Đề xuất giải pháp kết cấu và thi công phần ngầm cho các loại công trình xây chen cao tầng tại thành phố Nha Trang

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÂM NGUYÊN KHẢI ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ THI CƠNG PHẦN NGẦM CHO CÁC LOẠI CƠNG TRÌNH XÂY CHEN CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG Phản biện 1: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Phản biện 2: PGS.TS ĐẶNG CÔNG THUẬT Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng 03 năm 2019 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hịa có mật độ xây dựng cơng trình khách sạn cao tầng ngày dày đặc, nhằm đáp ứng nhu cầu lưu trú ngày tăng Trong khoảng hai năm gần đây, thị trường bất động sản nhu cầu nghỉ dưỡng, lưu trú khách sạn thành phố Nha Trang tăng cao Các dự án khách sạn cao tầng xây chen với khu dân cư với tốc độ hình thành nhanh Tuy nhiên, lựa chọn biện pháp thi công giải pháp kết cấu ảnh hưởng lớn đến hộ xung quanh lún nứt, sụp đổ công trình lân cận, gây tranh chấp kéo dài, dẫn đến trật tự khu phố, dự án bị chậm trễ tiến độ chậm bàn giao đưa vào sử dụng Bên cạnh cơng trình khách sạn cao tầng (lớn 20 tầng) xây dựng vị trí có tứ cận tiếp giáp trục đường giao thơng thuận lợi, thực tế có số khách sạn hoán đổi đất từ hộ dân với tổng diện tích 250m2 đến 500m2 có tứ phía tiếp giáp hộ dân sống ổn định nhà xuống cấp có kết cấu tháp tầng xây dựng lâu trung tâm thành phố Với giải pháp thiết kế tại, thường vách cứng, lõi cứng cột biên đưa biên sát ranh giới đất từ tầng hầm lên mái việc phải đưa kết cấu biên nên thường hay bị cố tụt cát đào móng Xuất phát từ thực tế xảy nhiều cố trên, tồn nhiều khó khăn q trình thi cơng số cơng trình cao tầng xây chen khu dân cư xây dựng thành phố Nha Trang, đề tài đề xuất giải pháp kết cấu thi công nhà cao tầng xây chen nhằm giảm thiểu cố thi công phần ngầm cơng trình này, bao gồm: Đề xuất giải pháp kết cấu phần ngầm, biện pháp thi cơng, lập sơ đồ tính tốn dầm chuyển tầng hầm Một số cơng trình xây chen với bề rộng cơng trình từ 9m đến 12m số tầng cao lên đến 23 tầng, chiều cao cơng trình 80m, xây chen với hộ dân lân cận khách sạn Rosaka 107A Nguyễn Thiện Thuật – P Lộc Thọ; Khách sạn Gosia - 80 Hùng Vương – P Lộc Thọ; khách sạn Alana số 07 Trần Quang Khải – P Lộc Thọ; khách sạn Boton số 01 Dương Hiến Quyền – P Vĩnh Hịa, Khách sạn Đơng Triều Xanh 3A Qn Trấn – đường Hùng Vương – P Lộc Thọ… có giải pháp cọc vây kết hợp hệ kết cấu dầm chuyển tầng hầm hiệu quả, giảm thiểu tác động đến cơng trình lân cận 2 Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất giải pháp kết cấu kết hợp biện pháp thi cơng nhà cao tầng xây chen, trọng đến kết cấu tầng hầm giảm thiểu cố thi công phần ngầm cho số công trình cao tầng xây chen thành phố Nha Trang, từ nêu nguyên tắc chung giải pháp kết cấu cho cơng trình cao tầng xây chen tương lai giải pháp thi công phần ngầm an toàn cho hộ dân lân cận Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng Một số cơng trình khách sạn cao tầng xây dựng chen khu dân cư thành phố Nha Trang có diện tích từ 200m2 đến 500m2 20 tầng, chiều cao cơng trình 65m trở lên 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề xuất giải pháp kết cấu tổng thể giải pháp kết cấu phần ngầm, biện pháp thi công phần ngầm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp khảo sát, thu thập liệu: khảo sát kết cấu biện pháp thi công phần ngầm cơng trình xây dựng, thống kê cố, phân tích đề xuất giải pháp Phương pháp mơ số: mơ hình tính tốn cơng trình phần mềm tính tốn kết cấu theo giải pháp đề xuất Bố cục luận văn Luận văn tổ chức thành chương cụ thể sau: - Chương 1: Tổng quan tình hình xây