tổng quan về thi công nhà cao tầng bê tông cốt thép

Khi xây dựng các nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép toàn khối, cần trục tháp chủ yếu dùng cho công tác: vận chuyển cốp pha, cốt thép, vữa bê tông, giàn giáo, gạch, vữa xây… Cần trục tháp

CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

1.1 Sự phát triển kiến trúc cao tầng trên thế giới

Trong các thập niên cuối thể kỷ 19 đến nay do dân số đô thị ngày càng gia tăng cộng với sự tiến bộ nhảy vọt của khoa học kỹ thuật, sự xuất hiện của nhiều loại bê tông và sự phát minh ra thang máy đã dẫn đến sự phát triển với tốc độ nhanh nhà nhiều tầng ở khắp nơi trên thế giới

Năm 1885 ở Chicagô đã xây dựng toà nhà Home Insurance Building cao 10 tầng bằng kết cấu thép, năm 1913 tại New York xây dựng toà nhà kiểu Pháp

"Woolworth" 60 tầng cao 214m Tòa nhà "Trung tâm thương mại thế giới" đã được hoàn thành tại New York vào năm 1973, ngôi nhà có 110 tầng và cao 420m Còn toà nhà "Sears Tower" ở Chicago có 109 tầng với chiều cao 442m

đã xây xong năm 1974

Ở nhiều nước khác trên thế giới như Hồng Kông, Trung Quốc, Singapore, Malaysia, Úc, Canađa, Pháp, Anh, Liên xô (cũ) cũng đã có hàng ngàn ngôi nhà nhiều tầng cao tới 200, 300m Burj Dubai được coi là tòa nhà cao nhất thế giới được khởi công xây dựng năm 2004, chiều cao trên 700m với hơn 160 tầng

1.2 Thiết bị và máy móc phục vụ thi công

1.2.1.Những vấn đề thường gặp khi thi công nhà cao tầng:

- Cao trình vận chuyển thẳng đứng lớn

- Vật liệu xây dựng, vật tư thiết bị rất đa dạng

- Công nhân làm việc lên xuống giữa các tầng rất lớn

Vì thế để thi công nhà cao tầng được tiến hành thuận lợi và thu được hiệu quả kinh tế cao, trước hết phải giải quyết tốt các vấn đề có liên quan nêu trên Một trong những mấu chốt là lựa chọn máy móc và công cụ thi công chính xác, thích hợp và sử dụng chúng một cách hợp lý

Máy móc và thiết bị thi công nhà cao tầng có thể phân chia thành các loại như sau:

- Máy vận chuyển thẳng đứng và trục lắp kết cấu, trong đó bao gồm: cần trục tháp, cần trục, vận thăng…

- Máy vận chuyển bê tông, trong đó bao gồm: xe vận chuyển và trộn bê tông, máy bơm bê tông cùng ô tô chở bơm và cần đổ bê tông…

- Máy móc vận chuyển nhân viên bao gồm: cầu thang máy thi công, máy nâng hạ chở người và hàng hóa

1.2.2.Cần trục tháp

Cần trục tháp trong xây dựng thường dùng để lắp ghép các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, hoặc phục vụ cho việc vận chuyển lên cao Khi xây dựng các nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép toàn khối, cần trục tháp chủ yếu dùng cho công tác: vận chuyển cốp pha, cốt thép, vữa bê tông, giàn giáo, gạch, vữa xây…

Cần trục tháp có rất nhiều loại lại gồm nhiều chủng loại khác nhau Tuy nhiên chúng đều có những đặc điểm chung sau:

- Tay cần dài, bình thường là 30-40m, loại dài là 50-70m

- Độ cao nâng vật lớn, loại bình thường là 70-80m

- Cần trục tháp quay dưới và tự nâng quay dưới

Cần trục tháp được nhập khẩu từ các nước như: Trung Quốc, Đức, Pháp, Ý, Nhật, Đan Mạch,…

1.2.3 Lựa chọn cần trục tháp:

Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa cần trục tháp gồm:

- Hình dáng mặt bằng của nhà;

- Chiều cao công trình;

- Khối lượng vận chuyển vật liệu, thiết bị;

- Tiến độ thi công;

- Điều kiện nền, móng công trình;

- Công trình lân cận (như có hay không có những công trình kiến trúc cao tầng xung quanh, điều kiện giao thông hiện trường, chướng ngại vật cho việc lắp ráp cần trục);

- Điều kiện cung ứng cho cần trục tháp của địa phương

a/Chọn máy trục tháp cần tuân theo các nguyên tắc sau:

Sức trục là tổng hợp của trọng lượng vật và thiết bị treo buộc Tùy theo dung lượng thùng chứa bê tông mà xác định sức trục cần yêu cầu khi biên độ tối đa, nên lấy 1,5-2,5T Ngoài ra căn cứ theo trọng lượng cấu kiện nặng nhất để lựa chọn chuẩn

Chiều cao nâng vật là cự ly thẳng đứng từ mặt ray hoặc mặt nền móng đến trung tâm của móc trục

Hyc= Ho+h1+h2+h3 (m)

Ho: là cao trình lớn nhất của nhà

h1: là khoảng cách an toàn

h2: là chiều cao cấu kiện lớn nhất

h3: là chiều dài dây treo buộc

Tốc độ công tác của máy trục tháp bao gồm: tốc độ nâng trục, tốc độ quay, tốc độ con chạy, tốc độ xe kéo và tốc độ cánh tay ngẩng lên cúi xuống để thay đổi chiều dài tay cần Tham số tốc độ không chỉ trực tiếp quan hệ có liên quan đến năng suất kíp máy mà còn cực kỳ trọng yếu đối với việc an toàn sản xuất Vì thế khi lựa chọn máy trục tháp, cần tiến hành tìm hiểu toàn diện và so sánh tham

số tốc độ công tác máy

Tck = t1+t2+t3+t4+t5+t6 (s)

t1:thời gian treo buộc vật

t2:thời gian nâng hạ vật

t3:thời gian xoay cần

t4:thời gian di chuyển xe con

t5:thời gian xe kéo và cánh tay nâng lên, hạ xuống

t6:thời gian tháo dỡ vật

b/ Năng suất kíp máy cần trục cần thỏa mãn nhu cầu:

Năng suất kĩ thuật P của trục tháp được tính theo công thức:

Ks = 0,5 cho cột và vách

Số lần trục chuyển cần trục tháp trong 1 ca thông thường là 60-70 lần

1.2.4.Một số vấn đề thi công nhà cao tầng bằng cần trục tháp

- Vị trí đứng và di chuyển của cần trục phải đảm bảo an toàn cho cần trục, cho công trình và cho người lao động, thuận tiện cho việc dựng lắp và tháo

- Cần có đường đi vòng xung quanh công trình, tiện cho xe ô tô cần trục bổ trợ cũng như xe tải, xe chở cấu kiện đi vào công trường

- Vị trí đặt trục tháp gần vị trí máy biến áp càng tốt

- Thuận tiện cho việc tháo dỡ máy và phụ kiện ra khỏi hiện trường

- Nếu đồng thời lắp hai trục tháp thì phải chú ý phân chia diện công tác và sự phối hợp công tác, phải có biện pháp thỏa đáng đề phòng cản trở lẫn nhau

2 Cấu trúc móng cho trục tháp:

Hình dáng và khả năng chịu lực của móng trục tháp phải qua thiết kế và tính toán Việc thi công móng trục tháp phải thực hiện nghiêm túc, đảm bảo chất lượng.Nếu dùng đài móng cọc khoan nhồi thì phải kiểm tra lại

3 Neo giữ cần trục tháp

Đa số các cần trục tháp đều phải neo vào công trình khi độ cao thân tháp vượt quá 30-40m Căn cứ vào các thông số kĩ thuật của trục, kết cấu thân để bố trí các đoạn neo tiếp theo.Thiết bị neo cố định của máy trục tháp do các phụ kiện sau đây hợp lại: vòng neo, thanh đeo neo, tai cố định và trục chốt cố định

Thanh neo thường được neo vào cột và tấm tường Chỗ neo cần được gia cố một cách thích đáng

Để đảm bảo an toàn cho trục tháp khi neo cần tuân theo các điểm sau:

- Khi thân tháp có độ tự do đạt đến quy định cần tiến hành neo chắc chắn rồi mới kích lên

- Chỉ tiến hành neo chặt khi cấp gió nhỏ hơn cấp 5

- Sau khi lắp đặt thiết bị neo cần kiểm tra lại máy, nếu không có vấn đề gì mới đưa vào sản xuất

- Trong quá trình thi công cần định kì cần kiểm tra thiết bị neo

4 Kích nâng nối cao trục tháp:

Dùng giá kích nâng thủy lực để nâng cao trục tháp Việc kích nâng cần bố trí vào thời gian gián đoạn thi công hoặc vào thời kì đang bảo dưỡng bê tông Trong khi nâng cần trục lưu ý:

- Không nâng trục khi sức gió lớn hơn cấp 5

- Trong quá trình nâng hạ trục, phần trên phải được giữ cân bằng

- Trong quá trình nâng hạ trục, không quay cánh tay đòn

- Sau khi hoàn thành kích nâng và nối cao cần vặn chặt lại toàn bộ bu lông một lần nữa

Kiểm tra kĩ thuật lại một lần nữa trước khi đưa vào sử dụng

5 Một số mâu thuẫn giữa tính năng kĩ thuật cần trục tháp và nhu cầu thi công và cách giải quyết

Về tổng thể, tính năng kĩ thuật của cần trục tháp thích ứng với nhu cầu thi công, nhưng cũng hạn chế bởi một vài nguyên nhân như vị trí cần trục tháp cố định không thể xê dịch hoặc không thể tránh được chướng ngại vật, ở góc cạnh

xa nhất trong mỗi tầng nhà đều có một hay vài điểm trục vượt quá sức trục.Với những loại mâu thuẫn đó, ta có những biện pháp khắc phục sau:

- Thay đổi thiết kế, giảm nhỏ kích thước cấu kiện và lựa chọn thùng chứa để đảm bảo không vượt quá sức trục

- Tìm cách tăng sức trục

Trong thực tiễn thi công, do đặc thù của thiết kế cấu tạo kiến trúc, yêu cầu độ cao tầng nhà tương đối lớn, có thể xuất hiện mâu thuẫn về nhu cầu độ cao nâng trục phần trên không đáp ứng đáp ứng được trong khi các thông số khác đều thỏa mãn Với những loại mâu thuẫn đó, ta có những biện pháp khắc phục sau:

- Đổi dùng loại cần trục khác thích hợp hơn

- Nâng cao thân tháp để tăng thêm chiều cao nâng vật

1.2.5 Máy vận chuyển thẳng đứng

1 Máy vận thăng:

Căn cứ vào phương thức lắp ghép lồng treo và cột đứng mà phân chia thành:

1.1.Máy vận thăng kiểu một lồng

Hình1.1 Máy vận thăng

1.2 Kiểu máy có hai lồng

Hình 1.2 Máy vận thăng 2 lồng

1.2.6.Vận thăng lồng chở người và hàng hóa:

Trong thi công nhà cao tầng, vận thăng lồng là một loại thiết bị cơ giới rất quan trọng Vận thăng lồng thường lắp ngoài nhà, phần lớn để vận chuyển người

và hàng hóa Vận thăng lồng dùng để vận chuyển công nhân, nhân viên lên xuống các tầng nhà làm việc, còn vận chuyển vật liệu là thứ yếu Căn cứ thống

kê thì vận chuyển người vào các bộ phận thi công chiếm thời gian hoạt động của vận thăng lồng từ 60-70%; còn vận chuyển hoàng hóa chỉ chiếm từ 30-40% Căn cứ theo kinh nghiệm thi công nhà cao tầng ở trong nước và nước ngoài,

có thể bố trí trong nhà tại gian cầu thang, hai bộ cầu thang, hai bộ vận thăng lồng thi công ngoài, lắp thêm và nối liền các hộp trục để mở rộng diện tích công tác, tăng lưu lượng công nhân lên xuống và vận chuyển được nhiều vật liệu xây dựng kích thước dài hơn

Hình 1.3 Vận thăng lồng alimax

3 Lựa chọn và ứng dụng:

Các tài liệu thống kế cho biết thời gian lên xuống vị trí làm việc tùy theo số tầng nhà tăng lên mà tăng lên rất nhiều Với nhà 10 tầng, thời gian cần cho mỗi công nhân lên xuống làm việc là 30 phút, từ 10 tầng trở lên, nếu tăng lên 1 tầng thì bình quân tăng lên từ 5-10 phút Dùng vận thăng lồng để vận chuyển công nhân lên xuống làm việc thì có thể rút ngắn được thời gian và nâng cao hiệu suất Vị trí lắp đặt vận thăng lồng cần được bố trí thỏa đáng khi thiết kế tổ chức thi công và tổng mặt bằng thi công, cần nghiên cứu đầy đủ cách phân chia dây chuyền phân đoạn thi công, các nhu cầu về vận chuyển công nhân và vật liệu Khi lên xuống vào tầng làm việc, do lượng người rất đông nên để tránh cho công nhân khỏi chen chúc quá mức và nhanh chóng phân tán dòng người có thể xem xét và áp dụng biện pháp sau đây: nhà trên 7 tầng thì chỉ dừng ở các tầng

9,12,15,18,21,24; nhà dưới 7 tầng không dừng Thậm chí có thể căn cứ vào tiến

độ thi công, sắp xếp dùng loại thang điện tốc độ nhanh không dừng dưới 10 tầng thì lần lượt tìm đường về vị trí công tác của mình Đợi hết giờ cao điểm xong lại khôi phục lại chế độ làm việc bình thường

Căn cứ theo kinh nghiệm thi công, diện tích phục vụ trên tầng nhà của một vận thăng lồng là 600m2, có thể căn cứ vào con số đó để bố trí vận thăng lồng phục vụ thi công Để bớt căng thẳng vào giờ cao điểm và làm giảm mâu thuẫn năng lực vận chuyển không đủ, nên dùng loại vận thăng 2 lồng

Tính năng kĩ thuật một số loại vận thăng lồng

Loại hình và số hiệu ST1000-S STWT1000/12 T-183 ALIMAK

1.2.7 Bơm bê tông

Các năm gần đây bơm bê tông được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong thi công nhà cao tầng, nguyên nhân chính là:

- Tốc độ đổ bê tông nhanh, hiệu suất cao

- Giảm nhẹ sức lao động cho công nhân

- Quản lý hiện trường dễ dàng

- Có thể thích ứng tốt việc đổ bê tông cho các bộ phận kết cấu cột, dầm nhỏ

có mặt cắt cốt thép dầy mà trong điều kiện thông thường rất khó hoàn

thành, có thể đổ bê tông tạo hình các kết cấu phức tạp cho đến đổ bê tông

ở bộ phận khuất kín

- Có thể nghiên cứu và chế tạo các chất phụ gia phức hợp, hiệu quả cao, tạo được tính dễ bơm cải thiện được bê tông thương phẩm và nâng cao hiệu ích thi công bơm đẩy

Cách lựa chọn dây chuyền công nghệ chuyển đưa và đổ bê tông và cốp pha do đặc điểm công trình quyết định (loại hình kết cấu, độ cao và số tầng, diện tích xây dựng, điều kiện hiện trường thi công…), trình độ tổ chức thi công (bao gồm cách sắp đặt kế hoạch thi công dây chuyền có chặt chẽ hợp lý không, công tác chuẩn bị thi công có chu đáo tỉ mỉ không, quản lý có khoa học không…) cùng với các yêu cầu điều kiện khác (như thời hạn, yêu cầu về giá thành và hiệu quả kinh tế)

Thiết bị bơm bê tông:Theo tính cơ động của bê tông có thể chia ra 2 loại: bơm tĩnh tại và bơm tự hành:

Bơm tĩnh tại: Có thể là bơm cố định, bơm cố định đặt trên xe móc, bơm cố định có cần điều khiển được trục lên tầng cao và đặt gần vị trí đổ bê tông và bơm cố định có điều khiển lắp trên đầu của cần trục tháp để nới rộng tầm với khi

đổ bê tông

Hình 1.4 Máy bơm tĩnh

Bơm tự hành: Máy bơm được lắp trên xe bánh lốp, có cần điều khiển tự động

để vận chuyển và đổ bê tông trên tầng cao Khi làm việc có chân chống để đảm bảo sự ổn định

Hình 1.5 Xe bơm bê tông

Việc lựa chọn bơm bê tông phụ thuộc vào năng lực của bơm, đường kính ống dẫn, cấp phối và trong trường hợp khó khăn có thể dùng biện pháp bổ sung sau: Năng suất của máy bơm: N=k.q.8 (m3

/ca)

Trong đó:

k = 0,7 là hệ số sử dụng thời gian

q: Lưu lượng bơm

8: 8 tiếng trong một ngày

1.2.8.Thùng vật liệu và xe vận chuyển bê tông:

Việc xác định dung lượng của thùng bê tông có quan hệ với dung tích hữu hiệu của thùng máy trộn (nếu dùng trạm trộn ở công trường để trộn bê tông), trọng lượng trục định mức hữu hiệu của thùng xe vận chuyển và trộn bê tông, tốc độ xả vật liệu của xe, tốc độ đẩy của bơm bê tông và cả tốc độ bê tông

Hình 1.7 Thùng chứa bê tông

Để nâng cao hiệu suất và suất lợi dụng của xe vận chuyển và trộn bê tông cũng như xe bơm bê tông, xuất phát từ tăng tốc độ đổ bê tông, nên dùng thùng

bê tông có dung lượng tương đối lớn Nhưng nếu dùng bê tông chế tạo tại hiện trường lấy xe đẩy làm phương tiện vận chuyển ngang thì dung lượng của thùng

bê tông không nên vượt quá 0,63 m3

Không nên dùng thùng vật liệu quá lớn, bình thường nên dùng thùng có quy cách 0,5-0,7m3

và 1m3

2 Xe vận chuyển và trộn bê tông:

Công năng của xe vận chuyển và trộn bê tông là vận chuyển bê tông thương phẩm từ trạm trộn đến hiện trường thi công và vào thùng đổ đã chuẩn bị trước Sau đó, cần trục tháp hoặc máy bơm bê tông đưa đến chỗ đổ Xe vận chuyển và trộn bê tông trong quá trình hoàn thành việc vận chuyển bê tông, đồng thời tiến hành không ngừng việc khuấy trộn để tránh cho bê tông khỏi phân tầng và sơ ninh, cải thiện tính dẻo và tính đồng đều của mẻ trộn bê tông, do đó mà tăng được chất lượng bê tông

Hiện nay phổ biến nhất là xe vận chuyển và trộn bê tông có dung tích hữu hiệu là 6m3

nhập khẩu của Đức, Nhật Bản và nhiều nước khác

Hình 1.8 Xe vận chuyển bê tông

Khi sử dụng xe vận chuyển và trộn bê tông cần chú ý tuân theo các tiêu chuẩn sau:

- Cần kiểm tra đường vận chuyển của xe bê tông so với chiều cao các giá treo và đường ống, các chiều cao, chiều rộng cửa kho, cửa cầu và hầm, tìm cách giải tỏa các chướng ngại trên đường để thông xe

- Thời gian xe chạy không vượt quá 1 giờ Tùy tình hình cần thêm phụ gia cho bê tông

- Trong quá trình vận chuyển nên quay tốc độ chậm (2-4 vòng/1 phút)

- Quá trình quay ngược đổ vật liệu là 6-8 vòng/phút Công tác ở gần vị trí lấy và đổ vật liệu cần chú ý an toàn, đề phòng phát sinh sự cố bất ngờ

- Sau khi hết ca cần dùng nước áp suất cao rửa sạch trong và ngoài thùng

- Không cho nhân viên chưa được huấn luyện lên xe thao tác

- Khi đưa xe mới vào sử dụng cần tiến hành kiểm tra toàn diện và thử xe

- Phải tuân theo quy trình thao tác, bê tông thương phẩm cần theo quy định của thiết kế về độ sụt, đường kính cốt liệu

- Cự ly vận chuyển của xe thường lấy 20 km là giới hạn trên, cự ly vận chuyển kinh tế là 6-7km

Số lượng xe trộn bê tông được xác định theo kinh nghiệm của nước ngoài:

M = Qm/V(L/S+T)

Trong đó:

Qm là lưu lượng bê tông trong 1 giờ

V là dung lượng xe trộn bê tông

L là khoảng cách từ trạm trộn đến hiện trường

S là tốc độ bình quân xe chạy

T là tổng thời gian gián đoạn (nạp vật liệu, ra vật liệu, tạm dừng…)

1.3 Phương pháp thi công móng và tầng hầm

Nhà cao tầng có các giải pháp móng cọc : cọc ép, cọc đóng, cọc khoan nhồi, cọc barette Công nghệ cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi và các phương pháp thi công tầng hầm đã được trình bày kỹ trong các môn học trước Ở đây công nghệ cọc khoan nhồi, cọc barette, phương pháp top-down, down-up… được trình bày tóm tắt các quy trình chính

1.3.1.Thi công cọc khoan nhồi

1 Xác định tim cọc

2 Hạ ống vách Casing

Hình 1.9 ống vách

3 Khoan tạo lỗ

4 Hạ lồng thép:

Hình 1.10.Gia công lồng thép

Thổi rửa đáy hố khoan :

6 Công tác bê tông

ống đổ bê tông

đ-ợc nhấc dần lên

Bể thu hồi Bentonite

Hỡnh 1.11 Đổ bờ tụng cọc khoan nhồi

7 Cỏc phương phỏp kiểm tra chất lượng cọc

Kiểm tra chất lượng từng khõu cụng tỏc trong quỏ trỡnh thi cụng

a Đặc trưng định vị hố khoan

- Kiểm tra vị trớ cọc căn cứ vào hệ trục cụng trỡnh và hệ trục gốc

- Kiểm tra cao trỡnh mặt hố khoan

- Kiểm tra số lượng cốt thộp, chiều dài nối

- Kiểm tra cỏch tổ hợp thành, khung, lồng, khoảng cỏch đai, khoảng cỏch thộp chịu lực

- Kiểm tra điều kiện vệ sinh của cốt thộp: Đỏnh rỉ, bựn đất

- Kiểm tra cỏc chi tiết đặt sẵn: Vành khuyờn bờ tụng cho lớp bảo vệ, múc sắt, ống quan sỏt dựng để kiểm tra chất lượng cọc bằng phương phỏp siờu õm, phúng xạ

b Kiểm tra đỏy hố khoan

- Chiều sâu hố khoan được xác định bằng cách đo độ sâu cần khoan đạt tới trong quá trình khoan tạo lỗ

- Sau khi khoan sâu tới độ sâu thiết kế, để lắng 30’ thì tiến hành dùng thước dây đo để xác định chiều cao lớp mùn khoan lắng tại đáy hố

- Sau khi xúc bằng gầu vét và thổi rửa lần đầu phải đo lại chiều sâu hố khoan

- Sau khi hạ cốt thép xong phải đo lại để xác định lớp cặn lắng đáy hố

c Kiểm tra bê tông trước khi đổ

- Kiểm tra tại nơi sản xuất bê tông:

+ Kiểm tra thành phần cấp phối bê tông

+ Kiểm tra nước trộn bê tông, chất lượng cốt liệu lớn, cốt liệu mịn

+ Kiểm tra xi măng

- Kiểm tra bê tông đã trộn

+ Độ sụt không vượt quá độ sụt thiết kế

+ Cốt liệu và mác phải tuân theo tiêu chuẩn thiết kế

d Kiểm tra ống đổ và sàn công tác

- Sàn công tác:

+ Đảm bảo chắc chắn

+ Hai nửa vành khuyên giữ ống đổ phải đảm bảo

- Ống đổ bê tông:

+ Mối nối các đoạn ống đổ phải chắc chắn

+ Lòng trong ống đổ phải sạch, nhẵn, trơn, tiết diện trong ống phải tròn đều + Ống đổ phải được cách đáy lỗ khoan từ 2030 cm

- Phễu và nút:

+ Kiểm tra liên kết giữa phễu và miệng ống đổ

+ Nút phải có độ căng đều đảm bảo sự tiếp xúc đều với thành trong các ống đổ

+ Đảm bảo chức năng như một phanh hãm giữ cho bê tông chứa đầy phễu rơi xuống từ từ

Kiểm tra chất lượng cọc nhồi bê tông cốt thép khi thi công xong

- Việc kiểm tra chất lượng cọc sau khi đổ bê tông nhằm đánh giá chất lượng

bê tông cọc tại hiện trường, phát hiện các khuyết tật và sử lý các cây cọc bị hư hỏng

1.3.2.Thi công cọc Barette

1 Đào hố cọc:

a) Thiết bị đào hố: Có thể nói, hiện nay thiết bị đào hố cọc barét rất đa dạng

Nói chung thì các loại gầu ngoạm để đào hố có tiết diện hình chữ nhật với cạnh ngắn từ 0,60m đến 1,50m, cạnh dài từ 2,00m đến 4,00m (đại bộ phận là 3,00m), còn chiều cao thì có thể từ 6,00m đến 12,00m( hình 1.12, 1.13)

Hình 1.12 : Gầu đào Hình 1.13 Gầu phá

Hình 1.14 Hố đào

Sau khi đổ bê tông cọc xong thì bỏ khung cữ bằng sắt ở miệng hố ra hoặc đập bỏ phần bê tông hoặc gạch xây cữ định hướng này đi (lớp bê tông dày khoảng

14cm, hoặc lớp gạch dày khoảng 20m)

Cần chú ý thêm rằng để đảm bảo đào hố đúng kỹ thuật, thì phải có công nhân điều khiển thiết bị thành thạo và tay nghề cao

c) Chế tạo dung dịch bentonite (bùn khoan)

Dung dịch bentonite để giữ cho thành hố đào của cọc barét không bị sạt lở

- Tính chất dung dịch bentonite mới đạt yêu cầu tiêu chuẩn

Quá trình chế tạo, sử dụng, thu hồi, xử lý và tái sử dụng dung dịch bentonite (dung dịch khoan, bùn khoan) được thể hiện trên sơ đồ 1.15

Sử dụng dung dịch bentonite một cách tuần hoàn: Trong khi khoan hoặc đào

hố phải luôn luôn đổ đầy dung dịch khoan trong hố Dung dịch khoan này là

dung dịch mới Gầu đào xuống sâu đến đâu thì phải bổ sung dung dịch khoan

b) Chuẩn bị hố đào :

Để đảm bảo cho gầu đào đúng vị trí

và xuống thẳng, cần phải làm như sau

:

- Đào bằng tay một hố có tiết diện

đúng bằng kích thước thiết kế của tiết

diện cọc barét và sâu khoảng 0,80m

đến 1,0m

- Đặt vào hố đào nói trên một khung

cữ bằng thép chế tạo sẵn (xem chi tiết

ngay cho đầy hố Trong khi đào thì dung dịch bentonite bị nhiễm bẩn, mà đã nhiễm bẩn (do đất, cát) thì giữ ổn định thành hố không tốt, do đó phải thay thế

Để làm việc đó, phải hút bùn bẩn từ hố khoan, đào lên để đưa về trạm xử lý Có thể dùng loại bơm chìm đặt ở đáy hố đào hoặc bơm hút có màng lọc để ở trên mặt đất

Dung dịch khoan (bùn khoan) được đưa về trạm xử lý (e) Các tạp chất bị khử đi, còn lại là dung dịch khoan như mới để tái sử dụng

Dung dịch sau khi được xử lý phải có các đặc tính sau:

- Tỷ trọng dưới 1,2 (trừ loại dung dịch nặng đặc biệt)

- Độ nhớt Marsh nằm giữa 35 và 40 giây

- Độ tách nước dưới 40cm3

- Hàm lượng cát  5%

d) Đào hố cọc barette bằng gầu ngoạm:

Dùng loại kích thước Gầu đào thích hợp để đảm bảo được kích thước hố đào đúng với kích thước cọc barét theo thiết kế Gầu đào phải thả đúng cữ định hướng đặt sẵn (như hình 1.14) Hố đào phải thả đúng cữ định hướng đặt sẵn Hiện nay đã có thiết bị kiểm tra kích thước hình học và độ thẳng đứng của hố khoan, hố đào Trong lúc đào, phải cung cấp thường xuyên dung dịch bentonite (bùn khoan) mới, tốt vào đầy hố đào Mặt khác, mức cao của dung dịch

bentonite trong hố đào bao giờ cũng phải cao hơn mực nước ngầm ngoài hố đào tối thiểu là 2 mét Dung dịch bentonite được tuần hoàn và xử lý để trong hố đào thường xuyên có dung dịch bentonite mới Phải đảm bảo cho kích thước hình học (tiết diện và chiều sâu) hố đào đúng thiết kế và không bị sạt lở thành hố Muốn vậy, phải đảm bảo cho dung dịch bentonite thu hồi chỉ chứa cặn lắng đất cát dưới 5% Đồng thời cũng có thể kiểm tra độ thẳng đứng và hiện tượng sạt lở

hố đào thường xuyên một cách đơn giản bằng giây dọi với đầu dây là quả dọi

đủ nặng

Hình 1.15 : Sơ đồ quá trình chế tạo, sử dụng và xử lý dung dịch bentonite

Khi đào đến độ sâu thiết kế, phải tiến hành thổi rửa bằng nước có áp để làm sạch đáy hố Có thể dùng loại bơm chìm để hút cặn lắng bằng đất, cát nhỏ lên Còn cát to, cuội sỏi, đá vụn thì dùng gầu ngoạm vét sạch rồi đưa lên Lượng cặn lắng thường rất khó vét sạch được hoàn toàn, do đó trong thực tế có thể cho phép chiều dày lớp cặn lắng dưới đáy hố đào nhỏ thua 10cm

Để kiểm tra chiều dày lớp cặn lắng có thể dùng giây dọi với quả nặng đủ để người đo có thể cảm nhận được

Chú ý là việc thổi rửa đáy hố đào rất quan trọng và phải hết sức cẩn thận Do

đó phải sử dụng thiết bị chuyên dụng, thích hợp và người thực hiện phải có tay nghề thành thạo, có kinh nghiệm Đảm bảo được đáy hố càng sạch, thì sức chịu tải của cọc càng tốt

Sau khi đào xong hố cọc barét, phải kiểm tra lại lần cuối cùng kích thước hình học của nó Kích thước cạnh ngắn của tiết diện chỉ được phép sai số  5cm, kích thước cạnh dài của tiết diện chỉ được phép sai số  10cm, chiều sâu hố chỉ được sai số trong khoảng  10cm và độ nghiêng của hố theo cạnh ngắn chỉ được sai

số trong khoảng 1% so với chiều sâu hố đào

2 Chế tạo lồng cốt thép và thả vào hố đào cho cọc barét

Chế tạo lồng cốt thép theo đúng thiết kế Sai số cho phép về kích thước hình học của lồng cốt thép như sau:

- Cự ly giữa các cốt thép chủ:  10mm;

- Cự ly giữa các cốt thép đai:  20mm;

- Kích thước cạnh ngắn tiết diện:  5 mm

- Kích thước cạnh dài tiết diện:  10 mm;

- Độ dài tổng cộng của lồng cốt thép:  50mm

Chiều dài của mỗi đoạn lồng cốt thép, tuỳ theo khả năng của trục, thường dài

từ 6m đến 12m Ngoài việc phải tổ hợp lồng cốt thép như thiết kế, tuỳ tình hình thực tế, nếu cần, còn có thể tăng cường các thép đai chéo (có đường kính lớn hơn cốt đai) để gông lồng cốt thép lại cho chắc chắn, không bị xộc xệch khi vận chuyển

Khi thả từng đoạn lồng cốt thép vào hố đào sẵn cho cọc barét, phải căn chỉnh cho chính xác, phải thẳng đứng và không được va chạm vào thành hố đào

Nối các đoạn lồng cốt thép với nhau khi thả xong từng đoạn có thể dùng

phương pháp buộc (nếu cọc chỉ chịu nén) và dùng phương pháp hàn điện (nếu cọc chịu cả lực nén, lực uống và lực nhổ)

Chú ý: + Khi thả xong từng đoạn lồng cốt thép xuống hố đào, phải có các thanh thép hình đủ khoẻ ngáng giữ vào miệng hố để nó khỏi rơi xuống hố

+ trong trường hợp đỉnh của lồng thép nằm dưới mặt đất hoặc dưới mực dung dịch bentonite phải có dấu hiệu để biết vị trí lồng thép

3 Bê tông cọc barette

Sau khi vét sạch đáy hố (trong dung dịch bentonite), trong khoảng thời gian không quá 3 giờ, phải tiến hành đổ bê tông Đổ bê tông bằng phương pháp vữa dâng hay còn gọi là đổ bê tông trong nước

Trước khi đổ bê tông phải lập đường cong đổ bê tông cho mội cột barét, theo từng ô tô bê tông một Một đường cong đổ bê tông có ít nhất 5 điểm phân bổ đều đặn trên chiều dài cọc

Đổ bê tông bằng phễu hoặc máng nghiêng nối với ống dẫn ẩng dẫn làm bằng kim loại, có đường kính trong lớn hơn 4 lần đường kính của cốt liệu hạt và

thường  120mm Ống dẫn được tổ hợp bằng các đoạn ống có chiều dài khoảng

2 đến 3m, được nối với nhau rất kín khít bằng ren, nhưng đồng thời dễ tháo lắp Trước khi đổ bê tông vào phễu hoặc máng nghiêng, phải có nút tạm (bằng vữa

xi măng cát ướt) ở đầu ống dẫn Khi bê tông đã đầy ắp phễu, trọng lượng bê tông sẽ đẩy nút vữa xuống để giòng bê tông chảy liên tục xuống hố cọc Làm như vậy để tránh cho bê tông bị phân tầng

Ống đổ bê tông có chiều dài toàn bộ bằng chiều dài cọc Trước lúc đổ bê tông,

nó chạm đáy, sau đó được nâng lên khoảng 15cm để dòng bê tông (sau khi bỏ nút tạm) chảy liên tục xuống đáy hố cọc và dâng dần lên trên

Khi bê tông từ dưới đáy hố dâng lên đân dần, thì cũng rút ống dẫn bê tông dần dần lên, nhưng luôn luôn đảm bảo cho đầu ống dẫn ngập trong bê tông tươi một

đoạn từ 2m đến 3m Làm như vậy để bê tông không bị phân tầng và sau khi ninh kết xong thì bê tông không bị khuyết tật

Tốc độ đổ bê tông không được chậm quá và cũng không được nhanh quá Tốc

độ đổ bê tông hợp lý là 0,60m3

/phút

Không nên bắt đầu đổ bê tông vào ban đêm, mà nên bắt đầu đỏ bê tông cho mỗi cọc vào buổi sáng sớm Phải đổ bê tông liên tục (không được ngưng nghỉ) cho xong từng cọc trong một ngày

Phải thường xuyên theo dõi và ghi chép mức cao của mặt bê tông tươi dâng lên sau mỗi xe ô tô (mích) đổ bê tông vào hố cọc

Phải tính được khối lượng bê tông cần thiết để đổ xong cho mỗi cọc; như vậy

có thể chủ động được trong việc chuẩn bị số xe bê tông cần thiết một cách hợp

lý, đầy đủ và kịp thời

Khối lượng bê tông thực tế thường nhiều hơn khối lượng bê tông tính toán (theo kích thước hình học của hố đào cho cọc) là khoảng từ 5% đến 20% Nếu quá 20% thì phải báo cho thiết kế kiểm tra lại

Một số điều cần chú ý thêm:

- Khi đổ bê tông đến vài ba mét ở đỉnh cọc, thì đầu ống dẫn bê tông chỉ cần ngập trong bê tông tươi khoảng 1 mét

Nên đổ bê tông cao hơn mức đỉnh cọc lý thuyết khoảng 5cm Khi rút ống dẫn

ra khỏi cọc phải nhẹ nhàng, từ từ để tránh cho bê tông bị xáo trộn

- Phải đảm bảo cho lớp bê tông bảo vệ cốt thép dày hơn hay tối thiểu cũng là 7cm

- Chỉ được đào hố cọc bên cạnh hố đang đổ bê tông cọc với điều kiện:

+ Khoảng cách giữa hai mép cạnh cọc barét  2b (trong đó b là cạnh ngắn của tiết diện cọc)

+ Bê tông ở cọc đã đổ xong trên 6 tiếng đồng hồ (vì sau 6 giờ thì bê tông cọc mới đủ độ cứng cần thiết)

Hỡnh 1.16 : Làm cữ bằng thộp để đảm bảo cho lớp bờ tụng bảo vệ  7cm

Hỡnh 1.17: Bỏnh xe làm cữ bằng chất dẻo (1)

- Chiều cao giới hạn để cắt đầu cọc (đoạn bờ tụng xấu để lũi cốt thộp cấu tạo vào đài cọc) tớnh từ giữa mặt phẳng đầu cọc theo lý thuyết và đầu cọc lỳt kết thỳc là:

+ 0,3 (Z + 1)m, khi cao độ lý thuyết của mặt phẳng đầu cọc nằm ở chiều sõu

Z (m) dưới mặt sàn cụng tỏc, nhỏ hơn 5m

>7cm

Cốt thép chủ

Cốt thép đai

Thành hố đào

+ Bằng 1,8 mét, khi cao độ lý thuyết của mặt phẳng đầu cọc nằm ở chiều sâu dưới mặt sàn công tác, lớn hơn 5m Chiều cao tối thiểu để cắt đầu cọc được xác định bởi người thi công, sao cho bê tông ở đầu cọc thực tế là tốt

- Khi đào hố thi công cọc và lúc đổ bê tông cọc phải chú ý không được thực hiện khi trong chiều sâu của cọc có dòng nước ngầm đang chảy, vì nó sẽ làm sụt

lở thành hố và hỏng bê tông Trong trường hợp này phải báo cho tư vấn thiết kế

để xử lý Có thể xử lý bằng cách hạ ống vách bằng thép

4 Kiểm tra chất lượng bê tông cọc barét:

Quy trình đảm bảo chất lượng thi công cọc ba rét cũng gống như cọc khoan nhồi Khi đã ninh kết xong (sau 28 ngày) thì kiểm tra chất lượng bằng phương pháp không phá huỷ

Nhờ phương pháp siêu âm truyền qua, người ta đã phát hiện được các khuyết tật của bê tông trong thân cọc một cách tương đối chính xác

Sau đây là hai hình ảnh thí nghiệm thực tế; qua kiểm tra bằng siêu âm, người

ta phát hiện được cọc barét bị hỏng nghiêm trọng, rồi quyết định đào ra để xem (hình 1.18 và hình 1.19)

Hình 1.18: Một đoạn cọc barét bị

mất lớp bê tông bảo vệ và thủng

nhiều chỗ

Hình 1.19: Một đoạn cọc barét bị đứt khúc

1.3.3.Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng

1.3.3.1 Các yêu cầu của phương pháp thi công tầng hầm

Khi thiết kế, tính toán biện pháp thi công tầng hầm và triển khai thi công, cần đảm bảo hai trạng thái giới hạn của công trình hố đào, kết cấu ngầm, đất ở bên trong và bên ngoài hố đào cũng như các công trình chịu ảnh hưởng ở xung quanh

Trạng thái giới hạn thứ nhất về khả năng chịu lực tương ứng với khả năng chịu lực lớn nhất của kết cấu chống giữ hoặc nền đất mất ổn định hoặc biến dạng quá lớn dẫn đến phá hoại kết cấu chống giữ hoặc gây hư hại cho công trình xung quanh hố đào

Trạng thái giới hạn thứ hai (sử dụng bình thường) tương ứng với biến dạng của kết cấu chống giữ làm ảnh hưởng đến thi công kết cấu ngầm hoặc ảnh

hưởng đến công năng sử dụng bình thường của công trình xung quanh hố đào Theo trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực, nội dung tính toán bao gồm:

1.Đảm bảo ổn định tổng thể của hố đào

Căn cứ kiểu chống giữ hố đào và đặc điểm chịu lực tiến hành tính toán kiểm tra ổn định tổng thể trong toàn bộ quá trình thi công Trên căn cứ của các giai đoạn thi công, cần phân tích các trường hợp nguy hiểm có thế gây phá hủy do lực cắt của đất Cần phân tích lật của cả hệ thống, trượt ngang Sự mất ổn định

có thể xảy ra trong thời gian ngắn hoặc dài Ngày nay với sự hỗ trợ đắc lực của các phần mềm phân tích kết cấu như Plaxis 3D, KCW2010, Sap 2000,

ETABS,… việc phân tích ổn định tổng thể trở nên chính xác và dễ dàng hơn

2 Đảm bảo điều kiện bền và ổn định tường chắn

Cần tính toán khả năng chịu nén, chịu uốn và chịu cắt của kết cấu tường chắn chống giữ hố đào Đặc biệt là với kết cấu tường trong đất, việc sử dụng tường chắn lắp ghép hay thi công tại chỗ, cấp độ bền của bê tông, diện tích và mác thép bố trí, cấu tạo của tường chắn cần phải được tính toán cụ thể

3 Đảm bảo điều kiện bền, ổn định hệ chống đỡ, và kiểm soát vết nứt dầm sàn tầng hầm

Tính đoán độ bền và kiểm tra ổn định của hệ thanh chống hố đào Khi sử dụng hệ dàn thép để chống đỡ hoặc dùng ngay chính một phần kết cấu tầng hầm làm hệ chống đỡ thì yêu cầu bắt buộc là phải đảm bảo độ bền

Khi sử dụng kết cấu sàn tầng hầm làm hệ chống đỡ, việc lựa chọn lỗ mở hợp

lý quyết định đến điều kiện bền và ổn định chung của hệ thống Ngoài ra, lỗ mở cần xét đến thuận lợi trong quá trình thi công công tác đất và các hệ kết cấu tầng hầm

4.Đảm bảo chuyển vị cho phép

Cần kiểm soát chuyển vị của đất nền trong và xung quanh hố đào do việc thay đổi ứng xuất trong đất theo quá trình thi công Các chuyển vị được kiểm soát bao gồm chuyển vị ngang (cùng chuyển vị của tường chắn) và chuyển vị đứng (chuyển vị của đáy hố đào và đất xung quanh tường)

Hiện tại chưa có tiêu chuẩn của Việt Nam về khống chế chuyển vị ngang cho phép của tường chắn, chuyển vị đứng của đáy hố đào và đất nền xung quanh Theo tiêu chuẩn BS 8002 thì trạng thái giới hạn sử dụng cho phép của tường chắn là nhỏ hơn 0,5% chiều sâu hố đào

Chuyển vị thẳng đứng của đáy nền cũng cần được kiểm tra và khống chế sao cho không xảy ra hiện tượng bùng nền (chống đẩy trồi của đáy hố đào)

Trong thi công tầng hầm, hiện tượng đẩy trồi hố đào (hay còn gọi là hiện tượng bùng nền) là một trong các hiện tượng nguy hiểm nhất, gây biến dạng cho

hố đào lớn nhất, diễn biến khó kiểm soát nhất và việc khắc phục cũng tốn kém

và khó khăn nhất Mặc dù hiện tượng này rất nguy hiểm nhưng nó lại xảy ra tương đối thường xuyên đối với các công trình có tầng hầm lớn

5.Kiểm soát nước ngầm, ổn định chống thấm, cát chảy

Tính toán, kiểm tra và kiểm soát nước ngầm, kiểm tra ổn định chống thấm, kiểm tra ổn định dòng thấm qua đáy hố đào, tính toán khống chế mực nước ngầm và hiện tượng cát chảy (xói ngầm) đáy hố đào

Khi đào hố móng, do đất trong hố bị đào đi làm biến đổi trường ứng suất và trường biến dạng của nền đất, có thể dẫn đến mất ổn định nền đất như đất bị trượt và cát chảy v.v Điển hình là các lớp đất cát phía trên có chiều dày lớp đất tương đối lớn và các lớp đất sét phía dưới không liên tục Vì vậy khi đào hố móng trong lớp đất bão hòa nước, phải thường xuyên lưu tâm đến áp lực nước

để đảm bảo ổn định cho hố móng Khi nước ngầm chảy từ bên dưới mặt đáy hố móng lên bên trên mặt đáy hố móng, các hạt đất trong nền đất sẽ chịu lực đẩy nổi của áp lực nước thẩm thấu Nếu áp lực nước thẩm thấu lớn hơn trọng lượng trong nước của lớp đất bão hòa nước sẽ xảy ra hiện tượng cát chảy đáy hố đào Tóm lại khi thiết kế và triển khai biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Ổn định tổng thể của hố đào;

- Điều kiện bền và ổn định tường chắn;

- Điều kiện bền, ổn định hệ chống đỡ và kiểm soát vết nứt của dầm sàn tầng hầm;

- Ổn định hệ thống cột chống (kingpost);

- Hạn chế chuyển vị của đất nền;

- Đảm bảo kiểm soát nước ngầm, ổn định chống thấm, cát chảy

1.3.3.2 Các loại tường chắn cho hố đào và sơ đồ chống đỡ

Trong thi công tầng hầm nhà cao tầng với chiều sâu hố đào lớn, việc chống đỡ

hố đào là điều kiện bắt buộc Hiện nay có nhiều giải pháp chống đỡ vách đất, mỗi giải pháp có ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể của từng công trình, trong đó có một số biện pháp phổ biến sau:

1 Tường trong đất

Tường trong đất thi công tại chỗ (tường vây barette) được chế tạo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép trong rãnh đào trong đất, tiết diện chữ nhật hoặc tổ hợp của các hình chữ nhật

- Ưu điểm: khả năng chịu lực lớn, dễ tạo các loại tiết diện của tường, tính kín khít cao, sử dụng luôn làm một phân kết cấu công trình

- Nhược điểm: giá thành cao và đòi hỏi máy móc và công nghệ thi công tiên tiến

- Phạm vi ứng dụng: dùng cho các công trình có chiều sâu hố đào lớn, điều kiện địa chất công trình bất lợi

2 Tường cừ

Hiện nay có hai loại cừ chủ yếu là cừ thép và cừ bê tông cốt thép

Cừ thép được chế tạo dạng tấm được cán nóng hoặc cán nguội với các hệ thống rãnh khóa liên động (me cừ) ở phần rìa cừ, các rãnh khóa này cho phép các cây cừ độc lập liên kết với nhau hình thành một hệ tường cừ khép kín ngăn chống đất và nước

Cừ bê tông cốt thép đúc sẵn là một dạng đặc biệt của tường chắn đất, chúng được chế tạo bằng bê tông cốt thép thường hoặc bê tông cốt thép ứng lực trước

- Ưu điểm:

+ Đối với tường cừ thép: sản xuất dễ dàng cho viện vận chuyển, mang lại giải pháp nhanh chóng, tuổi thọ cao, kích thước phong phú, sử dụng được nhiều lần; + Đối với tường cừ bê tông cốt thép đúc sẵn: sản xuất dễ dàng, kích thước và chủng loại phong phú, ít bị ăn mòn với tác nhân môi trường

- Nhược điểm:

+ Đối với cừ thép: chi phí sản xuất đắt, bị ăn mòn trong môi trường xâm thực mạnh, chiều dài của cừ thép bị hạn chế theo thiết bị vận chuyển

Hình 1.20 Cừ thép và tường cừ thép

Hình 1.21 Cừ bê tông cốt thép và tường cừ bê tông cốt thép

+ Đối với cừ bê tông đúc sẵn: khó khăn trong vận chuyển, cấu kiện cồng kềnh nặng nề, dễ vỡ trong khi đóng hạ cừ, chiều dài bị hạn chế và chỉ sử dụng 1 lần

- Phạm vi ứng dụng:

+ Đối với tường cừ thép ứng dụng rất tốt cho những công trình xây chen trong điều kiện thi công chật hẹp, các công trình thủy, các công trình cần đẩy nhanh tiến độ thi công;

+ Đối với cừ bê tông cốt thép thường được ứng dụng để gia cố các công trình ven sông, ven biển, các công trình có môi trường xâm thực ăn mòn mạnh

3 Tường bằng cọc khoan nhồi

Tường bằng cọc khoan nhồi được thi công bằng cách khoan và làm liên tiếp các cọc khoan nhồi sát nhau tạo thành một hệ tường liên tục có tác dụng chắn đỡ thành hố đào trong suốt quá trình thi công phần công trình ngầm trong đất

+ Có thể xuyên qua các tầng sét cứng, cát chặt ở giữa nền đất để xuống các độ sâu lớn;

+ Đầu cọc có thể cho ở độ cao tùy ý cho phù hợp với kết cấu công trình và quy hoạch kiến trúc mặt bằng

+ Khó kiểm tra được chất lượng thi công cọc

- Phạm vi ứng dụng: làm tường chống đỡ vách đất cho các công trình trong điều kiện xây chen, để làm giảm thiệt hại cho các công trình lân cận mà các phương pháp khác khó thực hiện được

4 Tường cọc thép ván gỗ

Tường cọc thép ván gỗ là loại tường dùng cọc thép đứng với bản gỗ cài ngang

để chống đỡ vách đất

- Ưu điểm: thi công đơn giản, chi phí nhỏ, không yêu cầu kỹ thuật thi công quá cao

- Nhược điểm: độ cứng tổng thể của tường kém, dễ biến dạng và không thể thi công trong điều kiện hố đào có nước

- Phạm vi ứng dụng: dùng cho các công trình có chiều sâu hố đào < 10m, khô ráo và điều kiện đất tương đối tốt

5 Tường trụ xi măng đất

Tường trụ xi măng đất được tạo thành từ việc thi công các trụ xi măng đất theo một sơ đồ bố trí nhất định, trụ xi măng đất là trụ tròn bằng hỗn hợp xi măng đất, được chế tạo bằng cách trộn cơ học xi măng hoặc vữa xi măng với đất tại chỗ

- Ưu điểm:

+ Tăng khả năng chống trượt của mái dốc;

+ Giảm ảnh hưởng chấn động đến các công trình lân cận;

+ Tăng cường khả năng chịu tải của nền;

+ Ổn định thành hố đào;

+ Giảm độ lún của công trình;

+ Thi công đơn giản nhanh chóng;

+ Sử dụng cốt liệu sẵn có là đất tại chỗ nên giá thành thấp;

- Nhược điểm: đòi hỏi đội ngũ cán bộ và kỹ thuật thi công cao

- Phạm vi ứng dụng: để gia cố nền đất yếu ở dưới sâu, và gia cố nền đất trong các môi trường bị xói lở mạnh

1.3.3.4.Phương pháp top-down

Top-down là phương pháp thi công kết hợp công tác đào đất và thi công sàn tầng hầm, sử dụng sàn tầng hầm làm hệ văng chống ngang Quá trình thi công sàn tầng hầm được tiến hành từ trên xuống

- Ưu điểm:

+ Sử dụng hệ sàn là kết cấu chống đỡ cho hệ tường trong giai đoạn thi công, trong giai đoạn sử dụng là một phần kết cấu công trình (sử dụng làm tường tầng

hầm) nên thường không tốn chi phí làm hệ chống tạm thời cho tường trong giai đoạn thi công đào đất (một vài trường hợp sử dụng hệ chống tạm gia cố tại một

số vị trí);

+ Có thể đồng thời triển khai công việc phía trên và phía dưới của sàn đã thi công;

+ Có thể sử dụng nền đất làm cốp pha do vậy giảm chi phí xây dựng;

+ Phù hợp với những công trình xung quanh chu vi tầng hầm có các công trình khác đang khai thác sử dụng

+ Xuất hiện nhiều mối nối giữa sàn, cột, vách,…;

+ Công tác an toàn trong thi công gặp nhiều khó khăn: chiếu sáng, thông khí,…;

+ Không hiệu quả với mặt bằng thi công quá rộng

Thi công top-down gồm các giai đoạn: giả thiết công trình có 3 tầng hầm

- Thi công tường vây;

- Đào đất tầng hầm 1, thi công ván khuôn, cây chống và thi công sàn tầng 1;

- Thi công đào đất tầng hầm 1;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 1;

- Thi công đào đất tầng hầm 2;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 2;

- Thi công đào đất tầng hầm 3;

- Thi công đài, giằng móng và dầm sàn tầng 3;

- Thi công các phần kết cấu còn lại xung quanh phạm vi lỗ mở từ dưới lên trên

1.3.3.5.Phương pháp semi-topdown

Semi-Topdown (bán top-down) là phương pháp thi công kết hợp công tác đào đất và thi công sàn tầng hầm, sử dụng sàn tầng hầm làm hệ văng chống ngang Quá trình thi công sàn tầng hầm được tiến hành từ trên xuống

Semi-Topdown có những đặc điểm giống Top-down, tuy nhiên vị trí bắt đầu thi công dầm sàn chống đỡ vách đất không phải sàn tầng 1 mà là sàn tầng hầm 1

So với top-down, do thi công đào hở tầng hầm đầu tiên nên mặt bằng thi công rộng rãi hơn, khả năng cơ giới hóa cao, rút ngắn thời gian thi công, đẩy nhanh tiến độ

Thi công semi-topdown gồm các giai đoạn: giả thiết công trình có 3 tầng hầm

- Thi công tường vây;

- Thi công đào đất tầng hầm 1;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 1;

- Thi công đào đất tầng hầm 2;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 2;

- Thi công đào đất tầng hầm 3;

- Thi công đài, giằng móng và dầm sàn tầng hầm 3;

- Thi công các phần kết cấu còn lại xung quanh phạm vi lỗ mở từ dưới lên trên

1.3.3.6 Phương pháp Bottom-up

Bottom-up là phương pháp thi công kết hợp công tác đào đất cho đến cốt đáy đài và công tác thi công neo hoặc văng chống, sau đó thi công hệ kết cấu tầng hầm từ dưới lên trên

- Ưu điểm:

+ Phương án này rất thuận lợi cho quá trình đào đất nếu sử dụng hệ neo do đào hở hoàn toàn, không gian thi công không bị hạn chế, khả năng cơ giới hóa cao, có thể sử dụng các loại máy công suất lớn để đẩy nhanh tiến độ thi công; + Hiệu quả khi thi công hố đào rộng;

+ Không phải thiết kế hệ thanh chống trong quá trình thi công

- Nhược điểm:

+ Chiếm dụng phần ngầm của các công trình lân cận do hệ neo được bắn vào nền đất để giữ ổn định cho hệ tường vây Không áp dụng được với những công trình xây chen hoặc những công trình xung quanh có các công trình khác đang khai thác sử dụng;

+ Tốn chi phí cho hệ neo;

+ Trường hợp sử dụng hệ văng chống thép hình gây cản trở thi công, hạn chế mức độ cơ giới hóa…

Thi công Bottom-up gồm các giai đoạn: giả thiết công trình có 3 tầng hầm, 3 tầng neo hoặc 3 tầng văng chống (số lượng tầng chống hoặc neo phụ thuộc vào thiết kế)

- Thi công tường vây;

- Thi công đào đất tầng hầm 1 và tầng neo thứ 1 (hoặc tầng chống 1);

- Thi công đào đất tầng hầm 2 và tầng neo thứ 2 (hoặc tầng chống 2);

- Thi công đào đất tầng hầm 3 và tầng neo thứ 3 (hoặc tầng chống 3);

- Thi công đài, giằng móng và kết cấu tầng hầm từ dưới lên

+ Không gian thao tác chật hẹp;

+ Quy trình thiết kế và thi công khó, đòi hỏi trình độ thiết kế, thi công cao, thiết bị hiện đại;

+ Chi phí cho hệ thanh chống khá lớn

Thi công down-up gồm các giai đoạn: giả thiết công trình có 3 tầng hầm

- Thi công tường vây;

- Thi công sàn tầng 1;

- Thi công đào đất tầng hầm 1 đồng thời thi công cột tầng 1 phần thân;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 1 đồng thời thi công dầm sàn tầng 2 phần thân;

- Thi công đào đất tầng hầm 2 đồng thời thi công cột tầng 2 phần thân;

- Thi công dầm sàn tầng hầm 2 đồng thời thi công dầm sàn tầng 3 phần thân;

- Thi công đào đất tầng hầm 3 đồng thời thi công cột tầng 3 phía trên;

- Thi công đài, giằng móng, dầm sàn tầng hầm 3 đồng thời thi công dầm sàn tầng 4 phần thân

Tóm lại:

Qua phân tích các phương pháp thi công trên cho thấy việc lựa chọn thi công theo phương pháp Semi-topdown tương đối hợp lý và phổ biến trong điều kiện của Việt Nam so với các phương pháp còn lại

- Không gây ảnh hưởng đến phần ngầm của các công trình xung quanh, phù hợp với các công trình xây chen trong các thành phố lớn với quỹ đất chật hẹp như hiện nay (so với phương pháp Bottom-up);

- Quy trình tổ chức, thiết kế, thi công, trang thiết bị không quá phức tạp, hiện đại (so với phương pháp Down-up);

- Rút ngắn được thời gian thi công do đào mở tầng hầm 1, giảm chi phí cho hệ kingpost (so với phương pháp Top-down)

1.3.3.8.Quy trình thiết kế biện pháp thi công top-down và semi-topdown 1.Thiết kế sơ bộ tường vây

Lựa chọn sơ bộ chiều dày tường vây

Chiều dày tường (h0) chọn theo cơ sở sau:

- Theo yêu cầu chống thấm;

- Từ Mômen trong tường, ta tính được chiều cao làm việc của tường (h0) thông qua công thức:

+ Với b chiều rộng của dải tường cần tính toán A là diện tích tiết diện M là

mô men tại vị trí kiểm tra Rn là cường độ chịu nén tính toán của bê tông

- Căn cứ vào công nghệ và phương tiện thi công thực tế Thường thi công cạp tường bằng gầu ngoạm, có các kích thước gầu: 600, 800, 1000mm;

- Chọn theo kinh nghiệm: Việc thi công tường liên tục trong đất được thực hiện tuần tự theo từng đoạn Kích thước của từng đoạn tường phụ thuộc vào việc lựa chọn máy thi công

2 Thiết kế sơ bộ chiều sâu chôn tường vây

Sử dụng phương pháp “dầm liên tục” để lựa chọn sơ bộ chiều sâu chôn tường

Hệ thống chẵn giữ hố móng, lần lượt tính theo từng giai đoạn thi công

Các giai đoạn thi công, gối ở đầu dưới của tường chắn trong đất là lấy điểm không của áp lực đất, tức là điểm mà áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động cân bằng ở bên dưới mặt đất, cũng có một số giả định khác về việc lấy điểm không, thường thấy có:

- Cân bằng giữa mômen uốn của áp lực chủ động với mômen uốn của áp lực

bị động ở phía dưới của hàng chống cuối cùng, cũng tức là điểm mômen uốn không

- Một điểm ở dưới của mặt thi công đào đất, độ sâu tương đương với khoảng 20% độ sâu phải đào

- Điểm bất động thứ nhất của dầm gối tựa đàn hồi dài nửa vô hạn, đầu trên cố định

- Với giai đoạn đào đất cuối cùng, điểm gối theo lý luận của dầm liên tục ở trong đất lấy tại độ sâu 0,6t phía dưới mặt đáy hố đào (t là độ sâu cắm vào trong đất của tường kể từ dưới mặt đáy hố đào)

3 Lựa chọn và kiểm tra bề rộng tấm tường vây

Tường tầng hầm sử dụng công nghệ tường trong đất có ưu điểm nổi bật là trong giai đoạn thi công là kết cấu chắn giữ hố đào, trong giai đoạn sử dụng là tường tầng hầm, chiều dày của tường bằng bề dày kích thước gầu đào (0,6m; 0,8m; 1,0m ), bề rộng tấm tường phụ thuộc vào các yếu tố sau: