Các phương pháp thi công tầng hầm sâu, sự cố và cách khắc phục

Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TƯỜNG TẦNG HẦM, SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong năm gần đây, Việt Nam nước có tốc độ tăng trưởng nhanh giới, tổng sản phẩm quốc nội GDP năm đạt 8% Kéo theo phát triển mạnh mẽ lĩnh vực trị, xã hội, văn hóa…tốc độ thị hóa ngày nhanh, mức sống người dân ngày nâng cao, nhu cầu nơi ăn, chốn phong phú đa dạng Đối với thành phố lớn, trung tâm kinh tế đất nước như: Thành Phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng… dân số gia tăng cách đáng kể số lượng lớn người nhập cư năm, nhu cầu nhà cấp bách Khơng nằm ngồi quy luật phát triển đô thị đại với mật độ dân số ngày đông đất đai khơng sinh được, nên việc phát triển khu chung cư theo chiều cao theo chiều sâu vấn đề tất yếu Theo GS.Nguyễn Thế Bá:” Với mật độ dân số ngày cao, diện tích thị ngày thu hẹp nên việc phát triển chổ cho dân đô thị phát triển theo không gian chiều ngang, tức xây dựng tự do, mà buộc phải phát triển chung cư cao tầng cơng trình ngầm” Việc xây dựng tầng hầm cho nhà cao tầng giúp giảm sức ép nhu cầu nhà ở, sinh hoạt, kho bãi… cho người dân mà xét mặt móng, kết cấu, an ninh quốc phịng có lợi Khi cơng trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm, lượng lớn đất móng lấy đi, với nhiều tầng hầm sâu, công trình chịu lực đẩy nước ngầm gây ra, giúp giảm tải cho móng nhiều Khơng thế, cơng trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm trọng tâm cơng trình hạ thấp làm tăng tính ổn định tổng thể cho cơng trình, tăng khả chịu tải trọng ngang gió, động đất, cơng trình Hiện nay, có thêm hàng loạt khu chung cư cao tầng xây thêm với tầng hầm ngày sâu Bên cạnh đó, thành phố có khu vực trung tâm cịn có quỹ đất lớn ta khơng thể xây dựng (vd: khu công viên trung tâm thành phố), nên có nhiều dự án muốn xây dưng khu đất cơng trình ngầm để tiết kiệm quỹ đất theo thống kê sở xây dựng TP.HCM, hiên nay, có từ 5-7 dự án muốn xây dựng cơng viên thành phố cơng trình ngầm có độ sâu từ 7-9 tầng hầm Như vậy, việc xây dựng phần ngầm cho cơng trình nhu cầu thực tế, đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho người dân tăng tính ổn định, an tồn cho cơng trình HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang1 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân Việc thiết kế, thi công tường tầng hầm ( hạng mục cơng trình ngầm) nước ta nghiên cứu từ năm 90, nhiên thật chưa đầy đủ, cơng trình xây dựng gặp nhiều cố Trong năm gần đây, hàng lọat cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm gặp nhiều cố gây thiệt hại lớn người vật chất Ngày 05/11/2007, Bộ Xây Dựng ban hành thị 07/2007CTBXD việc tăng cường quản lý xây dưng cơng trình nhà cao tầng đặc biệt cơng trình có tầng hầm Điều chứng tỏ rằng: việc xây dựng tầng hầm cho nhà cao tầng khó khăn, phức tạp, tiềm ần nhiều rủi ro đòi hỏi chủ đầu tư, nhà thầu thiết kế, thi công, giám sát… cần phải thận trọng có đủ lực xây dựng cơng trình có tầng hầm Vì vậy, u cầu có quy trình thiết kế, thi cơng tầng hầm cách an toàn, hiệu vấn đề cấp thiết Bên cạnh đó, việc thống kê cố thường hay xảy ra, tìm nguyên nhân gây cố, từ đề biện pháp phòng ngừa, khắc phục giúp giảm thiểu thiệt hại thi công tường tầng hầm cho nhà cao tầng Đó lý hình thành