìnhcũng nh sụt lở lòng lề đờng

Biện pháp xử lý là chủ đầu t đã tiến hành bịt ngay chỗ tờng vây bịkhuyết tật đồng thời tìm các giải pháp ngăn chặn các sự cố tơng tự

1.2.3 Sự cố khi xây dựng công trình Trung tâm thơng mại thuộc khu chợ C Đà Lạt.

Công trình có 14 tầng trong đó có 4 tầng hầm Hiện tợng xảy ra khi thicông tầng hầm của tòa nhà đó là: đã có một vết nứt dài gần 200m chạy quakhu dân c làm ảnh hởng trực tiếp tới khoảng 20 hộ dân sống gần công trình.Vết nứt làm vỡ một loạt ống nớc, gây nứt tờng nhà, chỗ rộng nhất khoảng 7cm

và tụt sâu hơn 20cm so với mặt đất bình thờng

Hình 1.6 Trung tâm thơng mại đang xây dựngMột số hình ảnh về thiệt hại mà công trình Trung tâm thơng mại gây racho các hộ dân c sống gần khu đang xây dựng

Hình 1.7 Vết nứt xuất hiện tại nhiều vị trí.

Hình 1.8 Một số khách sạn ở gần đó cũng bị nứt tờng

Nguyên nhân của các hiện tợng này đó là do đơn vị thi công đóng cọc

và múc đất thi công tầng hầm Có thể do tờng vây mà đơn vị thi công không

đảm bảo nên đã làm đất đá phía ngoài tờng vây mất ổn định và gây nên nhữnghiện tợng nêu trên

Biện pháp xử lý ở đây là đơn vị thi công đã phụt vữa hàn gắn các vết nứtlún xung quanh khu vực thi công Đây mới chỉ là biện pháp tạm thời còn biệnpháp lâu dài thì vẫn cha có

1.2.4 Sập căn nhà 4 tầng tại 792A Nguyễn Kiệm, phờng 3, quận Gò Vấp, TPHCM.

đủ, nên đã không thể chống đỡ đợc sự sập đổ của ngôi nhà

Một nguyên nhân phải kể đến ở đây là do chủ nhà đã thi công trái phépkhi cha đợc cơ quan chính quyền cấp phép xây dựng ngôi nhà với 2 tầng hầm

1.2.5 Sự cố sạt lở móng tòa nhà MD COMPLEX TOWER

Công trình MD COMPLEX TOWER do chủ đầu t là Công ty TNHHMTV đầu t và phát triển nhà đô thị (Bộ Quốc Phòng) đã xảy ra sự cố sạt lởmột đoạn móng dài hơn choc mét đang trong giai đoạn thi công Khu vực sạt

lở tiếp giáp với đờng Nguyễn Cơ Thạch (Quận Cầu Giấy - Hà Nội) nên đã ảnhhởng tới một phần đờng ống tuynel ngầm dới lòng đất

Cao ốc bỏo tuổi trẻ

Sở ngoại vụ Cụng trỡnh cao

ốc Pacific Viện KHXH phớa Nam

Hình 1.12 Vị trí công trình Pacific

Kết cấu công trình: Tòa cao ốc Pacific đợc cấp phép xây dựng tháng2/2005, diện tích mặt bằng 1.750m2, cao 78,45m, 3 tầng hầm và 1 tầng kỹthuật (chiều sâu 11,8m), 1 tầng trệt và 20 tầng lầu; tổng diện tích sàn xâydựng là trên 22.000 m2 Tuy nhiên trong quá trình thi công, chủ đầu t cao ốcPacific đã điều chỉnh thiết kế (tuy cha đợc Sở Xây dựng thành phố cho phép)lên thành 6 tầng hầm (chiều sâu 21,1m), 1 tầng trệt, 21 tầng lầu, tổng diện tíchsàn xây dựng lên tới hơn 41.000m2 với hệ khung gồm 16 cột có tiết diện1400x1400 mm và sàn ngang