dựng nhà cao tầng thành phố Nha Trang - Chương 2: Kết cấu nhà cao tầng xây chen cố thi công phần ngầm Nha Trang - Chương 3: Đề xuất giải pháp, đánh giá hiệu kết cấu thi công phần ngầm nhằm giảm thiểu cố CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 Thực trạng nhà cao tầng nhà cao tầng xây chen thành phố Nha Trang Trong thời gian gần đây, số cơng trình khách sạn cao tầng xây chen khu dân cư nhằm phát triển số phòng khai thác dịch vụ lưu trú cho du lịch phát triển nhanh Việc xây dựng nhà cao tầng chen khu dân cư nhiều gây an tồn cho cơng trình hộ dân lân cận, an tồn q trình thi cơng phần ngầm lún nứt gây khiếu nại khiến kiện kéo dài Mặt khác cịn gây áp lực giao thơng q trình xây dựng đưa dự án vào sử dụng Hình 1.1 Nhà cao tầng xây chen thành phố Nha Trang 1.1.2 Ảnh hưởng số cố nhà cao tầng xây chen gây thành phố Nha Trang a Gây lún, ổn định Việc đào móng tiếp giáp ranh cơng trình lân cận gây phá hoại đất vị trí móng, làm sụp đổ tường ảnh hưởng đến tính mạng hộ dân Các nguyên nhân gây phá hoại đất, lún nứt tường do: Kết cấu cơng trình cao tầng có giải pháp kết cấu cột - vách biên tiếp giáp hộ liền kề, biện pháp thi công hạ mực nước ngầm trám khe cọc vây khơng kín khít nguyên nhân làm cho phần cát móng cơng trình lân cận kết hợp nước ngầm chảy vào hố đào gây nên hàm ếch rỗng đất gây biến dạng đất (Hình 1.1, 1.2) 1.1.3 Điều kiện đất, khả xảy cố thi công phần ngầm Điều kiện địa chất thành phố Nha Trang nhìn chung cấu tạo với lớp chủ yếu từ xuống sau: Lớp cát mịn – vừa có chiều dày từ 25 – 30m; Lớp sét dẻo cứng vàng - xanh có chiều dày từ 10 – 20m; Lớp đá phong hóa đến đá gốc cứng Một số trường hợp cụ thể trình bày đây: a Khách sạn Rosaka – 107A Nguyễn Thiện Thuật, P Lộc Thọ b Khách sạn Gosia – 80 Hùng Vương, P Lộc Thọ c Khách sạn 61/59 Quân Trấn - Hùng Vương, P Lộc Thọ Qua công tác thu thập Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình nêu cho thấy địa tầng khu vực xây dựng nhà cao tầng xây chen trung tâm thành phố Nha Trang có cấu trúc đất tương đối giống Địa chất thủy văn, mực nước ngầm phát trình khoan dao động từ 1,8m đến 2,5m tính từ mặt đất tự nhiên 1.2 YÊU CẦU VỀ CÔNG NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦN TN THEO KHI THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CAO TẦNG XÂY CHEN 1.2.1 Những yêu cầu Giải pháp tầng hầm: Các cơng trình cao tầng xây chen khách sạn có diện tích nhỏ thường bố trí có tầng hầm, bán hầm với công chủ yếu là: Bể nước ngầm, bể xử lý nước thải, móng máy biến áp, trạm bơm Chiều cao tầng hầm thường từ 3m - 3,5m Kết cấu chịu lực: hệ cột - vách chịu lực, vách – lõi thang máy, cột – lõi thang máy Hệ cột vách bố trí biên ranh đất, tiếp giáp móng cơng trình nhà dân lân cận Biện pháp thi cơng: Bố trí hệ cọc vây xung quanh cơng trình kết hợp giằng cọc vây Các cọc vây có khoảng cách mép cọc cách mép cọc không 150mm trám khe cọc vây gạch đặc vữa xi măng M100 bê tông đá mi cấp độ bền nén B15 Khoan giếng hạ mực nước ngầm kết hợp hệ văng chống Bố trí hệ quan trắc chuyển vị đầu cọc vây quan trắc nghiêng cơng trình lân cận với chu kỳ cụ thể theo lớp đất đào Trật tự xây dựng: Cơng trình thi cơng đảm bảo an tồn hố đào, khơng gây lún nứt chuyển vị cơng trình lân cận, tránh việc khiếu nại khiếu kiện kéo dài gây sụt lún Các công trình lân cận an tồn sử dụng thi cơng phần ngầm cơng trình 1.2.2 Các giải pháp kết cấu đề xuất a Đối với cơng trình cao tầng xây chen tầng hầm - Lõi cứng không nên đưa biên cơng trình với lý do: Thơng thường chiều sâu chơn móng pít hố thang máy sâu vị trí khác nên dễ ổn định hệ cọc vây thi cơng vị trí này, chiều sâu hạ mực nước ngầm lớn hố móng nên việc đưa biên nguy hiểm móng cơng trình lân cận - Phải tiến hành khoan cọc vây bê tơng cốt thép có đường kính tối thiểu 300mm (ưu tiên sử dụng biện pháp khoan gầu xoay hạn chế sử dụng biện pháp khoan tuần hoàn địa chất cát thô) Khoảng cách cọc vây không nên 150mm trám khe gạch đặc vữa xi măng M100 đổ bê tơng Bố trí giằng đỉnh bê tông cốt thép liên kết đầu cọc vây - Lắp dựng hệ văng chống hố đào kết hợp đào đất hố móng - Hạ mực nước ngầm 48 trước đào móng trước đào đất Các giếng khoan hạ mực nước ngầm phải kết nối hệ nguồn điện dự phịng cúp nguồn điện bố trí cán kỹ thuật trực bơm 24/24h b Đối với cơng trình cao tầng xây chen tầng hầm - Lựa chọn giải pháp hệ tường vây tường barrette, tương tự lắp đặt hệ văng chống hạ mực nước ngầm trước đào đất hố móng 1.2.3 Giải pháp thiết kế, biện pháp thi công phần ngầm - Giải pháp thiết kế: đưa hệ cột biên sát mép cọc vây CHƯƠNG KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN VÀ SỰ CỐ KHI THI CÔNG PHẦN NGẦM TẠI NHA TRANG Trong phạm vi luận văn, tác giả lựa chọn loại cơng trình xây dựng nhà cao tầng xây chen khách sạn có diện tích nhỏ 200m2 đến 500m2 bề ngang cơng trình 8m đến 20m, chiều cao cơng trình từ 75m đến 85m, số tầng cao 20 tầng trở lên để tiến hành xem xét lựa chọn giải pháp kết cấu biện pháp thi công giảm thiểu cố Trong chương 2, tác giả giới thiệu cố, hệ lụy xảy cố cơng trình cao tầng xây chen, hệ kết cấu cơng trình (móng, cột, vách, lõi, dầm, sàn) đề xuất, điều kiện địa chất tự nhiên, thực trạng ảnh hưởng cơng trình cao tầng xây chen khu dân cư trung tâm thành phố Nha Trang đánh giá sơ giải pháp đề xuất kết cấu, biện pháp thi công phần ngầm giảm thiểu cố thi cơng cơng trình 2.1 KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN TẠI THÀNH PHỐ NHA TRANG 2.1.1 Kiến trúc Về kiến trúc, chủ yếu nhà cao tầng có độ mảnh lớn, chiều ngang cơng trình nhỏ 14m chiều cao cơng trình 80m Công chủ yếu dịch vụ khách sạn phục vụ lưu trú ngắn ngày 2.1.2 Kết cấu nhà cao tầng xây chen có diện tích nhỏ thành phố Nha Trang Đối với hệ kết cấu công trình xây chen lựa chọn dạng kết cấu hệ khung, hệ khung + vách, hệ khung + lõi Hệ khung nhà cao tầng xây chen Hệ khung chịu lực tạo thành từ cấu kiện cột, dầm, liên kết cứng nút tạo thành hệ khung không gian dọc theo trục lưới cột mặt nhà Các hệ cột biên hệ cốt cấu khung cơng trình xây chen ln bố trí tiếp giáp ranh đất cơng trình Hệ khung – vách nhà cao tầng xây chen Các vách cứng bố trí chủ yếu dọc theo phương ngang nhà Trong kiểu nhà lắp ghép lớn nhiều tầng xem tường liên kết với tạo thành hệ tường cứng ngang dọc liên tục Hệ khung - lõi chịu lực: Phần lõi thường dùng để bố trí thang máy, cầu thang hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng 2.1.3 Địa điểm xây dựng cơng trình cao tầng xây chen Các cơng trình cao tầng xây chen thành phố Nha Trang tập trung nhiều khu dân cư Phường Lộc Thọ, Phường Tân Lập, Phường Vĩnh Hịa Dưới lợi ích bất cập địa điểm xây dựng cơng trình thành phố Nha Trang Lợi ích: Nhà cao tầng nhằm giải nhu cầu bùng nổ dân số đô thị, thiếu đất đai xây dựng, tăng khả lưu trú Lợi nhà cao tầng thể nhiều lĩnh vực: Tiết kiệm đất xây dựng, rút ngắn hệ thống hạ tầng kỹ thuật, tăng số phòng nghỉ lưu trú Bất cập: Xây dựng cơng trình cao tầng xây chen với cơng trình ven biển có chức du lịch nghỉ dưỡng Giải pháp xây chen cao tầng tiềm ẩn nhiều rủi ro hệ lụy cơng trình nhà riêng lẻ liền kề Cần rà soát điều chỉnh dự án ven biển có yếu tố cao tầng tỷ trọng, mật độ, kích thước nhà cao tầng, cần ý khai thác lợi tự nhiên biển địa phương, tạo đô thị du lịch biển có sắc riêng 2.1.4 Đánh giá sơ giải pháp kết cấu xây chen giảm thiểu cố Trong nội dung trình bày sơ việc lựa chọn phương án kiến