1.3.1. Phạm vi áp dụng và các ưu nhược điểm
Tường trong đất là một bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép được đúc tại chỗ hoặc lắp ghép, nó là kết cấu dạng tường chắn, vừa có tác dụng chắn giữ và vừa có tác dụng chịu áp lực cho phần công trình ngầm dưới đất (trong một số trường hợp nó được thiết kế để kết hợp chịu lực cùng với hệ thống kết cấu công trình).
a. Ưu, nhược điểm
Như ta đã biết các phương pháp thi công công trình ngầm truyền thống đào lộ thiên, tường cừ... chỉ thích hợp khi chiều sâu thi công nhỏ, mực nước ngầm thấp, địa bàn xây dựng rộng chứ không thích hợp khi thi công công trình ngầm trong điều kiện chật hẹp ở thành phố. Phương pháp hạ giếng cũng được áp dụng trong thi công hố móng sâu tuy nhiên lại phải tiến hành hạ mực nước ngầm nhân tạo. Và sau đây là một số ưu điểm của công nghệ thi công tường trong đất:
- Thi công được các công trình ngầm có độ sâu lớn.
- Thích dụng trong mọi điều kiện địa chất, đặc biệt trong các vùng đất yếu, mực nước ngầm cao.
- Là biện pháp thi công hầu như duy nhất để xây dựng trong điều kiện thành phố chật hẹp, xây chen do khi thi công hạn chế chấn động, tiếng ồn, dễ khống chế về biến dạng lún, ít ảnh hưởng các công trình xây dựng và đường ống ngầm lân cận xung quanh.
- Giảm khối lượng thi công, có thể thi công theo phương pháp ngược (top -down) có lợi cho việc tăng nhanh tốc độ thi công, hạ giá thành công trình
- Tường vừa có thể dùng làm kết cấu bao che ở độ sâu lớn lại có thể kết hợp làm kết cấu chịu lực làm móng cho công trình trong điều kiện nhất định.
Bên cạnh những ưu điểm trên, việc sử dụng công nghệ tường trong đất còn có nhược điểm sau:
- Thi công theo phương pháp tường trong đất yêu cầu về máy móc, trang thiết bị thi công đồng bộ cao, mỗi loại tường cần có một loại thiết bị thi công phù hợp vì vậy đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn.
- Mỗi loại kết cấu chỉ phù hợp với một số chiều sâu hố đào và loại địa chất nhất định, vì vậy việc lựa chọn kết cấu tường không phù hợp có thể làm ảnh hưởng rất lớn đến độ an toàn và giá thành thi công.
- Việc sử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà khi kỹ thuật phân ly bùn không hoàn hảo hoặc sử lý không thỏa đáng sẽ làm cho môi trường bị ô nhiễm.
- Do trong quá trình thi công, các lớp đất có kẹp lớp đất cát tơi xốp mềm yếu mà tính chất dung dịch giữ thành không thích hợp hoặc bị biến chất dẫn đến sụt lở thành làm cho thể tích bê tông thân tường tăng lên đáng kể, mặt tường bị lồi lõm, kích thước kết cấu vượt quá giới hạn cho phép.
- Công tác kiểm soát chất lượng bê tông trong quá trình thi công gặp nhiều khó khăn.
b. Phạm vi áp dụng công nghệ tường trong đất
Thực tế xây dựng trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy phương pháp tường trong đất có thể áp dụng hiệu quả khi xây dựng các loại công trình sau:
- Các công trình dân dụng có phần ngầm như: gara, trung tâm thương mại, kho chứa, rạp chiếu phim. Phần ngầm các nhà cao tầng như móng, các tường chắn kết cấu chắn giữ những tòa nhà được xây gần những công trình có sẵn.
- Các công trình công nghiệp như phân xưởng nghiền của nhà máy làm giàu quặng, các phân xưởng đúc thép liên tục, các hố nhận nguyên liệu, các phễu để dỡ, chất tải...
- Các công trình thủy lợi thu, nhận nước, các trạm bơm....
- Các công trình giao thông như hầm giao thông đặt nông, móng trụ cầu - Các công trình quân sự và công trình dân sự có kết hợp phòng thủ khi có chiến tranh xảy ra.
Thực tế những công trình xây dựng trong các điều kiện dưới đây sẽ có hiệu quả cao nhất khi sử dụng tường trong đất:
- Trong điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, mực nước ngầm cao, nhất là gặp tầng nước ngầm có áp.
- Khi xây dựng các công trình ngầm và tường chắn kết cấu chắn giữ trong điều kiện xây xen trong thành phố, gần các công trình đã có.
- Phương pháp tường trong đất cho phép thiết kế các công trình ngầm có hình dạng bất kỳ trên mặt bằng, giảm chiều dày tường và loại trừ được công tác hút và hạ mực nước ngầm.
Tường trong đất có thể sử dụng đồng thời làm móng chịu tải trọng phần trên trong những điều kiện sau:
-Tường tựa trên đá cứng hoặc đất tốt (khi tường có thể làm việc như cột) Tường được xây dựng gần sát liền với móng của những nhà đã có, độ bền của những móng này có thể bị phá hoại khi xây dựng các móng cọc đóng. 1.3.2. Công nghệ xây dựng tường trong đất
* Nguyên tắc ổn định thành vách hố hoặc hào đào
- Sự ổn định của các vách hố đào hoặc hào đào để lộ không chống đỡ được bảo toàn nhờ việc nhồi đầy vữa sét (dạng huyền phù) vào hố hoặc hào. Trong suốt quá trình đào hào bằng bất kỳ thiết bị nào (đào hay khoan), hào đều được chứa đầy vữa sét bentonite – dung dịch có tính chất tự đông lại tốt nhất, đảm bảo ổn định vách hố đào và hào.
- Sự tự đông lại của vữa là khả năng đông đặc lại (biến thành keo) với trạng thái yên tĩnh một lần nữa nó lại trở thành lỏng do khuấy trộn hoặc do tác động cơ học. Vữa sét có chứa các hạt bị phá hoại của đất (mạt) sau khi được sử lý lại được đưa trở lại hào.
* Kích thước cơ bản của tường trong đất
- Chiều sâu hố đào để bố trí các công trình ngầm thường hạn chế ở 30ữ35m. Khi xác định chiều sâu tường trong đất cần cố gắng đặt sâu vào tầng giữ nước, có thể lấy bằng (0,5ữ1,0)m trong đá chặt; (0,75ữ1,5)m trong sét; (1,5ữ2,0)m trong sét và á sét dẻo.
- Tường dạng hào dày khoảng (0,2ữ1,0)m; sâu (15ữ20)m hoặc lớn hơn. - Khoảng cách giữa các tường phụ thuộc việc tính toán độ bền và ổn định của các giằng, thường lấy từ 15ữ20m .
* Đặc điểm làm việc và chịu lực của tường
Tường trong đất thường không tựa lên đá hay đất chặt nên không có đủ khả năng chịu lực khi tác dụng lên nó những tải trọng thẳng đứng, do sức bền trên mặt bên nhỏ nên thường thì một phần tải trọng thẳng đứng được truyền qua tường xuống đáy và phân bố nó trên một diện không lớn lắm.
Khi tường chống giữ hố đào có kích thước lớn, bên trong nó được xây dựng nhà hay công trình thì những tường này được sử dụng để chống hố đào và là tường ngoài của tầng hầm. Tải trọng do nhà được truyền lên móng không liên quan đến tường chắn.
Khi hố đào có kích thước lớn (>20m), có khoảng cách giữa các tường đến hàng chục mét thì để đảm bảo ổn định cho các tường, giải pháp đơn giản là sử dụng các hệ neo kết cấu khác nhau.
Ghi chú:
1- Xây tường định vị 2, 3- Đào hào
4- Hạ lồng cốt thép 5- Đổ bê tông đốt tường 6, 7- Thi công các mối nối
Hình1.11- Sơ đồ công nghệ thi công tường trong đất
a. Công nghệ xây dựng tường trong đất là BTCT toàn khối
Việc xây dựng tường trong đất là BTCT toàn khối về nguyên tắc là có thể thực hiện được theo hai sơ đồ công nghệ là tường dạng hào hoặc tường dạng cọc