Nền móng công trình: Công trình sử dụng móng bè bê tông cốt thép đặttrên 65 cọc barrette kích thớc 2,8x1,2m sâu 67m Theo thiết kế, hệ tờng vâygồm 50 tấm panel kích thớc từ 2,8 đến 5,7m, dày 1m sâu 45m nhng khi thicông công ty PACIFIC đã thay đổi thành 24 panel kích thớc 2.8 đến 7.7m, dày1m sâu 45m Gioăng cách nớc giữa các tấm panel không đợc chỉ định chiềudài trong thiết kế nên đơn vị thi công chỉ đặt đến đáy tầng hầm,tức khoảng22m

Thi công các tầng ngầm theo phơng pháp “bán ngợc” (semi top-down)

sử dụng hệ chống đỡ ngang là hệ dầm sàn bê tông cốt thép dày 230mm và250mm tựa lên cột biên tạo ra hệ chống ngang phía trong tờng vây

 Điều kiện địa chất khu vực.

Theo các tài liệu khảo sát về địa chất địa tầng khu vực từ trên xuống nhsau:

- Lớp 1: Đất san lấp có chiều dày 1m;

- Lớp 2: Sét pha, xám nhạt nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, bề dày lớp4,2m;

- Lớp 3: Sét pha sạn, xám trắng xám vàng, xám xanh, trạng thái dẻocứng, chiều dày lớp 4,1m;

- Lớp 4: Cát hạt nhỏ đến hạt trung, nâu nhạt, nâu vàng, xám trắng, nâu

đỏ, trạng thái chặt vừa đến chặt, chiều dày lớp 29m;

- Lớp 5: Sét nâu đỏ, vàng nhạt, trạng thái cứng đều đến rất cứng, chiềudày lớp 15,1m;

- Lớp 6: Sét pha màu vàng, xám xanh, xám trắng, trạng thái nửa cứng,chiều dày lớp 2,3m;

- Lớp 7: Cát hạt trung, nâu vàng, xám xanh, trạng thái chặt đến rấtchặt, chiều dày sâu 80,45m;

Mực nớc ngầm trong khu vực là -9m từ cốt cao mặt đất tự nhiên, tơng

đối ổn định Chân của tờng vây vừa vào mái lớp sét (số 6) còn mũi của cọcbarrette vào mái của lớp cát pha (số 8)

Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đợc trình bày dới bảng sau:

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp đất

Hạt cát % 55,7 56,9 32,0 57,2 44,4 80 45,2 61,0 84,3Hạt bụi % 25,0 19,1 17,0 20,6 27,5 5,8 22,7 16,2 6,2Hạt sét % 19,3 24,0 22,0 22,2 18,0 5,1 32,1 22,8 5,2

Độ ẩm tự

nhiên W % 18,59 21,2 18,19 18,65 14,67 17,55 17,8 17,26 17,03Dung trọng tự

nhiên w, T/

Dung trọng

khô k, T/m3 1,65 1,64 1,7 1,71 1,68 1,72 1,75 1,74 1,72

daN/cm2 0,13

2 0,242 0,253 0,244 0,187 0,055 0,38 0,307 0,055SPT 7-9 16-20 11-14 10-12 22 12-31 >5046- >5035- >5029-

Hình 1.13 Mặt cắt địa chất công trình Pacific

 Diễn biến sự cố.

Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi công sàn tầng hầm, đến tháng10/2007 thi công đợc bốn tầng hầm và bắt đầu thi công tầng hầm thứ 5 Trớckhi xảy ra sự cố đã thi công xong các panel tờng vây, cọc barrette và thi công

đổ bê tông đến sàn tầng trệt tại các trục 1-3 và 6-8 Phần khoảng hở từ trục 3

đến trục 6 sử dụng các thanh thép I400 để làm hệ thanh chống đỡ tờng vây

Ngày 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi đang đào đất để chuẩn bị đổ bêtông móng thì ở vị trí tiếp giáp tờng vây tại cao trình âm 21 mét so với cốt nền

tầng trệt của công trình Pacific, tờng vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35cm, dài

