Tài liệu Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở hà nội

LỜI CẢM ƠN Em xin bầy tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Tiến Chương đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn và nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Dương Việt Nga CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Thuỷ lợi Phòng Đào tạo ĐH và Sau ĐH trường Đại học Thuỷ lợi. Tên tôi là: Dương Việt Nga Học viên cao học lớp: 20ĐKT Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 128580204031 Theo Quyết định số 116/QĐ-ĐHTL của Hiệu trưởng trường Đại học Thuỷ Lợi về việc giao đề tài luận văn và cán bộ hướng dẫn cho học viên cao học khoá 20 đợt 2 năm 2012. Ngày 23 tháng 01 năm 2014, tôi đã được nhận đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội ” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Tiến Chương. Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tài liệu và các trang website theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2014 Người làm đơn Dương Việt Nga MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG ........................................................................................... 4 1.1 Tình hình phát triển về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm ........................ 4 1.1.1 Khái niệm về nhà cao tầng và tầng hầm ...................................................4 1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm ........................................5 1.2 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng ....................................... 7 1.2.1 Các phương pháp thi công đào mở ...........................................................7 1.2.2 Phương pháp thi công Top-down ...........................................................14 1.3 Kết cấu tường cừ chắn giữ thành hố đào .................................................... 20 1.3.1 Tường cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang ......................................20 1.3.2 Tường cọc ván thép ................................................................................22 1.3.3 Tường cọc hàng ......................................................................................24 1.3.4 Tường liên tục trong đất .........................................................................27 1.4 Đặc điểm địa chất công trình đất nền khu vực Hà Nội ............................... 31 1.4.1 Điều kiện địa chất tổng thể .....................................................................31 1.4.2 Đánh giá các dạng nền tại Hà Nội phục vụ thi công xây dựng công trình ngầm ................................................................................................................34 1.5 Tóm tắt chương 1 ........................................................................................ 37 CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO SÂU .................. 39 2.1 Tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ ...................................................... 39 2.2 Áp lực đất .................................................................................................... 39 2.2.1 Áp lực đất tĩnh ........................................................................................39 2.2.2 Lý thuyết áp lực đất Rankine ..................................................................40 2.2.3 Lý thuyết áp lực đất Coulomb ................................................................41 2.2.4 Nhận xét về các lý thuyết tính áp lực đất ...............................................44 2.3 Phương pháp tính toán ................................................................................ 45 2.3.1 Tính tường làm việc độc lập với đất nền ................................................45 2.3.2 Tính tường làm việc đồng thời với đất nền ............................................56 2.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn ................................................................59 2.4 Tóm tắt chương 2 ........................................................................................ 65 CHƯƠNG 3. 3.1 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG ............................................................ 67 Giới thiệu phần mềm tính toán ................................................................... 67 3.1.1 Giới thiệu PLAXIS .................................................................................67 3.1.2 Các mô hình nền trong PLAXIS.............................................................67 3.1.3 Các thông số của mô hình Hardening Soil .............................................68 3.2 Các trường hợp tính toán điển hình ............................................................ 