IV/ Khoảnh B-2-b: Tính toán dựa trên số liệu hố khoan HK1 công trình Trường Mầm non xã Yên Bình cũ (thuộc địa phận phường Tân Bình)
1.3. Kinh nghiệm sử dụng giải pháp nền móng tại khu vực thị xã Tam Điệp.
Điệp.
1.3.1. Đặc điểm các công trình xây dựng tại thị xã Tam Điệp
Các công trình xây dựng trên địa bàn thị xã chủ yếu là các công trình thấp tầng, tải trọng nhỏ. Trong những năm trở lại đây, một số công trình cao tầng với quy mô lớn, đã và đang được đầu tư xây dựng nhưng với số lượng không nhiều; về nhà dân dụng có một số công trình như: Ngân hàng Công thương Tam Điệp (7 tầng); Khách sạn Minh Thành (7 tầng trong đó có 1 tầng hầm); khối nhà văn phòng của Công ty TNHH Minh Vũ (7 tầng), toà nhà văn phòng làm việc của Doanh nghiệp tư nhân Thịnh Nguyên (7 tầng); Về nhà Công nghiệp có hệ thống nhà xưởng của Nhà máy xử lý rác thải rắn tỉnh Ninh Bình với khung nhà thép công nghiệp nhịp 60m dài 120m, bên cạnh đó còn có các nhà máy Ximăng Tam Điệp, Ximăng Hướng Dương, nhà máy cán thép PomiHoa thuộc khu Công nghiệp Tam Điệp ...).
Các công trình 24 tầng giải pháp móng thường sử dụng móng nông,
kết cấu bên trên là tường chịu lực hoặc khung cột kết hợp tường chịu lực; một số công trình xây dựng trên khu vực có địa chất không ổn định như nền đất yếu hoặc có đá ngầm không bằng phẳng có sử dụng biện pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc tre, gia cố nền bằng việc dùng nền nhân tạo , kết cấu bên trên là khung cột chịu lực; các công trình có số tầng > 4 tầng sử dụng giải pháp móng dùng móng sâu (móng cọc), kết cấu bên trên là khung cột chịu lực.
a. Móng nông trên nền thiên nhiên:
Các giải pháp móng nông được sử dụng bao gồm: Móng băng, băng giao thoa, móng bè, móng xây bằng gạch, đá.
- Móng đơn: Một số công trình có tải trọng vừa và nhỏ (có số tầng nhỏ hơn 3 tầng) đã được sử dụng giải pháp móng đơn dưới chân cột như nhà Văn hoá trung tâm thị xã kết hợp cả móng đơn dưới cột và móng băng.
- Móng băng giao thoa: Hiện nay, đa số các công trình từ 1 đến 3 tầng khi xây dựng sử dụng giải pháp móng băng giao thoa, có thể móng băng giao thoa đặt trên nền đất tự nhiên (sau khi đã đào bỏ lớp đất hữu cơ, bùn yếu hoặc lớp đất lấp) hoặc kết hợp giữa giải pháp móng băng giao thoa với giải pháp xử lý nền bằng cọc tre như: công trình nhà hiệu bộ trường tiểu học xã Yên Bình, trạm y tế xã Yên Bình, trụ sở UBND phường Tân Bình...; hoặc kết hợp việc xử lý nền bằng biện pháp thay thế nền nhân tạo khi gặp đá ngầm.
- Móng bè: Giải pháp móng bè rất ít được sử dụng, chủ yếu là một số nhà dân đã sử dụng giải pháp này...;
- Móng xây gạch, đá: Được xây bằng gạch hoặc đá hộc, thường sử dụng cho các công trình có diện tích nhỏ, các công trình sử dụng giải pháp này thường là các công trình từ 1-3 tầng, hiện nay giải pháp này vẫn được sử dụng rộng rãi và phổ biến như: Trụ sở các UBND cấp xã, phường; các trường học, lớp học thấp tầng.
* Ưu điểm khi sử dụng các loại móng này:
- Thi công đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị phức tạp; - Phù hợp cho công trình tải trọng trung bình.
- Chi phí tiết kiệm hơn so với các loại móng khác. * Hạn chế khi sử dụng loại móng này:
Các công trình có tải trọng lớn thì không sử dụng được do không đảm bảo khả năng chịu tải trọng và đảm bảo độ lún giới hạn cho phép.
Các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp ở thị xã Tam Điệp
(có chiều cao từ 47 tầng) tính đến nay khi sử dụng giải pháp móng cọc bê
tông cốt thép đều dùng cọc loại bê tông cốt thép đúc sẵn, được thi công chủ yếu bằng phương pháp ép trước, một vài công trình thi công bằng phương pháp đóng. Với công trình có tải trọng trung bình, xây dựng ở khu vực có tầng sét dày thì dùng cọc ma sát, mũi cọc tựa vào lớp đất sét pha trạng thái dẻo cứng, các công trình có tải trọng lớn hoặc xây dựng ở khu vực có tầng sét mỏng, sớm gặp tầng đá cứng thì chủ yếu sử dụng cọc chống, mũi cọc tựa vào lớp đá vôi hệ tầng Đồng Giao. Có 2 công trình sử dụng cọc khoan nhồi trong đó công trình Nhà máy Ximăng Tam Điệp đã sử dụng gần 1000 cọc khoan nhồi, mũi cọc tựa vào lớp đá vôi hệ tầng Đồng Giao, do toàn bộ công trình nằm trên khu vực hang động castơ.
- Giải pháp này có ưu điểm và hạn chế như sau:
+ Ưu điểm: Tính ổn định của công trình rất cao, xử lý được với mọi điều kiện đất nền yếu hoặc quá yếu, chịu được tải trọng lớn.
+ Hạn chế: Chi phí lớn, thiết bị thi công và công tác quản lý chất lượng phức tạp.
1.3.3. Giải pháp xử lý nền
Hiện nay, trong công tác xây dựng công trình tại thị xã Tam Điệp, các giải pháp xử lý nền đất được sử dụng bao gồm:
a. Giải pháp nền nhân tạo:
Đối với khu vực thị xã Tam Điệp thì phương pháp này áp dụng chủ yếu với các công trình của tải trọng vừa và nhỏ khi gặp đá ngầm không bằng phẳng ở độ sâu 2-5m. Phương pháp được áp dụng là sử dụng một lớp đá xô bồ làm vật liệu thay thế, sau khi đầm chặt thì dùng thêm một lớp đá 1x2, đá mạt để lèn khít, tiếp đó lèn thêm cát. Chiều sâu lớp vật liệu thay thế tuỳ thuộc vào quy mô, tải trọng công trình cũng như mức độ ảnh hưởng của suối ngầm. Ngoài ra ở khu vực phía Bắc và Đông bắc thị xã, do lớp đất bề mặt là lớp đất yếu người ta cũng tiến hành thay thế lớp đất yếu bằng lớp vật liệu cát thô,
hoặc đá mạt. Lúc này lớp vật liệu thay thế được sử dụng như một lớp nền chịu áp lực do móng truyền xuống; kết hợp sử dụng móng đơn bê tông cốt thép, móng băng giao thoa bê tông cốt thép.
Việc sử dụng giải pháp này có một số ưu điểm và hạn chế sau: - Ưu điểm:
+ Sau khi được gia cố, lớp vật liệu thay thế đóng vai trò như một lớp chịu lực, có khả năng tiếp nhận được tải trọng của công trình và truyền xuống lớp đất bên dưới;
+ Giảm bớt độ lún không đều của công trình; + Làm tăng khả năng ổn định của công trình;
+ Vật liệu sử dụng tương đối phổ biến, phương pháp thi công đơn giản, công tác quản lý chất lượng thực hiện dễ dàng.
- Hạn chế:
+ Khối lượng công việc phá bỏ đá nhô đầu và san nền là tương đối lớn + Trong quá trình thi công phải quan tâm đến độ chặt của vật liệu thay thế. b. Gia cường nền đất bằng cọc tre: Dùng cọc tre (thẳng, già, đường kính 68cm) đóng xuống nền đất yếu với mật độ 2530 cọc/m2.
- Ưu điểm:
+ Làm tăng độ bền và giảm độ lún của nền gia cố khi chịu tải trọng công trình. + Vật liệu phổ thông, thi công đơn giản và đạt được hiệu quả kinh tế nhất định. - Hạn chế:
+ Chỉ đạt hiệu quả cao khi chiều dày lớp đất yếu cần gia cố nhỏ hơn hoặc bằng chiều dài cọc (thường nhỏ hơn 3m), nếu chiều dày lớp đất lớn hơn chiều dài cọc
thì phần đất nền bên dưới khối móng quy ước (tạm quan niệm khối móng quy
ước như trong móng cọc nhưng không đề cập đến sự mở rộng của đáy khối quy ước)không được cải thiện về độ chặt, biến dạng cũng không thay đổi;
+ Mực nước trong lớp đất gia cố phải luôn cao hơn đầu cọc, vì nếu không đảm bảo điều kiện này dẫn đến phần cọc bên trên mực nước sẽ bị mục, nát theo thời gian thì lại phản tác dụng và làm nền đất yếu đi;
+ Lớp đất gia cố phải là đất loại sét, nếu là cát thì không giữ được nước, bản thân cát cũng có độ chặt tốt hơn và không thể thi công đóng cọc được;
+ Chỉ nên dùng giải pháp này khi áp lực tính toán quy ước nhỏ (thông thường 0,4 kg/cm2 ≤ R ≤ 0,7kg/cm2), nếu áp lực tính toán quy ước lớn thì khi dùng cọc tre giá trị của R không tăng nhiều và nếu R > 1,0kg/cm2 thì việc gia cố bằng cọc tre gần như là không thể và không có tác dụng;
+ Tính ổn định lún của công trình không cao.
c. Giải pháp kết hợp giữa gia cố bằng cọc tre và nền cát nhân tạo:
Sử dụng giải pháp gia cường bằng cọc tre và kết hợp với nền nhân tạo. - Ưu điểm:
Giải pháp này có ưu điểm của hai giải pháp trên nhưng phạm vi sử dụng của nó rộng hơn: Chiều dày lớp đất yếu cần thay thế có thể đến 6m.
- Hạn chế:
+ Chiều dày lớp đất yếu lớn hơn 6m thì sẽ gặp khó khăn trong thi công, chi phí lớn;
+ Lớp đất yếu phải thi công được cọc tre: Mực nước phải ngập đầu cọc tre và đất phải có tính sét.
1.3.4. Đánh giá về các giải pháp đã được sử dụng.
a. Việc sử dụng các giải pháp nền móng cho công trình xây dựng:
- Giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc tre, đệm đá và cát đã được sử dụng cho các công trình có chiều cao từ 23 tầng kết hợp hệ móng băng giao thoa BTCT; Một số công trình 3 tầng như: Trụ sở UBND phường Tân Bình, trụ sở trường Tiểu học xã Yên Bình, nhà ký túc xá sinh viên Trường công nhân cơ giới I... sử dụng giải pháp gia cố nền bằng cọc tre kết hợp hệ móng băng giao
thoa đã đưa vào sử dụng được 35 năm và tính đến nay công trình rất an toàn và ổn định.
- Giải pháp móng xây bằng gạch, đá hộc được sử dụng cho các công trình 1 tầng và một số công trình 2 tầng trên nền đất thiên nhiên, đây là giải pháp khá phổ biến và hiệu quả trên địa bàn thị xã.
- Số lượng công trình sử dụng giải pháp móng bè rất ít, các công trình này do xây dựng trên nền đất yếu và gần khu vực sông nước;
- Các công trình từ 47 tầng sử dụng giải pháp móng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn;
b. Việc áp dụng các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng:
- Các công trình nhà dân có chiều cao từ 13 tầng chủ yếu được xây dựng theo kinh nghiệm của người thợ, đa số không có thiết kế và không tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật nào;
- Trong thời gian gần đây, một số công trình có chiều cao từ 24 tầng (vốn tư nhân) khi xây dựng đã sử dụng công tác khảo sát, thiết kế và áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật khi thiết kế công trình;
- Riêng đối với các công trình có vốn ngân sách, các chủ đầu tư, đơn vị tư vấn khảo sát, thiết kế đã áp dụng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
c. Đánh giá chung:
Nhìn chung đại bộ phận các giải pháp xử lý nền, móng đã và đang được sử dụng trong quá trình đầu tư xây dựng tại thị xã Tam Điệp tương đối hợp lý, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, việc lựa chọn giải pháp nền móng trong công tác thiết kế công trình, một vài trường hợp đơn vị tư vấn thiết kế, chủ đầu tư đã lựa chọn giải pháp xử lý chưa thật sự hợp lý dẫn đến hiệu quả đầu tư xây dựng chưa cao như kéo dài tiến độ thi công, làm tăng giá thành công trình... hoặc lựa chọn giải pháp móng chưa đạt yêu cầu kỹ thuật gây hiện tượng lún, nứt công trình ảnh hưởng đến tuổi thọ công trình.
Tại khu vực thị xã Tam Điệp có một hiện tượng thường thấy đó là khi các công trình xây dựng ở các khu vực có lớp sét mỏng, phía dưới là đá ngầm không bằng phẳng hoặc gặp đá nhô đầu, chủ đầu tư xử lý nền chưa phù hợp trước khi thi công như: không phá bỏ hết đá nhô đầu hoặc sau khi đã phá bỏ đá nhô đầu nhưng lớp đất đá được dùng để san nền có cường độ kém hơn nhiều so với đá gốc dẫn đến tạo thành các phản lực tập trung không đều, không có trong tính toán lên móng công trình, gây hiện tượng nứt, “gãy” móng của công trình...Trường hợp này gặp rất nhiều đối với nhà dân ở khu vực tổ 4, tổ 5 phường Bắc Sơn, tổ 9, tổ 14,15,16 phường Trung Sơn. Nhiều công trình sau 1-2 năm sử dụng đã bị lún, trượt gây rạn nứt hoặc nghiêng so với trục đứng ban đầu buộc chủ đầu tư phải sửa chữa, gia cố lại gây tốn kém về mặt kinh tế. Ngoài ra còn gặp trường hợp khác ở khu vực phía Tây Nam thị xã đó là các công trình xây dựng trên sườn dốc, các khu vực có địa hình dốc lớn dẫn đến hiện tượng móng bị trượt, tiêu biểu cho hiện tượng này là công trình nhà làm việc 3 tầng của Nhà máy sản xuất bao bì. Công trình được xây dựng vào năm 2006 khi nhà máy bắt đầu đi vào hoạt động với quy mô trung bình, điều kiện địa chất tốt (đất trồng trọt dày 0,4m; sét pha màu xám vàng lẫn sạn dẻo cứng ở độ sâu 1,6m đến 5,6m ; sau đó là gặp đá vôi phong hoá vừa).Tuy nhiên do địa hình rất dốc (i=6%) nên việc lựa chọn giải pháp móng băng bê tông cốt thép là chưa hợp lý dẫn đến hiện tượng trượt khối móng sau 1 thời gian sử dụng.
Đặc điểm địa hình ở khu vực Thị xã Tam Điệp là vùng nhiều đồi núi trong đó núi đá vôi chiếm tỷ lệ cao nhất. Vì thế một trong những vấn đề quan tâm hiện nay là các giải pháp xử lý nền móng trong vùng có sự xuất hiện của hang động castơ. Đối với điều kiện địa chất phức tạp này thì giải pháp được lựa chọn hiệu quả nhất hiện nay là giải pháp cọc khoan nhồi, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi những khó khăn và sự cố ngoài những sự cố như các cọc khoan nhồi thông thường khác. Tiêu biểu là quá trình thi công cọc khoan nhồi
tại nhà máy ximăng Tam Điệp đã gặp rất nhiều sự cố, đặc biệt là trong công đoạn đổ bêtông. Công nghệ khoan tạo lỗ đa số sử dụng phương pháp khoan xoay ống vách, khi đổ bêtông, ống vách sẽ được rút dần lên. Mặc dù trước khi khoan tạo lỗ đã khoan thăm dò địa chất và nhà thầu đã sử dụng các biện pháp để xử lý hang castơ, nhưng do kết quả khoan địa chất không phản ánh hết hoặc mức độ nứt nẻ của đá vôi quá lớn nên khi đổ bêtông cọc có hiện tượng mất bêtông so với khối lượng bêtông tính toán theo lý thuyết. Cá biệt tại một số cọc có hiện tượng khi đang đổ bêtông thì bêtông tươi bị tụt xuống rất nhanh, khối lượng bêtông thực tế và lý thuyết chênh nhau rất nhiều.
Một số công trình khác khi đầu tư xây dựng đơn vị tư vấn đã lựa chọn giải pháp nền và móng chưa phù hợp như Trụ sở UBND phường Tây Sơn (công trình 2 tầng sử dụng móng băng bêtông cốt thép), Trụ sở UBND xã Yên Bình (công trình 3 tầng sử dụng móng xây bằng đá hộc), Trường mầm non phường Tân Bình (công trình 2 tầng sử dụng móng xây bằng BTCT), Trường công nhân cơ giới I (công trình 5 tầng, sử dụng móng băng kết hợp móng đơn BTCT),Trung tâm dạy nghề và hướng nghiệp việc làm Tam Điệp (3 tầng, sử dụng móng xây gạch)....Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, tác giả xin so sánh, đánh giá giải pháp xử lý nền móng công trình của 3 công trình:
Công trình trường mầm non xã Yên Bình quy mô xây dựng nhỏ (2 tầng), chủ đầu tư không tiến hành khảo sát mà dựa trên kinh nghiệm để lựa chọn giải pháp móng là móng băng bêtông cốt thép, không gia cố nền đất yếu. Sau khi công trình thi công xong đang chờ được nghiệm thu để đưa vào sử dụng thì bắt đầu xuất hiện những vết rạn nứt trên mái và tường nhà. Qua quá trình kiểm tra thì phát hiện nguyên nhân của sự cố trên là do nền đất yếu