Lựa chọn giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại hà nội (luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.18 MB, 131 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC VIỆT
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐỊA KỸ THUẬT HỢP LÝ TRONG
XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Hà Nội – 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC VIỆT
KHÓA: 2017-2019
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐỊA KỸ THUẬT HỢP LÝ TRONG
XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. VƯƠNG VĂN THÀNH
XÁC NHẬN
CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
PGS. TS. TRẦN THƯỢNG BÌNH
Hà Nội – 2019
.
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến
trúc Hà Nội, các cán bộ Khoa Sau đại học, Khoa Xây dựng và đặc biệt là các
thầy, cô giáo giảng dạy Bộ môn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận
tình trong suốt quá trình học tập chương trình cao học. Tác giả cũng xin bày
tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Giáo viên hướng dẫn – PGS.TS
Vương Văn Thành đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp tài liệu và động
viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn này.
Quá trình thực hiện Luận văn diễn ra trong một thời gian ngắn, mặc dù
bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất
mong được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các đồng nghiệp để tôi có thể
hoàn thiện hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung phát triển.
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, ngày
tháng 05 năm 2019
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Đức Việt
.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ là công trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Đức Việt
.
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục hình vẽ
Danh mục bảng
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
* Mục đích nghiên cứu. ................................................................................ 1
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................. 2
* Phương pháp nghiên cứu. .......................................................................... 2
* Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài. ....................................................... 2
* Cấu trúc luận văn....................................................................................... 3
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ CAO
TẦNG TẠI HÀ NỘI ................................................................................... 4
1.1. Tầng hầm và tường tầng hầm nhà cao tầng ....................................... 4
1.1.1. Một số khái niệm. ............................................................................... 4
1.1.2. Xu thế phát triển xây dựng tầng hầm nhà cao tầng.............................. 4
1.1.3. Sự cần thiết của tầng hầm nhà cao tầng. ............................................. 6
1.2. Các căn cứ pháp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà
Nội. .............................................................................................................. 7
1.3. Tổng quan về xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng. .................. ..8
1.3.1. Công tác khảo sát và quan trắc địa kỹ thuật. ....................................... 8
1.3.2. Các giải pháp thiết kế tầng hầm nhà cao tầng. .................................... 10
.
1.3.3. Thi công tường tầng hầm nhà cao tầng. .............................................. 14
1.4. Một số sự cố khi thi công xây dựng tầng hầm tại Hà Nội. ............... ..27
1.4.1. Công trình Trung tâm thương mại hàng hải quốc tế. ........................... 27
1.4.2. Công trình trụ sở Ngân hàng công thương Vietinbank. ....................... 27
1.4.3. Công trình Khu hỗn hợp nhà ở, văn phòng và dịch vụ thương mại. .... 28
1.4.4. Công trình văn phòng làm việc và cho thuê số 15 Thành Công. ......... 29
1.5. Một số nhận xét. ................................................................................ ..29
1.5.1. Về tổng quan xây dựng tầng hầm nhà cao tầng. .................................. 29
1.5.2. Bài học kinh nghiệm rút ra từ một số sự cố trong xây dựng tầng hầm
nhà cao tầng. ................................................................................................ 30
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ
CAO TẦNG .............................................................................................. ..33
2.1. Các yêu cầu chính về khảo sát .......................................................... ..33
2.1.1. Khảo sát địa chất công trình…… ...................................................... ..33
2.1.2. Khảo sát địa chất thủy văn ................................................................ ..35
2.1.3. Khảo sát các công trình lân cận. ....................................................... ..35
2.1.4. Công tác quan trắc trong thi công. .................................................... ..37
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế tường tầng hầm ........................ ..37
2.2.1. Các số liệu đầu vào thiết kế…… ...................................................... ..37
2.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán áp lực do đất nền tác dụng lên tường tầng hầm
................................................................................................................... ..38
2.2.3. Các phương pháp tính toán nội lực tường tầng hầm…… .................. ..43
2.3. Một số hiện tượng mất ổn định trong thi công hố đào .................... ..49
2.3.1. Lún sụt nền đất xung quanh hố đào…… ........................................... ..49
2.3.2. Mất ổn định thành hố đào ................................................................. ..50
2.3.3. Hiện tượng đẩy trồi hố đào. .............................................................. ..51
2.4. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới mất ổn định hố đào ............. ..52
.