69 3.2.1 Dạng nền điển hình .................................................................................69 3.2.2 Chiều sâu tầng hầm điển hình.................................................................69 3.2.3 Tải trọng và tác động ..............................................................................70 3.2.4 Các giai đoạn thi công ............................................................................71 3.2.5 Vật liệu sử dụng cho tường vây và hệ kết cấu phần ngầm .....................72 3.2.6 Tính toán điển hình khả năng chịu lực của tường vây theo vật liệu .......73 3.3 Dạng nền loại A – Trung tâm công nghệ cao bưu chính viễn thông .......... 76 3.3.1 Giới thiệu công trình ...............................................................................76 3.3.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất.......................................................80 3.3.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất - Nền loại A .......83 3.4 Dạng nền loại B – Mipec Tower ................................................................. 85 3.4.1 Giới thiệu công trình ...............................................................................85 3.4.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất.......................................................90 3.4.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất – Nền loại B ......93 3.5 Dạng nền loại C – Ký túc xá – Khu tổng hợp Vĩnh Tuy ............................ 95 3.5.1 Giới thiệu công trình ...............................................................................95 3.5.2 Phân tích mô hình bài toán ứng suất.....................................................101 3.5.3 Tổng hợp đánh giá hiệu quả sử dụng tường trong đất – Nền loại C ....104 3.6 Nhận xét, đánh giá kết quả ........................................................................ 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 111 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Nhà cao tầng có tầng hầm ở Hà Nội ......................................................... 5 Bảng 1-2: Cấu tạo địa tầng Hà Nội ........................................................................................32 Bảng 1-3: Các dạng nền tự nhiên trong khu vực thành phố Hà Nội ........................ 33 Bảng 3-1: Các trường hợp tính toán tường vây ..................................................................70 Bảng 3-2: Thông số vật liệu dùng cho kết cấu phần ngầm..............................................73 Bảng 3-3: Khả năng chịu lực hiệu quả của tiết diện ..........................................................75 Bảng 3-4: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại A..............................................................79 Bảng 3-5: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại A............................................................................................................................82 Bảng 3-6: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down đối với đất nền loại A ........................................................................................................................83 Bảng 3-7: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại A ............................................84 Bảng 3-8: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại A ....................................... 84 Bảng 3-9: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại B .................................................... 89 Bảng 3-10: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại B ....................................................................................................................92 Bảng 3-11: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down ....93 Bảng 3-12: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại B ..........................................94 Bảng 3-13: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại B .............................................94 Bảng 3-14: Các chỉ tiêu cơ lí của đất – Nền loại C .........................................................100 Bảng 3-15: Tổng hợp kết quả nội lực, chuyển vị đất nền các trường hợp tính toán cho dạng nền loại C ..................................................................................................................103 Bảng 3-16: Hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down ..104 Bảng 3-17: Khả năng chịu mô men của tường – Nền loại C .................................. 