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. TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG 67
3.1 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
E
s
Mô đun đàn hồi của đất
E

0
Mô đun biến dạng của đất
E
50
, E
25
Mô đun đàn hồi cát tuyến
ef
50
r
E

Độ cứng thứ cấp trong thí nghiệm 3 trục, có thoát nước
efr
oed
E

Độ cứng trong thí nghiệm 1 trục
ef
ur
r
E

Độ cứng khi gia tải/dỡ tải
E
t
Mô đun đàn hồi tiếp tuyến
υ
Hệ số Poisson
υ

t

Hệ số Poisson tiếp tuyến
φ
Góc ma sát trong của đất
ε
Biến dạng của đất
e
ε

Biến dạng đàn hồi của đất
p
ε

Biến dạng dẻo của đất
R
o
Cường độ chịu tải quy ước của đất
K
0
Hệ số áp lực đất tĩnh
K
a
Hệ số áp lực đất chủ động
K
p
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
E
a
Áp lực đất chủ động
E
p
Áp lực đất bị động
K
s
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
'
v
σ

Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng

'
h
σ
Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang
u
x
Chuyển vị theo phương x
u
y
Chuyển vị theo phương y
M, N, V Mô men, lực dọc, lực cắt trong tường
M
u
Khả năng chịu Mô men của tường
V
u
Khả năng chịu lực cắt của tường
A
s
,
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 Viet-
combank
- 22 tầng nổi
- 2 tầng hầm
- Tường trong đất
- Neo trong đất
2
Vincom Center - 191
Bà Triệu
- 25 tầng nổi.
- 3 tầng hầm.
- Tường trong đất
- Thi công Top-down
3
Pacific Place - 83 Lý
Thường Kiệt
- 19 tầng nổi.
- 5 tầng hầm
- Tường trong đất
- Thi công Top-down
4
Mipec Tower – 229
- 2 tháp 25-27 tầng nổi - Tường trong đất

6

STT Tên công trình Mô tả
Đặc điểm thi công tầng
hầm
Tây Sơn

- 2 tầng hầm
- Thi công Semi Top-
down
5
Ocean Park - số 1 Đào
Duy Anh
- 19 tầng nổi.
- 2 tầng hầm.
- Tường bê tông
- Cọc xi măng đất
6
D’.Palais de Louis - số
6 Nguyễn Văn Huyên
- 27 tầng nổi
- 4 tầng hầm.
- Tường trong đất
- Thi công Top-down
7
Toà nhà hỗn hợp Sông
Đà – Hà Đông – Km
10 Nguyễn Trãi
- 34 tầng nổi.
- 2 tầng hầm.
- Tường bê tông
- Cừ Larsen, chống bằng
dầm thép hình, đào hở
8
Royal City – 72A
Nguyễn Trãi
- Tổ hợp các công trình

chức năng trên một diện
tích rộng lớn
- 5 tầng hầm
- Tường trong đất
- Thi công Top-down
9
Lotte Center Hanoi –
Liễu Giai
- 65 tầng nổi
- 5 tầng hầm
- Tường trong đất
- 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

11

8. Thi công móng công trình
9. Tuần tự thi công hệ dầm sàn tầng hầm từ móng lên đến sàn tầng trệt

Hình 1.4: Trình tự thi công neo trong đất
a) Tạo lỗ neo; b) Lắp đặt dây neo; c) Bơm vữa; d) Căng cáp và khóa đầu neo


12


Hình 1.5: Hình ảnh thi công bằng phương pháp neo
Ưu điểm:
- Hiệu suất đào đất và thi công tầng hầm cao.
- Thời gian thi công ngắn.
- Thích hợp với những hố móng rộng, sâu.
Nhược điểm:
- Khả năng chịu lực của neo phụ thuộc rất lớn vào đất nền, không thể áp dụng
cho đất yếu.

- Phải hết sức lưu ý khi thi công neo trongđiều kiện đất hạt rời, ở độ sâu 10 m
dưới mực nước ngầm.
- Chất lượng neo khó kiểm soát, nếu chất lượng neo không tốt, chuyển vị đất
nền, chuyển vị tường chắn sẽ rất lớn [12].
- Công nghệ thi công phức tạp, giá thành cao.

