http://tailieukythuat.com Các giải pháp thiết kế thi công tầng hầm nhà cao tầng I Đặt vấn đề Trong thiết kế nhà cao tầng Hà Nội, hầu hết có tầng hầm để giải vấn đề đỗ xe hệ thống kỹ thuật toàn nhà Phổ biến cơng trình cao từ 10 đến 30 tầng thiết kế từ đến hai tầng hầm để áp ứng yêu cầu sử dụng chủ đầu tư hồn cảnh cơng trình bị khống chế chiều cao khn viên đất có hạn Việc xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tỏ có hiệu tốt mặt cơng sử dụng phù hợp với chủ trương quy hoạch thành phố Tuy nhiên, đến chưa có báo cáo tổng kết tình hình kinh tế - kỹ thuật cho cơng trình địa bàn thành phố, cho dù cơng trình cao tầng kết hợp tầng hầm trở nên phổ biến Bài đề cập đến giải pháp thiết kế, thi công cho dạng cơng trình ưu nhược điểm giải pháp Đồng thời so sánh tiêu kinh tế - kỹ thuật giải pháp thiết kế - thi công dùng tường cừ thép, tường vây barrette giải pháp thi công khác để qua rút tổng kết ban đầu cho công tác thiết kế, thi công tầng hầm nhà cao tầng nhằm đáp ứng công sử dụng giá thành hợp lý địa bàn Hà Nội II Tổng quan việc thiết kế nhà cao tầng có tầng hầm Hà Nội Hiện cơng trình nhà cao tầng thường có từ đến hai tầng hầm, nhà tầng hầm chủ yếu Bảng Thống kê số cơng trình có hai tầng hầm địa bàn thành phố Bảng TT Tên cơng trình Thiết kế Đơn vị Đặc điểm thi cơng tầng hầm thi cơng Văn phịng chung CDCC cư 27 Láng Hạ Bachy Soletanche - Tường barrette - Đào hở, chống dàn thép Cty XD số HN Trụ sở kho bạc NN 32 CDCC Cát Linh Delta Toà nhà 70-72 Bà CDCC Triệu Delta VP Chung cư 47 VNCC Huỳnh Thúc Kháng Đơng Dương Tồ nhà Vincom 191 VNCC Bà Triệu Delta - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down - Tường barrette - Top – down http://tailieukythuat.com Chung cư cao tầng 25 VNCC Láng hạ Cty XD số HN - Tường barrette TT Viễn thông VNPT CDC 57 Huỳnh Thúc Kháng Bachy Soletanche Tồ nhà tháp đơi HH4 CDC Mỹ Đình TCty XD Sông - Tường barrette Đà - Đào hở, chống dàn thép Trụ sở văn phòng 59 Cty KT& Cty XD số 1, - Tường barrette Quang Trung XD- Hội HN - Top – down KTS 10 Ocean Park số Đào Tr ĐH KT Cty XD số 1, - Tường bê tông thường Duy Anh HN HN - Cọc xi măng đất 11 Khách sạn Sun Way - Tường barrette 19 Phạm Đình Hổ - Neo đất 12 13 - Top – down - Tường barrette - Khơng chống Tồ nhà tháp Vietcombank Indochine Group - Tường barrette Pacific Place* 83 Lý Archrtype, Thường Kiệt Pháp Cty XD Sông - Tường barrette Đà - Top – down - Neo đất * Riêng cơng trình Pacific Place có 05 tầng hầm Thống kê: a.Loại tường: - Tường barrette: 92% - Tường bê tông thường: 8% b Phương pháp thi công hầm: - Chống thép hình: 15%; - Top - down: 54%; - Neo đất: 15%; - Cọc xi măng đất: 8%; - Không chống: 8% III Các giải pháp thi công chủ yếu tường hầm Khi thi công tầng hầm cho công trình nhà cao tầng, vấn đề phức tạp đặt giải pháp thi công hố đào sâu khu đất chật hẹp liên quan đến yếu tố kỹ thuật môi trường Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng đất xung quanh khu vực hố đào làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến đất bị http://tailieukythuat.com dịch chuyển lún gây hư hỏng cơng trình lân cận khơng có giải pháp thích hợp Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường áp dụng là: tường cừ thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barrette Yêu cầu chung tường cừ phải đảm bảo cường độ độ ổn định tác dụng áp lực đất loại tải trọng cắm sâu vào đất, neo đất chống đỡ từ lòng hố đào theo nhiều cấp khác Dưới tóm tắt giải pháp thiết kế, thi công chủ yếu phục vụ việc chống giữ ổn định thành hố đào sâu: Tường vây barrette Là tường bêtông đổ chỗ, thường dày 600-800mm để chắn giữ ổn định hố móng sâu q trình thi cơng Tường làm từ đoạn cọc barette, tiết diện chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m Các đoạn tường barrette liên kết chống thấm goăng cao su, thép làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường dầm bo đặt áp sát tường phía bên tầng hầm Trong trường hợp 02 tầng hầm, tường barrette thường thiết kế có chiều sâu 16-20m tuỳ thuộc vào địa chất cơng trình phương pháp thi cơng Khi tường barrette chịu tải trọng đứng lớn tường thiết kế dài hơn, dài 40m (Tồ nhà 59 Quang Trung) để chịu tải cọc khoan nhồi Tường barrette giữ ổn định trình thi công giải pháp sau: 1.1 Giữ ổn định Hệ dàn thép hình Số lượng tầng chống tầng chống, tầng chống nhiều tuỳ theo chiều sâu hố đào, dạng hình học hố đào điều kiện địa chất, thuỷ văn phạm vi chiều sâu tường vây a Ưu điểm: trọng lượng nhỏ, lắp dựng tháo dỡ thuận tiện, sử dụng nhiều lần Căn vào tiến độ đào đất vừa đào, vừa chống, làm cho tăng chặt có hệ thống kích, tăng có lợi cho việc hạn chế chuyển dịch ngang tường b Nhược điểm: độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều Nếu cấu tạo mắt nối không hợp lý thi công không thoả đáng không phù hợp với yêu cầu thiết kế, dễ gây chuyển dịch ngang ổn định hố đào mắt nối bị biến dạng 1.2 Giữ ổn định phương pháp neo đất Thanh neo đất ứng dụng tương đối phổ biến neo dự ứng lực Tại Hà Nội, cơng trình Tồ nhà Tháp Vietcombank Khách sạn Sun Way thi công theo cơng nghệ Neo đất có nhiều loại, nhiên dùng phổ biến xây dựng tầng hầm nhà cao tầng Neo Ưu điểm: Thi công hố đào gọn gàng, áp dụng cho thi cơng hố đào sâu Nhược điểm: Số lượng đơn vị thi cơng xây lắp nước có thiết bị cịn Nếu đất yếu sâu khó áp dụng 1.3 Giữ ổn định phương pháp thi công Top - down http://tailieukythuat.com Phương pháp thi công thường dùng phổ biến Để chống đỡ sàn tầng hầm q trình thi cơng, người ta thường sử dụng cột chống tạm thép hình (l đúc, l tổ hợp tổ hợp 4L ) Trình tự phương pháp thi cơng thay đổi cho phù hợp với đặc điểm cơng trình, trình độ thi cơng, máy móc đại có Ưu điểm: - Chống vách đất với độ ổn định an toàn cao - Rất kinh tế; - Tiến độ thi công nhanh Nhược điểm: - Kết cấu cột tầng hầm phức tạp; - Liên kết dầm sàn cột tường khó thi cơng; - Cơng tác thi cơng đất khơng gian tầng hầm có chiều cao nhỏ khó thực giới - Nếu lỗ mở nhỏ phải quan tâm đến hệ thống chiếu sáng thơng gió Tường bao bê tơng dày 300-400mm 2.1 Giữ ổn định tường cừ thép Tường cừ thép sử dụng rộng rãi làm tường chắn tạm thi công tầng hầm nhà cao tầng Nó ép phương pháp búa rung gồm cần trục bánh xích cấu rung ép máy ép êm thuỷ lực dùng ván cừ ép làm đối trọng Phương pháp thích hợp thi cơng thành phố đất dính Ưu điểm: - Ván cừ thép dễ chuyên chở, dễ dàng hạ nhổ thiết bị thi cơng sẵn có máy ép thuỷ lực, máy ép rung - Khi sử dụng máy ép thuỷ lực không gây tiếng động rung động lớn nên ảnh hưởng đến cơng trình lân cận - Sau thi cơng, ván cừ bị hư hỏng nên sử dụng nhiều lần - Tường cừ hạ xuống yêu cầu kỹ thuật có khả cách nước tốt - Dễ dàng lắp đặt cột chống đỡ lòng hố đào thi công neo đất Nhược điểm: - Do điều kiện hạn chế chuyên chở giá thành nên ván cừ thép thơng thường sử dụng có hiệu hố đào có chiều sâu ≤ 7m - Nước ngầm, nước mặt dễ dàng chảy vào hố đào qua khe tiếp giáp hai cừ góc hố đào ngụyên nhân gây lún sụt đất lân cận hố đào gây khó khăn cho q trình thi cơng tầng hầm - Q trình hạ cừ gây ảnh hưởng định đến đất công trình lân cận