Nghiên cứu sử dụng công nghệ thi công tường barrette cho xây dựng công trình ngầm phù hợp với các điều kiện địa chất tại thành phố hồ chí minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGÔ ĐÌNH CHINH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE CHO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGÀM PHÙ HỢP VỚI CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGÔ ĐÌNH CHINH

NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE CHO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGÀM PHÙ HỢP VỚI CÁC ĐIỀU KIỆN

ĐỊA CHẤT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM

Mã số: 60580204

LU ẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN VĂN QUYỂN

HÀ NỘI 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây

Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2014

Tác giả

Ngô Đình Chinh

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ 4

1.1 Tổng quan về xây dựng công trình ngầm đô thị 4

1.2 Xây dựng công trình ngầm trên thế giới 5

1.3 Tổng quan về phát triển công trình ngầm đô thị ở Việt Nam 6

1.4 Thực tế và xu hướng xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh 8

1.4.1 Thực tế xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh 8

1.4.2 Xu hướng xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh 9

1.5 Nhận xét chương 1 12

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE 13

2.1 Tổng quan về các phương pháp xây dựng công trình ngầm đô thị 13

2.1.1 Các phương pháp ngầm 13

2.1.2 Xây dựng công trình ngầm bằng phương pháp lộ thiên 14

2.2 Các phương pháp gia cố thành hố đào khi thi công công trình ngầm bằng phương pháp lộ thiên 16

2.2.1 phương pháp dùng tường cừ thép 17

2.2.2 Phương pháp dùng cọc xi măng đất 19

2.2.3 Phương pháp dùng cọc khoan nhồi 20

2.2.4 Phương pháp dùng tường trong đất (tường barrette) 22

2.3 Qui trình thi công tường barrette 24

2.3.1 Công tác chuẩn bị 24

2.3.2 Chuẩn bị mặt bằng thi công 25

2.3.3 Chuẩn bị hố đào 26

2.3.4 Thi công panels đầu tiên 27

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công tường barrette 30

2.4.1 Thiết bị công nghệ thi công 30

2.4.2 Áp lực ngang tác động vào hố đào trong thi công tường barrette 35

2.4.3 Yếu tố con người 35

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 38

3.1 Điều kiện địa lý tự nhiên, khí hậu, điều kiện địa chất thủy văn, áp lực 38

3.1.1 Điều kiện địa lý tự nhiên 38

3.1.2 Điều kiện khí hậu 39

3.1.3 Điều kiện địa chất thủy văn 40

3.1.4 Đặc điểm địa chất 43

3.2 Nền đất yếu 45

3.3 Nước mặt 47

3.3.1 Các phương pháp tiêu nước trên mặt 47

3.3.2 Xác định lượng nước cần tiêu 49

3.4 Nước ngầm 49

3.4.1 Khái niệm 49

3.4.2 Ảnh hưởng của nước ngầm đến xây dựng công trình 50

3.5 Điều kiện xây dựng 51

3.6 Ảnh hưởng đến công trình lân cận khi thi công tường barrette 52

3.7 Nhận xét chương 3 52

CHƯƠNG 4: QUI TRÌNH HỢP LÝ ĐỂ THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE 54

4.1 Điều kiện tối ưu để áp dụng qui trình thi công tường barrette 54

4.1.1 Điều kiện địa chất 54

4.1.2 Điều mặt bằng thi công 55

4.2 Qui trình hợp lý để thi công tường barrette 55

4.2.1 Tường vách và khuôn dẫn hướng 56

4.2.2 Quá trình tạo lỗ tường barrette 58

4.2.3 Biện pháp ngăn thấm qua các panels 67

4.2.4 Vệ sinh công nghiệp và chống ồn, chống bụi 70

4.2.5 Bảo vệ các công trình xung quanh 70

4.2.6 Biện pháp an toàn lao động cho công trường 71

4.3 Một số sự cố thường gặp trong quá trình thi công tường Barette 74

4.3.1 Các sự cố thường gặp trong quá trình khoan đào 74

4.3.2 Các sự cố thường gặp trong quá trình hạ lồng thép 78

4.3.3 Các sự cố thường gặp khi đổ bê tông và rút Casing 80

4.4 Tóm tắt chung quy trình kỹ thuật 83

4.5 Nhận xét chương 4 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Một số loại gầu thùng hãng Bachy 31

Bảng 2.2: Các thông sô kỹ thuật của gầu DH6 Hãng Bauer sản xuất 33

Bảng 2.3: Đặc tính dung dịch Bentonite 34

Bảng 4.1 Đặc tính các loại CF 60

Bảng 4.2 Bảng so sánh hiệu quả sử dụng giữa SuperMud và Bentonite 61

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Thành phố ngầm Montreal, Canada 5

Hình 1.2 Công trình hầm Kim Liên Hà Nội 6

Hình 1.3 Công trình hầm Thủ Thiêm thành phố Hồ Chí Minh 6

Hình 1.4 Công trình hầm Hải Vân 7

Hình 1.5 Dự án tòa tháp Keang Nam 7

Hình 1.6 Dự án Bitexco Financial Tower 3 tầng hầm 7

Hình 1.7 Mô hình xây dựng tàu điện ngầm ở TP.HCM trong tương lai 11

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát về các phương pháp thi công ngầm 13

Hình 2.2 Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp Top - Down 15

Hình 2.3 Tường cừ thép 18

Hình 2.4 Tường cọc xi măng đất 20

Hình 2.5 Các loại tường cọc khoan nhồi 21

Hình 2.6 Tường cọc khoan nhồi 22

Hình 2.7 Tường barrette 24

Hình 2.8 Mặt cắt của tường dẫn 27

Hình 2.9 Quy trình thi công tường barrette 29

Hình 2.10 Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo 31

Hình 2.11 Gầu đào thủy lực MASAGO 32

Hình 3.1 Sơ đồ bố trí tiêu nước 48

Hình 3.2 Hình bố trí hệ thống tiêu nước thường xuyên 49

Hình 4.1 Qui trình công nghệ thi công tường barrette 56

Hình 4.2 Các phương án thi công góc tường barrette 57

Hình 4.3 Sơ đồ quá trình chế tạo sử dụng và xử lý dung dịch Bentonite [16] 60

Hình 4.4 Thiết bị thổi rửa hố khoan 66

Hình 4.5 Chi tiết tiếp giáp giữa hai tấm tường 69

Hình 3.4 Lớp cuội sỏi thường gặp trong khoan đào hào 76

Hình 3.5 Bentonite bị nhiểm bê tông - Test kiểm tra Bentonite 77

Hình 3.6 Các mẫu đá gặp trong quá trình đào dẫn đến vỡ gàu 77

Hình 3.7 Sự cố không hạ được lồng thép do vướng thép của cọc kế bên 79

Hình 3.8 Lồng thép bị hư hỏng trong quá trình cẩu hạ lồng 80

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển kinh tế và đô thị hóa, các công trình nhà cao tầng

có tầng hầm, công trình công cộng và đặc biệt là công trình ngầm được xây dựng ngày càng nhiều Sự liên tục phát triển mạng lưới giao thông đường bộ,

sự hình thành các trung tâm thương mại,… khiến cho quỹ đất đô thị ngày càng thu hẹp Việc phát triển và sử dụng các không gian trên cao và không gian ngầm nhằm tăng quỹ không gian đô thị, nâng cao năng lực lưu thông và vận chuyển hàng hóa, hành khách… là một nhu cầu tất yếu Trong những năm gần đây các thành phố lớn ở Việt Nam, đặc biệt là thành phố Hà Nội và thành phố

Hồ Chí Minh, với qũy đất có hạn để tiết kiệm diện tích đất đai và giá đất ngày càng cao, việc sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích khác nhau

về kinh tế, xã hội, môi trường và an ninh quốc phòng…

Việc xây dựng công trình ngầm phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa chất

và địa hình của khu vực xây dựng nên việc áp dụng các công nghệ thi công phù hợp với điều kiện địa chất địa hình là một việc làm cần thiết Việc sử dụng công nghệ thi công tường barrette trong điều kiện đất nền thành phố Hồ Chí Minh là biện pháp hiệu quả để xây dựng các công trình ngầm và công trình có sử dụng tầng hầm với đặc điểm nền đất yếu, mực nước ngầm cao và có nhiều công trình xây liền kề Để đảm bảo an toàn công trình lân cận và vấn đề môi trường cũng như nhiều tiện ích khác, việc nghiên cứu sử dụng công nghệ thi công tường barrette trong điều kiện địa chất yếu thành phố Hồ Chí Minh là cần thiết

2 Mục tiêu của luận văn

Hiện nay việc thi công nhà cao tầng có tầng hầm và công trình ngầm, các công ty xây dựng dần làm chủ được công nghệ thi công và đã nhập khẩu nhiều loại thiết bị máy móc hiện đại để đáp ứng thi công các công trình có nhiều tầng hầm nói chung và công trình ngầm nói riêng trong điều kiện địa chất phức tạp

Vì vậy mục đích nghiên cứu của đề tài là: "Nghiên cứu sử dụng công

nghệ thi công tường barrette cho xây dựng công trình ngầm phù hợp với các điều kiện địa chất tại Thành Phố Hồ Chí Minh" bao gồm:

- Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, địa chất thủy văn của thành phố Hồ Chí Minh

- Nghiên cứu và phân tích các rủi ro khi xây dựng công trình ngầm đô thị

- Đưa ra qui trình thi công tối ưu xây dựng tường barrette cho phần ngầm công trình trên khu vực thành phố Hồ Chí Minh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:

- Xác định qui trình đào hố, đặt lồng thép và đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp tường trong đất truyền thống

- Điều kiện thi công là điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn khu vực thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực tương tự

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về công trình ngầm đô thị

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thi công công nghệ tường barrette

- Đặc điểm địa chất và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thi công tường barrette tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh

- Qui trình hợp lý để thi công tường barrette

5 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn

Trong luận văn sử dụng phương pháp tổng hợp: thu thập số liệu, phân tích, lựa chọn để xác định điều kiện địa chất, tình hình quỹ đất, môi trường, mặt bằng thi công và nhu cầu phát triển của khu vực để sử dụng công nghệ thi công tường barrette

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở, tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, chủ đầu tư, tư vấn giám sát lựa chọn được công nghệ thi công tường barrette trong xây dựng công trình ngầm phù hợp với các điều kiện địa chất tại thành phố Hồ Chí Minh

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần định hướng phương án lựa chọn công nghệ thi công tường barrette cho các công trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm và công trình ngầm đô thị tại thành phố Hồ Chí Minh để đảm bảo chi phí sao cho hợp lý và an toàn nhất trong quá trình thi công cũng như sử dụng công trình

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục và 4 chương, luận văn được kết cấu trong 88 trang, 05 bảng, 30 hình vẽ

Chương 1: Tổng quan về công trình ngầm đô thị

Chương 2: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ thi công

tường barrette

Chương 3: Đặc điểm địa chất và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thi

công tường barrette tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Chương 4: Qui trình hợp lý để thi công tường barrette

Kết luận và kiến nghị

Với đề tài: "Nghiên cứu sử dụng công nghệ thi công tường barrette cho

xây dựng công trình ngầm phù hợp với các điều kiện địa chất tại Thành Phố

Hồ Chí Minh” là sự thể hiện những kiến thức đã được thu nhận của Tác giả tại

Trường đại học Mỏ - Địa chất và trong quá trình công tác thực tế

Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Xây dựng, Bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ; Phòng Sau đại học đã giúp đỡ và trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và xin được trân trọng cảm ơn thầy

TS Nguyễn Văn Quyển đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ 1.1 Tổng quan về xây dựng công trình ngầm đô thị

Công trình ngầm đô thị có nhiều loại hình khác nhau với những công năng khác nhau và có ý nghĩa kinh tế - xã hội khác nhau Theo công năng sử dụng có thể phân thành các loại hình sau:

- Các công trình giao thông ngầm đô thị như hệ thống đường ngầm cho phương tiện cơ giới, đường ngầm cho người đi bộ, các nút giao thông ngầm khác mức;

- Các công trình ngầm dịch vụ như kho hàng hóa, gara ôtô ngầm, các tầng hầm dưới các tòa nhà cao tầng và công trình trên mặt khác;

- Các công trình ngầm cơ sở hạ tầng kỹ thuật như các đường ống cấp nước sạch; đường ống thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp; các đường ống cấp khí đốt; các đường cáp thông tin, cáp điện Xu hướng hiện nay cho các

đô thị lớn hiện đại là xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật đa năng tập trung tất cả các công trình cơ sở hạ tầng kỹ thuật nói trên;

- Các công trình ngầm phục vụ cho mục đích quân sự, quốc phòng, phòng

vệ dân sự

Công trình ngầm đô thị là một loại công trình có những điều kiện chuẩn

bị, thi công, sử dụng đặc biệt như:

- Không được chiếu sáng tự nhiên;

- Không được lưu thông không khí tự nhiên;

- Hạn chế số lối thoát lên trên mặt đất;

- Chịu các tác động trực tiếp của môi trường địa chất như áp lực đất đá, tác động của nước và các quá trình địa động lực khác;

- Nguy cơ tổn thất về con người và vật chất rất lớn khi xảy ra sự cố … Chính vì vậy, công trình ngầm đô thị phải được quản lý đầu tư, xây dựng chất lượng đặc biệt liên quan đến công năng, vật liệu, kết cấu, hệ thống kỹ thuật

cơ điện nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người làm việc và sinh hoạt trong quá trình thi công, khai thác công trình ngầm với những kịch bản tai biến tự nhiên, nhân tạo khác nhau

Xây dựng công trình ngầm đô thị là một thách thức lớn về mặt kỹ thuật và kinh tế của một đất nước đang phát triển như nước ta Vấn đề ở chỗ là lựa chọn hướng nghiên cứu theo thứ tự ưu tiên các loại hình công trình ngầm phù hợp với nhu cầu phát triển của đô thị theo từng giai đoạn và phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật từng khu vực của đất nước