13

1.2.1.4 Phương pháp đào đảo
Đối với những hố móng rộng, có thể áp dụng phương pháp này, kết hợp với
phân vùng thi công để đẩy nhanh tiến độ thi công phần ngầm
Trình tự thi công theo phương pháp đào đảo như sau:
1. Đào đất ở khu vực giữa hố móng và giữ lại đất khu vực gần tường chắn
2. Thi công kết cấu ở giữa
3. Đào đất theo mái dốc và lắp đặt hệ văng chống giữa tường chắn và phần
kết cấu đã thi công
4. Tiếp tục đào phần đất sát với tường chắn và thi công phần kết cấu còn lại
của tầng hầm
5. Dỡ bỏ hệ văng chống, hoàn thành thi công tầng hầm

Hình 1.6: Hình ảnh thi công bằng phương pháp đào đảo
Ưu điểm:
- Hiệu suất đào đất và thi công tầng hầm cao.

14

- Thời gian thi công ngắn.
- Cần ít thanh chống hơn so với so với phương pháp văng chống, do đó giảm
chi phí cho lắp đặt và tháo dỡ thanh chống, hạn chết được những nhơcj điểm do hệ
văng chống dày gây ra

- Có thể áp dụng với hố đào có chiều sâu lớn, địa tầng có mực nước ngầm cao
(gây khó khăn cho neo trong đất)
Nhược điểm:
- Phải xử lí tốt mạch ngừng thi công giữa kết cấu trung tâm được thi công
trước và kết cấu xung quanh thi công sau, nếu không có thể gây thấm cho công trình
- Chuyển vị đất nền và chuyển vị ngang của tường vây lớn, đặc biệt là khi đất
nền phía trên là các lớp đất yếu.
1.2.2 Phương pháp thi công Top-down
Những phương pháp thi công vừa trình bày phía trên, nói chung đểu được thực
hiện tuần tự từ dưới lên trên: Đào đất, thi công móng, thi công dầm sàn các tầng
hầm, dỡ bỏ hệ neo, chống, hoàn thành thi công tầng hầm. Tất cả những phương
pháp ấy đều được gọi là phương pháp thi công Bottom-up: Thi công từ dưới lên.
Ngược lại với phương pháp Bottom-up, phương pháp thi công Top-down sẽ
thi công hệ dầm sàn tầng hầm ngay sau khi đào đất. Hệ dầm sàn này là kết cấu của
công trình, sẽ thay thế hệ văng chống tạm bằng thép hình trong phương pháp văng
chống ngang để chống lại áp lực đất sau tường chắn.Theo đó, việc thi công phần
ngầm sẽ hoàn thành cùng với việc kết thúc thi công đào đất.Việc thi công phần
ngầm được thực hiện từ trên xuống dưới và ngược với trình tự thi công móng thông
thường.Chính vì vậy mà phương pháp này được gọi là Top-down [12].
Công nghệ thi công Top-down thực ra không phải là một công nghệ mới trên
thế giới, tuy nhiên, ở Việt Nam thì nó mới được áp dụng trong khoảng từ 20 năm
nay trở lại đây. Công trình đầu tiên là ở Việt Nam được thực hiện với công nghệ
này là Harbourview – Nguyễn Huệ (1993-1994) do công ty Bachy Solatance (Pháp)

15

thi công. Từ đó tới nay, chúng ta đã học hỏi, tiếp thu và đã có nhiều nhà thầu trong
nước có đủ năng lực thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng công nghệ Top-down. Ở
Hà Nội hiện nay đã có nhiều công trình được thi công bằng công nghệ Top-down.
Xem bảng 1.

Trình tự thi công theo phương pháp Top-down như sau [12]:
1. Thi công tường trong đất
2. Thi công cọc nhồi, thi công luôn những cột chống bằng thép hình cùng với
cọc
3. Đào đất giai đoạn 1
4. Thi công sàn tầng trệt
5. Bắt đầu thi công kết cấu phần thân
6. Đào đất giai đoạn 2, thi công sàn tầng hầm 2
7. Lặp lại quy trình tương tự cho đến khi đạt độ sâu thiết kế
8. Thi công sàn tầng hầm, đài, giằng móng…Hoàn thành thi công tầng hầm
9. Tiếp tục thi công kết cấu phần thân tới khi hoàn thành
Trình tự thi công được tóm tắt theo hình 1.7