đề tài MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Đây nghiên cứu ứng dụng vào tình hình thực tế thi công tường tầng hầm nên mục tiêu nghiên cứu là: • Tổng kết, hướng dẫn phương pháp thi cơng tường tầng hầm sâu • Phân tích thuận lợi khó khăn thi cơng tầng hầm sâu điều kiện địa chất Thành Phố Hồ Chí Minh nơi tương tự • Nghiên cứu phân tích cố thường gặp thi cơng tường tầng hầm sâu từ đề biện pháp phòng ngừa khắc phục cố PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU: Tìm hiểu phương pháp thiết kế tường tầng hầm, phần mềm sử dụng rộng rãi nay, vd: MIDAS, PLAXIS, GEOSLOPE… Thu thập số liệu, nghiên cứu tường tầng hầm giới Việt Nam thông qua sách báo, tạp chí chuyên ngành, internet, tham luận, báo cáo khoa học nhà khoa học hội nghị chun ngành Tìm hiểu phương pháp thi cơng tường tầng hầm Việt Nam khảo sát công trình xây dựng có tầng hầm sâu địa bàn TP.HCM vùng lân cận Tìm hiểu cố xảy công trường, tham khảo đánh giá biện pháp khắc phục nhà thầu thi cơng từ đưa kết luận, biện pháp phòng ngừa, khắc phục cố HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang2 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Đề tài nghiên cứu từ tài liệu sách, báo, tạp chí…của Việt Nam giới Đia điểm tìm hiểu vấn đề thi công cố xảy khu vực Thành phố Hồ Chí Minh vùng lân cận khu vực tập trung đầy đủ cơng trình quy mơ lớn các tầng hầm sâu nên xem đại diện cho cơng trình nước KHÁI LƯỢC NỘI DUNG LUẬN VĂN: Chương I: giới thiệu chung luận văn, cần thiết phải xây dựng cơng trình ngầm Mục tiêu, phương pháp phạm vi nghiên cứu Chương II: Tổng quan xây dựng tầng hầm giới Việt Nam Phân loại tường tầng hầm, thuận lợi khó khăn thi công tường tầng hầm điều kiện địa chất thành phố Hồ Chí Minh nơi tương tự Chương III: Trình bày lý thuyết tính tốn tường tầng hầm, hố đào sâu Các phương pháp thi công tường tầng hầm Việt Nam giới Chương IV: Trình bày cố, nguyên nhân gây cố thi công tầng hầm sâu, từ đề biện pháp phịng ngừa khắc phục cố Chương V: Kết luận kiến nghị Sự cần thiết phải xây dựng tường tầng hầm cho nhà cao tầng, khó khăn xây dựng Đưa đề xuất để giảm thiểu cố xây dựng tường tầng hầm cho nhà cao tầng HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang3 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG HỐ ĐÀO ĐỂ XÂY DỰNG TẦNG HẦM TÌNH HÌNH XÂY DỰNG TƯỜNG TẦNG HẦM TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM: Cơng trình có tầng hầm xây dựng từ lâu giới, hầu hết cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm Độ sâu số tầng hầm phụ thuộc vào điều kiện địa chất, công nghệ công sử dụng cơng trình Đa phần cơng trình có từ đến 3,4 tầng hầm, cá biệt có cơng trình u cầu cơng sử dụng có đến 5-10 tầng hầm Dưới thống kê số cơng trình có tầng hầm xây dựng giới: Bảng 1.1 Các Cơng Trình Nhà Cao Tầng Có Tầng Hầm Tiêu Biểu Trên Thế Giới Thứ tự Tên cơng trình Địa điểm xây dựng Số tầng Số tầng hầm Taipei 101 Đài Loan 101 World Tower Sydney, Australial 73 10 Center Plaza HongKong 75 Bank of China Tower China 72 AON Center Chicago, USA 83 The Center HongKong 73 Simao International Plaza Shanghai, China 60 China World Trade Center Tower III China 74 Baiyoke Tower II Thailand 85 10 PBCOM Tower Philipin 52 11 Wisma 46 Indonexia 46 HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang4 