1.2 Xây dựng công trình ngầm trên thế giới

Trên thế giới, công trình ngầm đô thị đã được phát triển từ khá sớm Công trình ngầm đô thị là một bộ phận không thể thiếu được khi quy hoạch xây dựng

ở các thành phố Ở châu Âu, do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và do nhu cầu sử dụng nên hầu như tất

cả các công trình nhà cao tầng đều có tầng hầm; thậm chí có những công trình xây dựng 5÷6 tầng hầm Các công trình metro cũng được xây dựng tại các khu

đô thị lớn phục vụ nhu cầu giao thông đô thị

Hình 1.1 Thành phố ngầm Montreal, Canada

Thành phố ngầm Montreal của Canada có hệ thống không gian ngầm đô thị lớn nhất và lâu đời nhất thế giới "thành phố ngầm" của Montreal, vận hành trong mối quan hệ hữu cơ với thành phố trên mặt đất Hệ thống không gian

ngầm đô thị này được mở cửa từ năm 1962, cho đến nay đã bao trùm hơn 40 ô phố Các tuyến đi bộ trong thành phố ngầm này được thiết kế khá đa dạng, có khi là một tuyến ngầm dưới lòng đất, hoặc băng qua một không gian lớn bán hầm không cột ở giữa, với các cửa hàng lớn nhỏ ở xung quanh, hoặc nối kết với các tuyến đi bộ trên không và không gian sảnh nội cao hàng chục tầng của một phức hợp thương mại dịch vụ và văn phòng cao tầng

Ở châu Á, các công trình ngầm nhà cao tầng, công trình tàu điện ngầm cũng được xây dựng ngày càng nhiều, tiêu biểu như ở các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapo, và một số nước ở Đông Nam Á như Thái Lan, Malaysia, Việt Nam, …

1.3 Tổng quan về phát triển công trình ngầm đô thị ở Việt Nam

Tại Việt Nam, trước Cách mạng tháng Tám năm 1945 cho đến năm 1975 không có công trình ngầm đô thị được xây dựng Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ hầm được xây dựng nhiều song chủ yếu là hầm ngắn, nhằm phục vụ quốc phòng làm kho tàng, như địa đạo Củ Chi - thành phố Hồ Chí Minh Những năm gần đây ở Việt Nam đã xuất hiện một loạt các công trình ngầm đô thị như: các hầm qua đường dành cho người đi bộ, hầm giao thông ngầm như hầm Kim Liên - Hà Nội, hầm Thủ Thiêm nối quận 1 và quận 2

Hình 1.2 Công trình hầm Kim Liên

Hà Nội

Hình 1.3 Công trình hầm Thủ Thiêm thành phố Hồ Chí Minh

Cho đến nay, Việt Nam có khoảng 52 hầm giao thông được xây dựng trong thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 theo các tiêu chuẩn thiết kế và thi công của Pháp, Nga, Trung Quốc, Áo ứng với mỗi thời kỳ khác nhau

Hình 1.4 Công trình hầm Hải Vân

Bên cạnh các công trình hầm giao thông, các công trình hầm dân dụng cũng được xây dựng ngày càng nhiều như các công trình hầm trong nhà cao tầng, công trình bãi đỗ xe ngầm, … Bắt đầu với quy mô xây dựng từ 1 đến 2 tầng hầm, hiện nay ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đã có những công trình có từ 5 đến 6 tầng hầm được thi công và sử dụng

Hình 1.5 Dự án tòa tháp Keang Nam

2 tầng hầm

Hình 1.6 Dự án Bitexco Financial Tower 3 tầng hầm

1.4 Thực tế và xu hướng xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh

1.4.1 Thực tế xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh

Các công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh đang được xây dựng ngày càng nhiều Quỹ đất bề mặt của thành phố đang ở trong tình trạng gần như cạn kiệt do tốc độ phát triển quá nhanh, nhưng việc phát triển công trình ngầm, vốn được coi là một vấn đề rất quan trọng nhưng chưa được quan tâm đúng mức, chưa được xem xét khi quy hoạch phát triển đô thị

Hiện nay, ở thành phố Hồ Chí Minh, hầu như chưa lập được bản đồ hiện trạng tổng hợp các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm, trong khi mỗi công trình lại được quản lý bởi nhiều cơ quan khác nhau, lắp đặt bố trí ở các độ sâu khác nhau Thực trạng bố trí các công trình hạ tầng kỹ thuật đã và đang gây ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình triển khai thi công, xây dựng và cải tạo nhiều công trình khác Đặc biệt là các công trình giao thông đô thị tại thành phố và hiện tượng đào lên lấp xuống vẫn còn diễn ra, làm ảnh hưởng tới việc đi lại của người dân cũng như mỹ quan thành phố Tồn tại rất nhiều bất cập và chưa thực

sự phát huy được nhiều hiệu quả trong công tác quản lý công trình ngầm làm thời gian thi công kéo dài ảnh hưởng lớn đến giao thông đi lại và sinh hoạt của cộng đồng dân cư tại khu vực này

Các cơ quan chức năng cũng đang chuẩn bị xây dựng một số bãi đỗ xe ngầm, tuy nhiên chưa có quy hoạch cụ thể nên việc lựa chọn địa điểm xây dựng còn gặp nhiều khó khăn Đối với phần ngầm các công trình xây dựng, chủ yếu là phần ngầm các nhà cao tầng thì chưa được quản lý đồng bộ, …

Bên cạnh việc thiếu quy hoạch thì hành lang pháp lý cũng còn nhiều vấn

đề cần quan tâm Hầu hết các cơ quan quản lý chức năng và nhà đầu tư hiện nay vẫn hết sức lúng túng khi triển khai xây dựng và phải chờ đợi ý kiến của các ban ngành chức năng trong một thời gian rất dài nên ảnh hưởng lớn đến tiến độ dự án Chính vì vậy, thực trạng phổ biến là tại một số công trình đã

được triển khai trước đây, các cơ quan chức năng vẫn phải "tùy nghi" trong các quyết định

Tại các cuộc hội thảo gần đây về lĩnh vực này, rất nhiều ý kiến của các chuyên gia trong và ngoài nước đều nhận định, việc phát triển công trình ngầm

đô thị là một xu hướng tất yếu khi quỹ đất trên mặt đất đã bắt đầu cạn kiệt dần Chính vì vậy, thuận theo xu thế là điều tất yếu Đặc biệt, hiện nay ở thành phố

Hồ Chí Minh, vấn đề đô thị hóa là rất lớn và dự báo còn phát triển mạnh hơn rất nhiều trong thời gian tới Để phát triển công trình ngầm đòi hỏi phải có những bước đột phá, quy hoạch công trình ngầm rất phức tạp bởi bên cạnh sử dụng kỹ thuật hiện đại của nhiều chuyên ngành như: địa chất, thủy văn, xây dựng, văn hóa, lịch sử… còn phải có tiềm lực tài chính lớn và quan trọng nhất

là tầm nhìn quy hoạch ở tầm vĩ mô Nhà nước và các bộ, ngành cần có một chiến lược tổng thể, để có một kế hoạch hợp lý trong đầu tư, khai thác không gian ngầm phục vụ hài hòa cho các mục đích phát triển của thành phố

Hiện tại, chính quyền thành phố đã thành lập Ban chỉ đạo quy hoạch công trình ngầm đô thị, để thuê tư vấn lập quy hoạch tổng thể xây dựng ngầm đến năm 2025 và tầm nhìn sau năm 2025, phục vụ cho dân sự, nhằm lồng ghép vào đồ án quy hoạch chung của thành phố đến năm 2025 để có kế hoạch sử dụng, quản lý đất cho phù hợp, tạo điều kiện quản lý đồng bộ các công trình ngầm và làm cơ sở cho quản lý và triển khai các dự án xây dựng ngầm đô thị trên địa bàn sau này

1.4.2 Xu hướng xây dựng công trình ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh

Tại thành phố Hồ Chí Minh đang có nhu cầu rất lớn trong vấn đề phát triển cơ sở hạ tầng, các tòa nhà, nhà máy và nhiều dự án khác phục vụ cho công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa Tuy nhiên, nhiều khó khăn đặt ra cho việc thực hiện các dự án này, bao gồm các vấn đề về nền đất yếu, sự giới hạn các nguồn tài nguyên nhân lực, thiên tai, biến đổi khí hậu, năng lượng, nguồn nhân lực, môi trường Công trình ngầm phải được xây dựng với công nghệ tiên tiến

và kiểm soát được các rủi ro

Từ kinh nghiệm và thực tiễn của quốc tế và của Việt Nam trong những năm qua, có thể khẳng định việc xây dựng các công trình ngầm và phát triển không gian ngầm là một giải pháp hợp lý cho sự phát triển bền vững của thành phố Hồ Chí Minh Các công trình nhà ở cao tầng có tầng hầm cho gara ôtô, thiết bị kỹ thuật, vui chơi giải trí, tích chứa năng lượng và sản xuất năng lượng Các công trình ngầm là cần thiết cho các loại công trình công nghiệp, nhà máy thủy điện, giao thông và hạ tầng kỹ thuật đô thị

Việc khai thác không gian ngầm ở thành phố Hồ Chí Minh mới bắt đầu được quan tâm nên còn nhiều bất cập Mỗi ngành khi tiến hành "ngầm hóa" các công trình đa phần đều theo chương trình, kế hoạch của ngành … và hầu như chưa có sự kết nối với nhau Theo các chuyên gia, để không gian ngầm trở thành không gian thứ hai của đô thị hiện đại thì việc khai thác phải được đưa vào chiến lược, quy hoạch, quản lý phát triển đô thị đồng thời với việc xây dựng khung pháp lý và thể chế thực hiện tương ứng

Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có một số công trình ngầm như hầm vượt sông Sài Gòn, hầm ngầm của các cao ốc, hầm chui ngang đường, và sắp tới là gần 60 km metro đi ngầm đầu tiên Việc lập quy hoạch không gian ngầm đang được các sở ngành chức năng của thành phố thực hiện

Tốc độ xây dựng các công trình ngầm còn chậm, những năm gần đây, trước yêu cầu của cuộc sống và sự phát triển kinh tế xã hội, công tác hạ ngầm nhiều công trình đường dây nổi đã được quan tâm thực hiện, bước đầu tạo bộ mặt khang trang hơn và nâng cao mức độ an toàn

Các công trình giao thông ngầm cũng đang tiến hành xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh góp phần giảm ùn tắc giao thông cho thành phố, tạo động lực lớn cho sự phát triển kinh tế Tuy nhiên, tốc độ xây dựng các công trình này còn chậm so với yêu cầu, nhiều công trình còn bộc lộ những hạn chế

Một số công trình ngầm (xây dựng tầng hầm nhà cao tầng) đã xảy ra các

sự cố như hư hỏng, sụt lún, nứt gãy Do đó, trong những năm tới thành phố Hồ

Chí Minh xây dựng hệ thống tàu điện ngầm, bãi giữ xe ngầm đặt ra thách thức lớn cần phải nghiên cứu, đánh giá các rủi ro và đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp

Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2025, thành phố Hồ Chí Minh có nhiều công trình hạ tầng được xây dựng dưới lòng đất như: các tuyến Metro, hệ thống bãi đậu xe ngầm tại công viên Lê Văn Tám, Tao Đàn, sân vận động Hoa Lư Đến năm 2015, dự kiến 100 % lưới điện khu vực trung tâm sẽ đi ngầm dưới đất Hệ thống đường cáp trong lĩnh vực công nghệ thông tin và bưu chính viễn thông cũng sẽ được xây dựng ngầm để đảm bảo mỹ quan đô thị

Hình 1.7 Mô hình xây dựng tàu điện ngầm ở TP.HCM trong tương lai

(Nguồn Internet: Đoạn vượt sông Sài Gòn tại khu vực nhà hàng Tân Cảng)

Ngoài ra, mức độ đầu tư lớn cho các công trình ngầm đòi hỏi Nhà nước cần có chiến lược đi trước một bước, bỏ kinh phí để nghiên cứu, lập quy hoạch tạo điều kiện cho không gian ngầm phát triển

1.5 Nhận xét chương 1

Xây dựng công trình ngầm đô thị và đặc biệt là công trình ngầm nhà cao tầng là xu hướng tất yếu trong quá trình phát triển đô thị khi diện tích đất và mặt bằng ngày càng thu hẹp Tại các nước phát triển trên thế giới, vấn đề quy hoạch, quản lý công trình ngầm đô thị được xem xét trong quá trình quy hoạch phát triển đô thị, tạo thành hệ thống không gian đô thị ngầm thống nhất phục vụ tốt nhất cho nhu cầu của dân cư

Hiện nay, tại các đô thị lớn ở Việt Nam, đặc biệt ở hai đô thị lớn là Hà Nội và Hồ Chí Minh, sự phát triển công trình ngầm ngày càng nhiều, với các loại hình công trình đa dạng như hệ thống Metro ngầm, tầng hầm nhà cao tầng, bãi đỗ xe ngầm, …Tuy nhiên, công tác quản lý, quy hoạch chung về hệ thống công trình ngầm chưa thực sự được quan tâm đúng mức gây nên nhiều khó khăn trong quản lý, thi công, cũng như ảnh hưởng tới tiến độ, chất lượng sử dụng công trình

Các công trình ngầm tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh có đặc thù xây dựng trên khu vực có địa chất yếu, trong khu vực đông dân cư, xây chen nên trong quá trình thiết kế, thi công cần có các giải pháp thiết kế, thi công và các giải pháp gia cố thành hố đào để đảm bảo an toàn cho công trình cũng như các công trình lân cận

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ

THI CÔNG TƯỜNG BARRETTE 2.1 Tổng quan về các phương pháp xây dựng công trình ngầm đô thị 2.1.1 Các phương pháp ngầm

Để xây dựng các công trình ngầm bằng các phương pháp thi công ngầm đã

có hàng loạt các phương thức khác nhau được phát triển

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát về các phương pháp thi công ngầm

Theo quan niệm truyền thống theo lịch sử phát triển của lĩnh vực xây dựng công trình ngầm có thể phân ra ba nhóm chính:

- Các phương pháp thông thường (thông dụng);

- Các phương pháp thi công bằng máy (cơ giới hóa);

- Phương pháp "micrô"

Nói chung, các phương pháp thi công ngầm rất đa dạng về loại hình, phương thức phối hợp công nghệ cũng như những giải pháp riêng biệt theo kinh nghiệm của từng đất nước, từng khu vực, tùy theo khả năng kinh tế và tiến

bộ kỹ thuật Trên hình 2.1 giới thiệu sơ đồ tổng quát về các phương pháp thi công ngầm

Quá trình lựa chọn sơ đồ xây dựng hợp lý trong những điều kiện thi công

cụ thể sẽ phải dựa trên việc so sánh các sơ đồ xây dựng có thể đạt được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật hợp lý nhất

2.1.2 Xây dựng công trình ngầm bằng phương pháp lộ thiên

2.1.2.1 Phương pháp Top - Down

Công nghệ thi công Top - Down (từ trên xuống) là công nghệ thi công phần ngầm công trình các tòa nhà, theo một phương pháp khác với phương pháp truyền thống: thi công từ dưới lên Trong công nghệ thi công Top - down người ta có thể đồng thời vừa thi công các tầng ngầm (bên dưới cốt ± 0,00) và móng của công trình, vừa thi công một số hữu hạn các tầng nhà, thuộc phần thân, bên trên cốt ± 0,00 (trên mặt đất)

Trong công nghệ Top - Down, các tầng hầm được thi công bằng cách thi công phần tường vây bằng hệ tường barrette xung quanh nhà (sau này phần trên đỉnh của tường barrette dùng làm tường bao của toàn bộ các tầng hầm) và hệ cọc khoan nhồi (nằm dưới chân các móng cột) bên trong mặt bằng nhà

Nguyên tắc chung của phương pháp này được thể hiện qua 2 bước:

Bước 1: Thi công tường barrette và cọc khoan nhồi trước Cột của tầng hầm

cũng được thi công cùng cọc khoan nhồi đến cốt mặt nền

Bước 2: Tiến hành đổ bêtông sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự nhiên

Tầng trệt được tỳ lên tường barrette và cột tầng hầm Người ta lợi dụng luôn các cột đỡ cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào và vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng bên dưới Ngoài ra, nó còn

là nơi thông gió, chiếu sáng cho công việc thi công đào đất … Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, người ta tiến hành đào đất qua các lỗ cầu thang, giếng trời cho đến cốt của sàn tầng hầm thứ nhất (c1) thì dừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép

và đổ bêtông sàn tầng hầm (c1) Cũng trong thời gian đó từ mặt sàn tầng trệt người ta tiến hành thi công phần thân, tạo thành sàn tầng một (e1), nghĩa là từ dưới lên

Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng, người ta tiến hành đổ bê tông đáy nhà liền với đầu cọc tạo thành sản phẩm dưới cùng, đó cũng là phần bản của móng nhà Bản này đóng vai trò chống thấm và chịu lực đẩy nổi của lực Acimet

Hình 2.2 Quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp Top - Down

2.1.2.2 Phương pháp Bottom - Up

Theo phương pháp này, toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng), có thể dùng phương pháp đào thủ công hay bằng máy phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, năng lực của trang thiết bị thi công

Sau khi kết thúc công tác đào đất, tiến hành thi công kết cấu tầng ngầm theo từ dưới lên trên (tức từ kết cấu móng) Để đảm bảo cho hố đào không bị sụt lở, trong quá trình thi công người ta sử dụng các biện pháp chống giữ vách

hố đào theo phương pháp truyền thống nghĩa là có thể đào theo mái dốc, hoặc trong trường hợp mặt bằng chật hẹp không cho phép mở rộng taluy mái dốc ta

có thể dùng cừ để bảo vệ thành hố đào hoặc tường trong đất nếu thi công trong điều kiện địa chất phức tạp, sát công trình liền kề

2.1.2.3 Phương pháp thi công Sơmi Top - Down

Phương pháp Sơmi Top - Down là phương pháp thi công sẽ đào hở đến cốt của tầng hầm thứ nhất hoặc thứ hai tùy theo qui mô công trình, sau đó sử dụng hệ thống thanh chống giữ hố đào rồi thi công các tầng hầm đào hở đó theo phương pháp truyền thống từ dưới lên Còn các tầng hầm tiếp theo thì vẫn thi công theo phương pháp Top - Down từ trên xuống

Ưu điểm: Phương pháp Sơmi Top - Down khắc phục được một số khuyết

điểm của phương pháp Top - Down, đó là thời gian thi công có thể được rút ngắn hơn phương pháp Top - Down, thi công các tòa nhà cao tầng có nhiều tầng hầm; kết hợp được cả phương pháp truyền thống với phương pháp Top - Down

Nhược điểm: Phương pháp này thường chỉ áp dụng thi công với các

công trình có nhiều tầng hầm, phần móng sâu, mực nước ngầm thấp thì mới đạt hiệu quả về kinh tế

2.2 Các phương pháp gia cố thành hố đào khi thi công công trình ngầm bằng phương pháp lộ thiên

Tùy thuộc điều kiện mặt bằng thi công, hào để xây dựng kết cấu của công trình ngầm có thể được thi công với thành hào nghiêng hoặc thành hào đứng

Nhìn chung, khi thi công công trình ngầm trong thành phố thì phương án thành hào thẳng đứng là tất yếu Cũng tùy thuộc vào điều kiện địa chất khu vực thi công mà các kết cấu bảo vệ thành hố đào cũng được áp dụng rất đa dạng Kết cấu bảo vệ thành hố đào có thể được thu hồi sau khi thi công kết cấu công trình ngầm nhưng cũng có thể được giữ lại làm bộ phận quan trọng của kết cấu công trình ngầm

Hiện nay, các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là: tường cừ thép (ván thép), tường cọc xi măng đất, tường cọc khoan nhồi, tường barrette

2.2.1 phương pháp dùng tường cừ thép

a) Nội dung:

Có thể nói đây là phương án được áp dụng phổ biến và đạt hiệu quả cao khi chiều sâu hố móng nông đến trung bình (dưới 30m), tường cọc ván thép được cấu tạo từ những cọc ván thép riêng lẻ được kết nối với nhau bằng hệ thống khoá dọc thân cọc tạo nên bức tường liên tục trong đất

Tường cừ thép cho đến nay được sử dụng rộng rãi làm tường chắn tạm trong thi công tầng hầm nhà cao tầng cũng như các công trình ngầm khác Nó

có thể được ép bằng phương pháp búa rung gồm một cần trục bánh xích và cơ cấu rung ép hoặc máy ép êm thuỷ lực dùng chính ván cừ đã ép làm đối trọng

b) Điều kiện áp dụng:

Chỉ áp dụng với đất đá cho phép đóng xuyên, môi trường xung quanh không nhạy cảm với chấn động rung hoặc yêu cầu biến dạng tuyệt đối Phương pháp này rất thích hợp khi thi công trong nền đất dính

c) Ưu điểm:

- Cừ thép dễ chuyên chở, dễ dàng hạ và nhổ bằng các thiết bị thi công sẵn

có như máy ép thuỷ lực, máy ép rung

- Khi sử dụng máy ép thuỷ lực không gây tiếng động và rung động lớn nên ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận

- Sau khi thi công, ván cừ rất ít khi bị hư hỏng nên có thể sử dụng nhiều lần

- Tường cừ được hạ xuống đúng yêu cầu kỹ thuật có khả năng cách nước tốt

- Dễ dàng lắp đặt các cột chống đỡ trong lòng hố đào hoặc thi công neo trong đất

- Quá trình hạ cừ gây những ảnh hưởng nhất định đến đất nền và công trình lân cận

- Rút cừ trong điều kiện nền đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng

kể ra ngoài theo bụng cừ, vì vậy có thể gây chuyển dịch nền đất lân cận hố đào

- Ván cừ thép là loại tường mềm, khi chịu áp lực của đất đá thường biến dạng võng và là một trong những nguyên nhân cơ bản nhất gây nên sự cố hố đào

Hình 2.3 Tường cừ thép

2.2.2 Phương pháp dùng cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất hay cọc vôi đất là phương pháp dùng máy tạo cọc để trộn cưỡng bức xi măng, vôi với đất yếu Ở dưới sâu, lợi dụng phản ứng hóa học - vật lý xảy ra giữa xi măng, vôi với đất làm cho đất mềm đóng rắn lại thành một thể cọc có tính tổng thể, tính ổn định và có cường độ nhất định

b) Diều kiện áp dụng:

Tại công trình ở thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội đã dùng tường cừ bằng cọc xi măng đất sét Địa hình khu đất trước khi xây dựng tương đối bằng phẳng, phần lớn khoảng lưu thông phải đủ rộng Chiều sâu hố móng cần đào thông thường phải sâu hơn 6,5m

c) Ưu điểm:

- Thời gian thi công nhanh

- Chiều sâu đất yếu được gia cố lớn (có thể đến 50m)

- Cường độ cọc đất gia cố xi măng tương đối cao

- Cọc có thể được chế tạo với nhiều kích thước khác nhau

- Có thể dùng cho nhiều loại công trình khác nhau

Hình 2.4 Tường cọc xi măng đất 2.2.3 Phương pháp dùng cọc khoan nhồi

a) Nội dung:

Sử dụng các cọc khoan nhồi bố trí liên tiếp nhau hoặc có khoảng hở tạo thành bức tường trong đất vừa là kết cấu chắn giữ thành hố móng vừa là bộ phận kết cấu công trình ngầm Có 3 cách kết hợp các cọc khoan nhồi để tạo thành tường cọc khoan nhồi:

- Cọc cắm lồng vào nhau: Sử dụng hai hàng cọc so le liên tiếp nhau trong

đó một hàng cọc có cốt thép và một hàng cọc không có cốt thép (hình 2.5a) khoảng cách giữa các cọc có cốt thép nhỏ hơn đường kính cọc không có cốt thép Sử dụng cọc cắm lồng cho hiệu quả cách nước tốt, song tốn kém

- Cọc tiếp xúc: Các cọc khoan nhồi bê tông cốt thép được bố trí sát nhau tạo ra khả năng chịu tải cao cho tường cọc mà vẫn có khả năng cách nước (hình 2.5b), tuy nhiên đòi hỏi cao về độ chính xác khi thi công đặc biệt khi độ sâu tường cọc lớn

- Cọc cách rời nhau: Các cọc khoan nhồi bê tông cốt thép được bố trí tách rời nhau một khoảng cách nhất định (phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất đá) khoảng hở giữa các cọc liên tiếp được phun phủ bằng bê tông phun nhau tạo ra khả năng chịu tải cao (hình 2.5c) Cọc cách rời nhau có khả năng cách nước và chịu tải kém hơn so với trường hợp dùng cọc cắm lồng hay cọc tiếp xúc

Hình 2.5 Các loại tường cọc khoan nhồi

c) Ưu điểm:

- Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn, do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn

- Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ

- Thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

- Ít gây ảnh hưởng đến các công trình xây dựng liền kề (lún nứt, hiện tượng chồi đất, lún sụt cuc bộ)

- Thiết bị thi công cọc khoan nhồi nhỏ gọn nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật hẹp,

- Cọc khoan nhồi có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn, do vậy sức chịu tải lớn hơn

- Ưu điểm nội bật của việc thi công cọc khoan nhồi là có độ an toàn trong thiết kế và thi công cao, kết cấu thép dài liên tục 11,7m, bê tông được đổ liên

tục từ đáy hố khoan lên trên tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối nên tránh được tính trạng chấp nối giữa các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc, do đó tăng khả năng chịu lực và độ bền cao

- Độ nghiêng lệch của các cọc nằm trong giới hạn cho phép

d) Nhược điểm:

- Đối với thi công cọc khoan nhồi, yêu cầu kỹ thuật thi công cao dẫn đến khó kiểm tra chính xác chất lượng bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lành nghề của đội ngũ công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy

trình thi công

- Khó xử lý vấn đề thấm nước

- Nguy cơ gây ra sụt lún các công trình lân cận cao

Hình 2.6 Tường cọc khoan nhồi 2.2.4 Phương pháp dùng tường trong đất (tường barrette)

a) Nội dung:

Quá trình thi công bao gồm các bước đào hào dẫn sau đó từ hào dẫn đào các hào có chiều rộng từ 0,4m ÷ 3m dài từ 1m ÷ 2m xuống chiều sâu thiết kế (nếu vách hố khoan không ổn định có thể dùng dung dịch Bentonit) để giữ tạm trong giai đoạn thi công banels đầu tiên, sau đó đưa khung cốt thép đã gia công xuống hào và tiến hành đổ bê tông

b) Điều kiện áp dụng:

- Thường được áp dụng khi khu vực thi công chật hẹp, có nhiều công trình xây dựng hiện hữu yêu cầu độ biến dạng nền đất nhỏ; vị trí tường sát với công trình có sẵn ta không thể dùng cọc khoan nhồi hoặc khi tải trọng, áp lực lên cọc quá lớn;

- Mặt bằng cho công tác tạo hào, hay rãnh không bị hạn chế Hiệu quả kinh tế khi chiều dài, độ sâu cũng như các tác động càng lớn;

- Tường barrette được dùng phù hợp cho những công trình có tầng hầm sâu, tường vừa là tường chắn, vừa nhận tải trọng của công trình Trong thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp Top - Down thì phương phương pháp tường barrette là rất hơp lý vì nó đáp ứng được những yêu cầu của công trình

- Giải quyết được vấn đề thấm nước, ngăn vấn đề trôi chảy đất, hạn chế tối

đa sự cố cho các công trình lân cận;

- Ít gây ra hiện tượng trồi đất, không gây ra tiếng động cho công trình xung quanh

d) Nhược điểm:

- Thi công phức tạp, đòi hỏi nhiều thiết bị thi công, giá thành cao;

- Phải đảm bảo ổn định hố đào trong khoảng thời gian từ khi đổ bê tông đến khi tường có khả năng chịu lực;

- Giá thành cao, chỉ hiệu quả kinh tế với những công trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm và công trình ngầm có qui mô lớn

Hình 2.7 Tường barrette 2.3 Qui trình thi công tường barrette

Thi công tường barrette thực tế là thi công các khối barrette theo chiều sâu thiết kế, các khối này được nối liền nhau qua các gioăng chống thấm để tạo thành một bức tường trong đất, bằng bêtông cốt thép Trình tự thi công tường barrette bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ được thực hiện theo qui trình sau: Chuẩn bị; kiểm tra; đào hố (hào); bơm dung dịch Bentonite giữ ổn định thành

hố đào; đặt gioăng chống thấm; lắp đặt lồng thép; đổ bê tông

2.3.1 Công tác chuẩn bị

Công tác chuẩn bị hệ thống điện, nước phục vụ thi công

Hệ thống điện: Cung cấp cho thi công bao gồm các loại tiêu thụ điện chạy máy, điện phục sản xuất và điện phục vụ sinh hoạt Trong quá trình sử dụng điện lưới thì vẫn phải bố trí một máy phát điện dự phòng với công suất tương ứng để đảm bảo nguồn điện liên tục trong 24 giờ

Nước sử dụng trong thi công phải là nước sạch, không có chất hữu cơ, muối hòa tan và các hợp chất gây hại khác Lượng nước dùng cho sản xuất, sinh hoạt và cứu hỏa đảm bảo cung ứng đầy đủ và liên tục 24 giờ trong ngày Thoát nước: Bố trí bể sử lý nước thải và hệ thống rãnh, ống thoát nước trong công trình phải hợp lý Trong quá trình thi công, cũng như về mùa mưa nước không bị ngập úng trong công trình, nhằm đảm bảo cho việc thi công và

vệ sinh môi trường xung quanh

Công tác chuẩn bị các thiết bị và vật tư phục vụ thi công:

- Trạm trộn Bentonite hoặc SuperMud và các máy khuấy trộn

- Hệ thống rãnh và đường ống thu hồi Bentonite

- Máy sàng cát dùng trong việc tái sử dụng Bentonite

- Ống đổ bê tông (Tremie)

- Bản thép chặn bê tông hoặc tấm vinyl chặn bê tông

- Búa tháo ván thép

- Ống siêu âm

- Máy bơm đặt chìm và đường ống để khuấy Bentonite

- Thước dây cáp có bấm mốc chia mét và thước thép

- Gioăng chống thấm (CWS) đảm bảo chất lượng và các đặc tính kỹ thuật cần thiết theo yêu cầu thiết kế

Công tác chuẩn bị vật tư, vật liệu: tất cả các loại vật tư, vật liệu được đưa vào sử dụng phải đảm bảo đúng chủng loại theo yêu cầu của thiết kế

2.3.2 Chuẩn bị mặt bằng thi công

Lập tổng mặt bằng thi công: phải thể hiện đầy đủ các nội dung công việc trên cơ sở tính toán nhằm phục vụ thi công thuận lợi nhất Trên tổng mặt bằng phải thể hiện đầy đủ sự bố trí các công trình tạm như: Đường thi công, các khu vực gia công tại công trường, hệ thống đường điện, đường ống vách , nơi bố trí vật liệu, hệ thống ống dẫn hoặc mương thu hồi dung dịch Bentonnite Trong quá trình thi công, mặt bằng thi công phải được thực hiện theo đúng phương án

đã được duyệt

Công tác kiểm tra:

- Kiểm tra trước khi thi công: Hệ thống điện, nước phục vụ cho thi công

và phục vụ sinh hoạt;

- Kiểm tra và chạy thử máy móc và các thiết bị kỹ thuật;

- Nghiên cứu thiết kế bản vẽ kỹ thuật;

- Hướng thi công cho tường dẫn và tường barrette, trên cơ sở tính toán kỹ tuyến đi lại của các phương tiện thi công như máy đào đất, xe vận chuyển đất,

xe vận chuyển bê tông và các loại phương tiện khác…, chuẩn bị phương tiện xúc và vận chuyển đất từ đáy hố đào, chuẩn bị nơi đổ đất phế thải của công trình;

- Xác định trình tự đào thi công cho toàn công trình;

- Đảm bảo yêu cầu giao thông trên công trường không bị cản trở, đảm bảo được tiến độ và chất lượng công trình

Mặt bằng xây dựng:

Mặt bằng xây dựng phải được bố trí trên cơ sở bố trí máy thi công, kho vật liệu, cầu rửa xe bê tông và đường vận chuyển đất phế thải cũng như vật liệu cung cấp cho công trình, tất cả phải bố trí hợp lý

2.3.3 Chuẩn bị hố đào

Trước khi đào hào phải tiến hành trắc địa cho toàn bộ công trình, định vị đường dẫn, đảm bảo yêu cầu đào đúng vị trí và hướng đào thẳng góc Công tác đánh dấu mốc định vị về tọa độ, về độ cao phải được chuẩn bị kỹ và phải lập biên bản nghiệm thu trước khi thi công

Đào tường dẫn theo mặt bằng dọc tuyến hào định vị theo thiết kế kỹ thuật, đặt vào tường dẫn một khung cữ bằng thép được chế tạo sẵn Tường dẫn bằng

bê tông cốt thép hoặc xây bằng gạch xi măng max ≥ 75 định vị ở hai bên với chiều cao và chiều sâu đủ đảm bảo kích thước hố đào và thiết bị thi công không

bị ảnh hưởng trong quá trình thi công

Hình 2.8 Mặt cắt của tường dẫn

Với điều kiện địa chất nếu mực nước ngầm thấp hơn mặt đất (1÷1.5)m thì tường định vị được xây trong hố, móng đào dọc trục công trình với độ sâu (70÷100)cm Nền của hố móng phải bằng phẳng và đầm chặt

Trường hợp đất yếu mực nước ngầm ≤ 1m sử dụng tường bê tông cốt thép mác 200, sâu 200cm Khu vực địa chất có nước ngầm cao, mặt bằng phải đắp cát thì tường định vị được đặt lên nền đất tự nhiên hoặc đất đắp được đầm chặt

và cao hơn mặt nền công trường từ (10÷20)cm, trên mặt đất phải đặt một lớp đệm lót để thiết bị đi lại thuận tiện

Phân chia từng phần hào đào cho phù hợp với điều kiện thực tế của mặt bằng và điều kiện địa chất tại hiện trường để việc thi công có hiệu quả nhất, việc phân chia từng đốt thi công được tiến hành ngay trên tường định vị

2.3.4 Thi công panels đầu tiên

Panel đầu tiên được thi công qua các bước như sau:

Bước 1: Dùng gầu đào thích hợp để đảm bảo được kích thước định hình

sẵn, đào một phần hố đến chiều sâu thiết kế, có thể đào cả hố khi kích thước hố đào nhỏ, đào đến đâu phải kịp thời cung cấp dung dịch Bentonite đến đó

Bước 2: Đào phần hố bên cạnh, cách phần hố đầu một dải đất

Bước 3: Đào hết phần còn lại (đào trong dung dịch Bentonite) để hoàn

thành một panels đầu tiên theo thiết kế

Bước 4: Đặt gioăng chống thấm CWS vào hố đã đào sẵn (có thể sử dụng

dụng cụ được thiết kế phù hợp) trong dung dịch Bentonite, sau đó hạ lồng thép vào hố đào

Bước 5: Đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng

Bước 6: Hoàn thành đổ bê tông cho toàn bộ panels thứ nhất Đào hố cho

panels tiếp theo và tháo bộ giá lắp gioăng chống thấm

Bước 7: Đào một phần hố đến độ sâu thiết kế Đào cách panels đầu tiên

một dải đất sau khi bê tông của panels trước đó đã được thời gian khoảng 12 giờ (đạt cường độ cho phép)

Bước 8: Đào tiếp đến sát panels số 1

Bước 9: Gỡ bộ gá lắp gioăng chống thấm bằng gầu đào khỏi cạnh panels

số 1, nhưng gioăng chống thấm CWS vẫn nằm tại chỗ tiếp giáp giữa hai panels

Bước 10: Hạ lồng cốt thép xuống hố đào chứa đầy dung dịch Bentonite

Đặt bộ gá lắp cùng với gioăng chống thấm vào vị trí

Bước 11: Đổ bê tông cho panels thứ hai bằng phương pháp vữa dâng như

panels số 1

Bước 12: Tiếp tục đào hố cho panels thứ ba ở phía bên kia của panels số

1 Việc thực hiện đặt bộ gá lắp cùng với gioăng chống thấm và hạ lồng cốt thép, đổ bê tông cho panels thứ ba giống như đã thực hiện cho các panels trước

Bước 1 Bước 2 Bước 3

Bước 4 Bước 5 Bước 6

Bước 7 Bước 8 Bước 9

Hình 2.9 Quy trình thi công tường barrette

Ghi chú: 1 Đào một phần hố móng; 2 Đào phần hố móng bên cạnh; 3 Đào phần còn lại để hoàn thiện hố đào; 4 Hạ lồng cốt thép và đặt gioăng chống thấm; 5 Đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng; 6 Đổ bê tông xong; 7 Đào một hố cách panels thứ nhất một khoảng đất; 8 Đào hoàn chỉnh hố cho panels thứ hai; 9 Tháo bộ ghá lắp gioăng; 10 Hạ lồng cốt thép và đặt gioăng chống thấm cho panels thứ hai; 11 Đổ bê tông cho panels thứ hai; 12 Đổ xong bê tông cho panels thứ hai, rồi đào hố cho panels thứ ba [17]

Tiếp tục thi công theo qui trình thi công như vậy để hoàn thành toàn bộ bước tường barrette như thiết kế

Kiểm tra chất lượng bêtông tường barrette bằng phương pháp siêu âm giống như kiểm chất lượng cọc khoan nhồi, cọc barrette

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công tường barrette

2.4.1 Thiết bị công nghệ thi công

Việc kiểm tra chất lượng thi công tường barrette nói chung phải thực hiện trực tiếp tại hiện trường, do sự phức tạp trong thi công, giá thành cũng như tính chất quan trọng của tường barrette đối với công trình nên yêu cầu kiểm tra ở giai đoạn thi công chế tạo phải hết sức nghiêm ngặt, vì nếu có một sự sai sót nào trong quá trình thi công chế tạo gây hư hỏng sẽ rất khó sửa hoặc nếu khắc phục thì chi phí sẽ rất lớn

Kết quả nghiên cứu cho thấy: nguyên nhân gây ra hư hỏng tường barrette cũng như cọc khoan nhồi rất đa dạng và phức tạp, nhưng phần lớn các khuyết tật là do công nghệ thi công không thích hợp gây ra vì vậy cần phải kiểm tra chặt chẽ toàn bộ các công nghệ, thiết bị và các công đoạn thi công

Tuy vậy, sau khi đã đổ bê tông việc kiểm tra chất lượng tường barrette vẫn cần thiết nhằm phát hiện các khuyết tật và xử lý những vị trí bị hư hỏng Đối tượng của việc kiểm tra tường barrette là chất lượng của nền đất và chất lượng của bản thân tường Vấn đề kiểm tra cả hai chỉ tiêu này đã có nhiều phương pháp thực hiện bằng các công cụ hiện đại, có thể phân ra hai phương pháp cơ bản là phương pháp tĩnh và phương pháp động

2.4.1.1 Thiết bị thi công

Hiện nay các công trình thi công phần ngầm ở Việt Nam thường sử dụng thiết bị đào đất chủ yếu như: các máy dùng gầu đào và máy dùng gầu cắt Máy đào hào dùng gầu kiểu dây cáp: loại máy này được sản xuất ở các nước như Pháp, Ý, Đức, Mỹ

Hình 2.10 Gầu ngoạm kiểu dạng thùng có hai cáp treo

Gầu có cấu tạo: Trọng lượng (16÷17) tấn, miệng gầu được đóng mở bằng dây cáp được nối với thân gầu là thùng và được treo lên hai sợi dây cáp Thùng gầu làm tăng trọng lượng bản thân và tạo khuôn dẫn hướng trong quá trình đào

đất, bên trong thùng gầu có hệ thống puli truyền chuyển động

Bảng 2.1: Một số loại gầu thùng hãng Bachy

Nguyên lý đào hào: Đưa gầu đến vị trí hố đào, thả dây cáp treo gầu, gầu rơi tự do và miệng gầu ngập trong đất Kéo dây cáp miệng gầu đóng lại Nâng miệng gầu lên, quay cầu và đổ đất lên phương tiện chuyển đất Phương pháp này sử dụng trọng lượng bản thân gầu, có thể đào loại đất cứng (cường độ 10 Mpa), loại gầu này tương đối ổn định và gầu rơi tự do nên hố đào thẳng

Máy đào hào dùng gầu thủy lực: Trên thế giới có nhiều hãng sản xuất: Bachy (Pháp), Masago(Pháp) và Bauer (Đức)

Hình 2.11 Gầu đào thủy lực MASAGO

Cấu tạo gầu: Thân gầu thép cứng có trọng lượng lớn, miệng gầu được đóng mở bằng hệ thống xilanh thủy lực, các đường ống dẫn dầu từ máy cơ sở cấp cho hệ thống thủy lực và gầu được treo trên cáp