2.4.1. Ảnh hưởng của kích thước hố đào …… ........................................... ..52
2.4.2. Ảnh hưởng do tính chất của đất nền.................................................. ..52
2.4.3. Ảnh hưởng của giá trị ứng suất ngang ban đầu trong đất. ................. ..53
2.4.4. Ảnh hưởng của sự thay đổi ứng suất trong đất. ................................. ..53
2.4.5. Ảnh hưởng do điều kiện mực nước ngầm. ........................................ ..54
2.4.6. Ảnh hưởng độ cứng của hệ thống chống đỡ thành hố đào. ................ ..54
2.4.7. Ảnh hưởng của sự gia tải trước. ........................................................ ..55
2.4.8. Ảnh hưởng do sử dụng phương pháp thi công. ................................. ..55
2.4.9. Ảnh hưởng do chất lượng công tác xây dựng. ................................... ..56
2.5. Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn tại TP Hà Nội ..... ..57
2.5.1. Điều kiện địa chất công trình …… ................................................... ..57
2.5.2. Điều kiện địa chất thủy văn .............................................................. ..60
2.6. Nguyên tắc chung về giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng
tường tầng hầm nhà cao tầng .................................................................. ..61
2.6.1. Khái niệm về giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tường tầng
hầm nhà cao tầng …… ............................................................................... ..61
2.6.2. Nguyên tắc lựa chọn giải pháp địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng
tường tầng hầm .......................................................................................... ..62
CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ TẠI HÀ NỘI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TƯỜNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH NODV03, DỰ ÁN ROSE TOWN…………………………………………….. 64
3.1. Giới thiệu chung về công trình NO-DV03……………………………64
3.1.1. Đặc điểm và quy mô công trình………………………………………64
3.1.2. Giải pháp kết cấu công trình…………………………………………..65
3.2. Điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn vị trí xây dựng
công trình…………………………………………………………………...66
3.2.1. Đặc điểm địa tầng……………………………………………………..67
.
3.2.2. Điều kiện địa chất thủy văn…………………………………………...71
3.3. Tính toán thiết kế tường tầng hầm của công trình…………………..73
3.3.1. Phương án thiết kế…………………………………………………….73
3.3.2. Tính toán chuyển vị, kiểm tra khả năng chịu lực tường vây………….76
3.4. Biện pháp thi công xây dựng tầng hầm công trình………………….86
3.4.1. Các giai đoạn thi công tầng hầm công trình..…………………………86
3.4.2. Một số lưu ý trong quá trình quản lý, thi công xây dựng tầng
hầm………………………………………………..…………………………92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận..........................................................................................................94
Kiến nghị........................................................................................................95
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả phân tích nội lực tường barét và tường cừ Larsen.
Phụ lục 2: Kết quả kiểm tra khả năng chịu lực của tường cừ Larsen và tường
barét.
.
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Tên đầy đủ
ATLĐ
An toàn lao động
BTCT
Bê tông cốt thép
BTCT DƯL
Bê tông cốt thép dự ứng lực
CTN
Công trình ngầm
ĐKT
Địa kỹ thuật
ĐCCT
Địa chất công trình
ĐCTV
Địa chất thủy văn
NCT
Nhà cao tầng
Dự án khu văn phòng giao dịch, nhà ở, chung
Dự án Rose Town
cư cao tầng, biệt thự nhà vườn để bán và cho
thuê – Rose Town
KV
Khu vực
SPT
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
TP
Thành phố
.
DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
Số hiệu hình
Tên hình
Hình 1.1
Tiết diện cừ BTCT DƯL chữ H và chữ T
Hình 1.2
Hình ảnh thi công ép cừ và hệ thép hình chống đỡ tường cừ
Hình 1.3
Hình ảnh thi công hạ cừ BTCT DƯL bằng máy ép thủy lực
Hình 1.4
Hình ảnh công trình sử dụng cọc Xi măng đất
Hình 1.5
Hình ảnh cọc khoan nhồi làm tường vây tầng hầm
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 2.1
Hình 2.2
Hệ chống đỡ tường barét, phương pháp thi công semi top –
down
Hệ chống đỡ tường barét bằng hệ thép hình
Quy trình công nghệ thi công tường tầng hầm theo phương
pháp đổ bê tông tại chỗ
Áp lực do lăng thể trượt sau lưng tường gây chuyển vị cho
tường
Sự chuyển dịch của tường khiến đất sau lưng tường bị ép
lại
Hình 2.3
Biểu đồ phân bố áp lực nước sau lưng tường chắn
Hình 2.4
Chuyển dịch của thân tường sau các lần đào
Hình 2.5
Sơ đồ tính toán theo phương pháp Sachipana
Hình 2.6
Sơ đồ phân khu địa chất công trình Hà Nội
Hình 3.1
Mặt cắt địa chất công trình NO-DV03
Hình 3.2
Mặt bằng tường tầng hầm công trình NO-DV03
Hình 3.3
Mô hình Plaxis tính toán tường vây
Hình 3.4
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 1, KV1
Hình 3.5
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 2, KV1
.
Hình 3.6
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 3, KV1
Hình 3.7
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 4, KV1
Hình 3.8
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 5, KV1
Hình 3.9
Mô hình làm việc của tường tầng hầm giai đoạn 6, KV1
Hình 3.10
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 1, KV2
Hình 3.11
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 2, KV2
Hình 3.12
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 3, KV2
Hình 3.13
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 4, KV2
Hình 3.14
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 5, KV2
Hình 3.15
Mô hình làm việc của tường cừ giai đoạn 6, KV2
Hình 3.16
Cấu tạo điển hình tường barét B600
Hình 3.17
Đoạn tường ba rét đã thi công DV03, mặt tiếp giáp nhiều
nhà dân
Hình 3.18
Thi công ép Larsen 16m DV03, các mặt còn lại công trình
Hình 3.19
Mặt bằng biện pháp thi công tầng hầm công trình DV03
Hình 3.20
Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (1,2,3)
Hình 3.21
Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (4,5,6)
Hình 3.22
Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03 (7,8,9)
Hình 3.23
Các bước thi công tầng hầm công trình NO-DV03
(10,11,12)
.
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu
Tên bảng
Bảng 1.1
Thống kê một số Nhà cao tầng có tầng hầm tại Hà Nội
Bảng 1.2
Bảng chỉ tiêu cụ thể quy định diện tích đỗ xe – Thành phố
Hà Nội (Công văn số 4174/UBND-ĐT ngày 28/08/2017
của UBND TP Hà Nội).
Bảng 1.3
Cường độ của bê tông theo TCVN 5574-2012
Bảng 2.1
Tính chất cơ lý cơ bản của đất nền Hà Nội theo phân khu
địa chất
Bảng 3.1
Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất
Bảng 3.2
Kết quả đo mực nước ngầm tại hố khoan khảo sát công
trình NO-DV03
Bảng 3.3
Bảng thông số đầu vào tính toán trong Plaxis
.
1
MỞ ĐẦU
* Lý do chọn đề tài
Hiện nay tại Thành phố Hà Nội các công trình xây dựng nhà cao tầng
có tầng hầm là khá phổ biến, thậm chí còn là yêu cầu bắt buộc, để đáp ứng
không gian công cộng (siêu thị, khu vui chơi, khu để các phương tiện như ô
tô, xe máy…). Thiết kế và thi công tầng hầm nhà cao tầng tại Việt Nam đang
từng bước phát triển kể cả về công nghệ cũng như quy mô xây dựng.
Nhờ có điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn thuận lợi, Thành
phố Hà Nội rất phù hợp với việc thi công tầng hầm. Hiện nay có rất nhiều
công trình có tầng hầm được xây dựng tại Hà Nội. Thông thường các công
trình này có từ 1 tới 3 tầng hầm, thậm chí một số công trình đã có đến 5 tầng
hầm. Bên cạnh những thành công bước đầu trong việc triển khai xây dựng
phần hầm của các nhà cao tầng với chiều sâu ngày một lớn, ta còn thấy những
tồn tại và khiếm khuyết thậm chí là sự cố trong xây dựng phần tầng hầm xuất
phát từ nhiều khâu khác nhau. Trong đó có thể xuất phát ngay từ khâu khảo
sát, tới khâu thiết kế, giám sát và cuối cùng là thi công công trình không đúng
như yêu cầu kỹ thuật của thiết kế đặt ra. Các khiếm khuyết, tồn tại đó có thể
gây mất an toàn và nguy hiểm đến con người, thiết bị và làm giảm tính bền
vững, tuổi thọ, mỹ quan của công trình thậm chí gây phá hoại hoàn toàn kết
cấu công trình.
Từ những phân tích trên tác giả lựa chọn Đề tài “ Lựa chọn giải pháp
Địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội ”
có tính cấp thiết và thực tiễn rất cao.
* Mục đích nghiên cứu
Đưa ra một số đề xuất kiến nghị về địa kỹ thuật, góp phần lựa chọn giải
pháp hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội.
2
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Các công trình có xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội;
+ Công tác khảo sát, thiết kế và biện pháp thi công phần ngầm;
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Trong phạm vi luận văn này, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu và đưa
ra giải pháp hợp lý trong thiết kế, thi công xây dựng tường tầng hầm nhà cao
tầng trong điều kiện địa kỹ thuật tại Hà Nội.
* Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây:
- Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, nghiên cứu các tài liệu, quy phạm kỹ
thuật, tiêu chuẩn liên quan đến khảo sát, tính toán thiết kế và thi công xây
dựng tầng hầm nhà cao tầng.
- Phương pháp phân tích tổng hợp và tham vấn ý kiến của các chuyên
gia; các Thầy/ Cô giáo chuyên ngành Địa kỹ thuật;
- Phương pháp thống kê: thu thập số liệu thực tế một số công trình xây
dựng tầng hầm nhà cao tầng tại Hà Nội bao gồm: số liệu khảo sát địa chất
công trình; địa chất thủy văn; các tính toán thiết kế; biện pháp thi công; quá
trình triển khai thi công xây dựng.
* Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần đưa ra giải
pháp Địa kỹ thuật hợp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng.
- Về mặt thực tiễn: góp phần là tài liệu tham khảo cho các cơ quan quản
lý nhà nước, các chủ đầu tư, các đơn vị thiết kế và thi công xây dựng nhằm
hướng đến nâng cao chất lượng xây dựng phần ngầm nói riêng và xây dựng
công trình nói chung tại Hà Nội.
3
* Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần Mở đầu, Kết luận và kiến nghị, Tài liệu tham khảo và
Phụ lục, nội dung chính của Luận văn gồm ba chương:
Chương 1: Tổng quan về xây dựng tầng hầm
Chương 2: Cơ sở khoa học về thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng.
Chương 3: Áp dụng cho công trình thực tế tại Hà Nội – Thiết kế và thi
công tường tầng hầm công trình NO-DV03, dự án Rose Town.
4
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG TẦNG HẦM NHÀ
CAO TẦNG TẠI HÀ NỘI
1.1. Tầng hầm và tường tầng hầm nhà cao tầng
1.1.1. Một số khái niệm
- Nhà cao tầng (NCT): 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 thì được gọi là NCT.
+ Theo Ủy ban về Nhà cao tầng và Nhà ở đô thị Quốc tế: những nhà
cao từ 14 tầng hoặc 50m trở lên được xem là Nhà cao tầng.
+ Tại Việt Nam, Tiêu chuẩn Nhà cao tầng – Tiêu chuẩn thiết kế
(TCXDVN 323:2004) đã bị hủy do không còn phù hợp và chưa có Tiêu chuẩn
khác thay thế, cơ bản cho rằng những nhà cao từ 09 tầng trở lên được xem là
Nhà cao tầng.
- Tầng hầm: là tầng mà quá một nửa chiều cao của nó nằm dưới cốt mặt
đất công trình theo quy hoạch được duyệt [1].
- Tầng hầm có thể nửa nổi, nửa chìm hoặc nằm hoàn toàn trong lòng
đất. Số lượng tầng hầm cho nhà nhiều tầng chủ yếu phụ thuộc vào ý đồ sử
dụng của Chủ đầu tư và đáp ứng yêu cầu về diện tích để ô tô và xe máy theo
quy định của Nhà nước. Tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào chiều cao của công
trình, những đặc điểm Địa kỹ thuật của công trình cũng như công nghệ thi
công xây dựng tầng hầm.
1.1.2. Xu thế phát triển xây dựng tầng hầm nhà cao tầng
- Nhà có tầng hầm đã có từ lâu trên thế giới việc xây dựng tầng hầm
NCT đã trở thành phổ biến khi xây dựng NCT.
5
+ Ở Châu Âu do đặc điểm nền đất tương đối tốt, mực nước ngầm thấp,
kỹ thuật xây dựng tầng hầm tiên tiến và do nhu cầu sử dụng nên hầu như NCT
nào cũng có tầng hầm, thậm chí các siêu thị chỉ có 2-3 tầng nổi nhưng cũng
có tới 2-3 tầng hầm.
+ Ở Châu Á nói chung do điều kiện phát triển kinh tế, việc xây dựng
tầng hầm NCT chưa phổ biến. Tuy nhiên tại một số quốc gia có nền kinh tế
phát triển, có nguồn lực tài chính lớn để đầu tư phát triển hạ tầng như Nhật
Bản; Hàn Quốc; Trung Quốc; Singapore…thì số lượng NCT có tầng hầm
chiếm tỷ lệ khá cao, số lượng tầng hầm tại các tòa NCT từ 01 đến 05 tầng
hầm.
+ Ở Việt Nam đặc biệt là tại 02 thành phố lớn Hà Nội và Thành phố Hồ
Chí Minh, hầu hết các NCT đều thiết kế có tầng hầm để giải quyết vấn đề đỗ
xe và các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà. Thành phố Hà Nội đã chính thức ban
hành quy định về “Hướng dẫn xác định quy mô tầng hầm phục vụ đỗ xe đối
với các dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn Hà Nội”.
Bảng 1.1. Thống kê một số Nhà cao tầng có tầng hầm tại Hà Nội
TT
1
Công trình
CT2 Tô Hiệu – Xuân Mai
Số tầng nổi
Số tầng hầm
Độ sâu đào
30
02
10.650 m
35
01
9.600 m
27
02
10.600 m
33
01
7.400 m
27
03
11.800 m
(hoàn thành 2015)
2
Eco Green City – Xuân Mai
(hoàn thành 2018)
3
Xuan Mai Complex
(hoàn thành 2018)
4
Xuan Mai Riverside
(hoàn thành 2017)
5
NO – DV3 Rose Town
(đang xây dựng)
6
+ Qua bảng thống kê sơ bộ trên ta nhận thấy các công trình thường có
từ 01 đến 03 tầng hầm, chiều sâu đào từ 6m đến 12m. Đặc biệt tại Hà Nội đã
có những dự án có đến 05 tầng hầm.
+ Vấn đề xây dựng tầng hầm cho NCT đã trở thành quen thuộc trong
ngành xây dựng ở Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới. Đòi hỏi
chúng ta phải giải quyết được các bài toán từ khảo sát Địa kỹ thuật đến thiết
kế và thi công xây dựng tầng hầm NCT, đáp ứng các yêu cầu về an toàn, sự
bền vững của công trình cũng như đảm bảo các yêu cầu về tính kinh tế.
1.1.3. Sự cần thiết của tầng hầm nhà cao tầng
a. Nhu cầu sử dụng
- Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, quá trình đô thị hóa
kéo theo sự phát triển mạnh của NCT, kèm theo đó là sự phát triển của các
phương tiện cá nhân. Vấn đề tất yếu phải có mặt bằng đỗ xe phục vụ cho các
cư dân làm việc và sinh sống trong các tòa NCT, giải pháp kỹ thuật đặt ra có
thể là dưới tầng hầm hoặc ở trên cao, tuy nhiên vấn đề để xe các tầng trên cao
chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố: sự khống chế chiều cao tĩnh không của tòa
nhà; làm mất đi diện tích khai thác thương mại của các Chủ đầu tư. Do vậy
giải pháp xây dựng và khai thác tầng hầm vẫn là chủ yếu.
- Ngoài mục đích làm chỗ đỗ xe cho các phương tiện giao thông cá
nhân thì tầng hầm còn có thể được sử dựng với các mục đích sau:
+ Làm không gian thương mại (siêu thị, trung tâm thương mại…).
+ Làm tầng kỹ thuật của tòa nhà;
+ Làm tầng sinh hoạt cộng đồng của cư dân;
+ Làm nơi cư trú; công sự khi xảy ra chiến tranh.
b. Vấn đề nền móng công trình
- Khi xây dựng tầng hầm một lượng lớn đất, cát được đào đi để lấy
không gian sử dụng nên tải trọng xuống nền giảm, có lợi cho sức chịu tải của
7
nền đất. Hơn nữa nếu tầng hầm đặt dưới mực nước ngầm, sẽ có áp lực đẩy nổi
tác dụng vào nền móng công trình làm giảm tải cho móng công trình đồng
thời cũng giảm lún cho công trình.
c. Về mặt kết cấu
- Khi xây dựng NCT có tầng hầm trọng tâm của công trình sẽ được hạ
thấp, làm tăng tính ổn định tổng thể của công trình. Tầng hầm làm tăng độ sâu
ngàm của công trình vào đất, làm tăng khả năng chịu lực ngang như gió, bão,
động đất…
d. Về mặt an ninh quốc phòng
- Tầng hầm NCT có thể được sử dụng làm công sự, hầm trú ẩn khi xảy
ra chiến tranh.
1.2. Các căn cứ pháp lý trong xây dựng tầng hầm nhà cao tầng tại
Hà Nội
- Mục 1, khoản c, Điều 6 - Nghị định số 64/2012/NĐ-CP Về cấp giấy
phép xây dựng quy định: Công trình xây dựng dân dụng cấp đặc biệt, cấp I
trong đô thị phải có thiết kế tầng hầm theo yêu cầu của đồ án quy hoạch đô thị
và Quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị được phê duyệt.
- Tại Thành phố Hà Nội đã ban hành công văn số 4174/UBND-ĐT
ngày 28/08/2017 về việc “Hướng dẫn xác định quy mô tầng hầm phục vụ đỗ
xe đối với các dự án đầu tư xây dựng trên địa bàn Hà Nội” cụ thể:
+ Trong phạm vi phát triển đô thị theo quy hoạch chung xây dựng Thủ
đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính
phủ phê duyệt gồm 2 khu vực: Khu vực nội đô lịch sử, giới hạn từ vành đai 2
trở vào và khu vực nội đô mở rộng, phát triển mới giới hạn từ vành đai 2 đến
vành đai 4 và các đô thị vệ tinh, đô thị sinh thái.