trúc kết cấu cho cơng trình nhà cao tầng (20 ~ 25 tầng) xây chen thành phố Nha Trang Những điều kiện địa hình vị trí xây dựng cơng trình xây chen trình bày rõ ràng lợi ích bất cập cơng trình dạng qua lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho dạng cơng trình cao tầng xây chen Kết hợp giải pháp kết cấu chịu lực biện pháp thi công tầng hầm nhằm để hạn chế cố thi công phần ngầm không ảnh hưởng đến cơng trình giáp ranh liền kề 2.2 CÁC SỰ CỐ KHI THI CƠNG PHẦN NGẦM CƠNG TRÌNH CAO TẦNG XÂY CHEN 2.2.1 Sự cố Thi công phần ngầm cơng trình cao tầng xây chen ln gắn liền với nguy xảy cố kỹ thuật cao biến đổi bất thường, không lường trước điều kiện thi công địa chất thuỷ văn, thời tiết Các cố q trình thi cơng phần ngầm nhà cao tầng xây chen công tác hạ mực nước ngầm không đảm bảo dẫn tới chênh lệch mực nước ngầm lớn hố móng ngồi hố móng dẫn tới sụt lún cơng trình lân cận Ngồi ra, biện pháp thi công chống đỡ cho công tác thi công phần ngầm không đảm bảo dẫn tới dịch chuyển đất vượt giới hạn cho phép dẫn tới phá hoại kết cấu nhà liền kề, gây nguy hiểm cho người dân sinh sống gần cơng trình thi cơng Do kiểm sốt chất lượng thi cơng tường vây khơng tốt nên q trình thi cơng xuất lỗ thủng tường khiến nước ngầm chảy mạnh vào hố móng, gây sụt lún cơng trình lân cận 2.2.2 Những hệ lụy thiệt hại xảy cố Như trình bày xảy cố dẫn tới hệ luỵ không nhỏ, dẫn tới tốn cho chủ đầu tư, tiến độ cơng trình bị kéo dài, chậm tiến độ bàn giao cơng trình, chi phí xây dựng cơng trình tăng cao Mặt khác, có cố xảy gây ảnh hưởng lớn đến cơng trình xung quanh Cơng trình xung quanh gặp cố rạn nứt tường, sụt lún nhà, chí phá huỷ tồn kết cấu nhà gây nguy hiểm cho người dân sống cơng trình, ảnh hưởng tới sống sinh hoạt hàng ngày người dân 2.2.3 Đánh giá sơ ảnh hưởng cố số vị trí xây dựng nhà cao tầng xây chen khu dân cư thành phố Nha Trang Ngoài giải pháp kết cấu đề xuất hợp lý biện pháp thi công ảnh hưởng lớn đến an tồn hố đào đơn vị thi cơng Biện pháp thi công đề xuất không cẩn trọng đơn vị thi công gây an tồn hố đào q trình đào đất với địa tầng cát có mực nước ngầm nơng chiều sâu chơn móng Dưới sơ hình ảnh đề xuất biện pháp thi công phần ngầm gây cố cho cơng trình nhà riêng lẻ lân cận Cơng trình Khách sạn 18 tầng, số 10 Phương Câu – Tp Nha Trang Sau tiến hành đào đất đến cao độ 2,4m với cao độ mực nước ngầm hệ tường cừ bị chuyển vị gây sụp đổ hoàn toàn hộ liền kề 10 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ THI CÔNG PHẦN NGẦM NHẰM GIẢM THIỂU SỰ CỐ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN Địa chất trung tâm thành phố Nha Trang khảo sát số vị trí: lớp cát mịn đến thô từ mặt đất tự nhiên đến 20m, mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên từ 1,8m đến 2,5m, dễ gây sụt lún móng, bục hố móng mực nước ngầm ln trạng thái cao đáy móng từ 1,5m đến 2,5m gây nguy hiểm cho cơng trình lân cận 3.2 U CẦU VỀ CÔNG NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CẦN TUÂN THEO KHI THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CAO TẦNG XÂY CHEN 3.2.1 Những u cầu Cơng trình cao tầng xây chen đòi hỏi giải pháp kết cấu kết hợp biện pháp thi cơng phức tạp Cơng trình lân cận không bị lún nứt, chuyển vị thuộc phạm vi cho phép Khơng gây ổn định lân cận, cơng trình liền kề sử dụng bình thường Khơng khiếu kiện khiếu nại Khơng an tồn hố đào, đảm bảo an tồn thi cơng 3.2.2 Các giải pháp kết cấu đề xuất Hiện nay, cơng trình nhà cao tầng xây dựng khu vực nội thành thường có từ đến hai tầng hầm, chủ yếu có tầng hầm đa số để phục vụ cho khơng gian đỗ xe Các giải pháp kết cấu thiết kế thi công tầng hầm nhà cao tầng xây chen thường sử dụng gồm có như: Tường barrette, tường