104 Bảng 3-18: Khả năng chịu lực cắt của tường – Nền loại C ...........................................105 Bảng 3-19: Bảng tồng hợp hiệu quả sử dụng tường trong đất ......................................106 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phương pháp đào hở..................................................................................................7 Hình 1.2: Sơ đồ hệ văng chống tường tầng hầm ..................................................................8 Hình 1.3: Hình ảnh thi công bằng phương pháp văng chống .................................... 9 Hình 1.4: Trình tự thi công neo trong đất.............................................................................11 Hình 1.5: Hình ảnh thi công bằng phương pháp neo ........................................................12 Hình 1.6: Hình ảnh thi công bằng phương pháp đào đảo ................................................13 Hình 1.7: Trình tự thi công Top-down ..................................................................................17 Hình 1.8: Sơ đồ thi công Top-down ......................................................................................17 Hình 1.9: Cột chống tạm trong thi công Top-down ..........................................................18 Hình 1.10: Hình ảnh thi công bằng phương pháp Top-down .........................................18 Hình 1.11: Các giải pháp tường cừ chống giữ hố đào thông dụng ................................20 Hình 1.12: Tường cừ bằng cọc thép hình kết hợp ván gỗ lát ngang .............................21 Hình 1.13: Các mô đun tường cừ thép ..................................................................... 22 Hình 1.14: Giải pháp chắn giữ hố đào bằng cọc ván thép ...............................................23 Hình 1.15: Trình tự thi công cọc đúc tại chỗ .......................................................................24 Hình 1.16: Trình tự thi công tường cọc nhồi bê tông cốt thép .......................................25 Hình 1.17: Hình ảnh tường chắn bằng cọc nhồi bê tông cốt thép..................................25 Hình 1.18: Quy trình thi công cọc xi măng đất trộn sâu ..................................................26 Hình 1.19: Hình ảnh thi công tường cọc xi măng đất trộn sâu .......................................27 Hình 1.20: Trình tự thi công tường trong đất ......................................................................30 Hình 1.21: Hình ảnh thi công tường trong đất ....................................................................30 Hình 1.22: Kết cấu tường trong đất .......................................................................................31 Hình 1.23: Chia khu địa chất công trình thành phố Hà Nội theo mức độ thuận tiện xây dựng công trình ngầm ........................................................................................................35 Hình 2.1: Áp lực đất tĩnh ..........................................................................................................39 Hình 2.2: Áp lực chủ động và bị động Rankine .................................................................41 Hình 2.3: Áp lực chủ động Coulomb ....................................................................................42 Hình 2.4: Áp lực bị động Coulomb........................................................................................43 Hình 2.5: Tính cọc bản conson bằng phương pháp cân bằng tĩnh .................................46 Hình 2.6: Sơ đồ tính theo Blum, tải trọng tác động và mômen ......................................48 Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ giữa chống với chuyển dịch của thân tường trong quá trình đào đất ............................................................................................................................................49 Hình 2.8: Sơ đồ tính tường chắn theo phương pháp Sachipana .....................................50 Hình 2.9: Phương pháp đường đàn hồi .................................................................................51 Hình 2.10: Phương pháp đàn hồi ............................................................................................52 Hình 2.11: Phương pháp kể đến lực trục thanh chống và nội lực thân tường biến thiên trong quá trình đào đất ....................................................................................................53 Hình 2.12: Quan hệ giữa áp lực đất lên tường với chuyển dịch thân tường ...............55 Hình 2.13: Sơ đồ tính xem tường là conson khi kết thúc lần đào thứ nhất .................55 Hình 2.14: Các bước tính toán khi đào đất giai đoạn n ....................................................56 Hình 2.15: Sơ đồ phân tích tường theo phương pháp dầm trên nền đàn hồi ..............57 Hình 2.16: Sơ đồ lò xo đất........................................................................................................58 