168 cm Do áp lực mạnh của nớc ngầm tại vị trí lỗ thủng nên gây tràn nớc vàlôi đất phía ngoài tờng vào trong tầng ngầm (Hình 1.15) do đó khoảng 19 giờthì dãy nhà trụ sở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam bộ gồm 1 tầng trệt 2 tầnglầu bất ngờ đổ sập, bị vùi sâu dới lòng đất hơn 10m; phần còn lại của khu nhàcũng có nguy cơ đổ sập (Hình 1.16)

Hình 1.14 Hiện trạng công trình

Pacific Hình 1.15 Viện khoa học xã hộivùng Nam bộ.Theo điều tra tờng vây bị thủng, nứt từ 20 - 30cm, ở tầng hầm thứ 3 vàthứ 4 lộ cốt thép chịu lực từ vài cm đến 80cm, chân tờng bị nghiêng nên phátsinh khe hở chỗ tiếp giáp mối nối các tờng vây (Hình 1.17,1.18)

Hình 1.16 Vết nứt tờng vây Hình 1.17 Khe hở tiếp giáp giữa 2tấm tờng vây công trình Pacific.

 Nguyên nhân sự cố.

Nguyên nhân của sự cố ở đây là do tờng vây bị thủng nên đã gây ra sự

cố nghiêm trọng phá hủy Viện khoa học xã hội vùng Nam bộ

Một vấn đề nữa là do chủ đầu t đã tự động thay đổi thiết kế của côngtrình khi cha đợc cho phép

 Biện pháp xử lý.

Nhằm hạn chế sự phát triển của sự cố, công trình tạm ngừng một thờigian, chủ đầu t đã yêu cầu đơn vị thi công khoan phụt xi măng và tạo ra 2hàng cọc xi măng đất có dờng kính 40cm để chống thấm dọc các vị trí tiếpgiáp giữa các tấm panel tờng vây Nhờ đó lợng nớc ngầm chảy vào tầng ngầm

đã giảm đi rõ rệt

Đây là một trong những sự cố nghiêm trọng gây thiệt hại rất lớn về tàisản, chủ đầu t đã phải bỏ ra những khoản tiền không nhỏ do sự cố gây ra Mộtthiệt hại không thể không nhắc đến là nó để lại một d luận xấu, môt cái nhìnkhông tốt cho ngành xây dựng

 Một số bài học từ sự cố.

Qua phân tích các mặt có liên quan đến sự cố những công trình liền kềvới cao ốc Pacific có thể rút ra một số bài học kinh nghiệm sau đây :

1 - Về mặt quản lý: kinh nghiệm của nhiều nớc (Washinton, Mỹ;Frankfurt, CHLB Đức; Thợng hải,Trung quốc) ngời ta bắt buộc các dự áncông trình ngầm (thiết kế và thi công) có độ sâu trên 5m đều phải qua cơ quanquản lý xây dựng nhà nớc thẩm định, nếu đạt yêu cầu mới đợc phép thi công.Mục đích của việc này là để giảm rủi ro cho công trình và đảm bảo an sinhcho cộng đồng Có lẽ ở ta cha quy định chặc chẽ vấn đề này và sẵn sàngchuyển sang “chủ đầu t chịu mọi trách nhiệm” chăng? Nhà thầu thi công tầngngầm phải là nhà thầu có năng lực và kinh nghiệm đợc chọn qua cạnh tranh, tvấn giám sát phải là đơn vị độc lập, ở công trình này hình nh không thực hiện

điều đó

2 - Tài liệu khảo sát đất nền phục vụ cho thiết kế tầng ngầm với cọc sâutới 67m nhng chỉ có một lỗ khoan sâu 80m , rất ít thông tin về điều kiện thuỷvăn nên động thái nớc ngầm không đợc sáng tỏ, từ đó có thể làm cho ngời thicông không có điều kiện để đánh giá đầy đủ tác động bất lợi của nớc ngầm