cọc vây (dùng cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ) Kết hợp với giải pháp cần có biện pháp thi cơng khác để phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình cụ thể, kể vài giải pháp như: kết hợp với hệ chống thép hình, top – down, neo đất, … ngồi lựa chọn giải pháp tường cọc vây kết hợp hệ dầm chuyển bo đỉnh hệ văng chống thép hình giúp giảm thiểu rủi ro trình thi cơng tầng hầm Các giải pháp trình bày mục 3.2.3 11 3.2.3 Giải pháp thiết kế, biện pháp thi công phần ngầm Khi thi cơng tầng hầm cho cơng 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 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 cọc vây, 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 + Tường vây barrette 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 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 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 + Tường cọc vây (cọc khoan nhồi đường kính nhỏ) Đây công nghệ thi công tường đất, tận dụng cọc khoan nhồi làm tường bao, cách khoan liên tiếp cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ Trường hợp móng cơng trình cọc khoan nhồi người ta tiến hành thi cơng cọc khoan nhồi đồng thời với thi công tường vây Do tình hình điều kiện thực tế với dự án nhà cao tầng có tầng hầm xây chen thành phố Nha Trang tác giả kiến nghị lựa chọn giải pháp làm tường cọc vây kết hợp hệ văng chống để làm biện pháp thi công đào đất cho tầng hầm đồng thời đảm bảo an toàn cho cơng trình lân cận 12 3.3 GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN Cơng trình thực tế tính tốn: Khách sạn Gosia 80 Hùng Vương – Phường Lộc Thọ - Tp Nha Trang – T Khánh Hịa có quy mơ sau: Địa điểm xây dựng: Khu đất xây dựng Khách Sạn Gosia có diện tích 208,2m2 số 80 Hùng Vương, phường Lộc Thọ, Thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hịa, giới hạn điểm khép góc từ đến Tên mốc Tọa độ X (m) Tọa độ Y (m) S (m) 1353434,82 60265,38 0,12 1353434,80 602655,26 24,03 1353430,77 602631,57 8,71 1353439,42 602630,52 23,85 1353443,41 602654,03 0,15 1353443,43 602654,18 8,70 1353434,82 60265,38 Quy mơ xây dựng: - Diện tích xây dựng: 197 m2 - Mật độ xây dựng: 93,27% - Tổng diện tích sàn xây dựng: 4712,18m2 (cả diện tích tầng hầm) - Hệ số sử dụng đất k=23,5 - Số tầng: 01 tầng hầm 23 tầng - Tổng chiều cao cơng trình tính từ vỉa hè: 85,5m Chức kiến trúc cao độ Giải pháp kết cấu + Giải pháp móng cọc khoan nhồi D800, có sử dụng cọc vây D300 biện pháp thi cơng tầng hầm để xe máy, xe ô tô + Kết cấu hệ cột – vách - lõi cứng với hệ dầm sàn chịu lực 13 Hình 3.2 Hình ảnh khách sạn thực tế 3.3.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu 3.3.1.1 Bố trí hệ cột, dầm chuyển tầng hầm Do yêu cầu kiến trúc, diện tích sử dụng cần tối ưu, cơng trình thuộc dạng xây chen nên cột, vách tầng đẩy sát ranh giới đất xây dựng (Hình 3.3) Nếu vị trí tầng hầm vách bố trí sát biên dẫn đến khó khăn gây nguy hiểm cho cơng trình bên cạnh thi cơng Do phương án kết cấu tầng hầm lựa chọn sử dụng cột chịu lực đặt sát biên, vách tầng hầm lùi vào bên với khoảng cách đủ để áp dụng biện pháp thi công hữu hiệu sau Một hệ kết cấu dầm chuyển bố trí tầng hầm giúp đỡ vách tầng phía (Hình 3.4) 3.3.1.2 Mơ sơ đồ tính hệ cột, dầm chuyển tầng hầm Sơ đồ tính hệ dầm chuyển tầng hầm mơ phần mềm ETABS, qua lấy nội lực chân vách tầng truyền xuống dầm chuyển, từ tính tốn kiểm tra khả làm việc dầm chuyển 14 Hình 3.6 Mơ hình 3D cơng trình Tiết diện dầm chuyển nhịp đơn lựa chọn (800x2000) với gối tựa cột có tiết diện (800x1300), nhịp thơng thuỷ dầm chuyển dao động từ 1400 đến 1800 tuỳ vị trí cụ thể Hình 3.7 Vị trí dầm chuyển mơ hình 3D 15 Hình 3.8 Vị trí khoanh