Hình 2.17: Sơ đồ tính của phương pháp số gia ...................................................................58 Hình 2.18: Các thông số của mô hình trong cơ học đất trạng thái giới hạn ................63 Hình 3.1: Thang đánh giá khả năng chịu mô men của tường trong đất .......................75 Hình 3.2: Thang đánh giá khả năng chịu lực cắt của tường trong đất ..........................75 Hình 3.3: Bản đồ vị trí công trình...........................................................................................76 Hình 3.4: Phối cảnh công trình ...............................................................................................77 Hình 3.5: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại A ............................................................78 Hình 3.6: Bản đồ vị trí công trình Mipec Tower ................................................................85 Hình 3.7: Phối cảnh công trình Mipec Tower .....................................................................86 Hình 3.8: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại B ............................................................88 Hình 3.9: Bản đồ vị trí dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy.....................................................95 Hình 3.10: Phối cảnh dự án Khu tổng hợp Vĩnh Tuy .......................................................96 Hình 3.11: Mặt cắt địa chất điển hình – Nền loại C ..........................................................99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Es Mô đun đàn hồi của đất E0 Mô đun biến dạng của đất E 50 , E 25 Mô đun đàn hồi cát tuyến E50ref Độ cứng thứ cấp trong thí nghiệm 3 trục, có thoát nước ref Eoed Độ cứng trong thí nghiệm 1 trục Eurref Độ cứng khi gia tải/dỡ tải Et Mô đun đàn hồi tiếp tuyến υ Hệ số Poisson υt Hệ số Poisson tiếp tuyến φ Góc ma sát trong của đất ε Biến dạng của đất εe Biến dạng đàn hồi của đất εp Biến dạng dẻo của đất Ro Cường độ chịu tải quy ước của đất K0 Hệ số áp lực đất tĩnh Ka Hệ số áp lực đất chủ động Kp Hệ số áp lực đất bị động K 0,NC Hệ số áp lực đất ở trạng thái cố kết bình thường K 0,OC Hệ số áp lực đất ở trạng thái quá cố kết OCR Hệ số quá cố kết của đất Ea Áp lực đất chủ động Ep Áp lực đất bị động Ks Hệ số nền [K] Ma trận độ cứng tổng thể {δ} Ma trận chuyển vị của các nút {R} Ma trận tải trọng tại nút [σ] Vec tơ ứng suất [D] Ma trận độ cứng của đất [ε] Vec tơ biến dạng t Độ sâu ngàm vào đất của tường cừ kể từ mặt hố đào σ v' Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng σ h' Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang ux Chuyển vị theo phương x uy Chuyển vị theo phương y M, N, V Mô men, lực dọc, lực cắt trong tường Mu Khả năng chịu Mô men của tường Vu Khả năng chịu lực cắt của tường As, 𝜇 Diện tích cốt thép yêu cầu, hàm lượng cốt thép Và các ký hiệu khác được giải thích trong từng công thức 1 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của để tài Ở các thành phố lớn, nhu cầu về nhà ở, về văn phòng làm việc, các hệ thống hạ tầng cơ sở đô thị ngày càng cao, trong khi diện tích đất xây dựng ngày càng thu hẹp. Vấn đề sử dụng đất xây dựng hiệu quả là một bài toán khó. Xây dựng nhà cao tầng và sử dụng không gian ngầm đang là một trong những giải pháp hiệu quả. Tầng hầm nhà cao tầng được thiết kế phục vụ nhiều chức năng như để xe, trung tâm thương mại, bố trí hệ thống kỹ thuật công trình... Về mặt kỹ thuật, tầng hầm làm tăng tính ổn định cho công trình. Trong khoảng 20 năm trở lại đây, ở Việt Nam, thiết kế tầng hầm cho nhà cao tầng đã trở thành xu thế tất yếu, số tầng hầm thông thường trong khoảng từ 1 đến 5. Việc xây dựng các công trình này dẫn đến hàng loạt kiểu hố móng sâu khác nhau mà để thực hiện chúng, người thiết kế và thi công cần có những biện pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách và công nghệ đào thích hợp về mặt kỹ thuật – kinh tế cũng như an toàn về môi trường và không gây ảnh hưởng xấu đến công trình lân cận đã xây dựng trước đó [2]. Lựa chọn giải pháp tường cừ chắn giữ hố đào và biện pháp thi công tầng hầm là một bài toán khó, bao gồm nhiều vấn đề phức tạp như: Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn, đặc điểm, quy mô hố móng, điều kiện các công trình xung quanh hố móng, năng lực, thiết bị thi công, khả năng tài chính … Công nghệ, biện pháp thi công tầng hầm rất đa dạng, trong đó việc sử dụng tường trong đất làm kết cấu chắn giữ kết hợp với thi công Top-down đang được áp dụng ngày một phổ biến. Sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong thi công tầng hầm là biện pháp an toàn, cho chuyển vị đất nền nhỏ, tính ổn định hố móng cao. Tuy nhiên, do giải pháp tường trong