nghiên cứu về quy trình các bước sản xuất cừ bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng
dẫn của TS. Nguyễn Thanh Sơn. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác. Các tài liệu tham khảo trong luận văn đều có cơ sở khoa học và có nguồn
gốc rõ ràng.
Hải Phòng, ngày ..... tháng ..... năm 2015
Tác giả

i


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Viện Đào tạo sau Đại học, trường Đại
học Hàng Hải Việt Nam, được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô
giáo, các bạn cùng lớp tôi đã tích lũy cho mình được một số kiến thức nhất định về
chuyên môn Xây dựng Công trình thủy và đã được giao đề tài luận văn Thạc sỹ
“Nghiên cứu đề xuất quy trình thi công và đảm bảo chất lượng tường cừ bê tông
cốt thép dự ứng lực trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng”. Đề tài của tôi đã được
hoàn thành với sự nỗ lực, cũng như cố gắng của bản thân mình cùng sự hướng dẫn
hết sức tận tình của TS. Nguyễn Thanh Sơn. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ
của tôi có hạn, vấn đề nghiên cứu có liên quan đến nhiều lĩnh vực chuyên môn
khác nhau… nên chắc chắn vẫn còn tồn tại một số thiếu sót nhất định, rất mong
được các thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để tôi hoàn thiện luận văn tốt hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công trình, Viện Đào tạo
sau Đại học trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn
thành tốt nhiệm vụ của mình.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Thanh Sơn
đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lờ i cảm ơn đến gia
đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo ra mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận
văn thạc sỹ này.

Xin trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan.................................................................................................... i
Lời cảm ơn........................................................................................................ ii
Mục lục............................................................................................................. iii
Danh mục bảng biểu......................................................................................... v
Danh mục hình vẽ............................................................................................. vi
Mở đầu.............................................................................................................. 1
Chương 1: Tổng quan về tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao
tầng.................................................................................................................... 3
1.1. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng............................ 3
1.2. Các dạng tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng ............ 12
1.3. Kết luận...................................................................................................... 20
Chương 2: Ứng dụng và công nghệ thi công cừ bê tông cốt thép dự ứng lực
đúc sẵn trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng................................................ 22
2.1. Các loại cừ bê tông cốt thép dự ứng lực trong xây dựng tầng hầm nhà
cao tầng............................................................................................................. 22
2.2. Trình tự thi công cừ bê tông cốt thép dự ứng lực trong xây dựng tầng
hầm nhà cao...................................................................................................... 26
2.3. Các sự cố hay xảy ra trong thi công cừ bê tông cốt thép dự ứng lực đúc
sẵn trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng....................................................... 49
2.4. Kết luận...................................................................................................... 51
Chương 3: Đề xuất quy trình thi công và giám sát chất lượng thi công tường
cừ bê tông cốt thép dự ứng lực trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng........... 52
3.1. Chế tạo sẵn cừ bê tông cốt thép dự ứng lực và vận chuyển ra công
trường................................................................................................................ 52

3.2. Cẩu lắp và hạ ép cừ bê tông cốt thép dự ứng lực......................................

54

3.3. Chống thấm cho tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực............................. 67

iii


3.4. Công tác an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp khi thi công cừ bê
tông cốt thép dự ứng lực................................................................................... 68
3.5. Kết luận...................................................................................................... 70
Kết luận và kiến nghị..............…………………...….........………................

71

Tài liệu tham khảo............................................................................................ 73

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Bảng thông số phụ thuộc góc ma sát trong φ

9

3.1

Bảng theo dõi độ giãn của cáp khi căng

56

v


DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hình

Tên hình

Trang

1.1

Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng

4

1.2

Sơ đồ phân bố áp lực nước

7

1.3

Sơ đồ tính toán tường tầng hầm không neo

10

1.4

1.5

Cọc ván thép kết hợp chống giữ bằng hệ thép hình để thi
công hố đào các tầng hầm ở nước ngoài
Công tác thi công đào đất, lắp đặt cốt thép tường vây của
công trình văn phòng làm việc ở nước ngoài

13

15

1.6

Dãy tường cọc khoan nhồi

16

1.7

Gia cố thành hố đào bằng dẫy cột xi măng

17

1.8

Thi công ép cọc cừ bê tông dự ứng lực tại TP.HCM

19

2.1

Cừ bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn chữ T sản xuất
trong nhà máy

22

2.2

Bản vẽ chi tiết cấu tạo của cừ hình chữ T

23

2.3

Bản vẽ chi tiết cấu tạo của cừ hình chữ H

26

2.4

Mô hình máy căng thép dự ứng lực

27

2.5

Mô hình máy nắn cắt thép

28

2.6

Mô hình máy uốn nắn thép

28

2.7

Cấu tạo ván khuôn của cừ chữ T và chữ H

28

2.8

Cần trục trượt ray để cẩu đổ bê tông trong xưởng

29

2.9

Sơ đồ quản lý sản xuất bê tông tại xưởng

30

2.10

Sơ đồ liên hệ của dây chuyền sản xuất tại nhà máy cừ bê
tông cốt thép dự ứng lực

vi

31


2.11

Sơ đồ làm việc cừ bê tông khi vận chuyển và cẩu lắp

32

2.12

Sơ đồ quản lý quá trình xuất và vận chuyển cừ

33

2.13

Biện pháp kê, xếp cừ bê tông cốt thép dự ứng lực

34

2.14

Công tác vận chuyển cừ bằng 2 đầu kéo, vừa kéo vừa đẩy

34

2.15

Cừ được cẩu hạ xuống công trình bằng cần cẩu chuyên
dụng

34

2.16

Cần trục bánh xích dùng để cẩu cừ

35

2.16a

Cần trục bánh lốp dùng để cẩu cừ

35

2.17

Máy ép cọc cừ

36

2.18

Sơ đồ quản lý các bước thi công ép cừ chữ H và T

36

2.19

Hình dáng cừ chữ H

37

2.20

Khoan dẫn hướng cừ chữ H

37

2.21

Cẩu lắp và ép cừ chữ H

38

2.22

Khoan rút lõi đất giữa các cừ chữ H

38

2.23

Thổi rửa bề mặt lỗ khoan giữa các cừ chữ H

39

2.24

Đổ bê tông trương nở vào khe giữa của các cừ chữ H

40

2.25

Hình dáng cừ chữ T

40

2.26

Đưa máy ép cừ vào vị trí ép

41

2.27

Cẩu cừ vào ngàm kẹp

42

2.28

Cẩu đoạn cừ tiếp theo vào ngàm kẹp

43

2.29

Vị trí các cừ sau khi ép

43

2.30

Vị trí dây dẫn hướng cừ

44

2.31

Hướng ép của cừ

44

vii

2.32

Sơ đồ quản lý quy trình chống thấm cho tường cừ bê tông
cốt thép dự ứng lực

45

2.33

Vị trí bơm keo đàn hồi vào tường cừ chữ T

45

2.34

Dán màng chống thấm tường cừ chữ T

46

2.35

Dán màng lưới tạo xương tường cừ chữ T

47

2.36

Chèn vữa chống thấm tường cừ chữ T

47

2.37

Cấu tạo chống thấm cho hệ tường cừ hình chữ H

48

3.1

Sơ đồ quan hệ giữa độ giãn dài L và lực kéo P của cáp

57

3.2

Các sai số cho phép khi thi công ép cừ chữ H

67

3.3

Các sai số cho phép khi thi công ép cừ chữ T

67

viii


MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhu cầu sử dụng tầng hầm trong các công trình đặc biệt là nhà cao

tầng ngày một nhiều trên các thành phố lớn do mật độ giao thông và số lượng
phương tiện giao thông cá nhân, nhất là ô tô ngày một gia tăng nhanh chóng, thì
việc thiết kế các công trình có tầng hầm là điều tất yếu. Trong thi công tầng hầm,
đặc biệt là những công trình có tầng hầm nhiều tầng, giải pháp thi công tường chắn
là một phần hết sức quan trọng trong kết cấu để thi công tầng hầm, vì nếu lựa chọn
giải pháp thi công hợp lý thì sẽ tạo ra khả năng thi công thuận tiện và hạn chế được
rất nhiều sự cố.
Một số phương pháp thi công kết cấu chắn giữ để thi công hiện nay bao gồm:
* Dùng cừ thép làm tường chắn tạm.
* Dùng hệ cọc khoan nhồi bê tông cốt thép để thi công kết cấu chắn giữ.
* Dùng hệ tường Barret để thi công kết cấu chắn giữ.
* Dùng tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn để thi công kết cấu chắn
giữ.
Các phương pháp trên đều có những biện pháp thi công và những ưu nhược
điểm riêng. Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam việc sử dụng công
nghệ “Tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực đúc sẵn” để làm kết cấu chắn giữ
tường vây tầng hầm nhà cao tầng ngày một phổ biến rộng rãi hơn với những ưu
điểm nổi bật như thi công nhanh và hiệu quả kinh tế cao, vượt được chiều sâu hố
đào lớn, dễ dàng kiểm soát được chất lượng sản phẩm vì được sản xuất tại nhà
máy.
Do đó, tác giả đề xuất hướng nghiên cứu về quy trình các bước sản xuất tại nhà
máy cũng như vận chuyển và lắp đặt tại công trình của “Cừ bê tông cốt thép dự
ứng lực đúc sẵn”.
1. Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu:
- Quy trình thi công cừ bê tông cốt thép dự ứng lực làm tường vây.
1


- Giải pháp vận chuyển đến công trình.
- Quy trình thi công hạ ép cừ tại công trình.

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Cừ bê tông cốt thép dự ứng lực làm tường vây trong xây dựng tầng hầm nhà
cao tầng.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Phương pháp phân tích
- Phương pháp thống kê
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Tài liệu quy trình, quy phạm
- Lấy ý kiến chuyên gia
4. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
- Góp phần hoàn thiện các quy trình kỹ thuật xây dựng của Việt Nam
- Nâng cao chất lượng, kỹ thuật thi công công trình

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG CHẮN ĐẤT TRONG XÂY DỰNG
TẤNG HẦM NHÀ CAO TẦNG
1.1. Tƣờng chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng
1.1.1. Sự cần thiết và vai trò của tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm
nhà cao tầng
Nhà cao tầng đã được xây dựng từ lâu trên thế giới bởi các nước phát triển.
Hiện nay, số lượng nhà cao tầng ngày một được xây dựng nhiều hơn, kể cả ở các
quốc gia đang phát triển. Ở Châu Âu do đặc điểm là nền đất tương đối tốt, mực
nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng hiện đại và cũng do nhu cầu sử dụng nên gần
như nhà cao tầng nào cũng có tầng hầm, thậm chí là các siêu thị thấp tầng nhưng
cũng có thể có tới 2-3 tầng hầm. Còn ở Châu Á nói chung, số nhà cao tầng có tầng
hầm chưa nhiều, nhưng ở một số nước và vùng lãnh thổ như Hồng Kông, Đài
Loan, Hàn Quốc... thì số lượng nhà cao tầng có tầng hầm chiếm tỉ lệ khá cao [21].
Ở nước ta, nhà cao tầng đang là xu thế xây dựng ở các thành phố lớn, đặc biệt

là Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Các khu nhà này thường được xây dựng
trong khuôn viên nội thành để thuận tiện cho mục đích sử dụng chủ yếu của chúng,
như là cho thuê căn hộ, làm văn phòng hay các trung tâm mua sắm... Khi đó, yêu
cầu về bãi đỗ xe phục vụ nhà cao tầng là một bài toán khó, bởi đất trong thành phố
khá là hạn hẹp. Do đó, việc xây dựng tầng hầm để để xe và lắp đặt các hệ thống kỹ
thuật của toà nhà hay nhằm mục đích khác là một nhu cầu tất yếu. Trường hợp phổ
biến là các công trình cao từ 10 tầng trở lên được thiết kế 1 hay nhiều tầng hầm để
đáp ứng yêu cầu sử dụng của chủ đầu tư trong hoàn cảnh công trình bị khống chế
chiều cao và khuôn viên đất có hạn.
Khi xây dựng tầng hầm cho các công trình nhà cao tầng, một số vấn đề phức
tạp đưa ra là giải pháp thi công khu hố đào sâu trong diện tích đất chật hẹp liên
quan đến các yếu tố môi trường và kỹ thuật. Xây dựng hố đào sâu làm thay đổi
trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu hố đào và có thể làm
thay đổi mực nước ngầm từ đó làm nền đất bị dịch chuyển và có thể trượt, lún, sập
gây hư hỏng cho các công trình lân cận. Vì vậy, sự cần thiết của việc thiết kế các

3


giải pháp và thi công gia cố đất nền xung quanh công trường xây dựng là rất cần
thiết. Do đó, việc xây dựng hệ tường chắn đất trong thi công khu hố đào sâu để xây
dựng tầng hầm nhằm đảm bảo ổn định nền đất xung quanh đóng vai trò rất quan
trọng [21].

Hình 1.1. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng
Để thi công phầ n ngầ m của công tri ǹ h nhà cao tầ ng thi ̀ vấ n đề cơ bản là giữ
thành hố đào không cho sập trong quá trình thi công . Trên thế giới và thực tế tại
Việt Nam hiện nay, các phương pháp thi công tường chắn tầng hầm thường được
áp dụng chủ yếu như là tường cừ thép, tường cừ barrette, tường chắn bằng dãy cọc
khoan nhồi, cột xi măng - đất, tường cừ BTCT, tùy thuộc vào độ sâu hố đào , điề u

kiê ̣n điạ chấ t , mă ̣t bằ ng thi công và giải phá p kế t cấ u . Yêu cầu chung của tường
chắn là phải đảm bảo về ổn định cũng như cường độ dưới tác dụng của áp lực đất
và các tải trọng do được cắm sâu vào đất, neo trong đất hay được chống đỡ từ lòng
hố đào theo nhiều cấp độ khác nhau.
1.1.2. Nghiên cứu sự làm việc của tường chắn đất
a, Các loại tải trọng tác dụng lên tường chắn đất [4,5,19]
Ngoài các loại tải trọng chính như tải trọng tĩnh tải, hoạt tải, một số tải trọng
đặc biệt như tải trọng động (tải trọng động tại mặt sàn, ôtô, cần trục, tải trọng xếp
động vật liệu...), tải trọng ngẫu nhiên (như động đất, lực va đập...) và một số tải
trọng khác, thì tải trọng tác động lên kết cấu tường cừ chủ yếu có:
4


- Áp lực đất
- Áp lực nước
* Áp lực đất tác dụng lên tường chắn đất gồm:
- Áp lực chủ động của đất theo lý thuyết Coulomb:
+ Đối với đất rời: Khi tường cừ thẳng đứng, mặt đất sau lưng tường nằm ngang
tại độ sâu h, theo công thức của Coulomb và Rankine đã đơn giản hóa:
Cường độ áp lực đất chủ động là:

 a   .h.a

(1.1)

Trong điều kiện đơn giản nhất tường chắn vuông góc với mặt đất ta có:


a  tg 2 (450  )
2

(1.2)

Trong đó:
 a : Cường độ áp lực chủ động của đất.

a : Hệ số áp lực đất chủ động.
 : Trọng lượng riêng của đất.

 : Góc ma sát trong của đất.
h: Độ sâu điểm xác định cường độ áp lực đất.

 : lần lượt là góc của tường chắn so với mặt thẳng đứng
+ Đối với đất dính:

 a   .h.a  C.c
C

cos 
 
cos2 (450 
)
2

5

(1.3)

(1.4)

Trong đó:
a như trên

c: Lực dính của đất.
- Áp lực bị động của đất theo lý thuyết Coulomb: Các công thức dùng để xác
định áp lực đất chủ động cũng có thể dùng để xác định áp lực đất bị động với điều
kiện là đổi dấu  và  . Nhưng như đã nói ở trên, nói chung kết quả thu được
thường quá lớn.
+ Đối với đất rời:

 p   .h.p

(1.5)

Trong điều kiện đơn giản nhất ta có:


 p  tg 2 (450  )
2

(1.6)

Trong đó:
 p : Cường độ áp lực bị động của đất.
 p : Hệ số áp lực bị động của đất.

+ Đối với đất dính:
C

cos 
 
cos2 (450 
)
2

Trong đó:
a như trên

* Áp lực nước ngầm lên mặt tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực:

6

(1.7)


Áp lực nước tác dụng lên mặt tường cừ bê tông được xác định theo qui luật

h

thủy tĩnh.

H

Z

MNN

 W   W (Z  h)

EW

γw.(H-h)
Hình 1.2. Sơ đồ phân bố áp lực nước [5]
Giả sử mực nước ngầm tại độ sâu h so với mặt đất. Xét điểm M có độ sâu z kể
từ mặt đất thì áp lực nước tại M được xác định theo công thức sau:

 w   w .( z  h)

(1.8)

Trong đó:

 w : Áp lực nước.

 w : Trọng lượng riêng của nước.
- Khi đất sau lưng tường nằm dưới mực nước ngầm thì trong công thức xác
định áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động trọng lượng riêng của đất  được
tính bằng trọng lượng riêng đẩy nổi  ' .
b, Tính toán tường cừ BT chịu tải trọng của tầng hầm và vách nhà cao tầng:
* Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới chân tường cừ
- Tường cừ bê tông khi dùng làm tường tầng hầm cho nhà cao tầng, thì có thể
hoặc không chịu tải trọng thẳng đứng Ntc do công trình bên trên gây nên.

7


- Trong trường hợp tổng quát, thì phải đảm bảo cho sức chịu của đất nền dưới
chân tường cừ lớn hơn tải trọng của công trình cộng với tải trọng bản thân của bức
tường gây nên tại chân tường, tức là:

p tc 

N tc  G tc
 R tc
b

(1.9)

Trong đó:
Ptc: Áp lực tiêu chuẩn dưới chân tường, T/m2
Ntc: Tải trọng công trình trên mỗi mét dài, T/m
Gtc: Trọng lượng bản thân của mỗi mét dài tường, T/m
Rtc: Sức chịu của đất nền dưới chân tường, T/m2 và được xác định theo công
thức:
Rtc  Ab
. .  B.h. ' D.C tc

(1.10)

Trong đó:
b - Chiều rộng của tường cừ, m.
H - Chiều sâu của
3

 - Dung trọng lớp đất dưới chân tường, T/m

 ' - Dung trọng bình quân của các lớp đất từ chân tường đến mặt đất, T/m

3

Ctc - Lực dính tiêu chuẩn của lớp đất dưới chân tường, T/m2
Tường cừ bằng bê tông cốt thép gồm các tấm cừ bê tông hình chữ T hoặc chữ
H nối liền với nhau qua các khớp nối, cho nên có thể tính cho mỗi mét dài tường
hay tính cho từng đốt cừ.
A,B,D - Các thông số phụ thuộc góc ma sát trong  0 của lớp đất dưới chân
tường, tra theo bảng sau
8


Bảng 1.1. Bảng thông số phụ thuộc góc ma sát trong  0
0

A

B

D

0

A

B

0

0

1,00

3,14

24

0,72

3,87

6,45

2

0,03

1,12

3,32

26

0,84

4,37

6,90

4

0,06

1,25

3,51

28

0,98

4,93

7,40

6

0,10

1,39

3,71

30

1,15

5,59

7,95

8

0,14

1,55

3,93

32

1,34

6,35

8,55

10

0,18

1,73

4,17

34

1,55

7,21

9,21

12

0,23

1,94

4,42

36

1,81

8,25

9,98

14

0,29

2,17

4,69

38

2,11

9,44

10,80

16

0,36

2,43

5,00

40

2,46

10,84

11,73

18

0,43

2,72

5,31

42

2,87

12,50

12,77

20

0,51

3,06

5,66

44

3,37

14,48

13,96

22

0,61

3,44

6,04

46

3,66

15,64

14,64

D

* Tính toán tường cừ không neo:
- Với trường hợp này thì áp dụng khi nhà có tầng hầm với chiều sâu nhỏ. Quan
niệm rằng tường cừ là một vật cứng, nên dưới tác dụng của áp lực đất, nó sẽ bị
quay quanh một điểm C, gọi là điểm ngàm, cách đáy hố đào một khoảng là Zc. Ở
đây, ta phải xác định hai số liệu quan trọng, đó là độ sâu cần thiết của tường và
Moment uốn Mmax để tính cốt thép cho tường. Trình tự tiến hành như sau:
- Xác định các hệ số áp lực chủ động và áp lực bị động của đất vào tường cừ:

9


- Hệ số áp lực chủ động:

a  tg 2 (45 0  )

(1.11)


 p  tg 2 (45 0  )

(1.12)

2

- Hệ số áp lực bị động:

2

- Hiệu số của hai hệ số áp lực chủ động và bị động là:

   p  a
a)

h2

(1.13)
b)

c)

Q1

Z0

Zc
h1

M max

Q2
C

Hình 1.3. Sơ đồ tính toán tường tầng hầm không neo [5]
a) Sơ đồ tường b) Sơ đồ áp lực đất c) Biểu đồ moment

-

Xác định áp lực giới hạn của đất nền dưới chân tường:

q gh   .(h1  h2 )  h2 .a 

(1.14)

- Áp lực chủ động của đất sau tường:
Q1 

 .h2 2 a
2

Q2   .Z c .a

10

(1.15)
(1.16)


- Áp lực đẩy ngang lớn nhất dưới chân tường vào đất:
qmax 

 .h

2

2

.  2(Q1  Q2 )



2

 .h2 .  2.Q1 (h1  3h2 )  3Q2 .(2h2  Z c )
3

  .h2 .

(1.17)

Trong đó:
 - Dung trọng của đất.

 - Góc ma sát trong của đất.

- Chiều sâu ngàm của bức tường vào đất cần thiết để cho tường được ổn định
khi đảm bảo điều kiện: qmax  q gh
- Xác định Moment uốn lớn nhất của tường cừ: Moment lớn nhất tác dụng
điểm nằm dưới đáy hố đào một đoạn Z0:
z 0  h1

M max

a 
 
1  1  
 
a 

2
 h1
Z 0   . 3
 Q1 .  Z 0 
Z0

h1  6
 2

(1.18)

(1.19)

Coi tường là một kết cấu conson, từ Mmax tính được cốt thép chủ cho tường
theo phương pháp thông thường của kết cấu bê tông cốt thép.
* Tường cừ có một hàng neo:
Sơ đồ tính này thường áp dụng cho nhà cao tầng có 2 tầng hầm (với hố đào sâu
khoảng 8 đến 10m).
Điều kiện ổn định của tường cừ như sau:

2

 2


Q1 . (h1  h2)  a  mQ2 h1  h2  a
3

 3

Trong đó:

11

(1.20)


Q1 - Áp lực chủ động của đất.
Q2 - Áp lực bị động của đất.
M - Hệ số điều kiện làm việc, m = 0,7÷1.
- Phản lực của neo là:
N = Q1-Q2

(1.21)

- Điểm tác dụng của Moment uốn lớn nhất vào trong tường cừ là điểm cách
mặt đất một đoạn Z0 :
Z0 

2N
 .a

(1.22)

Ở đây:

 - Dung trọng của đất.

 a - Hệ số áp lực chủ động.

- Giá trị của Moment uốn lớn nhất vào tường Mmax:
M max  N ( Z 0  a) 

 .a
6

Z0

3

(1.23)

1.2. Các dạng tƣờng chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng
Để thi công được những công trình có nhiều tầng hầm thì trên thế giới chủ yếu
áp dụng các phương pháp thi công tường chắn như sau:
1.2.1. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng sử dụng cọc
ván thép
Ngày nay, trong lĩnh vực xây dựng, cọc ván thép được sử dụng ngày càng phổ
biến, đặc biệt là khi thi công tường chắn các công trình có từ 1 đến 2 tầng hầm.
Cọc ván thép được sản xuất với nhiều hình dạng, kích thước khác nhau với các đặc
tính về khả năng chịu lực ngày càng được cải thiện. Cọc ván thép có mặt cắt ngang
thông thường dạng chữ U, Z. Ngoài ra còn có một số loại khác như dạng tấm

12

phẳng cho các kết cấu tường chắn tròn khép kín, dạng hộp được cấu thành từ 2 cọc
U hoặc 4 cọc Z hàn với nhau. Về kích thước, cọc ván thép có bề rộng bản thay đổi
từ 400 mm đến 750 mm và chiều dài thông thường từ 9m đến 15m [22].
Quy phạm có liên quan đến cọc ván thép về thi công và nghiệm thu đóng ép
cọc thì được đề cập đến trong TCVN 9394 - 2012. Phương pháp cọc ván thép này
có những ưu nhược điểm như sau:
* Về nhược điểm:
- Do điều kiện hạn chế về chuyên chở, giá thành nên ván cừ thép thường chỉ sử
dụng có hiệu quả khi mà hố đào có chiều sâu nhỏ từ 7m đến 9m trở xuống.
- Cừ thường bị biến dạng khi có áp lực đất lớn nên hay nên sự cố hố đào.
- Phải sử dụng hệ chống đỡ tốn kém và phức tạp
- Bị ăn mòn trong môi trường làm việc (khi sử dụng các cọc ván thép trong
công trình vĩnh cửu). Nước ngầm, nước mặt dễ chảy vào hố đào qua khe tiếp giáp
giữa hai tấm cừ tại các góc hố đào nên hay gây lún sụt đất lân cận hố đào, gây khó
khăn cho quá trình thi công.
- Rút cừ trong đất dính sẽ kéo theo lượng đất đáng kể theo cừ nên có thể gây
chuyển dịch nền đất lân cận hố đào.

Hình 1.4. Cọc ván thép kết hợp chống giữ bằng hệ thép hình để thi công hố
đào các tầng hầm ở nước ngoài
* Về ưu điểm:
13


- Sau thi công, ván cừ ít khi bị hư hỏng nên có thể sử dụng nhiều lần.
- Cừ thép dễ chuyên chở, dễ dàng hạ và nhổ bằng các thiết bị thi công sẵn có
như máy ép thuỷ lực, máy ép rung.
- Khi dùng máy ép thuỷ lực không gây tiếng và rung động lớn nên ít ảnh hưởng
đến các công trình kế cận.
- Tường cừ được hạ đúng yêu cầu kỹ thuật có khả năng cách nước tốt.

- Dễ lắp đặt các cột chống đỡ trong lòng hố đào hoặc thi công neo trong đất.
- Trong khi thi công và quá trình sử dụng, khả năng chịu ứng suất động khá
cao.
- Khả năng chịu lực lớn với trọng lượng khá nhỏ.
- Cừ thép dễ dàng nối bằng mối nối hàn hoặc bulông nhằm gia tăng chiều dài.
1.2.2. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng sử dụng tường
trong đất (cọc và tường vây Barrette)
Tường trong đất, là tường bê tông đổ tại chỗ, thường dày 600, 800, 1000 ... mm
để chắn giữ ổn định hố móng sâu trong quá trình thi công. Đây là một loại cọc nhồi
bê tông cốt thép nhưng có tiết diện thường là chữ nhật và được tạo lỗ bằng gầu
ngoạm. Tường có thể được làm từ nhiều đoạn cọc với chiều rộng thay đổi từ 2,6m
đến 5,0m. Các đoạn tường thì được liên kết chống thấm bằng các gioăng cao su,
thép và làm việc với nhau thông qua dầm mũ đỉnh tường và dầm bo đặt sát tường.
Thường thì tường được thiết kế có chiều sâu 16 - 20m tùy vào địa chất công trình
và phương pháp thi công xây dựng, có khi còn lên tới trên 40m để chịu tải trọng
đứng lớn. Loại tường này có thể kết hợp làm tường tầng hầm cho các nhà cao tầng
hoặc là làm kết cấu chịu lực cho công trình [24].
Phương pháp tường Barrette này có những ưu nhược điểm như sau:
* Về nhược điểm:
- Công nghệ thi công phức tạp, khối lượng vật liệu lớn, đòi hỏi máy móc thiết

14


bị hiện đại và có công nhân tay nghề cao.
- Trong quá trình thi công thường nằm sâu trong lòng đất, các khuyết tật sẽ dễ
xảy ra hơn. Công trường thi công dễ bị lầy lội, ảnh hưởng đến môi trường.
- Các chi phí thí nghiệm cọc Barrette thường tốn kém.
- Hiện chưa có quy trình nghiệm thu kỹ thuật riêng cho cọc Barrette

Hình 1.5. Công tác thi công đào đất, lắp đặt cốt thép tường vây của công trình văn
phòng làm việc ở nước ngoài
* Về ưu điểm:
- Có độ cứng và sức chịu tải trọng lớn, tính biến dạng của kết cấu ít, chống
thấm tốt, có thể sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau.
- Ngoài việc chống đỡ vách hố đào, tường còn được dùng là như một phần kết
cấu của công trình. Hiện nay, biện pháp này được sử dụng phổ biến để làm tường
tầng hầm và thường được thi công theo phương pháp thi công Top-Dow, làm giảm
thời gian thi công và góp phần hạ giá thành sản phẩm.
1.2.3. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm bằng phương pháp dãy cọc
khoan nhồi để chắn giữ hố móng

15


Hình 1.6. Dãy tường cọc khoan nhồi
Công nghệ này sử dụng thiết bị tạo lỗ lấy đất lên, rồi cùng lúc bơm vào đất
dung dịch Bentonite tạo màng giữ ổn định cho vách hố đào. Sau đó, làm sạch cặn
lắng rơi dưới đáy lỗ, để đảm bảo sự tiếp xúc trực tiếp của mũi của cọc bê tông sau
này vào vùng đất chịu lực tốt. Tiếp theo, tiến hành lắp dựng cốt thép và đổ bê tông
một cách liên tục từ dưới đáy lỗ lên. Khi mà bê tông cọc đã ninh kết đủ, đóng rắn
và đạt cường độ nhất định thì tiến hành đào hở rồi phá bỏ phần đỉnh cọc.
Quy phạm có liên quan đến tường cọc khoan nhồi về thi công và nghiệm thu
thì được đề cập đến trong TCVN 9395 - 2012. Những ưu nhược điểm của phương
pháp tường chắn đất này là:
* Về nhược điểm:
- Khi thi công cần có thiết bị được đầu tư tốt, giá thành cao.
- Khi xuyên qua vùng có các tơ hoặc đá nứt nẻ lớn phải dùng ống chống vách
để lại không rút lên sau khi đổ bê tông, do đó giá thành cao.
- Khó kiểm tra chất lượng hố và thân cọc sau khi đổ bê tông.

- Do đặc điểm công nghệ là các cọc không liên kết được với nhau nên nước và
cát vẫn chẩy vào hố đào.
* Về ưu điểm:

16


- Khi thi công cũng như khi sử dụng, cọc bảo đảm an toàn cho các công trình
hiện có xung quanh.
- Có thể xuyên qua các tầng đất sét cứng, cát chặt ở giữa nền đất để xuống độ
sâu lớn, thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang các tơ.
- Khả năng chịu lực cao.
1.2.4. Tường chắn đất trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng sử dụng cột xi
măng đất
Cột xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng tại nơi gia cố với xi măng
được phun xuống đất bởi thiết bị khoan phun [17,21].

Hình 1.7. Gia cố thành hố đào bằng dẫy cột xi măng
Cột xi măng đất thường được thi công bằng công nghệ trộn sâu sử dụng máy
khoan và nhiều thiết bị chuyên dụng. Đất cát trong quá trình khoan không được lấy
lên khỏi lỗ khoan mà bị phá vỡ kết cấu, liên kết và được các cánh mũi khoan trộn
đều, nghiền tơi với chất kết dính là xi măng (đôi khi có thêm cát và phụ gia).
Loại cột nay đôi khi có thể làm móng sâu để thay thế cọc nhồi, làm tường trong
đất (khi thi công tầng hầm nhà cao tầng), gia cố đất nền, thành của hố đào sâu.
Thường thì loại cọc này không có cốt thép. Sử dụng xi măng trộn với đất nền nhờ
các phản ứng hóa học - vật lý xảy ra làm cho đất nền đóng rắn thành một thể cọc xi
măng đất với độ cứng khá cao. Khi mà độ sâu hố móng từ 3-6 m, ứng dụng

17