mây xét Tính tốn dầm chuyển theo cấu kiện chịu uốn - Số liệu ban đầu: Dầm chuyển trục Y1, X2:X3 có tiết diện 800 x 2000, bê tơng B30, cốt thép CB500V Dầm chuyển nhịp gối tựa cột có tiết diện 800 x 1300 Dầm chuyển đỡ vách liên tục tiết diện 400, tải trọng tác dụng lên dầm chuyển xác định mơ hình ETABS X2 X3 Hình 3.9 Tiết diện dầm dùng để tính tốn Từ mơ hình ETABS ta tìm lực tập trung phần tử vách cứng tác dụng lên dầm chuyển xét phản lực chân cột đỡ dầm chuyển hình 3.11 16 X2 X3 Hình 3.10 Mơ hình dùng để tính tốn dầm chuyển - Tính tốn dầm chuyển + Xét điều kiện dầm cao: l 1,7 0,85 2,5 , dầm xét dầm cao h + Tính tốn cốt thép chịu moment dương nhịp dầm Moment dương nhịp: Mu l 1,7 0,85 , cánh tay đòn h 239,8Tm jd 0,6.l 0,6.1,7 1,02 (m) Diện tích cốt thép chịu kéo As M f y jd 239,8.10.1000.1000 0,9.500.1020 52,24(cm2 ) Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu As 200.b.d fy As f c' b.d fy 200.(80 / 2,54).(200 / 2,54).0,9 71430 6,24(in2 ) 40,32(cm2 ) 3600.(80 / 2,54).(200 / 2,54).0,9 71430 0,5(in ) 3, 22(cm ) Thoả mãn điều kiện cốt thép tối thiểu Chọn 36d28 với As 36.6,16 221.76cm2 52,24cm2 bố trí phạm vi h1 = 0,2.h = 0,2.2000 = 400mm Kiểm tra hàm lượng cốt thép chịu lực Hàm lượng cốt thép tính tốn 17 As bh w 36.6,16 0,0154 80.180 Hàm lượng cốt thép lớn cho phép 0,75 max b max fc' 6000 0,85 f y 6000 f y 0,85.0,75 b 25 6000 500 6000 500 0,029 0,75.0,029 0,021 Hàm lượng cốt thép tối thiểu min 0,0028 w 0,0154 14 5000 max 0,0028 0,021 Vậy thoả mãn điều kiện + Tính tốn cốt thép chịu moment âm gối tựa Moment âm gối tựa: Mu l 1,7 h 81,3Tm 0,85 , cánh tay đòn jd 0,6.l 0,6.1,7 1,02 (m) Diện tích cốt thép chịu kéo As M f y jd 81,3.10.1000.1000 17,71(cm2 ) 0,9.500.1020 Kiểm tra diện tích cốt thép tối thiểu As 200.b.d fy As f c' b.d fy 200.(80 / 2,54).(200 / 2,54).0,9 71430 6,24(in2 ) 40,32(cm2 ) 3600.(80 / 2,54).(200 / 2,54).0,9 71430 0,5(in ) 3, 22(cm ) Chưa thoả mãn điều kiện cốt thép tối thiểu, nên ta cần chọn diện tích cốt thép theo điều kiện tối thiểu nghĩa lựa chọn As Chọn 8d28 với As 8.6,16 49,28cm 40,32(cm2 ) 40,32cm2 + Tính tốn cốt thép chịu cắt dầm Kiểm tra tỷ số ln d 1,7 0,9.2 0,94 Như vậy, dầm chuyển xét có khả chống cắt cao dầm bình thường 18 Xác định khoảng cách từ mặt cắt giới hạn X từ bề mặt gối tựa bc bc X x 0,5a 0,75m 2 (x = 0,5a tải tập trung, a khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép gối tựa) Lực cắt moment uốn tại mặt cắt giới hạn xác định phần mềm ETABS vị trí X = 0,75m, Vu 328,3Tm, Mu 166,3Tm Hình 3.11 Moment lực cắt vị trí mặt cắt giới hạn Lực cắt Vn tính theo cơng thức Vn 0,18 10 Xét điều kiện Vu Vn Vu ln f c' b.d với d Vn 0,75 0,18 10 328,3 0,75 hệ số giảm độ bền 1,7 250.80.180 1,8 Vn 336,4 Thoả mãn điều kiện Khả chịu cắt bê tơng Vc Trong cần thoả mãn điều kiện 336,4T 19 1 3,5 2,5 3,5 2,5 Mu Vu d 166,3 328,3.1,8 2,5 1,226 2,5 Thoả mãn điều kiện Như vậy: Vc 1,226 0,8 250 175.0,004 Vc 267,23 fc' b.d 250.80.180 328,3.1,8 166,3 267,23T 455,4 Thoả mãn điều kiện Ta lấy giá trị Vc 267,23 T, vào tính tốn Tính cốt thép chịu cắt Giả sử lựa chọn cốt thép chịu cắt có đường kính d20 với As = 3,14 cm2 bố trí theo hai phương đứng ngang theo hai bên thành dầm Ta có: Vs Vu Vc 328,26 Vs 267,23 170,4T 0,75 Tính khoảng cách thép chịu lực cắt s từ công thức sau: Chọn khoảng cách bố trí s = 200mm Kiểm tra khoảng cách tối đa sv d / 1800 / 360mm sh d / 1800 / 600mm Vậy khoảng cách bố trí s = 200mm thoả mãn Kiểm tra diện tích cốt thép Diện tích cốt thép nhỏ Av Av 0,0015.b.sv 0,0015.800.200 240mm2 2.254 508mm2 Diện tích cốt thép nhỏ Avh 20 Av 0,0025.b.sv 0,0025.800.200 400mm2 2.254 508mm2 Thoả mãn điều kiện *) Nhận xét Q trình tính tốn dầm chuyển trình bày cho dầm chuyển điển hình hệ kết cấu, dầm chuyển lại hệ kết cấu tính tốn hồn tồn tương tự với bước tính toán *) Một số vấn đề cần lưu ý đến cấu tạo thi công dầm chuyển: Việc cấu tạo dầm chuyển BTCT việc tuân theo TCVN 5574-2012 kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, cần phải ý số đặc điểm sau: - Do kết cấu dầm chuyển BTCT có kích thước, cấu tạo hình học trọng lượng thân tương đối lớn, để đảm bảo thủy hóa bê tơng khơng gây phát sinh nhiệt gây nứt bê tông tải trọng lớn từ dầm ảnh hưởng đến kết cấu xung quanh biện pháp thi cơng thơng thường đổ thành nhiều đợt Do đó, cấu tạo cốt thép cần đảm bảo điều kiện cho dễ dàng thuận tiện thi công lần đổ thuận tiện cho việc bảo dưỡng bê tông vệ sinh trước đổ - Do đổ thành nhiều đợt, nên cần phải có biện pháp cấu tạo thép đảm bảo liên kết bề mặt lớp bê tông đổ trước đổ sau, tránh tượng biến dạng không đồng lớp, gây ứng suất cục dẫn đến tượng nứt bê tông - Do kết cấu dầm chuyển BTCT có kích thước, cấu tạo hình học, trọng lượng thân tương đối lớn kết cấu dầm chuyển thường nằm tầng mặt đất nên thi cơng cần phải có biện pháp chống đỡ cốt pha, đảm bảo tải trọng thân dầm truyền xuống không gây ảnh hưởng cục đến kết cấu phía 3.3.2 Đề xuất biện pháp thi công phần ngầm nhà cao tầng xây chen 3.3.2.1 Giải pháp cọc vây tự đứng có hệ văng chống, trám khe cọc vây Do thiết bị thi công loại cọc khoan nhồi thường nhỏ gọn, nên dễ dàng thi cơng điều kiện mặt chật hẹp, lại đảm bảo an tồn cho cơng trình xung quanh so với biện pháp dùng cừ larsen hay cọc barrette Thực tế, cơng trình khách sạn Gosia có tầng hầm xây chen nhà dân thấp tầng sử dụng biện pháp với đường kính cọc 300mm, tim cọc cách 350 mm với chiều dài 9,5, có trám khe giữ cọc sử dụng hệ văng chống để tăng độ an tồn q trình thi công tầng hầm 21 Một số ưu điểm biện pháp gia cố phương pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ Thiết bị thi cơng nhỏ gọn, động, thi cơng tốt cơng trình có mặt thi cơng chật hẹp, xây chen Hạn chế tối đa ảnh hưởng làm nứt, hư hỏng cơng trình lân cận Có thể thi cơng cách ranh giới đất 150mm từ tăng khơng gian sử dụng tầng hầm, tận dụng tối đa diện tích đất có Có thể thi cơng với loại đất Một số nhược điểm biện pháp gia cố phương pháp cọc khoan nhồi đường kính nhỏ: Tốn nhiều thời gian thi công Mặt thi công lầy lội bùn Bentonine sử dụng để ổn định thành ống vách q trình thi cơng cọc khoan nhồi Chi phí thi cơng thường cao Quy trình thi cơng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ làm biện pháp trình thi cơng tầng hầm: + Xác định ranh giới đất, tiến hành định vị tim hàng cọc, mép cọc cách ranh giới đất tối thiểu 150mm + Hạ ống chống casing: ống chống tạm thời không ngắn 2m dùng để bảo vệ thành hố khoan phần đầu cọc, tránh tượng sạt lở đất bề mặt đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho q trình thi cơng, ống chống phải đặt thẳng đứng kiểm tra 3.3.2.2 Giải pháp hạ mực nước ngầm thi công đào đất Trong q trình thi cơng tầng hầm, tuỳ vào điều kiện địa chất cơng trình, cao độ mực nước ngầm để đề xuất giải pháp hạ mực nước ngầm để đảm bảo điều kiện thi công tầng hầm Với địa chất thực tế Nha Trang mực nước ngầm cao biện pháp hạ mực nước ngầm trước thi công tầng hầm cần thiết Tác giả luận văn đề xuất số biện pháp hạ mực nước ngầm mà thường dùng sau *) Phương pháp giếng lọc với bơm hút sâu Phương pháp thực theo nguyên lý: nước ngầm sau theo khe nhỏ ống giếng chảy vào ống máy bơm trục đứng liên tục hút lên 22 *) Phương pháp dùng giếng kim + Phương pháp chủ yếu lợi dụng hình phễu rút nước Khi nước giếng rút xuống bắt đầu hút nước ngầm tầng chứa nước xung quanh chảy vào giếng, qua thời gian mực nước ổn định hình thành đường cong uốn phía giếng, mực nước ngầm hạ xuống dần tới cao độ thiết kế đáy hố móng, từ tiến hành thi cơng + Các thiết bị hệ thống giếng kim + Việc bố trí giếng kim cần vào độ sâu mực nước ngầm Trên thực tế, người ta kết hợp phương pháp nêu để đạt kết tốt q trình hạ mực nước ngầm Ngồi ra, cần phải khống chế chênh lệnh mực nước ngầm bên bên hố đào, đảm bảo an tồn cho cơng trình lân cận q trình thi công 3.3.2.3 Hệ văng chống quan trắc hố đào Việc thi công tường vây cọc khoan nhồi đường kính nhỏ liên tiếp biện pháp để bảo vệ thành hố đào đảm bảo an toàn q trình thi cơng tầng hầm Để tăng cường khả chịu lực cho tường vây, hệ thống văng chống thường thi công đồng thời Việc thi công hệ thống có liên quan chặt chẽ tới việc thi công phần bê tông lắp đặt thiết bị tầng hầm Các công tác quan trắc cần tiến hành công hố đào tầng hầm Inclinometer: Thiết bị quan trắc mực nước ngầm: Piezometer: Mốc đo lún: Tilmeter: Thiết bị theo dõi phát triển vết nứt: Sự cần thiết phải tiến hành quan trắc Do chất đặc thù địa kỹ thuật: Trong địa kỹ thuật, thứ tương đối, công thức tính tốn, mơ hình kết khảo sát thí nghiệm khơng phản ánh hết tính chất lý đất nền, nên cần có kiểm chứng lại cho với thực tế Cho phép dự báo trước cố: Trong công tác quản lý chất lượng an toàn, người ta lấy tiêu chí phịng ngừa làm đầu, phịng ngừa giúp ta tránh khỏi 23 cố đáng tiếc Trong xây dựng, đặc biệt thi công phần ngầm việc lại có ý nghĩa, để khắc phục cố thi công phần ngầm gây tốn Việc chọn phương pháp quan trắc, thiết bị lắp đặt vận hành theo dõi xác cho ta thơng số cần thiết để đánh giá thực trạng dự báo khả nguy hiểm, kịp thời đưa biện pháp phịng tránh An tồn cho cơng trường thi cơng cơng trình lân cận: Việc dự báo nguy gây an tồn cho cơng trường thi cơng cơng trình lân cận đảm bảo an tồn q trình thi cơng xây dựng 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn trình bày giải pháp kết cấu phần ngầm áp dụng cho nhà cao tầng xây chen thành phố Nha Trang nhằm hạn chế cố thi cơng tầng hầm, tường chắn tầng hầm bố trí dịch chuyển vào bên cách xa ranh giới nhà bên cạnh đoạn đủ lớn để thi cơng cọc vây dạng khoan nhồi đường kính nhỏ; hệ thống dầm chuyển bố trí mức sàn tầng giúp chuyển hệ kết cấu từ cột sang vách, đảm bảo thỏa mãn kiến trúc bên Một ví dụ cụ thể để làm rõ q trình tính tốn giải pháp Giải pháp thi cơng tầng hầm đề xuất thi công đào mở, sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ có trám khe làm tường vây, kết hợp với hệ văng chống cần Giải pháp áp dụng thành cơng để thi cơng cơng trình khách sạn Khách sạn Gosia 80 Hùng Vương – Phường Lộc Thọ - Tp Nha Trang, Khách sạn Rosaka, 107A Nguyễn Thiện Thuật - Phường Lộc Thọ - Tp Nha Trang Đề tài hướng đến giải pháp kết cấu chịu lực thiết kế cho cơng trình cao tầng xây chen kết hợp biện pháp thi công để giảm thiểu rủi ro q trình thi cơng Tác giả hi vọng giải pháp áp dụng cho cơng trình xây dựng tương tự thành phố Nha Trang tỉnh lân cận có địa chất tương đồng ... cao tầng xây chen, trọng đến kết cấu tầng hầm giảm thi? ??u cố thi công phần ngầm cho số cơng trình cao tầng xây chen thành phố Nha Trang, từ nêu nguyên tắc chung giải pháp kết cấu cho cơng trình cao. .. thường thi? ??t hại gây 10 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ THI CÔNG PHẦN NGẦM NHẰM GIẢM THI? ??U SỰ CỐ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG XÂY CHEN Địa chất trung tâm thành phố Nha Trang. .. Chương 2: Kết cấu nhà cao tầng xây chen cố thi công phần ngầm Nha Trang - Chương 3: Đề xuất giải pháp, đánh giá hiệu kết cấu thi công phần ngầm nhằm giảm thi? ??u cố CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY