Khái niệm về tầng hầm >> Trong khu nhà cao tầng, các sàn tầng được phân loại như sau: • Tầng trệt Tầng 1: Sàn của tầng trệt nằm ngang trên mặt đất và quy ước... Do nhu cầu sử dụng Tại c
Trang 1CHUYÊN ĐỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM BẰNG
CÔNG NGHỆ THI CÔNG TOP-DOWN
Trang 2Nội dung Chương I: Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam >>
Chương II: Các công nghệ thi công tầng hầm nhà nhiều tầng >> Chương III: Công nghệ thi công Top-down >>
Chương IV: Thống kê và so sánh các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật
cho các phương pháp thi công tầng hầm tại Việt Nam >> Chương V: Kết luận >>
Trang 3Chương I
Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam >>
I.1 Khái niệm về tầng hầm >>
I.2 Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm tại Việt Nam >>
I.3 Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà có nhiều tầng >>
I.4 Kết luận >>
Trang 4Chương I: Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam
I.1 Khái niệm về tầng hầm >>
Trong khu nhà cao tầng, các sàn tầng được phân loại như sau:
• Tầng trệt (Tầng 1): Sàn của tầng trệt nằm ngang trên mặt đất và quy ước
Trang 5I.2 Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm tại VIệt Nam >>
• Ở Việt Nam nhà nhiều tầng có tầng hầm chỉ mới xuất hiện gần đây tại những công trình liên danh với nước ngoài hoặc công trình vốn 100% nước ngoài Ta có thể kể đến một
số công trình có tầng hầm ở TP Hồ Chí Minh và thủ đô Hà Nội, nhưng số có tầng hầm
mới ở mức từ 1-2 tầng hầm (Xem bảng thống kê nhà cao tầng có tầng hầm ở VN & TG )
• Qua bảng thí dụ trên ta thấy các công trình thường có từ 1->4 tầng hầm, chiều sâu từ 5m->10m Tất nhiên trong trong tương lai sẽ có nhà cao tầng nhiêu tầng hầm hơn do nhu cầu và công nghệ phát triển
• Tầng hầm trong các nhà cao tầng sẽ là vấn đề quyen thuộc trong ngành xây dựng trên thế giới và cả trong nước, nó rất phù hợp cho thành phố tương lai, được thiết kế hiện đại, đảm bảo yêu cầu về môi sinh, môi trường…vv Ta có thể nói rằng tầng hầm trong nhà nhiều tầng là một nhu cầu khách quan vì nó có những ưu việt ta phải tận dụng
TT Công trình Số tầng nổi Số tầng hầm Độ sâu đào(m)
3 Central Plaza - Hồng Kông Chi 75 3 16,3
Trang 6I.3 Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà có nhiều tầng >>
a/ Do nhu cầu sử dụng
Tại các nước công nghiệp phát triển trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu về nhà cửa tăng nhanh, các phương tiện cũng tăng theo cộng với mức sống khá cao đã kéo theo một loạt các hoạt động dịch vụ, trong khi đó diện tích để xây dựng lại hạn hẹp vì thế việc ra đời của nhà nhiều tầng và có tầng hầm là tất yếu nhằm đáp ứng những nhu cầu của xã hội Nói khác đi, đó chính là nhu cầu của cư dân sống trong các khu nhà đó Việc xây dựng tầng hầm phát triển mạnh nhằm:
• Làm kho chứa hàng hóa, phục vụ sinh hoạt công cộng như bể bơi, cửa hàng, quán bar, Gra ô tô , xe máy vv.
• Làm tầng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề về điều hòa chung tâm, xử lý nước thải, lắp đặt máy móc phục vụ giao thông(thang máy)…
• Làm nơi cư trú tạm thời khi xảy ra triến tranh Dùng làm kho bạc ở các ngân hàng vv.
b/ Về mặt nền móng:
• Ta thấy nhà nhiều tầng thường có tải trọng rất lớn ở chân cột, nó gây ra áp lực rất lớn ở nền móng, vì vậy khi làm tầng hầm ta đã giảm tải cho móng vì một lượng đất khá lớn trên móng đã được lấy đi.
• Khi có tầng hầm thì móng được đưa xuống khá sâu có thể đặt được vào nền đất tốt, cường độ của nền tăng lên (Khi cho đất thời gian chịu lực)
• Tầng hầm đặt sâu nằm dưới mực nước ngầm, chịu áp lực đẩy nổi theo định luật Acsimet, như thế nó sẽ giảm tải cho móng công trình, đồng thời giảm lún cho công trình
Trang 7I.4 Kết luận >>
• Qua các vấn đề nêu trên, ta có thể khẳng định việc thiết kế, xây dựng các công trình dân dụng có tầng hầm ở Việt Nam là cần thiết
Trang 8Chương II
Trang 9Chương II: Các công nghệ thi công tầng hầm nhà nhiều tầng >>
• Khi thi công tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng, một vấn đề phức tạp đặt ra là
giải pháp thi công hố đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến các yếu tố kỹ thuật và môi trường
Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển và có thể lún gây hư hỏng công trình lân cận nếu không có giải pháp thích hợp.
• Trong thực tế có nhiều phương pháp giữ thành hố đào để không bị sập, chuyển vị trong quá trình thi công Các giải pháp đưa ra là tùy thuộc vào độ sâu hố đào, điều kiện địa chất, mặt bằng thi công, giải pháp kết cấu…
Trang 10II.1/ Phương pháp đào đất trước sau đó thi công kết cấu tầng hầm >>
1/ Đào đất hố móng theo mái dốc tự nhiên: Yêu cầu mặt bằng thi công
rộng đủ để mở mái taluy và để thiết bị thi công
Trang 11Qua thực tế ta có thể đưa ra các phương án giữ vách hố đào theo phương pháp thi công cổ điển như :
a Đào đất theo mái dốc tự nhiên
b Đào đất có cừ không chống
H : Chiều sâu hố đào
h : Chiều sâu ngàm của cừ
c Hố đào đào thành nhiều tầng
có cừ chắn không chống
e Ván cừ giữ vách có neo khi cần thông thoáng cho hố đào khi thi công tầng hầm
Trang 121/ Đào đất hố móng theo mái dốc tự nhiên:
Ưu điểm:
• Đào mở theo mái dốc tự nhiên thi công đơn giản, độ chính xác cao
• Các giải pháp kiến trúc và kết cấu cho tầng hầm đơn giản, biện pháp thi công giống
• Khi chiều sâu hố móng lớn sẽ rất khó thi công do phải thi công thành nhiều đợt, nhiều bậc, đặc biệt với lớp đất yếu phải tính toán độ ổn định của mái đào.
Trang 142/ Tường cừ thép giữ ổn định bằng phương pháp chống hoặc neo.
Ưu điểm:
• Thành hố đào được đào thẳng đứng và sâu đến độ sâu nhất định
• Ván cừ thép dễ chuyên trở, dễ dàng hạ và nhổ bằng các thiết bị thi công sẵn có như
máy ép thuỷ lực (ít ảnh hưởng đến công trình lân cận), máy ép rung
• Sau khi thi công, ván cừ rất ít khi bị hư hỏng nên có thể sử dụng nhiều lần
Nhược điểm:
• Do điều kiện hạn chế về chuyên chở và giá thành nên ván cừ thép thông thường
chỉ sử dụng có hiệu quả khi hố đào có chiều sâu ≤ 7m.
• Nước ngầm, nước mặt dễ dàng chảy vào hố đào qua khe tiếp giáp hai tấm cừ tại
các góc hố đào là ngụyên nhân gây lún sụt đất lân cận hố đào và gây khó khăn cho quá trình thi công tầng hầm.
• Quá trình hạ cừ gây những ảnh hưởng nhất định đến đất nền và công trình lân cận.
• Rút cừ trong điều kiện nền đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng kể ra
ngoài theo bụng cừ, vì vậy có thể gây chuyển dịch nền đất lân cận hố đào.
• Ván cừ thép là loại tường mềm, khi chịu lực của đất nền thường biến dạng võng và
là một trong những nguyên nhân cơ bản nhất gây nên sự cố hố đào.
• Khi giữ ổn định bằng hệ giàn chống hoặc neo trong đất các vấn đề gặp phải cũng
giống như biện pháp chống và neo với tường barrette (sẽ được trình bày sau)
Trang 15II.2 Phương pháp thi công tường tầng hầm trước làm tường chắn đất >>
Với những tầng hầm có chiều sâu lớn, mặt bằng hẹp, xây chen như ở các thành phố có từ
2 tầng hầm trở lên thì các phương pháp thi công như đã trình bầy trên là không khả thi
và hiệu quả kinh tế Vì vậy người ta đưa ra phương pháp “Thi công tường trong đất”
• Trình tự thi công như sau: Thi công tường tầng hầm (trong trường hợp móng của công
trình là cọc khoan nhồi thì được tiến hành cùng lúc với tường tầng hầm ==> Đào đất hố móng trong lòng tường hầm ==> Thi công kết cấu tầng hầm từ dưới lên trên, từ móng đến mái (Bottom-up)
• Tường tầng hầm ở đây hay còn gọi là tường barrette: Là tường bêtông đổ tại chỗ, thường
dày 600-800mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá trình thi công Tường có thể được làm từ các đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m Các đoạn tường barrette được liên kết chống thấm bằng goăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng hầm
1/ Trường hợp tường chắn đất không cần chống hoặc neo
Trang 162/ Trường hợp tường bao cần phải chống hoặc neo
• Do đào đến đâu đặt hệ chống tới
đó nên tường bao hầu như không chuyển vị bởi áp lực đất lên tường Nhược điểm:
• Hệ chống chiếm không gian trong
hố đào Khi thi công dễ bị uốn, vướng gây khó khăn trong quá trình thi công tầng hầm
• Khi chiều ngang công trình lớn thì
hệ chống đỡ trở lên phức tạp vì khoảng cách giữa các tường đối diện quá lớn.
Trang 172.2 Dùng hệ neo bê tông trong đất để giữ tường (Anchors).
World Bank Project Washington)
Ưu điểm:
• Thi công hố đào gọn gàng, có thể áp dụng cho thi công những hố đào rất sâu.
• Tường sẽ được giữ bằng ứng lực trước nên hầu như được ổn định hoàn toàn Khi tầng hầm xây xong, tường được giữ bởi hệ kết cấu tầng hầm
Nhược điểm: Tính toán neo phức tạp, thiết bị thi công trong công tác neo đặc chủng và cho giá thành cao.
Trang 18II.3 Phương pháp gia cố nền trước khi thi công hố đào >>
Phương pháp thi công như sau: Dùng khoan và bơm cao áp phụt vữa vữa xi Măng vào nền xung quanh hố đào Khi vữa xi măng rắn chắc làm tăng cường độ nền (tăng hệ số dính và góc ma sát trong của nền đất ϕ)
Ưu điểm:
• Có thể đào hố móng với mái đào thẳng đứng hoặc nghiêng theo góc ma sát ϕ
• Thi công đơn giản, giá thành thấp, tạo mặt bằng thi công thông thoáng
Trang 19Vữa xi măng cát
Gia cố hố đào trước khi đào móng
Đào đất
Trang 20II.4 Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-down) >>
• Ở các 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 neo ngầm Cả hai phương pháp đề bộc lộ một nhược điểm là chi phí rất lớn, kéo dài thời gian thi công và đòi hỏi các thiết bị tiên tiến
• Để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên, người ta đưa ra phương pháp thi công
từ trên xuống hay còn gọi là “Công nghệ thi công Top-Down”
Trong giới hạn của báo cáo tham luận này, chúng tối chỉ muốn đề cập đến chuyên đề về lĩnh vực kỹ thuật và tổ chức thi công nhà có tầng hầm theo phương pháp truyền thống
và đặc biệt đi sâu về công nghệ thi công Top-Down hay còn gọi là “phương pháp thi công từ trên xuống”
Vậy Công nghệ thi công Top-Down là gì ? Chúng ta hãy xem trình bày ở chương tiếp theo.
Trang 21Chương III
Trang 22Chương III: Công nghệ thi công Top-down >>
Công nghệ thi công Top-down (từ trên xuống), tiếng Anh là “Top-down construction method”, là công nghệ thi công phần ngầm của công trình nhà, theo phương pháp từ trên xuống, khác với phương pháp truyền thống là thi công từ dưới lên
Bước 1:
• Giai đoạn 1: Thi công tường trong đất (tường barrette) và cọc khoan nhồi trước Cột của tầng hầm (Cột chống tạm hay còn gọi là King-post cũng được thi công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền (cốt 0,00m)
Bước 2:
• Giai đoạn 2: Tiến hành đổ bê tông dầm, sàn tầng trệt (tầng 1) ngang trên mặt đất tự
nhiên Tầng trệt được tỳ lên tường trong đất và cột tầng hầm (King-post).
• Giai đoạn 3: Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, tiến hành đào đất đến cốt của sàn tầng hầm thứ nhất (C1) Lợi dụng các giếng cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên, đồng thời cũng là cửa để thi công các tầng hầm dưới tiếp theo
Trang 23Bước 2:
• Giai đoạn 4: Đặt cốt thép và đổ bê
tông dầm, sàn tầng hầm 1C Tiếp đến thi công cột tầng hầm C1
• Giai đoạn 5, 6: Thi công các sàn tầng
hầm tiếp theo C2 lặp lại (giai đoạn 3, 4) như thi công sàn tầng hầm C1
Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng, tiến hành đổ bê tông đáy sàn liền với đài móng (phần nằm trên các đầu cọc khoan nhồi) tạo thành sản phẩm cuối cùng, đó là bản móng của đáy nhà
** Trong lúc vừa thi công các tầng ngầm
và móng của công trình, đồng thời có thể thi công một số hữu hạn các tầng nhà, thuộc phần thân trên mặt đất (trên cốt 0,00m).
Trang 24III.3 Các ưu điểm, nhược điểm công nghệ thi công top-down >>
• Giải quyết các vấn đề về móng (hiện tượng bùn nền, nước ngầm )
Trong khu đô thị thường có nhiều công trình cao tầng, nếu thi công đào mở (open cut) không có tường vây, móng sâu và phải hạ mực nước ngầm để thi công phần ngầm, điều này dẫn đến việc thường không đảm bảo cho các công trình cao tầng kề bên (dễ xảy ra hiện tượng trượt mái đào, lún nứt ).
• Khi thi công các tầng hầm đã có sẵn tầng trệt, nên giảm ảnh hưởng xấu của thời tiết Nhược điểm:
• Kết cấu cột tầng hầm phức tạp;
• Liên kết giữa dầm sàn và cột tường khó thi công;
• Công tác thi công đất trong không gian tầng hầm có chiều cao nhỏ khó thực hiện cơ giới, ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động
• Lắp đặt hệ thống thông gió và thắp sáng nhân tạo.
Trang 25Thi công đào hố móng cọc Barret
Lắp đặt lưới thép cọc BarretIII.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 26Thi công cọc khoan nhồi và King Post
Ống thép được nối với lồng thép của cọc khoan nhồi một đoạn, đây chính là đoạn ngàm của King Post trong cọc khoan nhồi
Cấu tạo bên trong King Post
Ống thép được nhồi Bê tông để làm cột
chống tạm (cũng có thể dùng thép hình, tùy
thuộc vào tải trọng mà King Post phải chịu)
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 27King post được hạ xuống bằng cẩu xích và
đang được treo trên ống vách của cọc khoan
nhồi để căn chỉnh, kiểm tra độ thẳng đứng
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 28Thi công cọc khoan nhồi và King Post
Một King Post đã được hoàn chỉnh
Thi công cọc khoan nhồi và King Post
Đổ BT cho cọc khoan nhồi và King Post
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 29Sau khi thi công xong hệ thống cột chống tạm, thì bắt đầu thi công sàn tầng trệt Trên hình ảnh sàn này đổ ngay trên mặt đất mà ko cần dùng copha Đây chính là ưu điểm, vì chúng ta thi công sàn mà không cần dùng copha và giáo chống, tiết kiệm được chi phí và đẩy nhanh tiến độ Lưu ý:
- Do dùng mặt đất làm copha cho sàn nên chúng ta phải đầm nén đất thật tốt, phẳng, tránh hiện tượng khi đổ
bê tông thì đất bị trồi sụt, ảnh hưởng đến chất lượng BT và bề mặt sàn
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 30Thi công đào đất tầng hầm
- Hình ảnh máy đào hoạt động phía bên dưới thông qua một khoảng trống chừa
sẵn lúc thi công sàn (qua lỗ mở để lại hoặc qua giếng trời, giếng thang).
- Đất đào được gom về lỗ mở nhờ máy ủi
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 31Hình ảnh Kingpost và liên kết giữa
chúng với sàn hầm
.
Xúc vận chuyển đất bằng cơ giới
Đất được gầu ngoạm cẩu đất lên phía trên
đổ lên xe chở ra khỏi công trường qua lỗ
mở để lại hoặc qua giếng trời, giếng thang
.
