CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ
2.2. Phương pháp thi công dưới lên(Bottom - Up)
2.2.1. Phương pháp hố móng
Phương phỏp thi cụng cụng trỡnh ngầm bằng cỏch ủào hố múng khỏ phổ biến, ủú là phương phỏp xõy dựng kết cấu của cụng trỡnh ngầm trong hố múng ủào sẵn ủó ủược thi cụng ủến ủộ sõu thiết kế rồi lấp ủất trở lại, khụi phục mặt ủất như ban ủầu.
Hỡnh dạng và kớch thước của hố ủào trờn mặt bằng và chiều sõu của chỳng cũng như hệ thống chống ủỡ hố múng phụ thuộc vào kớch thước, khuụn khổ của kết cấu ngầm; ủiều kiện ủịa chất cụng trỡnh và ủiều kiện xõy dựng của cỏc cụng trỡnh trờn mặt ủất, nhất là trong ủiều kiện thành phố. Trong ủịa tầng ổn ủịnh với ủộ ẩm tự nhiờn khi cú mặt bằng ủầy ủủ thỡ cú thể ủào hố múng với taluy tự nhiờn mà khụng cần phải chống vỏch hố ủào. Cỏc hố múng với mỏi dốc tự nhiờn ủược sử dụng khỏ phổ biến ủể thi cụng cỏc hầm cho ủường ụtụ cú nhiều làn xe, gara ngầm và cỏc tổ hợp ngầm khỏc (bề rộng trờn mặt hố ủào ủạt tới 50-60m). Trong ủiều kiện thành phố xây dựng dày ựặc thì phương pháp hố móng ắt ựược áp dụng. đôi khi hố móng ủào với taluy cú ủộ dốc lớn rồi gia cố bằng bờtụng phun trờn lưới thộp hoặc neo trong ủất.
ðể chống giữ cỏc tường hụng thẳng ủứng cỏc hố múng xõy dựng trong mụi trường ủất với ủộ ẩm tự nhiờn, thụng thường người ta sử dụng cỏc cọc chống kim loại. Cọc chống cú thể ủược chế tạo từ dầm thộp chữ I hoặc cỏc ống thộp ủường kớnh từ 200 - 400mm. Ngoài ra, trờn thực tế cũn sử dụng cỏc loại cọc chống bằng thép, bêtông cốt thép hoặc cọc bêtông (kiểu cọc khoan nhồi). ðể gia cố giữa cỏc cọc, ủặt vỏn ngăn bằng vỏn gỗ hoặc tấm bờtụng cốt thộp ủỳc sẵn rồi phun phủ bằng bêtông.
ðối với những vựng ủất bóo hũa nước với mức ủộ tỏch nước kộm khụng thể áp dụng việc hạ mực nước ngầm nhân tạo, người ta sử dụng cọc cừ liên tục hoặc tiến hành ủúng băng nhõn tạo hai vỏch hố múng. Trong một số trường hợp, người ta dựng tường chống bằng cỏch ủổ bờtụng trong hào hoặc cọc khoan nhồi liền nhau.
ðể gia tăng mức ủộ ổn ủịnh cho hố múng, cỏc kết cấu chống sản xuất ủược ủược giằng kớch ủẩy tựy thuộc vào ủộ sõu của hố múng và cường ủộ tỏc dụng của ỏp
lực ủất ủỏ hụng bằng một hoặc hai kết cấu thanh văng. ðể phõn bố ủều ủặn tải trọng tác dụng lên toàn bộ kết cấu chống giữ, tại các vị trí thanh văng tựa lến của cọc chống, người ta lắp ủặt cỏc thanh giằng. Tuy nhiờn khi bề rộng hố ủào lớn hơn 15- 20m thì hệ chống có thanh văng sẽ trở nên cồng kềnh, vì thế trong nhiều trường hợp người ta ủúng thờm một vài hàng cọc trung gian. ðiều này cũng tạo thờm những khó khăn phức tạp việc cơ giới hóa công tác xây dựng công trình ngầm, ảnh hưởng xấu ủến chất lượng và tiến ủộ thi cụng. Việc hoàn thiện tiếp tục cỏc loại kết cấu ngầm, ứng dụng cỏc loại tường chắn mới, việc cơ giới húa ủồng bộ quỏ trỡnh thi cụng sẽ tạo ủiều kiện cho việc giảm giỏ thành và tăng tiến ủộ xõy dựng cỏc cụng trình ngầm bằng phương pháp hố móng.
Ưu ủiểm:
-Phương phỏp thi cụng dựng hố múng ủặc trưng bằng việc cơ giới húa cao quá trình thi công, cho khả năng áp dụng các kết cấu kiểu công nghiệp hóa, các máy làm ủất và cỏc thiết bị nõng hạ cú cụng suất lớn.
- Kết cấu tầng hầm ủơn giản vỡ nú giống phần trờn mặt ủất.
- Việc xử lý chống thấm cho tầng hầm và việc lắp ủặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật cũng tương ủối thuận tiện dễ dàng.
- Việc làm khụ hố múng cũng ủơn giản hơn, ta cú thể dựng bơm hỳt nước từ ủỏy múng ủi theo hố thu nước ủó ủược tớnh toỏn sẵn.
Nhược ủiểm:
- Trong ủiều kiện thành phố cú cụng trỡnh xõy dựng dày ủặc, mật ủộ giao thông lớn không phải lúc nào cũng áp dụng phương pháp này cũng có hiệu quả.
Việc ủào cỏc hố múng rộng kộo dài trờn ủoạn 100m-150m sẽ dẫn ủến phỏ hoại giao thụng ủường phố trong suốt thời kỳ xõy dựng, gõy khú khăn cho cuộc sống bỡnh thường của ủụ thị.
- Khi thi cụng hầm bằng phương phỏp hố múng thường ủũi hỏi chi phớ lớn về kim loại, gỗ gia cố tạm.
- Trường hợp khi thi công công trình có nước ngầm cao, việc sử lý chống sụt, lở thành hố ủào tốn kộm, phức tạp; ủồng thời khi thi cụng hố ủào sõu làm thay ủổi
trạng thái ứng suất biế mực nước ngầm dẫn ủế trình lân cận.
Hình2.1. Thi công t
Hình 2.
2.2.2. Phương pháp tư Khi bố trí công tr
trong ủiều kiện giao thụng trờn phố cú cường ủộ cao cú thể ỏp dụng phương phỏp thi cụng kiểu ủào tường trong ủất
t biến dạng của nền ủất khu vực xung quanh cụng tr ẫn ủến nền ủất bị dịch chuyển và cú thể gõy lỳn, h
. Thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng phương pháp
.2. Thi công hố móng công trình nhà cao t ng phỏp tường trong ủất
trớ cụng trỡnh ngầm ủặt nụng, gần cỏc cụng trỡnh nhà cửa cũng như trong ủiều kiện giao thụng trờn phố cú cường ủộ cao cú thể ỏp dụng phương phỏp thi cụng kiểu ủào tường trong ủất.
c xung quanh cụng trỡnh, thay ủổi ể gây lún, hư hỏng công
ng phỏp ủào hở
óng công trình nhà cao tầng
ông trình nhà cửa cũng như trong ủiều kiện giao thụng trờn phố cú cường ủộ cao cú thể ỏp dụng phương phỏp
Trong những năm gần ủõy phương phỏp ủào hào cú biến ủổi và ủược sử dụng rộng rói, trong ủú thành hào ủược gia cố bằng vữa sột ủặc biệt – huyền phự bentonite. Vữa sột cú ủặc ủiểm ổn ủịnh tớnh chất trong suốt quỏ trỡnh xõy dựng, chúng không làm giảm sự dính bám của bêtông với thép, không bị pha trộn với vữa bêtông.
Cụng nghệ thi cụng tường như vậy ủược gọi là “tường trong ủất” ủược sử dụng vào bất kỳ loại ủất nào khụng phải là ủỏ (cả ủất dớnh lẫn ủất sột chặt) ngoại trừ bựn chảy, ủất nham thạch cũng như ủất cú lỗ rỗng lớn hoặc trượt lỡ.
Phương phỏp “tường trong ủất” hiệu quả nhất khi chiều sõu hào lớn hơn 5- 6m, cũng như khi cụng trỡnh ngầm ủượcbố trớ gần sỏt múng cỏc cụng trỡnh khỏc.
Sử dụng vữa sột ủể gia cường thành hào tạo khả năng loại trừ dựng cọc, cừ. Trong ủú khụng cần xõy dựng hệ thống thoỏt nước hoặc hạ mực nước nhõn tạo, giảm ủược khối lượng ủào ủất, trỏnh ủược tiếng ồn và rung, giảm nặng nhọc và tăng nhịp ủộ xõy dựng. Trong trường hợp này, tường ủồng thời là chi tiết tạo nờn cụng trỡnh ngầm. Chỳng cú thể ủược sử dụng như tường chắn của hầm thay cho cọc hoặc cừ và cỏc thanh giằng ngang hoặc neo trong ủất. Trong phương phỏp ủào hào xuất hiện khú khăn, ủú là việc chống thấm cho cụng trỡnh ngầm. Ngoài ra, tường hào cũn ủược sử dụng cả tường từ cỏc cọc khoan nhồi cỏch nhau trong mặt bằng hoặc tiếp xúc sát nhau.
Phương phỏp ủào hào phụ thuộc vào hỡnh dạng và kớch thước của chỳng trờn mặt bằng, cũng như tớnh chất của ủất nằm trờn mực nước ngầm, v.v.Thụng thường là ủào hào trờn từng ủốt 3-6m và cỏch nhau một ủốt. ðốt cũn lại ủúng vai trũ trụ ủất giữa hai ủốt. ðốt này ủào sau khi ủó ủổ bờtụng hai ủốt bờn cạnh. Chiều dài mỗi ủốt hạn chế bởi tốc ủộ ủổ bờtụng cú thể thực hiện ủược, thường thỡ khụng nờn vượt quỏ 5-6m. Khụng phụ thuộc vào cụng nghệ ủào hào, tường ủược ủổ bờtụng từng ủốt ngăn cỏch bằng chi tiết chặn chuyờn dụng. Việc phõn ủốt như thế ủể giảm cỏc mối nối thẳng ủứng, tạo ủiều kiện nõng cao mức chống thấm của cụng trỡnh ủặc biệt là kết cấu vỏch. Khi ủào hào thỡ bắt ủầu bằng việc ủào theo chu vi cụng trỡnh một hào nhỏ rộng 1m và sâu 1,5m gia cố hai vách bằng các tấm bêtông hoặc bêtông cốt thộp, nối với nhau bằng cỏch ủổ bờtụng tại chỗ bao cỏc cốt thộp chờ ủó hàn với
nhau. Thường gia cố vách hào nhỏ bằng các khối bêtông cốt thép tiết diện chữ L cao 0,6-1,5m ủể cú thể ủưa vào thành bộ phận của kết cấu tường của cụng trỡnh ngầm. Cỏc tấm hoặc cỏc khối này cũn dựng ủể ủịnh hướng cho bộ phận cụng tỏc của cỏc tổ hợp mỏy làm ủất và ngăn ngừa quỏ trỡnh thấm vữa sột trong lớp ủất trờn mặt cú ủộ rỗng lớn hơn. Khi mực nước ngầm cú chiều sõu khụng lớn kể từ mặt ủất tự nhiên, thì người ta tạo các tường ngăn bằng bêtông toàn khối hoặc lắp ghép dày 0,2÷ 0,3m, bề rộng của tường ngăn lớn hơn bề rộng hào từ 10÷ 15cm. Tườngngăn ủược xõy dựng ủể ủảm bảo vị trớ bề mặt của vữa sột luụn cao hơn mực nước ngầm từ 1,0÷1,5m.
+ Ưu ủiểm:
- Phương phỏp “tường trong ủất” khụng cần xõy dựng hệ thống thoỏt nước hay hạ mực nước ngầm nhõn tạo, giảm ủược khối lượng ủào ủất, khắc phụ ủược tiếng ồn và chấn ủộng, giảm những khú khăn và tăng tiến ủộ xõy dựng.
- Phương phỏp “tường trong ủất” cú ưu ủiểm hơn phương phỏp hố múng là khụng ủũi hỏi dựng tường cừ, ủảm bảo ổn ủịnh cho cỏc cụng trỡnh bờn cạnh.
Phương phỏp này cú thể ủược sử dụng vào bất kỳ loại ủất nào khụng phải là ủỏ (cả ủất dớnh lẫn ủất sột chặt) ngoại trừ bựn chảy, ủất nham thạch cũng như ủất cú lỗ rỗng lớn hoặc trượt lỡ.
- Cụng nghệ “tường trong ủất’ tạo ủiều kiện giảm bớt khối lượng cụng tỏc ủất giảm chi phí bê tông cốt thép, giảm thời gian thi công và giá thành xây dựng.
+ Nhược ủiểm:
- Trong phương phỏp ủào hào xuất hiện khú khăn, ủú là việc chống thấm cho cụng trỡnh ngầm, ủặc biệt là tại cỏc vị trớ mối nối, mạch ngừng, cỏc gúc của tường.
- Tốc ủộ thi cụng tường hào thường khụng cao.
2.2.3. Cỏc giải phỏp bảo vệ thành hố ủào ủặc biệt
Trong quỏ trỡnh thi cụng phần ngầm, cỏc giải phỏp bảo vệ thành hố ủào ủặc biệt quan trọng. Khi tường bao cú chiều sõu khỏ lớn, chịu ỏp lực ủất lớn thỡ cỏc phương phỏp chống giữ ủơn giản thường khụng ỏp dụng ủược, nếu cú thỡ ủộ tin cậy cũng khụng cao. Vỡ vậy, ta phải dựng một số cỏc giải phỏp chống tường bao ủặc biệt như sau:
Chống ủỡ tường bao bằng hệ dầm sản xuất tại chỗ Chống ủỡ tường bao bằng hệ thanh chống tiờu chuẩn Chống ủỡ tường bao bằng hệ dàn thộp
Chống ủỡ tường cừ bằng giải phỏp neo trong ủất
a)Sử dụng vỡ chống thộp b) Sử dụng neo trong ủất Hỡnh 2.3. Hai giải phỏp chống ủỡ tường bao
2.2.3.1. Chống ủỡ tường bao bằng hệ dầm sản xuất tại chỗ
Dựng hệ dầm và cột chống văng giữa cỏc tường ủối diện (Hỡnh 2.4). Hệ dầm này thường làm bằng bờ tụng cốt thộp hoặc hệ dầm ủược gia cụng từ thộp hỡnh gồm cỏc xà ngang, dầm văng và cột chống xà ngang tỳ lờn tường, tương chịu ỏp lực ủất (chịu uốn). Dầm văng là bộ phận chịu lực chính (chịu nén) làm nhiệm vụ chống giữ cỏc tường ủối diện. Cột chống cú nhiệm vụ giữ cho dầm văng ổn ủịnh (giảm chiều dài tính toán).
Hỡnh 2.4. Hệ dầm thộp và cột chống giữ ổn ủịnh tường bao
(1) Trình tự thi công.
- Thi cụng ủào ủất ủợt 1 ủến ủộ sõu tớnh toỏn.
- Thi cụng hệ chống ủỡ.
- đào ựất ựợt 2.
- Thi cụng hệ chống ủỡ ủợt 2.
Quỏ trỡnh thi cụng hệ chống ủỡ ủược tiến hành từ trờn xuống dưới xen kẽ lẫn nhau cho ủến khi ủạt ủộ sõu yờu cầu. Saukhi ủào ủất ủến ủộ sõu thiết kế, tiến hành thi cụng bờ tụng cốt thộp ủài múng, và cỏc tầng hầm theo thứ tự từ dưới lờn. Hệ chống ủỡ ủược giải phúng theo thứ tự từ dưới lờn xen kẽ với quỏ trỡnh thi cụng các tầng hầm.
(2) Một số lưu ý khi thiết kế hệ chống ủỡ
- Tớnh toỏn hệ chống ủỡ với ủầy ủủ cỏc tải trọng tỏc dụng lờn tường chắn - Khoảng cỏch ủặt cỏc ủợt chống ủỡ phải thoó món yờu cầu về ủộ vừng cho phép của tường chắn và thuận lợi cho quá trình thi công tầng hầm.Thông thường mỗi tầng hầm ủược ủặt một hệ chống ủỡ, hệ chống ủỡ ủược ủặt cao hơn mặt sàn cỏc tầng hầm từ 10 ủến 20 cm.
- Trờn hỡnh 2.9 giới thiệu một sơ ủồ chống ủỡ tường chắn bằng phương pháp này:
Hỡnh 2.5. Chống ủỡ tường bằng hệ dầm thộp giao nhau 1. Tường cừ; 2. Thanh chống; 3. Cột chống; 4. Dầm ủỡ
5. Gối ủỡ; 6. Tấm sàn; 7. Sàn tầng hầm (3) Ưu và nhược ủiểm
+ Ưu ủiểm:
- Thi cụng theo phương phỏp này cú ưu ủiểm là ủơn giản, dễ tớnh toỏn.
+ Nhược ủiểm:
- Rất tốn vật liệu làm xà, dầm, cột (có thể thu hồi 100%).
- Hầu hết cỏc cụng tỏc thi cụng ủược thực hiện tại cụng trường nờn năng suất thấp.
- Do vướng hệ chống ủỡ nờn cụng tỏc ủào ủất ủược thực hiện chủ yếu bằng phương phỏp thủ cụng hoặc cơ giới nhỏ nờn năng suất thấp, tiến ủộ chậm.
- Sau khi giải phúng, hệ chống ủỡ hầu như khụng sử dụng lại ủược nờn gõy lóng phớ và ủẩy giỏ thành lờn cao.
- Khụng thực hiện ủược gia tải trước cho hệ thanh chống, vỡ thế hệ chống làm việc thụ ủộng.
- Khi tầng hầm ủược thi cụng xong thỡ hệ chống ủỡ này sẽ ủược dỡ ủi và ỏp lực ngang sẽ chuyển vào khung nhà (tầng hầm chịu).
-Khi chiều ngang cụng trỡnh lớn thỡ hệ chống ủỡ trở nờn phức tạp vỡ khoảng cỏch giữa cỏc tường ủối diện quỏ lớn.
(4) Giải pháp làm giảm bớt hệ dầm
- ðể giảm số lượng thanh thép hình ta thi công tường vây theo hình tròn hay elip như hỡnh dưới ủõy. Khi ủú một phần ỏp lực ngang ủược chuyển thành lực nén vòng trong tường vây.
Hình 2.6.Giải pháp làm giảm hệ thanh chống tường bao.
2.2.3.2. Chống ủỡ tường bao bằng hệ thanh chống tiờu chuẩn
ðể khắc phục cỏc nhược ủiểm của giải phỏp trờn, người ta sản xuất hệ chống tiờu chuẩn bằng thộp hỡnh. Cỏc ủoạn thanh chống ủược liờn kết với nhau bằng bản mó và bu lụng theo chiều dài yờu cầu, hệ thanh giằng ủược lắp ủặt làm tăng ổ ủịnh cho hệ chống. Ở hai ủầu thanh chống cú cơ cấu ủiều chỉnh ủể dễ dàng tăng giảm chiều dài và dự ứng lực cho thanh chống. Trờn hỡnh 2.7.a, b trỡnh bày sơ ủồ chống ủỡ và một số chi tiết của thanh chống tiờu chuẩn.
Hỡnh 2.7.a. Chống ủỡ bằng thanh chống tiờu chuẩn 1 - Dầm ủỡ cừ; 2- Thanh chống; 3-Thanh giằng; 4- Cột chống
5 - Tường cừ; 6- Kớch ủầu thanh chống; 7 - Gối ủỡ
Hỡnh 2.7.b. Chi tiết gối ủỡ và liờn kết - Hệ thanh chống tiờu chuẩn cú một số ưu ủiểm nổi bật là:
Dễ dàng tăng giảm chiều dài thanh chống theo kớch thước hố ủào.
Cú thể gia tải trước cho thanh chống dễ dàng ủơn giản.
Giảm nhiều chi phí lắp dựng và gia công.
Cú thể sử dụng ủược ở cỏc hố ủào cú kớch thước khỏc nhau.
Sau khi thỏo, thanh chống vẩn cũn nguyờn vẹn và luõn chuyển ủược nhiều lần (vài trăm lần).
Hình 2.8. Hệ thanh chống tiêu chuẩn 2.2.3.3. Chống ủỡ tường bao bằng hệ dàn thộp.
Số lượng tầng thanh chống có thể là 1 tầng, 2 tầng hoặc nhiều hơn tuỳ theo chiều sõu hố ủào, dạng hỡnh học của hố ủào và ủiều kiện ủịa chất, thuỷ văn trong phạm vi chiều sâu tường vây.
+ Ưu ủiểm:
Trọng lượng nhỏ, lắp dựng và tháo dỡ thuận tiện, có thể sử dụng nhiều lần.
Căn cứ vào tiến ủộ ủào ủất cú thể vừa ủào, vừa chống, cú thể làm cho tăng chặt nếu cú hệ thống kớch, tăng ủơ rất cú lợi cho việc hạn chế chuyển dịch ngang của tường.
+ Nhược ủiểm:
ðộ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều. Nếu cấu tạo mắt nối không hợp lý và thi cụng khụng thoả ủỏng và khụng phự hợp với yờu cầu của thiết kế, dễ gõy ra chuyển dịch ngang và mất ổn ủịnh của hố ủào do mắt nối bị biến dạng.
2.2.3.4. Chống ủỡ tường cừ bằng giải phỏp neo trong ủất
Chống ủỡ tường cừ theo cỏc giải phỏp trờn cú ưu ủiểm cơ bản là thi cụng ủơn giản, tuy nhiờn cũn một số nhược ủiểm ủó trỡnh bày, chống ủỡ theo cỏc phương
phỏp ủú cũn cú một số nhược ủiểm chung là hệ chống ủỡ rất vướng, gõy khú khăn cho quá trình thi công tầng hầm.
ðể khắc phục nhược ủiểm của cỏc giải phỏp trờn người ta dựng neo bờ tụng ủể giữ tường bao (Hỡnh 2.9). Thanh neo trong ủất ủó ủược ứng dụng tương ủối phổ biến và ủều là thanh neo dự ứng lực. Tại Hà Nội, cụng trỡnh Toà nhà Thỏp Vietcombank và Khỏch sạn Sun Way ủó ủược thi cụng theo cụng nghệ này. Neo trong ủất cú nhiều loại, tuy nhiờn dựng phổ biến trong xõy dựng tầng hầm nhà cao tầng là Neo phụt. Phương phỏp này ủược ỏp dụng khi ta cần khụng gian ủể thi cụng trong lũng hố ủào. Việc ủặt neo tuỳ thuộc vào lực căng mà cú thể neo trờn mặt ủất hay neo ngầm vào trong ủất. Trường hợp neo ngầm, khi ủào ủến ủõu người ta khoan xuyờn qua tường bao ủể chụn neo và cố ủịnh neo vào tường. Với phương phỏp này tường ủược giữ với ứng lực trước nờn hầu như là ổn ủịnh hoàn toàn. Khi tầng hầm ủó ủược xõy dựng xong, tường ủược giữ bởi hệ kết cấu tầng hầm, lỳc này neo sẽ ủược dỡ ủi hoặc ủể lại tựy theo sự thoả thuận của chủ ủầu tư với cỏc cụng trình bên cạnh. Nếu tường bao hở (không liên kết với kết cấu tầng hầm) thì các neo sẽ vẫn ủược giữ nguyờn và làm việc lõu dài, lỳc này nú cần ủược bảo vệ cẩn thận.
Hình 2.9. Hệ neo ngầm