đất có giá thành cao, cần cân nhắc sử dụng để đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất cho dự án. Hiện nay chưa có một cơ sở ban đầu nào làm căn cứ để có thể lựa chọn giải pháp kết cấu tường cừ phù hợp. 2 Với lí do trên, tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu hiệu quả sử dụng tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong xây dựng nhà cao tầng ở Hà Nội. 2. Mục tiêu của luận văn - Phân tích, lựa chọn phương pháp tính toán tường cừ phù hợp. - Tính toán điển hình tường chắn khi thi công hố đào bằng phương pháp Top- down. Việc tính toán được thực hiện cho các công trình ởcác dạng đất nền điển hình của Hà Nội. Tổng hợp, phân tích và đánh giá kết quả tính toán theocác mức độ hiệu quả sử dụng tường trong đất. - Trên cơ sở kết quả tính toán, đưa ra đánh giá về mức độ phù hợp và phạm vi áp dụng đối với giải pháp tường trong đất kết hợp với công nghệ Top-down trong thi công tầng hầm nhà cao tầng trong điều kiện đất nền khu vực Hà Nội. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn là công nghệ thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp Top-down, sử dụng tường trong đất trong điều kiện đất nền Hà Nội 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Vể thực nghiệm: + Thu thập và phân tích kết quả khảo sát địa chất đất nền khu vực Hà Nội. + Thu thập kinh nghiệm thực tế. - Về lí thuyết: + Từ các số liệu thực nghiệm thu thập được, trên cơ sở phân tích, đánh giá điều kiện đất nền khu vực Hà Nội, lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn để tính tường chắn với mô hình nền phù hợp cho tính toán hố đào sâu. + Sử dụng chương trình phần mềm PLAXIS tính toán tường chắn hố đào cho các công trình cụ thể, với các dạng nền điển hình ở khu vực Hà Nội. + Đánh giá kết quả, từ đó rút ra kết luận. 3 5. Nội dung của luận văn Luận văn bao gồm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan về hố đào sâu trong thi công tầng hầm nhà cao tầng. Chương 2: Các phương pháp tính toán hố đào sâu. Chương 3: Tính toán ứng dụng. Kết luận và kiến nghị 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 1.1 Tình hình phát triển về xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm 1.1.1 Khái niệm về nhà cao tầng và tầng hầm Nhà cao tầng:Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế đã đưa ra định nghĩa nhà cao tầng như sau: Nhà cao tầng là ngôi nhà mà chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường [3]. Căn cứ vào chiều cao và số tầng nhà, Uỷ ban nhà cao tầng Quốc tế phân nhà cao tầng thành 4 loại như sau[3]: - Nhà cao tầng loại 1: 9~16 tầng (Chiều cao ≤ 50m) - Nhà cao tầng loại 2: 17 ~ 25 tầng (Chiều cao ≤ 75m) - Nhà cao tầng loại 3: 26 ~ 40 tầng (Chiều cao ≤ 100m) - Nhà cao tầng loại 4: Trên 40 tầng (Nhà siêu cao tầng) Tầng hầm: Là những tầng nhà nằm thấp hơn so với mặt đất. Tầng hầm có thể nửa nổi nửa chìm (bán hầm), hoặc chìm hoàn toàn trong đất.Tầng hầm có thể được sử dụng đáp ứng nhiều công năng khác nhau: - Gara đỗ xe; - Trung tâm thương mại, nhà hàng, bar, vui chơi giải trí; - Tầng kỹ thuật, bố trí các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà: Điều hòa, thông gió, xử lý nước thải, an ninh… - Nơi trú ẩn, lánh nạn khi có sự cố… - Đối với các công trình an ninh, quốc phòng, tầng hầm là nơi bố trí các phòng an toàn, nơi trú ẩn, kho lưu trữ các tài liệu mật, cất giữ tài sản quốc gia… 5 Số lượng tầng hầm nhà cao tầng chủ yếu phụ thuộc vào mục đích sử dụng, điều kiện địa chất, kỹ thuật và công nghệ xây dựng hiện có. 1.1.2 Xu hướng phát triển nhà cao tầng có tầng hầm Ở Việt Nam, nhà cao tầng có tầng hầm đầu tiên sau năm 1954 được xây dựng chính là tầng hầm của nhà 11 tầng (móng cọc đóng 12m), được Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (IBST) thiết kế và Sở Xây dựng Hà Nội thi công vào năm 1981. Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, khoa học kỹ thuật, và xuất phát từ nhu cầu sử dụng, nhà cao tầng được xây dựng ngày càng phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn.Việc xây dựng tầng hầm trong nhà cao tầng đã tỏ ra có hiệu quả tốt về mặt công năng sử dụng.Với sự phát triển hiện nay, khi quỹ đất xây dựng ngày càng bị thu hẹp, việc khai thác không gian dưới mặt đất trong xây dựng công trình là một xu hướng tất yếu. Ngày càng có nhiều nhà cao tầng có nhiều tầng hầm được xây dựng, và chiều sâu tầng hầm cũng ngày một tăng. Hiện nay đã có khá nhiều nhà cao tầng có tầng hầm đã và đang xây dựng trên khắp các tỉnh thành của nước ta, đặc biệt là các đô thị lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng...Sau đây là bảng tổng hợp một số công trình cao tầng nhiều tầng hầm đã thi công ở khu vực Hà Nội Bảng 1-1: Nhà cao tầng có tầng hầm ở Hà Nội STT Tên công trình Mô tả Đặc điểm thi công