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân 12 Midtown Tower Japan 54 13 VOB Plaza Singapore 66 14 CommerceBank Frankfurt Germany 56 … … … … … Đa số cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm sâu tập trung chủ yếu nước phát triển như: Mỹ, Nhật, HongKong, Trung Quốc, Đài Loan… Tuy nhiên, năm gần đây, nước phát triển xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm sâu ngày nhiều như: Singapore, Philipin, Thailand,… cho thấy cần thiết xu phát triển tất yếu cơng trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm Vì cơng trình có nhiều tầng hầm xây dựng lâu giới nên quy trình cơng nghệ, thiết bị dùng để xây dựng cơng trình có nhiều tầng hầm phát triển với nhiều công nghệ đại, tiên tiến, công nghệ đời trước sử dụng nhiều với ưu điểm vượt trội Việc lựa chọn công nghệ xây dựng tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể công trình Một số cơng nghệ, giải pháp chống đỡ thường sử dụng phổ biến để xây dựng cơng trình có nhiều tầng hầm giới: tường cừ thép (steel sheet piling), tường cừ bẳng cọc nhồi bêtông cốt thép(BTCT), tường cừ cọc ximăng đất, tường cừ BTCT thi công công nghệ tường đất BTCT đúc sẵn… Mặc dù, cơng trình có nhiều tầng hầm xây dựng từ lâu giới với cơng nghệ đại, có nhiều kinh nghiệm Tuy nhiên, mức độ khó khăn, phức tạp, ẩn chứa nhiều rủi ro nên việc thi công tường tầng hầm giới xảy khơng cố, tai nạn Tổ chức CIRIA có thống kê cố từ năm 1973 với nguyên nhân tỉ lệ sau[6]: Baûng 1.2 Nguyên nhân gây cố hố đào STT Nguyên nhân Tỉ lệ % Do hố đào không chống đỡ 63 Do hệ gia cố thành (tường, chống, neo không bảo đảm) 20 Do làm việc hệ thống 14 HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang5 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Ln Do ổn định mái đất hố đào Và báo cáo Gue & Tan[20]: Bảng 1.3 Nguyên nhân gây cố hố đào Trung Quốc STT Nguyên nhân Số lần xảy Tỉ lệ % Do quản lí đơn vị XD 10 Do thăm dò khảo sát 3.5 Do thiết kế không đảm bảo 74 46 Do đơn vị thi công 66 41.5 Do giám sát đôn đốc không tốt Qua bảng thống kê ta nhận thấy rằng, cố thi công hố đào để xây dựng tầng hầm ít, mà nguyên nhân chủ yếu công tác thiết kế công tác thi công, chống giữ vách hố đào chưa đảm bảo, chưa lường hết phức tạp, khó khăm xây dựng tầng hầm sâu Sau số ví dụ cố xây dựng tầng hầm giới: 1.1 Sự cố cơng trình Highland Tower Malaysia[20]: Highland Tower bao gồm khối chung cư 12 tầng đặt tên theo thứ tự 1,2 Cơng trình xây dựng năm 1975 1978 Ngay mặt sau khối chung cư đồi núi dốc đứng dịng thủy lưu theo hướng từ đơng sang tây, theo hướng chảy tự nhiên cơng trình qua phía nam cơng trình Trong q trình thi cơng dịng hải lưu làm lệch sang phía Bắc hệ thống cống chạy qua sườn đồi cạnh phía sau cơng trình.Tuy nhiên hệ thống thoát nước cho đền chưa hoàn thành Vào ngày 11/12/1993 lúc 13h30, sau 10 ngày mưa ròng rã, khối nhà số sụp đỗ hoàn toàn HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang6 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân Hình 1.1 Sự Cố Sập Khối Cơng Trình Highland Tower 1.2 Vành Trude tàu điện ngầm thành phố Muenchen (Munich), Đức, 1994 [24] Tuyến tàu điện ngầm U1 kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm phía đơng Muenchen Các đường hầm công đoạn thi công “vành Trude”được thi công phương pháp bê tông phun Một đề nghị đặc biệt nhà thầu nên