đối với phần ngầm của công trình

3 - Về mặt thiết kế: Tuy tờng đủ khả năng chịu lực nhng thiếu hẳn phầntính chuyển vị của tờng trong các giai đoạn thi công Theo kết quả tính toáncho thấy chuyển vị của tờng, theo kinh nghiệm nớc ngoài là quá lớn Tuy rằngtrong các tài liệu thiết kế của nớc ta cha quy định các chuyến vị giới hạn của

hệ kết cấu chống giữ hố đào cũng nh của công trình lân cận, nhng điều nàykhông thiếu tài liệu để ngời thiết kế tham khảo

4 - Về chất lợng thi công: Trách nhiệm các bên trong thi công khóphân định và không kiểm soát chặt chẽ trong quá trình thi công Hơn nữa,không đặt hệ thống đo đạc và quan trắc công trình tầng ngầm cũng nh côngtrình liền kế, do đó không kiểm tra đợc chất lợng của tờng (độ đồng nhất của

bê tông và độ thẳng đứng của tờng…) cũng nh động thái của công trình lâncận (nứt,nghiêng và các biến dạng khác…) Do đó, hiện tợng phát triển cácvết nứt tuy xảy ra nhiều lần ở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam bộ nhngkhông đợc đánh giá một cách nghiêm túc để từ đó có biện pháp đối phó thíchhợp và kịp thời nhằm ngăn chặn sự cố Cũng có thể những ngời thiết kế, thicông cha có đủ kinh nghiệm và kiến thức cần thiết để dự báo và ngănchặn/phòng ngừa sự cố

5 - Lớp cát (số 6) với mực nớc ngầm cao và tờng vây thi công chất lợngkém là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự cố.

1.3 Đánh giá chung về những hiện tợng, sự cố khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng.

Trong thời gian gần đây chúng ta đã xây dựng rất nhiều những nhà caotầng mà một bộ phận quan trọng đó là các tầng hầm Xây dựng tầng hầmchúng ta phải làm việc với những hố đào có thể sâu đến rất sâu tùy thuộc vàoquy mô và mục đích sử dụng của công trình đã đợc thiết kế Mặc dù đã ápdụng nhiều kỹ thuật cũng nh công nghệ xây dựng nhng nh đã nêu ở trên

( mục 1.1 và 1.2) đã có không ít sự cố xảy ra trong quá trình xây dựng mà ta

có thể tổng hợp đợc những hiện tợng cơ bản của các sự cố nh sau:

1.3.1 Những hiện tợng chính.

- Hiên tợng sập đổ: Khi xây dựng các tầng hầm có thể gây nên sập,

phá hủy một phần hay phá hủy toàn bộ công trình lân cận

- Hiện tợng h hỏng: Hiện tợng mà các công trình lân cận bị nứt,

nghiêng, sụt đất xung quanh công trình thi công

- Hiện tợng mất ổn định hố đào: Hố đào có thể mất ổn định do hệ

thống chống đỡ không đủ chịu lc, vật liệu kém, tác động của tải trọng bênngoài

- Hiện tợng sụt đất: Hiện tợng sập cục bộ thành rãnh đào và hố khoan

khi thi công tờng cừ và cọc bằng phơng pháp đổ tại chỗ có thể để lại các hốcnhỏ trong đất Các hốc có quy mô lớn hơn đợc hình thành khi đất bị cuốn theodòng chảy của nớc vào hố móng qua khe hở giữa các tấm cừ hoặc qua cáckhuyết tật trên kết cấu cừ Hiện tợng này có khả năng xảy ra khi hút nớc hố

đào để thi công móng tầng hầm trong nền cát bão hòa

1.3.2 Đánh giá về ảnh hởng của việc xây dựng tầng hầm bằng phơng pháp đào mở tới công trình lân cận.