http://tailieukythuat.com -Rút cừ điều kiện đất dính thường kéo theo lượng đất đáng kể ngo theo bụng cừ, gây chuyển dịch đất lân cận hố đào - Ván cừ thép loại tường mềm, chịu lực đất thường biến dạng võng nguyên nhân gây nên cố hố đào 2.2 Giữ ổn định cọc Xi măng đất Cọc xi măng đất hay cọc vôi đất phương pháp dùng máy tạo cọc để trộn cưỡng xi măng, vôi với đất yếu Ở sâu, lợi dụng phản ứng hoá học - vật lý xảy xi mưng (vôi) với đất, làm cho đất mềm đóng rắn lại thành thể cọc có tính tổng thể, tính ổn định có cường độ định Tại cơng trình Ocean Park (số - Đào Duy Anh - Hà Nội) dùng tường cừ cọc xi măng đất sét Địa hình khu đất trước xây dựng tương đối phẳng, phần lớn khoảng lưu khơng có chiều rộng 5m Chiều sâu hố móng cần đào: phần sâu 7.8m; phần lớn sâu 6.5m Bảng Độ sâu hố đào (m) H ≤ 6m Giải pháp - Tường cừ thép (không tầng chống, neo) - Cọc xi măng đất (không tầng chống, neo) 6m < H ≤ 10m - Tường cừ thép (1-2 tầng chống, neo) - Cọc xi măng đất (1-2 tầng chống, neo) - Tường vây barrette (1-2 tầng chống, neo) tuỳ theo điều kiện đất, nước ngầm chiều dài tường ngập sâu vào đất H > 10m - Tường vây barrette ( ≥ 02 tầng chống, neo) - Tường cừ thép ( ≥ tầng chống, neo) điều kiện địa chất hình học hố đào thuận lợi IV Thiết kế ổn định kết cấu chắn giữ hố móng Các yêu cầu đặt thiết kế a An toàn tin cậy b Tính hợp lý kinh tế c Thuận lợi bảo đảm thời gian tho công Thiết kế ổn định tường chắn Lựa chọn bố trí kết cấu chắn giữ hố móng; Có thể sơ lựa chọn kết cấu chắn giữ theo độ sâu hố đào (H) sau: 2.1 Kết cấu chắn giữ hố móng không tầng chống, neo Tham khảo tài liệu: Cẩm nang dành cho kỹ sư địa kỹ thuật - Trần Văn Việt; Thiết kế móng sâu - Nguyễn Bá Kế 2.2 Thiết kế tường chắn nhiều hàng neo, chống http://tailieukythuat.com Gồm thiết kế tường chắn thiết kế hệ neo chống Cả hai công việc dựa kết tính tốn nội lực chuyển vị tường chắn Các phương pháp tính tốn tường chắn: - Phương pháp 1: Dùng sơ đồ phân bố áp lực đơn giản cuả Tarzaghi Peck, 1967 tính tốn tường chắn dầm liên tục tựa lên gối chống neo - Phương pháp 2: Dùng chương trình phần mềm móng chun dụng PLAXIS 2D (Hà Lan) GEOSLOPE (Canađa) Thực tế cho thấy có dùng chương trình phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng giải ổn thoả tốn tường chắn nhiều tầng neo chống Chương trình PLAXIS 2D cho phép mô tả kết cấu chắn giữ thơng số hình học (chiều dài, tiết diện, mơmen quán tính), loại vật liệu (trọng lượng riêng); tiết diện, cường độ, khoảng cách neo chống; thông số đất (γ, c, φ, k, E), chế độ đất nước hay khơng, loại tải trọng mặt đất Các mơ hình tính tốn chương trình (đàn hồi tuyến tính, đàn hồi dẻo tuyệt đối, đất mềm, đất yếu) Đặc biệt, chương trình đưa kết mơ giai đoạn thi công khác hố đào Các kết hiệu chỉnh theo kinh nghiệm xây dựng, số liệu quan trắc địa phương cho kết khả quan Tính tốn thiết kế cấu giữ ổn định tường chắn 3.1 Phương pháp tính tốn ổn định hệ dàn chống thép hình Mơ hình hệ dàn chống chương trình tính tốn kết cấu khơng gian (chương trình SAP, Etabs, Staad ) tính tốn ổn định khả chịu lực tiết diện chống cột chống tác động tải trọng ngang; áp lực gây đất nước hoạt tải đứng 3.2 Phương pháp tính tốn neo (Tham khảo Tiêu chuẩn Anh BS 8081: 1989) Về bản, việc thiết kế hệ neo đất bao gồm công việc sau: - Xác định sức kháng cắt đất khu vực bầu neo - Thiết kế số tầng neo, khoảng cách neo, góc nghiêng - Tính tốn ổn định tổng thể neo 3.3 Tính tốn kiểm tra ổn định kết cấu tường vây - sàn hầm phương pháp thi công Top - down Kiểm tra ổn định khả chịu