đào đường hầm phía lớp sét cách nước, để khơng gây ảnh hưởng đến khối nước ngầm phía Sau bắt đầu công tác đào xảy tượng sập lở gương Các thợ đào hầm khơng cịn khống chế nước vật chất sập vào rời khỏi hầm sau thời gian ngắn Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố xuất nhanh phễu lún sụt, bị nước ập vào nhanh Một xe buýt, đứng chờ ngã tư, không kịp chạy khỏi khu vực sập đất bị tụt xuống phễu lún Ba hành khách bị chết “đuối” (hình 1) Để khơng gây nguy hại cho khu vực xung quanh, người ta lấp đầy phễu sập đất bê tông HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang7 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân Hình 1.2 Sự Cố Sập Hầm Khi Làm Tàu Điện Ngầm Tại Munich 1994 Để khắc phục, nhà thầu tiến hành thi cơng vịng tường vây quanh cọc khoan nhồi đào xúc đất phía thận trọng, trước hết để đào lấy thi thể người chết Khi đào, người ta phát chiều dày lớp đá phấn (Mergel) nằm hai lớp cuội chứa nước, mỏng so với tài liệu thiết kế Ngoài khe nứt đá phấn chứa cát dẫn đến tượng thấm nước nguyên nhân cố Sau tuyến hầm thi cơng cách sử dụng phương pháp buồng khí nén 1.3 Sự Cố Tại Trạm Xử Lý Nước Thải Tại Bangkok, Thai Lan[20] 1.3.1 Giới thiệu sơ lượt cố Cơng trình trạm bơm xử lý nước thải IPS phận quang trọng cơng trình xủ lý nước thải giai đoạn thủ Bangkok Cơng trình triển khai từ năm 1995 với thiết kế tầng ngầm sâu 20.7m sử dụng tường vây BTCT dày 1m sâu 25m đỗ chổ làm tường vĩnh cửu chịu lực ngang q trình thi cơng đào đất xây dựng kết cấu bên HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang8 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Luân Hình 1.3.a Mặt vị trí trạm bơm Trước tiến hành xây dựng người ta đào bỏ 3m lớp bùn sét phía mặt thay vào lớp lấp bên lớp thay lớp sét mền sâu đếm khoảng 16m lớp đất bảng thống kê: Bảng 1.4 Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất Nền Sau nhà thầu địa phương thi công xong tường vây, công tác đào đất bên triển khai với hệ giằng chống tạm thép Vào tháng 8/1997, công tác đào đất bên gần đạt đến độ sâu cuối (-20.7m), cạnh tường vây bị đổ sập vào phía bên làm cho phần đất sét mềm khu vực xung quanh đổ vào vùi lấp toàn hai xe xúc cần cẩu đứng vị trí bên ngồi gần đoạn tường vây Sự chuyển động đất làm hư hại khoảng 20 nhà phạm vi 50m xung quanh HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang9 Luận văn cao học K2006 GVHD: TS.Phạm Hồng Ln Hình 1.3.b Ảnh chụp cơng trình sau sập tường vây Hình 1.3.c Phát thảo mặt cắt cơng trình sau sập tường vây Sau cố xảy ra, toàn khu vực lấp lại cát đến cao độ mặt đất tự nhiên việc điều tra, khắc phục cố tiến hành HVTH: Nguyễn Ngọc Duy Thanh Trang10 ... IV: Trình bày cố, nguyên nhân gây cố thi công tầng hầm sâu, từ đề biện pháp phịng ngừa khắc phục cố Chương V: Kết luận kiến nghị Sự cần thi? ??t phải xây dựng tường tầng hầm cho nhà cao tầng, khó khăn... (>10m) nên sử dụng phương án thi cơng tường vây barret với phương án thi công Top-down e Sự cố thi công tầng hầm loại cố mang tính hệ thống, bắt nguồn từ khảo sát, thi? ??t thi công, quản lý dự án... ngừa, khắc phục giúp giảm thi? ??u thi? ??t hại thi công tường tầng hầm cho nhà cao tầng Đó lý hình thành đề tài MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Đây nghiên cứu ứng dụng vào tình hình thực tế thi công tường tầng hầm