Nhìn chung một số kết cấu gồm nhiều thành phần có độ cứng và độ bềnkhác nhau, một số khuyết tật của kết cấu nh vết nứt có thể có trớc khi bịchuyển vị của nền đất do hố đào gây ra Các kết quả nghiên cứu đều dựa trên

số liệu thực tế đã quan trắc và đánh giá

Góc lệch và chuyển vị ngang nh những thông số chính để đánh giá sự hhại Mặc dù có một số cách khác nhau để mô tả lún lệch, nhng lý do lựa chọnbiến dạng góc làm tiêu chí vì:

1) Công trình gần hố đào thờng có độ lún lệch lớn

2) Biến dạng góc dễ dàng quan sát trong thực tế

Cording et al (1978) đã nghiên cứu phản ứng công trình do các chuyểndịch nền đất Các quan sát thực nghiệm h hỏng công trình tại Washington D.C

và New York tơngứng với mức độ biến dạng Sơ đồ, dạng vết nứt đợc quantrắc tại kết cấu nhà gạch cạnh hố đào, tờng chịu lực vuông góc với hố đào, có

ba dạng vết nứt đợc quan sát và mô tả nh sau:

 Các vết nứt và đứt gãy tập trung chủ yếu ở gần cửa sổ Khi các vết nứtchéo tiếp xúc với mặt tờng chính có thể gây ra rơi các mảnh vụn của lớptrát

 Các vết nứt gần thẳng đứng xuất hiện gần mái nhà, kéo dài và xuyênqua hàng gạch, các vết nứt này xuất hiện có liên quan tới sự vồng lêncủa kết cấu Các vết nứt tập trung gần tờng chính nơi có góc lệch lớnnhất

 Các vết nứt gần thẳng đứng tập trung xảy ra gần móng công trình, cácvết nứt kéo dài từ móng tới độ cao khoảng 1,5~3,0m Vị trí và hớngcủa chúng đợc cho là bị ảnh hởng của chuyển vị ngang của nền.Ngoài vết nứt, độ nghiêng ra thì độ lún thêmvà chuyển vị ngang củacông trình lân cận cũng có thể dẫn đến những biến dạng không cho phép

1.3.2.2 Đánh giá mức độ h hại của công trình.

Boscardin và Cording (1989) đã nghiên cứu sự liên quan giữa mức độ h hại công trình dựa trên biến dạng kéo tới hạn với các thông số biến dạng (biến dạng góc  và biến dạng ngang tới hạn h) Trong nghiên cứu này hai ông đã

sử dụng dầm tĩnh định đặt tại hai gối đơn và tải trọng tập trung đặt ở giữa nhịp

để liên hệ với biến dạng tới hạn ( và h) Biểu đồ đánh giá h hại dựa trên tỷ sốgiữa mô đun đàn hồi và mô đun trợt E/G = 2,6 và tỷ số giữa chiều dài với chiều cao ngôi nhà L/H = 1 Hình 1.18 dới đây chỉ ra biến dạng tới hạn

0,0005, 0,00075, 0,0015, 0,003 cho biên h hại từ không đáng kể tới rất

nghiêm trọng Giá trị giới hạn này sẽ có một số giá trị thay đổi vì kết cấu có tỷ

số E/G và L/H thay đổi lớn

Phơng pháp của Boscardin vừa nêu hiện đợc dùng khá rộng rãi để đánh giá mức độ thiệt hại của công trình lân cận hố đào, từ đó xác định đợc giải pháp xử lý thích hợp cho hố đào hoặc công trình

Mức độ thiệt hại đợc thể hiện trên hình 1.18

Những nghiên cứu sau đó, Storer J.Boone (1996) đã tổng hợp 3 yếu tố:

Bảng 1.1 Phân loại mức độ h hại theo bề rộng vết nứt của công trình cạnh hố

Nhẹ Vết nứt dễ dàng lấp đầy, có thể yêu

Trung bình Vết nứt yêu cầu cắt bỏ và phủ lại.

