KHẢO sát, SO SÁNH nội lực và CHUYỂN vị của TƯỜNG vây KHI THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP DOWN và BOTTOM UP hố MÓNG sâu NHÀ CAO TẦNG

Về mặt kết cấu : - Đối với nhà nhiều tầng không có tầng hầm, độ sâu ngàm vào đất là nông từ 3m, độ ổn định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao... - Do đó : Đề

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

KHẢO SÁT, SO SÁNH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG BẰNG

HỐ MÓNG SÂU NHÀ CAO TẦNG

CHƯƠNG 1

PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI :

1.1.1 Xu hướng phát triển của tầng hầm :

- Nhà có tầng hầm đã có từ lâu trên thế giới, nó trở thành phổ biến và gần như làmột thông lệ khi xây dựng nhà nhiều tầng ở châu Ẹu do đặc điểm nền đất tươngđối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và cũng do nhu cầu sửdụng nên hầu như nhà nhiều tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ

có 2-3 tầng nhưng có tới 2-3 tầng hầm Công nghệ này còn được dùng để thi côngcác ga ngầm dưới lòng đường, đường cao tốc ngầm ở Paris

- Việc xây dựng tầng hầm trong nhà nhiều tầng là điều rất bình thường nó trở nênquá quen thuộc mỗi khi thiết kế và thi công vì nó giải quyết được các vấn đề phátsinh do nhà nhiều tầng đặt ra

- Ở châu Á nói chung có nhiều số nhà nhiều tầng có tầng hầm chưa phải là nhiều,nhưng ở một số nước và vùng lãnh thổ như Hồng Kông, Đài Loan, Hàn Quốc thì số lượng nhà nhiều tầng có tầng hầm chiếm tỉ lệ khá cao, số lượng tầng hầmtrong các nhà từ 1 đến 4 tầng hầm

- Ở Việt Nam ta, nhà nhiều tầng có tầng hầm cũng chỉ mới xuất hiện gần đây tạinhũng công trình liên doanh với nước ngoài hoặc các công trình vốn 100% vốnnước ngoài Ta có thể kể đến một số công trình có tầng hầm ở TP Hồ Chí Minh

và thử đô Hà Nội, nhưng số tầng hầm mới ở mức từ 1 - 2 tầng hầm

- Tầng hầm trong các nhà cao tầng sẽ là vấn đề quen thuộc trong ngành xây dựngtrên thế giới kể cả các nước đang phát triển, nó sẽ rất phù hợp cho các thành phốtương lai được thiết kế hiện đại, đảm bảo được yêu cầu về môi sinh, môi trường

và đáp ứng sở thích của con người như là nhà có vườn treo, thành phố thôngthoáng 3 chiều hay những căn hộ được thiết kế theo dạng "biệt thự" trong các nhànhiều tầng Ta có thể nói rằng tầng hầm trong nhà nhiều tầng là một nhu cầukhách quan vì nó có những ưu việt ta phải tận dụng

1.1.2 Sự cần thiết của tầng hầm nhà cao tầng :

- Nhà cao tầng ngay từ lâu ở các nước công nghiệp phát triển, nhu cầu về nhà cửatăng nhanh, các phương tiện giao thông cũng tăng đáng kể cộng với mức sống khácao đã kéo theo một loạt các hoạn động dịch vụ, trong khi đó diện tích để xâydựng lại hạn hẹp vì thế việc ra đời của nhà nhiều tầng là hiển nhiên Một khi nhànhiều tầng ra đời, nó đòi hỏi xã hội phải đáp ứng những nhu cầu do bàn thân nósinh ra Nói một cách khác đi, đó chính là nhu cầu của cư dân sống trong các khunhà đó Vì thế việc xây dựng tầng hầm đã ra đời và phát triển mạnh nhằm :