lực sàn hầm dùng để giữ ổn định xô ngang tường hầm chương trình tính tốn kết cấu khơng gian (Sap, Etabs, Staad ) V So sánh tiêu kinh ttế - kỹ thuật cho giải pháp tường cừ thép tường barrette thi cơng nhà cao tầng có tầng hầm Dưới đây, so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật cơng trình có 02 tầng hầm mà 02 giải pháp khác khả thi mặt kỹ thuât http://tailieukythuat.com Giải pháp 1: Thiết kế, thi công, giữ ổn định hố đào tường vây barrette, dày 600mm, sâu 16m; Giải pháp 2: Thiết kế tường bao bê tông dày 400mm, sâu 7,3m, giữ ổn định cừ thép dài 12m Bảng So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật theo giải pháp thiết kế T T Chỉ tiêu so sánh Đơn vị Cừ thép 12m Tường BT chu vi 203m Vật liệu Giá XL (triệu VND) Cừ thép + Tường tường Barrette D400 D600 Cừ thép + Tường tường Barrette D400 D600 m 227 681 m3 593 1949 1779 9745 4200 168 Cơng tác đất ngồi chu vi m3 CT Tổng Gxl phần ngầm 25,5tỷ Phương án Cừ thép tiết kiệm 7,1 tỷ 2628 đồng (28% Gxl phần ngầm) 9745 VI So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật với giải pháp giữ ổn định tường vây barrette hệ dàn thép phương pháp thi công Top - down Chúng so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật cơng trình có 02 tầng hầm, giải pháp thiết kế tường vây barrette, cọc khoan nhồi Các giải pháp chống giữ hố đào là: Giải pháp 1: giữ ổn định tường vây barrette hệ dàn thép hình chữ H, tầng chống; Giải pháp : giữ ổn định tường vây barette phương pháp thi công Top - down Bảng So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật theo giải pháp thi công TT Vật liệu Giá XL (triệu VND) Chỉ tiêu so sánh Đơn vị Cột thép H400 Tấn 13.5 9.0 162 108 Tấn 54.4 653 Thi công Chống Thi công Chống dàn Top - down dàn Top thép hình thép hình down Đào mở: 240m*56.1kg/m Topdown: 160m*56.1kg/m Dầm thép H300 Đào mở:1490m*36.5kg/m Chi phí liên kết 100 http://tailieukythuat.com phương pháp Topdown Tổng Gxl phần ngầm 32.6tỷ Phương án Topdown tiết kiệm 0.6 tỷ 815 đồng (60% chi phí BPTC) 208 VII Kết luận - Giải pháp thiết kế thi cơng cơng trình tầng hầm gắn bó chặt chẽ với đặc điểm thiết kế kết cấu chắn giữ cơng trình tầng hầm phụ thuộc vào công nghệ thi công Kết cấu chắn giữ đồng thời kết cấu chịu lực vĩnh cửu cho cơng trình Do giải pháp thi công tổng thể cần lựa chọn từ khâu thiết kế cơng trình - Cơng nghệ thi cơng đa dạng Do đơn vị thiết kế thi cơng cần phân tích, đưa giải pháp thiết kế thi công phù hợp điều kiện có - Về mặt kinh tế, cơng trình tầng hầm dạng cơng trình mà gây lãng phí lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công không phù hợp với đặc điểm dự án - Về mặt kỹ thuật, dạng cơng trình phức tạp; thi cơng sâu, dễ xảy cố cho thân cơng trình cơng trình liền kề Vì vậy, cơng việc thiết kế, thi công, giám sát thi công phải đặc biệt coi trọng TS Nguyễn Dư Tiến, ThS Trần Đức Cường (Nguồn tin: T/C Tư vấn Thiết kế, số 3/2006) ... toàn cao - Rất kinh tế; - Tiến độ thi công nhanh Nhược điểm: - Kết cấu cột tầng hầm phức tạp; - Liên kết dầm sàn cột tường khó thi cơng; - Cơng tác thi cơng đất khơng gian tầng hầm có chiều cao. .. chống: 8% III Các giải pháp thi công chủ yếu tường hầm Khi thi công tầng hầm cho công trình nhà cao tầng, vấn đề phức tạp đặt giải pháp thi công hố đào sâu khu đất chật hẹp liên quan đến yếu tố... chữ nhật, chiều rộng thay đổi từ 2.6 m đến 5.0m Các đoạn tường barrette liên kết chống thấm goăng cao su, thép làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường dầm bo đặt áp sát tường phía bên tầng hầm