Thay thế xi măng cho gạch

515 hoặc nhiều vếtnứt >3mm

Nặng Sửa chữa phải thay thế tờng, đặc

biệt là ở vùng cửa sổ và cửa đi

1525 và phụ thuộcvào số lợng vết nứt.Rất nặng

Sửa chữa lớn kéo theo phải xây lạidầm mất khả năng chịu lực Cửa sổ

Biến dạnggóc  = /LKhông

đáng

kể (0)

(1,2 in) < 1/300Rất nhẹ

(1)

Nứt mảnh, dễ xử lý trong khi

trang trí bình thờng Trong

1/300 1/240

trám Yêu cầu phải trang trí

lại Trong tòa nhà có một số

chỗ nứt gẫy Những nứt nẻ có

thể khá lớn Yêu cầu trát vữa

lại để chống thấm Cửa và

cửa sổ có thể bị kẹt nhẹ

(1,5 - 2 in)

1/240 1/175

> 3mm

5 - 8cm(2 - 3 in)

1/175 1/120

-Nặng

(4)

Việc sửa chữa gồm cả phá,

xây lại một phần tờng Tờng

bị nghiêng hoặc phình ra rất

đáng kể Khả năng chịu lực

của dầm kém

15 25mm,phụthuộcvào sốlợngkhe nứt

-8 - 13cm(3 - 5 in) 1/120 - 1/70

Rất

nặng

(5)

Yêu cầu chính về sửa chữa

bao gồm cả cục bộ hoặc xây

lại hoàn toàn Dầm mất khả

năng chịu lực Tín hiệu báo

nguy cơ mất ổn định

Thờng

>

25mm, Phụthuộcvào sốlợng

>13cm(> 5 in)

> 1/70

khe nứt

Chơng 2 Nguyên nhân sự cố khi xây dựng

tầng hầm nhà cao tầng

Sự cố và những rủi do là những vấn đề không một ai mong muốn nó xảy

ra nhất là trong công tác xây dựng nói chung và công tác thi công tầng hầmnói riêng vì nó để lại hậu quả làm thiệt hại về tính mạng, tài sản của chínhchúng ta Trên cơ sở nghiên cứu và quan sát, theo dõi thực tế tác giả đã thống

kê các nguyên nhân chính gây nên sự cố khi thi công tầng hầm của các nhàcao tầng

2.1 Tổng hợp những nguyên nhân gây ra sự cố tầng hầm.

2.1.1 Nguyên nhân xem nhẹ điều kiện địa chất và sai lầm trong khảo sát.

Công tác thi công tầng hầm thực hiện trong môi trờng là dới bề mặt đất,việc nắm rõ những yếu tố của môi trờng thi công là một trong những công táchết sức quan trọng Tuy vậy hiện nay khi xây dựng các tầng hầm đã để xảy ranhiều sự cố, một trong những nguyên nhân của các sự cố đó là xem nhẹ điềukiện địa chất, không khảo sát kỹ điều kiện địa chất thủy văn cũng nh điều kiện

địa chất công trình tại khu vực xây dựng

 Các sai sót trong hoạt động khảo sát xây dựng thờng biểu hiện ở cáckhía cạnh sau:

- Không phát hiện đợc hoặc phát hiện không đầy đủ quy luật phân bốkhông gian (theo chiều rộng và chiều sâu) các phân vị địa tầng, đặc biệt cáclớp đất yếu hoặc các đới yếu trong khu vực xây dựng và các khu vực liênquan.

- Đánh giá không chính xác các đặc trng, tính chất xây dựng của cácphân vị địa tầng có mặt trong khu vực xây dựng; thiếu sự hiểu biết về nền đấthay do công tác khảo sát địa kỹ thuật sơ sài Đánh giá sai về các chỉ tiêu cơ lýcủa nền đất;

- Không phát hiện đợc sự phát sinh và chiều hớng phát triển của các quátrình địa kỹ thuật có thể dẫn tới sự mất ổn định của công trình xây dựng;

- Không điều tra, khảo sát công trình lân cận và các tác động ăn mòncủa môi trờng…

Những sai sót trên thờng dẫn đến những tốn kém khi phải khảo sát lại(nếu phát hiện trớc thiết kế), thay đổi thiết kế (phát hiện khi chuẩn bị thicông) Còn nếu không phát hiện đợc thì thiệt hại là không thể kể đến đợc khi

đã đa công trình vào sử dụng

 Khi khảo sát các đơn vị đã thiếu một số chỉ tiêu đất nền cần thiết:

