Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Ứng dụng cọc thép nhồi bê tông trong thi công tầng hầm bằng phương pháp topdown

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (911.31 KB, 7 trang )

ỨNG DỤNG CỌC THÉP NHỒI BÊ TÔNG TRONG THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG  PHÁP
TOPDOWN.
 
                                                     TS Trần Hồng Hải.
                                                     Trưởng Bộ Môn Công nghệ & Quản lý Xây Dựng
                                                     Khoa Xây Dựng DD&CN ­ Đại học Xây Dựng
 
Vấn đề :
Ở nước ta hiện nay, các công trình có thiết kế nhiều tầng hầm xuất hiện ngày càng nhiều taị các thành phố lớn. Đối với
điều kiện xây chen ở các khu đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh và Hà nội, công nghệ thi công tầng hầm theo phương pháp
Top­down là không thể thay thế. Một phương pháp để chống tạm cho tầng hầm trong thi công Top­down hiện đang được sử dụng
rộng rãi ở ViệtNamhiện nay là phương pháp sử dụng thép tổ hợp Kingpost. Tuy nhiên, thực tế chỉ ra rằng, hệ Kingpost chỉ phù hợp
với những công trình có số lượng tầng hầm nhỏ hơn hoặc bằng 3 tầng hầm. Đối với các công trình có số lượng tầng hầm lớn hơn
hoặc bằng 5 tầng hầm thì việc sử dụng hệ Kingpost là không phù hợp do khả năng chịu lực của hệ Kingpost là kém so với tải trọng
thực tế. Bài báo sẽ giới thiệu phương pháp sử dụng hệ thống chống tạm bằng ống thép nhồi bê tông, hiện đang được sử dụng
rộng rãi tại một số nước trên thế giới, dùng để thi công các công trình có số lượng tầng hầm lớn. Dựa trên cơ sở ứng dụng phương
pháp, lý thuyết tính toán kết cấu, các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thi công bài báo đề xuất quy trình ứng dụng cọc thép nhồi bê
tông cho các công trình thực tế tại Việt Nam hiện nay.
Over the years, more and more buildings with multiple basements appear in big cities inVietnam. With the limited­working­space
conditions as inHanoiandHo Chi Minh City, the only construction method that can be used in the construction of basement is Top­
down  method.  Currently  inVietnam,  the  most  widely  used  technique  for  the  temporary  bracing  system  in  Top­down  method  is
Kingpost system. However, as the facts show, Kingpost system is only suitable for buildings with the number of basements smaller
than 3 basements. For buildings with the number of basements greater than 5, Kingpost system is not suitable as the structural
ability of the Kingpost system is limited. This paper will introduce the bored column technique, which has been widely used in some
countries  in  the  world  in  the  construction  of  buildings  with  large  number  of  basements.  Based  on  the  technique  application,
methodology of structural calculation, as well as technical requirements during the construction process, the paper will recommend
a procedure for applying the bored column technique in the construction of buildings inVietnam.
Nội dung :
Việc lựa chọn hệ kết cấu chịu lực cho tầng hầm trong quá trình thi công topdown liên quan trực tiếp đến cấu tạo và tính
toán tiết diện của hệ cột chống tạm, hệ thống kết cấu dầm sàn của tầng hầm. Các công trình đang thi công Top­Down hiện nay khi
số lượng tầng hầm khá phổ biến ở mức trên 3 tầng thì việc sử dụng sử dụng hệ cột chống tạm (chế tạo từ thép hình , thép tổ hợp


kingpost) là rất phổ biến.
Tuy nhiên khi số lượng tầng hầm lớn hơn  5 thì việc sử dụng hệ cột chống tạm như trên sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Lý do
đơn giản để hệ cột chống tạm có thể đỡ được toàn bộ số tầng hầm phía trên thì yêu cầu về khả năng chịu lực của hệ cột chống
tạm là rất lớn mà hệ thống cột chống tạm (chế tạo từ thép hình, thép tổ hợp kingpost) không đảm nhận được.
Hệ thống cột chống tạm ống thép nhồi bê tông đã được ứng dụng tại một số nước trên thế giới cho thấy có thể sử dụng để
thi công cho những công trình (số tầng nổi phía trên và số lượng tầng hầm phía dưới nhiều hơn) bởi tận dụng được khả năng chịu
lực của cả cột thép – BTCT . Dựa trên cơ sở ứng dụng hệ thống cột chống tạm ống thép nhồi bê tông, lý thuyết tính toán kết cấu
BTCT, các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thi công topdown bài báo nhằm mục đích giúp các nhà xây dựng thấy rõ được sự cần
thiết ứng dụng cọc thép nhồi bê tông cho các công trình thực tế tại Việt Nam hiện nay.
1. 1.Cấu tạo của hệ cột chống tạm thép nhồi bê tông [11]
                                                 


                                                        Hình 1 Cấu tạo cột tạm ống thép nhồi bê tông theo đăng ký phát minh của
 (1)cột tạm ống thép sẽ được nhồi bê tông, (2) bê tông trong cột tạm, (3) (4) thép dọc và thép đai của cột tạm, ống siêu âm, (6)
sườn thép gia cường, (7) cọc khoan nhồi,cọc barrette.
Đường kính cột chống tạm đủ lớn (D600­D1500) đảm bảo được các yêu cầu sau:
­         Đảm bảo để đổ được bê tông cọc khoan nhồi, cọc barrette trong lòng cột tạm khi sử dụng ống đổ bê tông (ống tremie) trong
quá trình thi công.
­         Đặt được ít nhất 2 ống siêu âm để kiểm ra chất lượng bê tông trong cột tạm.
Cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông theo kinh nghiệm nước ngoài có đường kính, chiều cao tiết diện từ 600mm cho đến 1500mm.
Chiều dài của cột tạm ống thép nhồi bê tông có thể lên tới 30m (được tính từ cốt của đỉnh cọc khoan nhồi, cọc barrette đến cốt của
sàn tầng hầm một).
1. 2.Quy trình chế tạo cột thép nhồi bê tông trên công trường
Cột thép nhồi bê tông có tiết diện hình tròn và hình chữ nhật được chế tạo từ bản thép có chiều dày từ 10­20mm (đối với cột
tiết diện hình tròn chúng được tổ hợp tử 2 nửa hình tròn, còn cột tiết diện hình vuông hình chữ nhật tổ hợp từ 4 cạnh, quy trình tổ
hợp liên kết như hình vẽ 2, hình vẽ 3).
Cấu tạo của sườn thép có thể sử dụng ống thép tròn và sườn thép [hình 2, hình 3]. Chiều dài của liên kết bằng chiều dày của
sàn hoặc mũ cột sàn tầng hầm (khi sử dụng hệ sàn không dầm) hoặc bằng chiều cao tiết diện của dầm liên kết với cột tạm (đối với
hệ dầm sàn thường) cộng với một khoảng 200mm cả phía trên và phía dưới. Mục đích của việc kéo thêm chiều dài liên kết là đảm

bảo sai số cao độ trong quá trình thi công, cũng như đảm bảo liên kết giữa sườn thép và ống thép. Tiết diện của bản thép liên kết
đảm bảo chiều sâu của dầm và sàn neo vào trong cột tạm một khoảng 150mm. Chiều dày thép bản và số lượng sườn gia cường
được tính toán quy đổi nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của tiết diện khi thi công là tương đương nhau.
2.1 Chế tạo cột ống thép tròn nhồi bê tông (Cột tạm được tạo thành từ hai nửa ống thép).  [xem hình 2]
-          Đầu tiên sử dụng một nửa bán nguyệt
-          Lắp đặt xương gia cường tại vị trí các cốt sàn tầng hầm, lắp đặt ống siêu âm và cốt thép dọc và thép đai cho cột ống thép
nhồi BTCT.
-          Liên kết hàn giữa xương gia cường, nửa ổng bán nguyệt, cốt thép dọc, thép đai nhằm mục đích cố định hệ thống sườn
thép và cốt thép trong ống thép chiều dài đường hàn phải được tính toán chi tiết).
-          Sau đó chúng ta ghép nửa còn lại của ống thép và hàn suốt dọc chiều dài của ống thép.


                                                                                  Hình 2 Chế tạo cột tạm thép ống hình tròn
2.2 Chế tạo cột ống thép hình chữ nhật nhồi bê tông (Cột tạm được ghép từ bốn bản thép cong hoặc phẳng  tạo thành). [xem hình
3]
-          Bước đầu tiên sử dụng hai bản thép bề rộng và một bản thép bề cao tiết diện ghép hàn suốt chiều dài tạo thành một tổ
hợp hình máng.
-          Tiến hành lắp đặt các xương gia cường, ống siêu âm, thép dọc và thép đai.
-          Để đảm bảo thép dọc, thép đại và hệ xương gia cường không bị trôi xuống hố khoan, tiến hành liên kết hàn điểm vào hệ
máng của ống thép (chiều dài đường hàn phải được tính toán chi tiết).
-           Sau khi đã hoàn thành lắp và liên kết các cấu kiện tiến hành hàn ghép bản thép còn lại của ống và hàn suốt chiều dài
ống.

                                                              Hình 3 Chế tạo cột tạm thép ống hình chữ nhật
 
1. 3.Quy trình thi công cột chống tạm thép nhồi bê tông
Công nghệ thi công cọc khoan nhồi, cọc barrette đã rất phổ biến tại Việt nam hiện nay và được rất nhiều các tài liệu đề
cập đến [1,2,3,4,5], để kết hợp quá trình thi công cọc khoan nhồi, cọc barrette với việc thi công cột chống tạm ống thép nhồi bê tông
cốt thép cần những biện pháp kỹ thuật cụ thể hơn cho công đoạn sau.
Theo kinh nghiệm nước ngoài [9,10] phần ống thép của cột chống tạm được liên kết và được hạ xuống hố khoan cùng với



Theo kinh nghiệm nước ngoài [9,10] phần ống thép của cột chống tạm được liên kết và được hạ xuống hố khoan cùng với
lồng thép của cọc khoan nhồi [hình 4]. Thông thường cọc khoan nhồi có đường kính lớn hơn so với đường kính của cột tạm nên
cần neo giữ chắc chắn đầu trên của cột tạm bằng các gông dầm thép hình tránh lồng thép và cột tạm bị trôi xuống phía dưới hố
khoan. Liên kết hàn giữa thép chủ của cọc khoan nhồi, cọc barrette với cột tạm phải được tính toán trong thuyết minh biện pháp thi
công và giám sát chặt chẽ việc thực hiện ngoài hiện trường. Khi số lượng tầng hầm nhiều, cột chống tạm sẽ có chiều dài lớn, vì
vậy chúng ta phải tiến hành chia đoạn tổ hợp các đoạn trong quá trình thi công. Biện pháp ghép nối trong quá trình thi công chủ
yếu dùng liên kết hàn.  Đỉnh các cột tạm phải có các vít căn chỉnh để tim của cọc nằm đúng vị trí thiết kế [hình 5].
 
 

Hình  4  Thi  công  lắp  dựng  cốt  thép  cọc  khoan  nhồi  và  cột  chống  tạm  công  trình  tại  thủ  đô  Moscow  Liên  Bang  Nga  do
Yurkevich Engineering Bureau Ltd thi công.

                                                Hình 5 Hệ thống kích vít căn chỉnh, định vị cột chống tạm.
1. 4.Các phương pháp tính toán thiết kế cột chống tạm:
Việc thiết kế cột chống tạm ống thép nhồi bê tông được tiến hành theo đúng các chỉ dẫn quy định trong quy phạm thiết kế.
Sau  khi  tiến  hành  phân  tích  hệ  thống  kết  cấu  chịu  lực,  lập  mô  hình  tính  toán  dựa  trên  các  phần  mềm  phân  tích  kết  cấu  như
SAP2000, ETABS… tiến hành tổ hợp các trường hợp tải trọng, chọn ra tổ hợp tải trọng bất lợi nhất gây ra cho cột tạm để tính toán
tiết diện cốt thép. Các phương pháp tính toán cột chống tạm cụ thể được đề cập trong [6,7,8,9].
Kết luận:
      Nội dung của bài báo đề cập đến phương pháp ứng dụng cột chống tạm bằng ống thép nhồi bê tông dựa theo đăng ký
phát minh [11]. Đây là một trong những hướng ứng dụng thực tế rất cần thiết cho các công trình xây dựng nhiều tầng hầm
trong các thành phố lớn tại Việt Nam hiện nay.


trong các thành phố lớn tại Việt Nam hiện nay.
      Các Đơn vị xây lắp chuyên ngành xây dựng công trình ngầm nên có những đầu tư nghiên cứu dựa trên lý thuyết và thực
tế các công trình đã được thi công để đưa ra quy trình thi công của riêng mình. Việc tính toán thiết kế, đề xuất quy trình kỹ

thuật thi công, kiểm soát chất lượng để triển khai áp dụng cột tạm ống thép nhồi bê tông cần phải được nghiên cứu cụ thể
chi tiết đảm bảo ứng dụng an toàn, phù hợp với điều kiện công trình của Việt nam.
CÁC DỮ LIỆU
Bảng 1 .    Khả năng chịu tải của cột ống thép nhồi
 

Kích thước tiết diện cột

Chiều dài tính

Chiều
dài

Bản cánh
Stt

cột

Bản bụng

C.cao TD

năng
uốn dọc

Trong MP Ngoài MP

chịu lực

A

b1

d1

hb

db

l

lx

[N]gh

Ly


H(mm)

Khả

Hệ số

toán

(mm) (mm) (mm) (mm) (cm2) (mm)

(cm)

(cm)




(T)

1

400

300

20

360

12

163.2 3600

252

252

0.98 0.93 292.44

2

500

400


20

460

12

215.2 3600

252

252

0.98 0.95 396.48

3

600

500

20

560

12

267.2 3600

252


252

0.99 0.97 499.71

4

400

300

20

360

12

163.2 7200

504

504

0.94 0.79 250.01

5

500

400


20

460

12

215.2 7200

504

504

0.96 0.87 360.79

6

600

500

20

560

12

267.2 7200

504


504

0.97 0.90 467.75

Bảng 2 Khả năng chịu lực của cột tạm thép hình

Đặc trưng hình học và tiết diện

Chiều
dài

Stt

H

b

Chiều

Hàm

S

dày

lượng

bêtông


bản thép cốt thép
(mm) (mm) (mm)

(mm)

Abt
(cm2)

cột
S thép

S thép

bản (At) tròn (As)

(cm2)

Chiều
dài
tính
toán

Hệ số

Khả

uốn

năng


dọc chịu lực

l

l0

[N]gh

(cm2)

(mm)

(cm)

(T)

1

400 300

12

0

1037.76 162.24

0

3600


252

0.96

462.84

2

500 400

12

0

1789.76 210.24

0

3600

252

1.00

684.68


3

600 500


12

0

2741.76 258.24

0

3600

252

1.00

911.64

4

400 300

12

2%

1037.76 162.24

20.76

3600


252

0.96

535.33

5

500 400

12

2%

1789.76 210.24

35.80

3600

252

1.00

815.34

6

600 500


12

2%

2741.76 258.24

54.84

3600

252

1.00 1111.79

 
Thông số chung về vật liệu như sau:
Cường độ tính toán của thép bản (thép CT3), Rt=2150 daN/cm2
Modul đàn hồi của thép bản, Et=2.06*106  daN/cm2

Cường độ tính toán của thép tròn (thép AIII), Rs=3650 daN/cm2
Modul đàn hồi của thép tròn, Es=2.1*106   daN/cm2

Cường độ chịu nén tính toán của bê tông (Mác 300), Rbn =130 daN/cm2
Cường độ chịu kéo tính toán của bê tông, Rbk=10 daN/cm2
Modul đàn hồi của bê tông, Eb =2.9*105  daN/cm2
Hệ số điều kiện làm việc, =0.9
 
Bảng 3.  Các công trình thực tế với số lượng tầng hầm ngày càng lớn


TT

Tên công trình

Địa điểm

1

Tổ  hợp  KS,  VP,  TTTM,  GD
và CH Royal City

72  ­  Nguyễn  Trãi  Thanh
Xuân TP HN

Delta

05 tầng hầm

2

Vincom center

Quận 1 TP HCM

Delta

06 tầng hầm

Chung cư M5


Nguyễn Chí Thanh – Ba
Đinh ­ TP HN

Long Giang

05 tầng hầm

4

DIAMON FLOWER TOWER

Lô C1 Trung Hòa Nhân
Chính TP HN

Licogi 13

04 tầng hầm

5

Tòa Tháp VCCI (Trung tâm
thương mại)

Số 9 Đào Duy Anh – TP
Hà Nội

Delta

04 tầng hầm


6

Công trình nhà ở và cao ốc
văn phòng N05

Trung Hòa Cầu Giấy TP
HN

Vimeco

03 tầng hầm

7

Sailing Tower

51 Nguyễn Thị Minh Khai,
Q. 1, TP. HCM

Long Giang

03 tầng hầm

3

88 Láng Hạ Đống Đa TP

Đơn vị thi
công


Đặc điểm
tầng hầm

03 tầng hầm


8

SKY CITY TOWERS

88 Láng Hạ Đống Đa TP
HN

Delta

03 tầng hầm

9

Tổ hợp VIGLACERA

Mễ Trì Từ Liêm TP HN

Long Giang

03 tầng hầm

11

Pacific Place


 83 Lý Thường Kiệt Hoàn
Kiếm TP HN

Cty XD Sông
Đà2

03 tầng hầm

12

Khách sạn REX Saigon

141 Nguyễn Huệ Quận 1
TP HCM

Long Giang

03 tầng hầm

Vincom Hà Nội

191 Bà Triệu Quận Hai Bà
Trưng TP HN

Delta

03 tầng hầm

14


Apex Tower

HH3 Phạm Hùng Từ liêm
TP HN

Bachy
Soletanche

03 tầng hầm

15

Tòa nhà FPT

89 Láng Hạ Đống Đa TP
HN

Thiên Ân

03 tầng hầm

13

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO                         
1. 1.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỐ MÓNG SÂU. PGS. TS. Nguyễn Bá Kế. Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội 2002.
2. 2.NỀN MÓNG VÀ TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG. GS. TSKH. Nguyễn Văn Quảng.
3. 3.MÓNG NHÀ CAO TẦNG, KINH NGHIỆM NƯỚC NGOÀI. PGS. TS. Nguyễn Bá Kế, PGS. TS. Nguyễn Tiến Chương, KTS.

Nguyễn Hiền, KS. Trịnh Thành Huy.
4. 4.THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI. PGS. TS. Nguyễn Bá Kế
5. 5.CHỈ DẪN KỸ THUẬT THI CÔNG VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI. GS. TSKH. Nguyễn Văn Quảng
6. 6.KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP ­ BÊTÔNG. PGS.TS. Phạm Văn Hội
7. 7.KẾT CẤU THÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN. PGS.TS. Phạm Văn Hội, PGS.TS. Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn
Tường
8. 8.KẾT CẤU BÊTÔNG CỐT THÉP,  PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢPGS.TS. Phan Quang Minh – GS.TS. Ngô Thế Phong – GS.TS.
Nguyễn Đình Cống.
9. 9.LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG. KS Vũ Đăng Việt ĐHXD 2009.
10.DEVELOPMENT TOP­DOWN METHOD OF UNDERGROUND CONSTRUCTION OR HI­TECH IN RUSSIAN.
P.B. Yurkevich, Yurkevich Enginneering Bureau Ltd., Moscow, Russian Federation.
11.ПАТЕНТ  НА  ИЗОБРЕТЕНИЕ  №   2229557  "Буровая  железобетонная  колонна  и  способ  ее  возведения"  OOO
“Инженерное бюро Юркевича’’



×