tầng hầm 1 Toà nhà tháp Vietcombank - 22 tầng nổi - Tường trong đất - 2 tầng hầm - Neo trong đất 2 Vincom Center - 191 Bà Triệu - 25 tầng nổi. - Tường trong đất - 3 tầng hầm. - Thi công Top-down 3 Pacific Place - 83 Lý Thường Kiệt - 19 tầng nổi. - Tường trong đất - 5 tầng hầm - Thi công Top-down 4 Mipec Tower – 229 - 2 tháp 25-27 tầng nổi - Tường trong đất 6 STT Tên công trình Tây Sơn Mô tả - 2 tầng hầm Đặc điểm thi công tầng hầm - Thi công Semi Topdown 5 6 Ocean Park - số 1 Đào - 19 tầng nổi. - Tường bê tông Duy Anh - 2 tầng hầm. - Cọc xi măng đất D’.Palais de Louis - số - 27 tầng nổi - Tường trong đất 6 Nguyễn Văn Huyên - 4 tầng hầm. - Thi công Top-down Toà nhà hỗn hợp Sông 7 8 Đà – Hà Đông – Km 10 Nguyễn Trãi Royal City – 72A Nguyễn Trãi - 34 tầng nổi. - Tường bê tông - 2 tầng hầm. - Cừ Larsen, chống bằng dầm thép hình, đào hở - Tổ hợp các công trình chức năng trên một diện tích rộng lớn - Tường trong đất - Thi công Top-down - 5 tầng hầm 9 Lotte Center Hanoi – Liễu Giai - 65 tầng nổi - Tường trong đất - 5 tầng hầm - Thi công Top-down Thi công tầng hầm nhà cao tầng bao hàm rất nhiều vấn đề: kết cấu chắn giữ hố đào, đào đất, hệ chống giữ ngang, thi công móng, thi công dầm, sàn các tầng hầm... Việc lựa chọn phương pháp thi công kết hợp với hệ thống chống giữ hố đào phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: quy mô công trình, đặc điểm vị trí xây dựng công trình, tài liệu và kết quả khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn, điều kiện kinh tế, kĩ thuật, năng lực thi công ... Trên thực tế có rất nhiều giải pháp cho bài toán hố đào. Ở đây chỉ giới thiệu một số phương pháp thi công tầng hầm và hệ kết cấu tường chắn đất phổ biến nhất hiện nay trong thi công tầng hầm nhà cao tầng. 7 1.2 Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng 1.2.1 Các phương pháp thi công đào mở 1.2.1.1 Phương pháp đào mở, không chống Đây là phương pháp cổ điển, được áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, thiết bị thi công đơn giản. a) b) Hình 1.1: Phương pháp đào hở a) Đào đất theo mái dốc tự nhiên. b) Đào đất có cừ, không chống Ưu điểm: - Thi công đơn giản, độ chính xác cao. - Việc xử lí kỹ thuật công trình cho tầng hầm đơn giản vì nó như kết cấu nằm trên mặt đất. Nhược điểm: - Khi chiều sâu hố đào lớn thì khó thực hiện, đặc biệt khi bề mặt địa tầng là các lớp đất yếu. - Khi không dùng tường cừ thì mặt bằng phải rộng để đủ khoảng cách mở taluy, khối lượng đào đất lớn, đồng thời phải đắp trả đất sau khi thi công tường tầng hầm. - Tính an toàn, ổn định hố móng thấp. 8 1.2.1.2 Phương pháp văng chống Thi công hệ văng chống ngang để chịu áp lực đất sau lưng tường trước khi đào đất. Hệ thống văng chống bao gồm các thanh chống ngang, thanh giằng ngang( tì lên tường), cột chống. Hệ thống nay thường được làm bằng thép hình, trong đó các dầm văn chịu lực nén của áp lực đất từ các tường đối diện nhau, các cột chống đỡ dầm, giữ ổn định cho dầm, giảm chiều dài tính toán cho dầm văng. Hình 1.2: Sơ đồ hệ văng chống tường tầng hầm Trình tự thi công theo phương pháp văng chống như sau [12]: 1. Thi công các cột chống giữa 2. Đào đất giai đoạn 1 3. Thi công hệ dầm bo phía trên bề mặt đào đất, sau đó lắp đặt hệ văng chống ngang. 9 4. Lặp lại các bước 2 và 3 cho tới chiều sâu thiết kế 5. Thi công hệ kết cấu móng công trình 6. Tháo dỡ hệ văng chống ngay trên móng 7. Thi công hệ sàn tầng hầm 8. Lặp lại các bước 6 và 7 cho tới khi hoàn thành thi công sàn tầng trệt Hình 1.3: Hình ảnh thi công bằng phương pháp văng chống 10 Ưu điểm: - Thi công đơn giản, sơ đồ làm của hệ văng chống rõ ràng, dễ tính toán. - Có thể luân chuyển được vật liệu làm hệ văng chống ngang. - Có thể áp dụng được với nhiều dạng hố đào, đất nền, với các chiều sâu hố đào khác nhau. Nhược điểm: - Chiếm nhiều không gian trong hố đào, gây khó khăn cho công tác đào đất, thi công kết cấu phần ngầm. - Khi chiều ngang, chiều sâu của hố móng lớn thì hệ chống đỡ sẽ rất phức tạp, dày đặc, cần nhiều cột chống trung gian. 1.2.1.3 Phương pháp neo trong đất Để khắc phục những nhược điểm của phương pháp văng chống, người ta dùng các neo bê tông để giữ tường chắn. Thanh neo là một loại thanh chịu kéo kiểu mới, một đầu thanh liên kết với kết cấu công trình hoặc tường cọc chắn đất, đầu kia neo chặt vào trong đất hoặc tầng nham của nền đất để chịu lực nâng lên, lực kéo nhổ, lực nghiêng lật hoặc áp lực đất, áp lực nước của tường chắn, nó lợi dụng lực neo giữ của tầng đất để duy trì ổn định của công trình [2]. Trình tự thi công theo phương pháp neo như sau [12]: 1. Đào đất giai đoạn 1 2. Khoan lỗ neo 3. Lắp đặt cáp 4. Bơm vữa 5. Kéo căng dự ứng lực và khóa đầu neo 6. Tiếp tục đào đất giai đoạn 2 7. Lặp lại các bước từ 2 đến 6 cho tới khi đên chiều sâu thiết kế