Tác động của nớc ngầm đối với độ lún của đất rất đa dạng và xảy ra ởcác giai đoạn đào khác nhau Tại nơi tờng chắn đặt vào lớp đất dính nhngkhông đạt tới độ sâu của hố đào, trạng thái thấm ổn định sẽ phát triển thànhdòng ở bên dới chân tờng và đẩy nổi đáy hố đào Dòng thấm này là nguyênnhân làm giảm áp lực nớc ngầm, làm gia tăng ứng suất hữu hiệu và độ lún của

đất quanh hố đào Cũng tại thời điểm này, sức kháng bị động giảm do dòng

đẩy nổi phía trong của tờng chắn, sự chuyển dịch lớn hơn xảy ra khi sứckháng bị động thay đổi đến một lợng nào đó Sự hình thành trạng thái ổn địnhnớc ngầm nh vậy là nguyên nhân dẫn đến sự dịch chuyển của đất theo cả haiphơng nằm ngang và thẳng đứng, có khi xuyên qua tờngchắn nếu chúng thicông không tốt Các dòng chảy của nớc ngầm vừa nêu (Hình 2.1)

Hình 2.1 Dòng chảy của nớc ngầm vào hố đào

Sự hạ nớc ngầm lớn nhất ở gần hố đào và giảm dần theo sự tăng khoảngcách so với hố đào, vì vậy quá trình lún ở các điểm khác nhau trong đất sẽ cóhình dáng tơng tự nh do dỡ tải các lớp đất ở phía trên hố đào gây ra (Hình2.2)

Hình 2.2 Hạ mực nớc ngầm trong hố móng làm cho đất ở

xung quanh hố bị lún không đều

2.1.2 Nguyên nhân do sai lầm trong thiết kế.

Thiết kế là công tác không thể thiếu khi ta tiến hành xây dựng Dựa trênnhững kết quả khảo sát đợc ngời thiết kế đa ra đợc giải pháp tốt nhất để côngtrình đảm bảo yêu cầu về sử dụng cũng nh các yêu cầu về an toàn,…

Những sự cố khi xây dựng tầng hầm thờng xảy ra do tính toán sai cácthông số sau:

- Tính lún: Vấn đề lún và lún lệch gây ra những sự cố nghiêm trọng chonền móng, gây h hại cho công trình và các công trình lân cận

- Tính sức chịu tải của nền không đúng

- Tính lu lợng nớc, lới thấm,với điều kiện biên và chỉ tiêu đất nền sai

- Tính áp lực ngang không chính xác, không kể đến các trờng hợp tảitrọng và trạng thái ứng suất khác nhau trong thi công

- Không kể đến khả năng phá hỏng hố đào do đẩy nổi hoặc cát chảy

- Khi tính toán ngời thiết kế cần chú ý tới những điều kiện phù hợp vớiphơng pháp thi công để lúc thi công đợc đảm bảo

- Không có biện pháp cấu tạo để công trình có thể thay đổi đợc với điềukiện nhiệt độ, ăn mòn

2.1.3 Nguyên nhân do sai lầm trong thi công.

Hiện nay chúng ta tiến hành xây dựng đã xảy ra nhiều sự cố mà mộttrong những nguyên nhân chính gây ra những sự cố đó là do công tác thi công

Nhiều nhà thầu thi công không có hoặc ít kinh nhiệm lại đợc thi công nên đãgây ra những lỗi nghiêm trọng.

- Khi thi công bơm vữa với tốc độ lớn nhằm mau chóng hạ mực nớcngầm để thi công khi độ sâu đặt móng lớn, trong khi không quan tâm tới tầng

đất xung quanh: đất có hệ số thấm lớn dễ gây lún xung quanh và sụp nhiềuhoặc hệ số thấm nhỏ gây tăng lực trì trên khối tích và tăng áp lực ngang lên t -ờng vây gây phá hoại kết cấu

Ngày nay chúng ta thi công tầng hầm với nhiều phơng pháp nh: