Lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng

Đối với nhà cao tầng, thông thường tải trọng là rất lớn, nhất là khi có sự cố công trình sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng. Bài viết này tác giả xin tóm tắt qua một số vấn đề khi lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng.

Thông báo Khoa học Công nghệ* Số 2-2012 127 CHUYÊN MỤC: CHUYÊN ĐỀ HỘI THẢO KHOA HỌC LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG ThS Phạm Ngọc Tân Khoa Xây dựng, trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Đối với nhà cao tầng, thơng thường tải trọng lớn, có cố cơng trình gây hậu nghiêm trọng Vì việc lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng tất yếu, cơng trình đặt vùng chịu ảnh hưởng động đất hay đất yếu Vấn đề chọn giải pháp móng cọc (đóng, ép hay cọc nhồi) cho vừa đảm bảo tính ổn định, vừa đảm bảo tính kinh tế an tồn thi cơng cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà cần phải nghiên cứu tính tốn kỹ Bài báo tác giả xin tóm tắt qua số vấn đề lựa chọn giải pháp móng cọc cho nhà cao tầng Từ khóa: Nền móng, móng cọc, nhà cao tầng, cố móng I ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nói chung, cơng trình xây dựng đã, phát triển mạnh số lượng lẫn quy mô Thực tế cho thấy, số lượng quy mơ cơng trình tăng cố cơng trình tăng theo, nhiều cố gây hậu nghiêm trọng Theo thống kê, cố cơng trình có khoảng 70% liên quan đến móng, nhà cao tầng cơng trình đặt đất yếu hay vùng chịu ảnh hưởng động đất Cũng theo thống kê, giá trị phần móng cơng trình chiếm từ 10 ÷ 50% giá thành xây dựng cơng trình Vì việc lựa chọn giải pháp móng cho nhà cao tầng để thi cơng cho vừa đảm bảo tính ổn định, vừa kinh tế an toàn vấn đề phải xem xét tính tốn kỹ, mà đơi việc lựa chọn khó khăn, cơng trình đặt vùng chịu động đất hay khu vực xây chen Giải pháp móng số nhà cao tầng Đặc điểm nhà cao tầng tải trọng lớn tập trung, mặc khác trọng tâm nhà cách mặt đất đáng kể nên nhạy tượng nghiêng lệch Khi chịu tác động tải trọng ngang (gió động đất) sinh mơmen lật lớn nên có u cầu khắc khe việc tính tốn cơng trình theo TTGH khả chịu lực, tính ổn định chênh lệch lún móng nhà Vì u cầu giải pháp Nền Móng nhà cao tầng phải chịu tải trọng lớn, có khả chống lún lệch chống lật tốt Chúng ta tham khảo qua giải pháp Nền móng cho số cơng trình sau: - Dùng giải pháp móng bè thiên nhiên: + Cao ốc 163 Nguyễn Văn Trỗi, Quận Phú Nhuận dùng giải pháp Móng bè thiên nhiên + Cao ốc 15 tầng 8A Nguyễn Bỉnh Khiêm, TP.HCM,… + Khách sạn TÂN ĐÀO VIÊN tầng Trần Hưng Đạo – Tản Đà, Q5 – TP.HCM + Văn phòng Hàng Hải 11 tầng 211 – Nguyễn Văn Trổi, Q.Phú Nhuận - Dùng giải pháp móng cọc tiền chế tiết diện nhỏ thi cơng đóng, ép: + Chung cư Phạm Viết Chánh, TP.HCM cao 15 tầng dùng cọc 300x300 dài 18m Thông báo Khoa học Công nghệ* Số 2-2012 + Chung cư Ngô Tất Tố 15 tầng dùng cọc 300x300 dài 36m + Các cao ốc đến 20 tầng Phú Mỹ Hưng, Q7 dùng cọc d = 0,35m d = 0,4m dài 30m,… - Dùng giải pháp móng cọc nhồi, cọc Barrette: + Móng khách sạn Royal – Hà Nội dùng cọc nhồi đường kính 1200mm dài 42÷43m, với sức chịu tải cọc 3850 kN + Móng khách sạn Centrol – Hà Nội dùng cọc nhồi đường kính 1000 dài 39m, với sức chịu tải cọc 3000 kN + Móng cao ốc Ocean place, 80 Đơng Du – TP Hồ Chí Minh dùng cọc nhồi đường kính 1200mm dài 50 ÷56m với sức chịu tải cọc 8000 kN + Tháp đơi Petronas Malaysia (hình 1): 128 Thực tế cho thấy rằng, nhiều lý khác mà dẫn đến việc lựa chọn giải pháp móng khơng hợp lý, điều gây cố cho cơng trình, mà đơi việc khắc phục cố khó khăn, tốn kém, có phải phá bỏ cơng trình Một số cố móng cơng trình Hình 2: Các cơng trình bị nghiêng, lật giải pháp Nền móng khơng hợp lý Hình 3: Cao ốc Trung Quốc bị gãy ngang hệ cọc móng cơng trình Hình 1: Tháp đơi Pertronas cơng trình dùng 29.000m² tường đất betông cốt thép dày 0.8m sâu 30m để làm tường tầng hầm Đã dùng loại cọc barrette 1.2x2.8m sâu từ 60÷125m cọc 0.8x2.8m sâu từ 40÷60m Đài cọc loại móng bè dày 4.5m làm betông cốt thép - Cao ốc View Tower TP Hồ Chí Minh cao 19 tầng dùng 3210m² tường đất dày 0.6m sâu 30m để làm tầng hầm Dùng cọc Barrette 0.8x2.8m sâu 44.5÷46.5m Hình 4: Cơng trình bị nghiêng lún lệch q mức móng Thơng báo Khoa học Cơng nghệ* Số 2-2012 Hình 5: Sự cố nứt nhà lân cận sử dụng giải pháp móng sâu khơng hợp lý II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MĨNG CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG Thực tế cho thấy thiết kế giải pháp móng nơng cho nhà cao tầng dùng móng bè đất tốt, nhiều tài liệu nghiên cứu kết luận không nên chọn giải pháp móng bè cho nhà cao tầng móng bè có nhiều rủi ro, thiếu an tồn dễ lún nghiêng gây ảnh hưởng công trình lân cận, vùng chịu ảnh hưởng động đất [2] Vì thiết kế thực tế móng cơng trình nhà cao tầng, giải pháp móng cọc thường lựa chọn, móng cọc chiếm vị trí quan trọng khơng đảm bảo chất lượng cơng trình mà cịn có ý nghĩa kinh tế dễ đạt mục tiêu tiến độ đề Nhưng thiết kế móng cọc cho hợp lý vấn đề phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà phải xem xét kỹ [4] Những đặc điểm thiết kế móng cọc cho nhà cao tầng [3] a) Cọc cần thiết kế cho mũi cọc chống vào tầng lực cứng rắn (đá gốc, cuội, sỏi) tương đối cứng (sét từ dẻo cứng, cát chặt vừa, ) để có khả chịu tải đứng cao đủ để mang tòan tải cơng trình b) Móng cọc có độ cứng theo chiều đứng lớn, ảnh hưởng tải trọng thân cơng trình tải trọng lân cận không sinh lún lệch nhiều, bảo đảm cho độ 129 nghiêng cơng trình khơng vượt q giới hạn cho phép c) Với móng cọc tiết diện lớn nhờ độ cứng theo chiều ngang lớn nên có khả chống nghiêng lật tổng thể lớn, nên chịu tải trọng ngang mơmen gió động đất gây ra, bảo đảm tính ổn định chống nghiêng lật cơng trình d) Chiều dài cọc thiết kế xuyên qua tầng đất mềm để chống vào tầng đất cứng đá gốc nên trường hợp có động đất làm cho tầng đất nơng bị hóa lỏng lún sụt cọc đủ khả chịu nén chịu nhổ bảo đảm cho cơng trình cịn ổn định Một số cơng nghệ thi cơng móng cọc thường dùng a) Cọc đóng, rung: với thiết bị hạ cọc búa Diezel, búa rơi tự do, búa song động, đơn động [1] Các hư hỏng thường gặp thi công: Vỡ đầu cọc, hư hỏng mối nối, nứt ,vỡ cọc ứng suất kéo,… b) Cọc ép (Ép trước ép sau): Thiết bị thường dùng máy ép thủy lực [1] với hư hỏng thường gặp vỡ đầu cọc c) Cọc nhồi (khoan nhồi hay đóng nhồi) với thiết bị thi công máy khoan gầu, guồng xuắn, tuần hồn,…hoặc dùng thiết bị thi cơng chun dụng (thông thường công nghệ thi công với loại thiết bị có quyền) [1], với cố thường gặp sau [3]: - Sự cố không rút đầu khoan lên; - Sự cố không rút ống vách lên phương pháp thi cơng có ống vách; - Sự cố sập thành vách hố khoan; - Sự số trồi lồng thép đổ bêtông cọc (do ảnh hưởng trình rút ống vách hay lực đẩy bê tông dâng lên) - Sự cố tụt cốt thép chủ; - Hư hỏng liên quan bê tơng cọc, bị cố từ khâu: khoan tạo lỗ, xử lý cặn lắn Thông báo Khoa học Công nghệ* Số 2-2012 đáy hố khoan, dùng vật liệu hay công đoạn đổ bê tông,… - Sự cố gặp hang caster khoan,… Những để lựa chọn giải pháp thi công cọc: a) Các điều kiện cụ thể để lựa chọn giải pháp thi công cọc: - Địa điểm công trình; - Độ lớn loại tải trọng; - Điều kiện địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn; - Yêu cầu môi trường (rung động tiếng ồn, đất nước thải); - Ảnh hưởng đến công trình lân cận cơng trình ngầm; b) Ngun tắc lựa chọn giải pháp thi công cọc: Thông thường ưu tiên chọn phương án cọc đơn giản mà hiệu cọc đóng, ép giá thành giải pháp cọc nhồi thường đắt gấp lần cọc ép, đóng Hơn nửa việc quản lý chất lượng thi công cọc nhồi thường phức tạp nên chất lượng cọc tin cậy [3] Nếu phải thiết kế cọc nhồi nên chọn cọc có tiết diện lớn D từ 800mm trở lên Giải pháp cọc nhồi thường sử dụng trường hợp tải trọng cơng trình q lớn cơng trình khu vực xây chen Cọc nhồi có ưu điểm sức chịu tải lớn, thi công không gây chấn động mạnh tiếng ồn lớn Lưu ý: Khi lựa chọn giải pháp thi công cọc phải lường trước giải pháp kiểm tra chất lượng cọc q trình thi cơng sau hồn thành cọc 130 Những phương pháp thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc thường sử dụng Mục đích việc kiểm tra xác định chất lượng, độ đồng bê tơng cọc q trình thi cơng hay kiểm tra sức chịu tải cọc sau hoàn thành cọc - Các phương pháp kiểm tra chất lượng, độ vẹn toàn cọc: phương pháp kiểm tra trực tiếp (khoan lấy mẫu, đào thăm dò); phương pháp kiểm tra gián tiếp thường dùng (siêu âm cọc, phóng xạ, biến dạng nhỏ PIT,…[1] - Các phương pháp kiểm tra sức chịu tải cọc: Dùng phương pháp gia tải tĩnh (nén tĩnh cọc, hộp Osterberg) dùng phương pháp gia tải động: Công thức động, PDA, Statnamic,…[1] III KẾT LUẬN - Đối với móng cơng trình, trước tiên phải lựa chọn phương án móng đơn giản kinh tế, giải pháp móng bè khơng đạt chuyển sang cọc đóng, ép cuối cọc nhồi - Khi chọn cọc nhồi nên chọn cọc có đường kính lớn, thơng thường chi phí cọc nhồi thường cao lần với giải pháp cọc tiền chế Chất lượng cọc nhồi thường tin cậy so với cọc tiền chế nên cần có giải pháp kiểm tra tốt thi công sau hồn thành cọc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nền Móng cơng trình dân dụng – cơng nghiệp – Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hũư Kháng, ng Đình Chất, NXB Xây dựng – Hà Nội, 2002 [2] Nền Móng Nhà cao tầng, GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng, NXB khoa học kỹ thuật, 2006 [3] Tài liệu hội thảo: “Móng cọc cao ốc chung cư nhiều tầng”, TP Hồ Chí Minh, 2004  ... mức móng Thơng báo Khoa học Cơng nghệ* Số 2-2012 Hình 5: Sự cố nứt nhà lân cận sử dụng giải pháp móng sâu khơng hợp lý II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG Thực tế cho thấy thiết kế giải. .. tế cho thấy thiết kế giải pháp móng nơng cho nhà cao tầng dùng móng bè đất tốt, nhiều tài liệu nghiên cứu kết luận khơng nên chọn giải pháp móng bè cho nhà cao tầng móng bè có nhiều rủi ro, thiếu... thiết kế móng cọc cho hợp lý vấn đề phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà phải xem xét kỹ [4] Những đặc điểm thiết kế móng cọc cho nhà cao tầng [3] a) Cọc cần thiết kế cho mũi cọc chống vào tầng lực