 Làm kho chứa hàng hoá phục vụ sinh hoạt của cư dân trong toà nhà

 Làm tầng phục vụ sinh hoạt công cộng như bể bơi, cửa hàng, quán bar

 Làm gara ô tô, xe máy

 Làm tâng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề điều hoà không khí, xử lý nước thải,lắp đặt máy móc phục vụ giao thông (thang máy), cấp nhiệt

 Làm nơi cư trú tạm thời khi có sự cố xảy ra như chiến tranh

 Ở các ngân hàng, kho bạc nó còn là nơi cất trữ tài liệu mật, tiền bạc, vàng, đáquý và các tài sản có giá trị cao của quốc gia

b Về mặt nền móng :

- Ta thấy nhà nhiều tầng thường có tải trọng rất lớn ở chân cột, nó gây ra áp lực rấtlớn lên nền và móng, vì vậy khi làm tầng hầm ta đã giảm tải cho móng vì mộtlượng đất khá lớn trên móng đã được lấy đi, hơn nữa khi có tầng hầm thì móngđược đưa xuống khá sâu, móng có thể đặt vào nền đất tốt, cường độ của nền tănglên (đất cố kết theo thời gian) Thêm vào đó tầng hầm sâu nếu nằm dưới mựcnước 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 3m), độ ổn định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao

2-Khi nhà có tầng hầm, trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp làm tăng tính ổnđịnh 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, lụtđộng đất

1.1.3 Sự cố khi thi công tầng hầm nhà cao tầng :

Công trình “ Tháp ngân hàng đầu tư và phát triển Việt Nam (BIDV TOWER)

-194 Trần Quang Khải, Hà Nội” : Một mạch sủi xuất hiện khi đào đất đến độ sâu12.5m, nước, bùn, cát chảy từ dưới đáy hố lên Nhà thầu thi công phải dừng lại để

xử lý

- Công trình “ Tổng văn phòng công ty VINACONEX , 34 Láng Hạ - Hà Nội” : Ở

độ sâu 4.05m, nước thấm nhẹ từ ngoài qua tường chắn, sau đó có những vết nứttrên các bức tường của các nhà 2,3 tầng ở sát bên tường

- Công trình “ Cao ốc Pacific, số 43-45-47 Nguyễn Thị Minh Khai, Q1,TP HCM” :

Nước và cát bên ngoài chảy mạnh vào hố móng khi đang thi công đào đất tầnghầm Sau 40 phút thì trụ sở của “Viện Khoa học – Xã hội” nằm cạnh công trình bịsập xuống

- Công trình “ Cao ốc Lô A, chung cư bầu Cát 2” : Sạt lở vách hố đào khi đang đào

đất tầng hầm

1.1.4 Kết luận :

- Việc thi công các tầng hầm ảnh hưởng rất lớn đến bản thân hố đào cũng như các

công trình xung quanh

- Việc lựa chọn biện pháp để thi công tầng hầm là hết sức quan trọng khi tiến hành

thi công tầng hầm

- Giải pháp thiết kế và thi công công trình tầng hầm gắn bó chặt chẽ với nhau do

đặc điểm thiết kế kết cấu chắn giữ công trình tầng hầm phụ thuộc vào công nghệthi công Kết cấu chắn giữ có thể đồng thời là kết cấu chịu lực vĩnh cửu cho côngtrình Do đó giải pháp thi công tổng thể cần được lựa chọn ngay từ khâu thiết kếcông trình

phân tích, đưa ra giải pháp thiết kế và thi công phù hợp nhất trong những điềukiện hiện có.

- Về mặt kinh tế, công trình tầng hầm là dạng công trình mà ở đó có thể gây lãng

phí nếu lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công không phù hợp với đặc điểm dự án

- Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất là khi thiết kế ta phải đảm bảo sự ổn

định của công trình, nghĩa là phải biết được trong quá trình thi công thì nội lựcphải nhỏ hơn khả năng chịu lực của tường và chuyển vị của tường phải nhỏ hơngiá trị chuyển vị cho phép (1 inch) Qua đó, dựa vào kết quả quan trắc thực tế ta

có thể so sánh và dự đoán trước những sự cố có thể xảy ra và tìm biện pháp xử lýkịp thời

- Do đó : Đề tài “KHẢO SÁT, SO SÁNH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỦA

TƯỜNG VÂY KHI THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN VÀ

BOTTOM-UP HỐ MÓNG SÂU NHÀ CAO TẦNG” sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về

thiết kế và thi công tầng hầm nhà cao tầng theo 2 phương pháp này

1.2 TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI :

- Hướng nghiên cứu của đề tài phù hợp với xu hướng phát triển của xây dựng Việtnam trong giai đoạn phát triển hiện nay Kết quả từ đề tài có thể áp dụng cho cáccông trình thi công tầng hầm thực tế

- Trong đề tài sử dụng phần mềm Plaxis Ver 8.2 để tính toán theo phương phápphần tử hữu hạn, đây là phần mềm rất phổ biến trong thực tế

- Phạm vi đề tài còn hẹp nên có thể mở rộng thêm về các biện pháp thi công tầnghầm nhà cao tầng theo nhiều hướng khác nhau

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :

- Nghiên cứu lý thuyết tính toán biện pháp thi công tầng hầm bằng phương phápphần tử hữu hạn, được mô phỏng trong phần mềm Plaxis

- Áp dụng vào công trình thực tế của luận văn theo 2 phương pháp để xác địnhchuyển vị ngang của tường chắn trong quá trình thi công để so sánh kết quả

- Phân tích chuyển vị của tường theo các giai đoạn thi công

- Phân tích sự thay đổi nội lực trong tường

1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI :

- Vì thời gian có hạn nên đề tài chỉ nghiên cứu về sự thay đổi chuyển vị và nội lựctrong tường trong quá trình thi công bằng 2 biện pháp Top-Down và Buttom-Up

- Mô hình trong phần mềm Plaxis sử dụng mô hình Mohr-Coulomb, các mô hìnhkhác như như mô hình Hardening – Soil, mô hình Soft – Soil và mô hình Soft –Soil – Creep (SSC) chưa được xét trong tính toán

- Không có kết quả quan trắc thực tế để so sánh với lý thuyết tính toán.

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG TRONG ĐẤT

THI CÔNG TOP-DOWN VÀ BOTTOM-UP

2.1 TƯỜNG TRONG ĐẤT :

2.1.1 Tổng quan :

- Công nghệ thi công tường trong đất cũng giống như thi công cọc Barret, tường

trong đất là gômg các barret nối với nhau theo cạnh ngắn của tiết diện, giữa cácBarret có gioăng chống thấm.Sử dụng các loại máy đào để đào móng thànhnhững đoạn có độ dài nhất định, sử dụng các dung dịch bentonize giữ thànhmóng Sau đó đem lồng cốt thép đã chế tạo sẵn trên mặt đất đặt vào trong đất vàtiến hành đổ bê tông trong nước cho từng đoạn tường

- Tường chắn đất rất hữu ích cho việc thi công các hố đào sâu và bảo đảm ổn định

cho các công trình lân cận khi thi công chen trong thành phố

Hình 1: Tường chắn đất

Hình 3: Máy đào đất

Hình 2: Vị trí gioăng chống thấm và nối các barret

Hình 4: Hình chụp từ phía trên của hố

đào 1 Panel

- Quá trình thi công gồm 5 bước :

+ Thi công tường dẫn

+ Đào đất - giữ vách hố đào bằng dung dịch bentonite

+ Thổi rửa hố đào bằng phương pháp luân chuyển bentonite

+ Đặt khối (CWS) và tấm chắn nước

+ Gia công lắp đặt ống đổ bê tông và đổ bê tông theo phương pháp rút ống

2.1.2.1 Thi công tường dẫn :

- Ngoài việc dẫn gầu đào trong thi công tường chắn, tường dẫn còn tạo một hệthống định vị tốt về tim và cốt cho tường chắn và giữ ổn định cho lớp bề mặt của

hố đào cần thi công (hai tường dãn bê tông cốt thép) khoảng cách giữa các tườngdẫn tạm thời lớn hơn bề rộng thiết kế tường chắn 5-10cm Xem mặt cắt điển hìnhcủa tường dẫn:

- Trình tự thi công tường dẫn :

+ Xác định vị trí của tường chắn và tường dẫn trên mặt bằng, định vị và dẫn rangoài trên hệ thống cọc nhựa và nẹp ngựa

+ Đào một tường hào sâu 1-1,5 tuỳ theo thiết kế, rả một lớp bê tông lót dàykhoảng 5cm

Hình 5: Làm tường dẫn hướng

+ Trên lớp bê tông lót này định vị chính xác tường dẫn lắp dựng cốt thép và lắpdựng ván khuôn cho tường dẫn (ván khuôn thành).

+ Đổ bê tông tường dẫn, dỡ ván khuôn một ngày sau đó Tường dẫn đã hoànthành sẵn sàng phục vụ công tác đào tường chắn Nếu công tác đào không bắtđầu ngay, hào giữa các tường dẫn có thể được lấp hoặc chống đỡ tạm nếu cần

2.1.2.2 Thi công các panel, giữ vách hố đào bằng dung dịch bentonize :

Tường dẫn

Hình 6: Thi công tường dẫn hướng

nối và thường là một gioăng cao su chắn nước Có 3 loại tấm panel được dùng là:

panel khởi đầu, panel tiếp và panel đóng.

Hình 7: Đợt đào đầu tiên của Panel khởi đầu

Hình 8: Đợt đào thứ 2 của Panel khởi đầu

Hình 9: Đợt đào thứ 3 của Panel khởi đầu

Hình 10: Đào đát các Panel

dào xong đáy hố đào dược làm sạch bằng gầu nạo vét trước khi luân chuyển dụngdịch bentonite Để tránh hiện lượng cát láng dưới đáy hố đào, dung dịch Bentonite

có chứa các hạt đất và cát lơ lửng được hút ra khỏi đáy hố đào bằng một máy bơmTurbine thả chìm ở đáy hố đào, qua đường ống chuyển về máy lọc cát

- Kiểm tra độ thẳng đứng và ổn định của hố đào : Khi đào phương thẳng đứng của

hố đào được giám sát liên tục theo phương của dây cáp gầu đào, gầu được coi nhưmột quả dọi; - Người ta sử dụng các xích báo hiệu Giám sát theo xích báo hiệu sai

số sẽ được phát hiện theo từng nét đào; - Để kiểm tra giám sát hiện tượng lún vàmất ổn định hố đào người ta dắt cốt sang các công trình kề cạnh và liên tục kiểmtra bằng máy thuỷ bình

2.1.2.3 Hệ thống khớp nối CWS :

- Nguyên tắc của khớp nối CWS : Khớp nối CWS là một tấm chắn sườn có thể rút

ra sau khi đào panel kế bên cho phép thi công các khớp nối kín nước giữa cácpanel tường một cách dễ dàng

- Lắp dựng và tháo dỡ khớp nối CWS : Trước khi luân chuyển dung dịch Bentonite,các khớp nối CWS được lắp dựng tại đầu các panel đã đào xong Các panel khởiđầu có khớp nối ở cả hai đầu và các panel tiếp chỉ có khớp nối ở một dâu Khớpnối CWS gồm các tấm rời được liên kết với nhau bằng bu lông trong quá trình hạxuống hố đào Khớp nối được hạ xuống quá cốt đáy vài mét hoặc vào tầng ítthấm Một thanh chắn nước bằng cao su được gắn vào khớp nối Người ta có thểdùng chính xác máy đào để lắp dựng và tháo dỡ khớp nối CWS Khi đào hố đàomới bên cạch khớp CWS cũng dược sử dụng để dẫn hướng cho gầu đào một cáchhữu hiệu

2.1.2.4 Bơm dung dịch bentonize, hạ lồng thép và đổ bê tông :

- Lồng thép chịu lực được chế tạo trước trên công trường Sau khi lắp đặt khớpCWS và luân chuyển Bentonite xong lồng thép được hạ xuống hố đào bằng cẩubánh xích Lồng được cài bằng các cữ bảo vệ bằng bê tông hoặc bằng thép đểđảm bảo duy trì chiều dài, lớp bảo vệ cột thép tối thiểu

- Các lồng thép thường được gia công thành từng đoạn dài 11.7m, các lồng đượcliên kếtvới nhau bằng bu lông chữ U phần uốn chồng được thực hiện khi hạxuống hố đào Khi tất cả các đoạn lồng thép đã được hạ xuống đúng chiều sâuthiết kế, lồng thép được treo vào tường dẫn bằng các thành treo.

Hình 11: Hạ lồng thép và đổ bê tông

Hình 12 Bơm dung dịch bentonize vào hố đào

Hình 13: Hạ lồng thép

Hình 14: Đổ bê tông

2.2 THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP TOP - DOWN :

2.2.1 Tổng quan :

- Công nghệ thi công Top-down (từ trên xuống) là công nghệ thi công phần ngầmcủa công trình nhà, theo phương pháp khác với phương pháp truyền thống: thicông từ dưới lên Với công nghệ thi công này người ta có thể đồng thời vừa thicông các tầng ngầm và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn cáctầng nhà trên mặt đất

Hình 15: Thi công theo phương pháp Top - Down

- Phương pháp công nghệ chính :

+ Trong công nghệ Top-down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi côngphần tường vây bằng hệ cọc barrette xung quanh nhà (sau này phần trên đỉnh củatường vây dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc khoan nhồi(nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà Tường vây thi công theo

công nghệ cọc nhồi bê tông tới cốt không (cốt nền ngay trên mặt đất) (không tính

phần bê tông chất lượng kém trên đỉnh vào trong thành phần tường) Riêng cáccọc khoan nhồi bê tông nằm dưới móng cột ở phía trong mặt bằng nhà thì khôngthi công tới mặt đất mà chỉ tới ngang cốt móng (không tính phần bê tông đầu cọcnhồi, phải tẩy bỏ đi sau này) Phần trên chịu lực tốt, ngay bên dưới móng của các

cọc nhồi này được đặt sẵn các cốt thép bằng thép hình, chờ dài lên trên tới cốt

không (cốt nền ngay tại mặt đất) Các cốt thép hình này, là trụ đỡ các tầng nhà

hình thành trong khi thi công Top-down, nên nó phải được tính toán để chịu

được tất cả các tầng nhà, mà được hoàn thành trước khi thi công xong phần ngầm(gồm tất cả các tầng hầm cộng thêm một số hữu hạn các tầng thuộc phân thân đãđịnh trước) Tiếp theo đào rãnh trên mặt đất (làm khuôn dầm), dùng ngay mặt đất

để làm khuôn hoặc một phần của khuôn đúc dầm và sàn bê tông cốt thép tại cốt

không Khi đổ bê tông sàn cốt không phải chừa lại phần sàn khu thang bộ lên

xuống tầng ngầm, để (cùng kết hợp với ô thang máy) lấy lối đào đất và đưa đấtlên khi thi công tầng hầm Sàn này phải được liên kết chắc với các cốt thép hìnhlàm trụ đỡ chờ sẵn nêu trên, và liên kết chắc với hệ tường vây (tường vây là gối

đỡ chịu lực vĩnh viễn của sàn bê tông này) Sau khi bê tông dầm, sàn tại cốt không

đã đạt cường độ tháo dỡ khuôn đúc, người ta tiến hành cho máy đào chui qua các

lỗ thang chờ sẵn nêu ở trên, xuống đào đất tầng hầm ngay bên dưới sàn cốt không.

sau đó lại tiến hành đổ bê tông sàn tầng hầm này, ngay trên mặt đất vừa đào,

tương tự thi công như sàn tại cốt không, rồi tiến hành lắp ghép cốt thép cột tầng

hầm, lắp khuôn cột tầng hầm và đổ bê tông chúng

+ Cứ làm như cách thi công tầng hầm đầu tiên này, với các tầng hầm bên dưới.Riêng tầng hầm cuối cùng thay vì đổ bê tông sàn thì tiến hành thi công kết cấumóng và đài móng

+ Đồng thời với việc thi công mỗi tầng hầm thì trên mặt đất người ta vẫn có thểthi công một hay vài tầng nhà thuộc phần thân như bình thường Sau khi thi côngxong hết các kết cấu của tầng hầm người ta mới thi công hệ thống thang bộ vàthang máy lên xuống tầng hầm

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, tiếnhành đào đất qua các lỗ cầu thang giếng trời cho đến cốt của sàn tầng thứ nhất thìdừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn tầng 1 Cũng trong lúc đó

từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân, từ dưới lên Khi thicông đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà liền với đầucọc tạo thành sản phẩm dưới cùng

- 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 tầnghầm

+ Dùng cột chống tạm (thường dùng tỏng thực tế là thép hình chữ Ụ có gia cườngđặt vào cọc nhồi, sau khi thi công cột xong thì dỡ bỏ

Hình 16: Trình tự thi công theo phương pháp Top - Down

 Một số chú ý khi thi công bằng biện pháp Top – Down :

- Cỏc cụng tỏc an toàn về điện phải được đặc biệt chú ý đến Lý do, khi thi công theobiện pháp Top-down chủ yếu các công tác đều diễn ra dưới các sàn tầng hầm Vìvậy, thi công luôn trong điều kiện thiếu ánh sáng tự nhiên và không khí nên phảidùng đến ánh sáng đèn điện và thông gió cưỡng bức bằng các quạt hút gió

- Bố trí hướng giao thông vận chuyển và đi lại phải hợp lý tránh bị vật liệu, đất rơi từtrên xuống Tuyệt đối tránh va chạm vào hệ thống cột chống thép dùng đỡ sàn

- Phải thường xuyên quan trắc chuyển vị và biến dạng của hệ cột chống cũng như hệtường Barrette và hệ dầm sàn để có thể tiên đoán được một số sự cố có thể xảy racũng như nguyên nhân xảy ra và có ngay biện pháp khắc phục các sự cố đó trướckhi chúng xảy ra

- Phải bố trí các hệ thống bơm thoát nước trong trường hợp gặp mạch nước ngầmmạnh hoặc mưa to làm ảnh hưởng đến quá trình thi công

- Đất trong quá trình vận chuyển từ dưới lên phải được chất lên xe và chuyên chở rakhỏi phạm vi công trường ngay Tuyệt đối không được để đất cũng như xe chuyênchở đi lại ngay trên thành hố đào hay sát tường Barrette

2.3 THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP BOTTOM - UP :

ta có thể dùng cừ để giữ tường hố đào.

2.3.2 Thi công :

- Sau khi tiến hành đào đất sẽ thi công các bộ phận công trình từ dưới lên, trong

quá trình thi công đào đất, vì chiều sâu đào đất lớn nên ta phỉa dùng biện phảichống ổn định thành hố đào

- 3 giai đoạn thi công theo Bottom – Up :

Hình 17: The Witness of the Christ Church project in Kowloon Tong

Thi công tường trong đất Đào đất tới độ sâu thiết kế

Thi công tầng hầm từ dưới lên Hình 18: 3 giai đoạn thi công theo phương pháp Bottom - Up

- Trong quá trình đào đất, ta có thể sử dụng biện pháp chống ổn định tường chắnnhư sau :

+ Dùng hệ đào và cột chống văng giữa các tường đối diện (Hình 19) Hệ dầm nàythường làm bằng thép hình gồm các xà ngang, dầm văng và cột chống xà ngang tỳlên 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 vụgiữ cho dầm văng ổn định (giảm chiều dài tính toán)

Hình 19: Mặt bằng hệ chống hố đào bằng hệ dầm cột

liệu làm xà, dầm, cột (có thể thu hồi 100%) Tuy nhiên nhược điểm của nó làchiếm không gian trong hố đào, khi thi công, dễ bị uốn vướng gây khó khăn choqúa 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 chiềungang công trình lớn thì hệ chống đỡ trở nên phức tạp vì khoảng cách giữa cáctường đối diện quá lớn

+ Để khắc phục nhược điểm của phương pháp trên người ta dùng neo bê tông

để giữ tường bao (Hình 20) 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 neotrên mặt đất hay neo ngầm vào trong đất Trường hợp neo ngầm, khi đào đến đâungười ta khoan xuyên qua tường bao để chôn neo và cố định neo vào tường Vớiphương 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, lúcnày neo sẽ được dỡ đi hoặc để lại tùy theo sự thoả thuận của chủ đầu tư với cáccông trình bên cạnh Nếu tường bao hở (không liên kết với kết cấu tầng hầm) thìcác neo sẽ vẫn được giữ nguyên và làm việc lâu dài, lúc này nó cần được bảo vệcẩn thận

Hình 20: Chống tường bằng hệ neo ngầm

Ta thấy cả hai trường hợp neo và chống đều thi công song song với công việc đàođất §ào đến đâu đặt neo hay đặt cột chống tới đó Phương pháp này tường bao hầu nhưkhông 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, chỉcần những sơ suất nhỏ có thể xẩy ra sự cố đáng tiếc Với phương pháp dùng neo ngầmđảm bảo một mặt bằng thi công rộng rãi, thoáng đãng song nó đòi hỏi phải có thiết kếtính toán neo và phải có đủ thiết bị để thi công neo như bơm bê tông, neo ứng lựctrước phương pháp này cho giá thành khá cao chỉ nên áp dụng ở những công trìnhthực sự cần thiết đến hệ neo này

Trong đề tài này chỉ nghiên cứu thi công phương pháp Bottom – Up dùng hệ giằngcột dầm thép

2.4 SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA 2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG :

So sánh ưu nhược điểm của 2 phương pháp thi công

Ưu điểm

- Tiến độ thi công nhanh, qua thực

tế một số công trình cho thấy để

có thể thi công phần thân côngtrình chỉ mất 30 ngày, trong khivới giải pháp chống quen thuộcmỗi tầng hầm (kể cả đào đất,chống hệ dầm tạm, thi công phần

bê tông) mất khoảng 45 đến 60ngày, với nhà ó 3 tầng hầm thìthời gian thi công từ 3 > 6tháng

- Không phải chi phí cho hệ thốngchống phụ

- Chống vách đất được giải quyếttriệt để vì dùng tường và hệ kếtcấu công trình có độ bền và ổn

- Thi công đơn giản,khôngcần kỹ thuật cao so với top-down, độ chính xác cao,hơn nữa các giải pháp kiếntrúc và kết cấu cho tầnghầm cũng đơn giản vì nógiống phần trên mặt đất

- Việc xử lý chống thấm chothành tầng hầm và việc lắpđặt hệ thống mạng lưới kỹthuật cũng tương đối thuậntiện dễ dàng

- Việc làm khô hố móngcũng đơn giản hơn, ta cóthể dùng bơm hút nước từđáy móng đi theo hố thu

Ưu điểm

- Không tốn hệ thống giáo chống,cốppha cho kết cấu dầm sàn vìsàn thi công trên mặt đất

- Các vấn đề về móng (hiện tượngbùn nền, nước ngầm ), có mộtđiểm lưu ý ở đây là trong đô thịthường có nhiều công trình caotầng, nếu thi công đào mở (opencut) có tường vây, móng sâu vàphải hạ mực nước ngầm để thicông phần ngầm, điều này dẫnđến việc thường không đảm bảocho các công trình cao tầng kềbên (dễ xảy ra hiện tượng trượtmái đào, lún nứt ), phương án

thi công Top-down giải quyết

được vấn đề này

- Khi thi công các tầng hầm đã cósẵn tầng trệt, nên giảm ảnhhưởng xấu của thời tiết

- Dùng trong mặt bằng rộng lớn vàmôi trường phức tạp

- Máy móc như, đơn giảnhơn

- Hệ giằng chống tường đơngiản, dễ tính toán, xungquanh rất tốn vật liệu làm

xà, dầm, cột (có thể thu hồi100%)

- Thi công cần phải có nhiều kinh nghiệm

- 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

- Máy móc thi công lớn, kỹ thuật cao

- Khi chiều sâu hố đào lớn sẽrất khó thực hiện, đặc biệtkhi lớp đất bề mặt yếu Khi

hố đào không dùng hệ cừthì mặt bằng phải rộng đủ

để mở taluy cho hố đào

- Xét về mặt an toàn cho cáccông trình lân cận hay chonhững công trình xây chenthì biện pháp này không khảthi, còn xét về chiều sâu hốđào khi quá lớn nếu dùngbiện pháp này ta sẽ phải cửthành nhiều đợt, nhiều bậc

và độ ổn định cũng như an

sẽ chuyển vào khung nhà(tầng hầm chịu) Khi chiềungang công trình lớn thì hệchống đỡ trở nên phức tạp

vì khoảng cách giữa cáctường đối diện quá lớn

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

+ Giới hạn đàn hồi Coulomb diễn tả theo ứng suất chính có dạng:

ứng với 1  2  3  f = (1 - 3) - (1 + 3)sin  - 2c cos = 0

+ Nếu diễn tả theo các bất biến và góc Lode, tiêu chuẩn Coulomb có thể viết:

Hình 21 : Mặt giới hạn của mô hình Mohr-Coulomb trong không gian ứng suất

- Theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr – Coulomb, các phương trình mặt giới hạn đượcbiểu diễn như sau:

3.2 GIẢI BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS :

- Phần mềm Plaxis Ver 8.2 để tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn, đây làphần mềm rất phổ biến trong thực tế

Plaxis gồm những chương trình sau:

 Chương trình nhập dữ liệu (Plaxis Input Program)

+ Tạo mô hình hình học

+ Tạo dữ liệu và gán dữ liệu

+ Tạo lưới phần tử hữu hạn

+ Thiết lập điều kiện ban đầu

 Chương trình tính toán (Plaxis Calculations Program)

+ Xác đinh các giai đoạn tính toán, Plaxis cho phép tính toán mô hình theo nhiềugiai đoạn thi công, và theo nhiều mô hình khác nhau

 Chương trình xuất kết q uả (Plaxis Output Program)

+ Kết quả đồ thị hoặc lập bảng các giá trị chuyển vị, ứng suất và nội lực

+ Xuất kết quả theo mặt cắt

+ Nhiều cửa sổ để mở đồng thòi và so sánh kết quả

 Chương trình vẽ biểu đồ (Plaxis Curves Program)

Chương trình vẽ biểu đồ cho phép vẽ các biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng,

vẽ các đường ứng suất, đường biến dạng, chỉ ra sự phát triển của thông số nào đó trong quá trình tính toán theo nhiều giai đoạn khác nhau

- Các thông số mô hình Mohr – Coulomb :

+ E : Module đàn hồi ( KN/m2)

+  : Hệ số poison