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 32Chi tiết cấu tạo cốt thép của Kingpost và sàn hầm
vòng đai ôm lấy Kingpost, trên vành đai đó có các bản mã được hàn rất chắc chắn, từ các bản
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 33Thi công lắp dựng cốp pha vách cứng
tương tự như vách cứng phía trên
Trang 34Thi công cốt thép sàn của tầng hầm
Trang 36Tổng thể mặt bằng thi công Trong lúc tầng hầm đang được thi công bên dưới thì bên trên vẫn thi công bình thường
III.4 Một số hình ảnh về công nghệ thi công top-down >>
Trang 37III.5 Một số công nghệ chính để thi công công nghệ top-down >>
Như ta đã biết để thi công theo công nghệ top-down chúng ta cần phải thực hiện theo
2 bước:
Bước 1:
Thi công tường trong đất (tường barrette) và cọc khoan nhồi trước, cột của tầng hầm (Cột chống tạm hay còn gọi là King-post cũng được thi công cùng cọc nhồi đến cốt mặt nền (cốt 0,00m)
Để hiểu rõ hơn về nội dung quy trình công nghệ thi công tường barrette và cọc khoan nhồi chúng tôi sẽ trình bày trong chuyên đề sau
Bước 2:
Tiến hành đổ dầm, sàn tầng trệt (tầng 1) ngang trên mặt đất tự nhiên ==>Đào đất đến cốt của sàn tầng hầm thứ nhất ==>thi công cốt thép và đổ bê tông dầm, sàn tầng hầm 1, tiếp đến thi công cột tầng hầm 1 Thi công các tầng hầm tiếp theo tương tự các bước trên Riêng tầng hầm cuối cùng thay vì đổ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấu móng và đài móng, sau đó đổ đáy tầng hầm
Để thực hiện bước 2 chúng ta tìm hiểu một số kỹ thuật chính trong thi công tầng hầm theo phương pháp top-down.
Trang 38III.6 Một số kĩ thuật chính thi công tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN“ >>
2.3 Công tác đổ bê tông >>
3 Thi công đào đất tầng hầm >>
3.1 Thi công bằng phương pháp thủ công >>
3.2 Thi công bằng cơ giới >>
3.3 Những sự cố xảy ra khi thi công đất >>
4 Thi công các mối nối trong tầng hầm >>
4.1 Mối nối giữa thép sàn, dầm với tường bao (tường barrette) >>
4.2 Thi công mối nối thép cột tạm, cột kết cấu – dầm, sàn >>
4.3 Mối nối thép của kết cấu chính (Cột, tường vách ) >>
4.4 Thi công cột cố định cho tầng hầm >>
Trang 39III.6 Một số kĩ thuật chính thi công tầng hầm theo phương pháp "TOP-DOWN“ >>
• Khi thi công tầng hầm theo phương pháp “TOP-DOWN” phải sử dụng các cột thép
để đỡ các sàn tầng hầm và nếu thi công kết cấu phần thân đồng thời với thi công tầng hầm thì các cột thép chống tạm này phải chịu được thêm cả 2 sàn tầng 1 và tầng 2 nữa Số lượng các sàn mà cột thép chống tạm cần phải đỡ sẽ được lấy theo tiến độ thi công phần thân nhà.
• Các cột thép đỡ tạm phải được đặt đúng vào vị trí các cột chịu lực của công trình và
thường được cắm sẵn vào các cọc khoan nhồi từ khi thi công cọc khoan nhồi.
• Các cột thép (Kingpost ) đỡ tạm được phân ra thành hai loại:
- Kingpost loại 1: Sau này sẽ được nhồi và bọc bê tông trở thành những cột chịu lực của công trình hoặc trong quá trình thi công cọc khoan nhồi tiến hành thi công cột vĩnh viễn này.
- Kingpost loại 2: Kết cấu giống Kingpost loại 1 nhưng sẽ được thu hồi sau khi
đã thi công xong phần kết cấu chịu lực chính của công trình
Trang 40• Việc tính toán các cột này sẽ theo những phương pháp tinh toán và quy định riêng để tính ra vật liệu và kích thước hình dạng làm cột chống tạm (Khả năng chịu lực từ 200 - 1000 tấn trở lên)
- Các loại vật liệu: thép , bê tông có vỏ bọc thép vv.
- Các loại tiết cột : Thép I; Thép H; Thép hộp vuông hoặc chữ nhật, tròn cho cột bê tông có vỏ bọc thép vv.
x x
y y
Một số tiết diện điển hình của cột đỡ tạm (Kingpost)