8
. Đối với nhà ở, không phân biệt các loại công trình nhà ở như chung cư
cao cấp, nhà ở thương mại, nhà ở xã hội, nhà tái định cư…Thành phố Hà Nội
yêu cầu phải có tầng hầm theo chỉ tiêu tính toán nhu cầu đỗ xe;
. Đối với công trình công cộng, hỗn hợp, cơ quan như văn phòng, khách
sạn, trung tâm thương mại..., các công trình hỗn hợp, dịch vụ đô thị (dạy
nghề, văn hóa, thể dục thể thao, vui chơi giải trí, du lịch, tài chính, ngân hàng,
bảo hiểm, viễn thông...) cấp thành phố và khu vực, TP. Hà Nội yêu cầu
khuyến khích bổ sung diện tích tầng hầm, trong đó phải đảm bảo đáp ứng đủ
chỗ đỗ xe cho nhu cầu của bản thân công trình theo quy định.
Bảng 1.2. Bảng chỉ tiêu cụ thể quy định diện tích đỗ xe – Thành phố Hà Nội
(Công văn số 4174/UBND-ĐT ngày 28/08/2017 của UBND TP Hà Nội)
1.3. Tổng quan về xây dựng tường tầng hầm nhà cao tầng
1.3.1. Công tác khảo sát và quan trắc địa kỹ thuật
a. Khảo sát địa kỹ thuật
- Trước khi thiết kế xây dựng công trình, cần phải tìm hiểu chi tiết điều
kiện cấu tạo địa chất của khu vực xây dựng, tham khảo trước các tài liệu khảo
sát địa chất của các công trình trong khu vực đã xây dựng trước.
9
- Việc tìm hiểu, xem xét đánh giá điều kiện địa chất ban đầu của khu
đất dự kiến xây dựng góp phần rất quan trọng cho việc lập nhiệm vụ và đề
cương khảo sát công trình. Biết được sơ bộ tình hình địa chất của địa điểm
xây dựng là cơ sở giúp cho việc lập nhiệm vụ, để cương khảo sát được thực
tế, chính xác, đầy đủ và tiết kiệm.
- Khảo sát địa kỹ thuật: là công tác điều tra, xác định và đánh giá các
điều kiện địa kỹ thuật để xây dựng nhà và công trình. Đồng thời xem xét
tương tác của môi trường đất với bản thân nhà và công trình trong quá trình
xây dựng và khai thác chúng [2].
- Phương án khảo sát địa kỹ thuật được lập trên cơ sở:
+ Các tài liệu lưu trữ liên quan đến khu vực dự kiến xây dựng: cấu trúc
địa chất, địa hình, địa mạo, địa chất thuỷ văn, các vấn đề về động lực công
trình, tính chất cơ lý của đất đá;
+ Nhiệm vụ khảo sát địa kỹ thuật, các số liệu liên quan đến đặc điểm
công trình như mặt bằng, kết cấu, công năng sử dụng.
- Nhiệm vụ của công tác khảo sát địa kỹ thuật phải giải quyết được các
vấn đề sau:
+ Làm sáng tỏ điều kiện địa chất công trình của khu vực xây dựng, bao
gồm: đặc điểm địa kiến tạo (địa tầng, cấu trúc địa chất, kiến tạo); địa hình địa mạo; địa chất thuỷ văn; các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công
trình; tính chất cơ lý của đất đá; vật liệu xây dựng thiên nhiên.
+ Trong mọi trường hợp, đều phải chỉ rõ vị trí và những đặc điểm của
lớp đất có thể mang phần lớn hoặc phần đáng kể của tải trọng công trình (gọi
là lớp mang tải).
+ Khi lớp mang tải ở tương đối sâu hoặc sâu, phải dùng móng cọc để
truyền tải trọng xuống, cần cung cấp những thông tin về phạm vi phân bố
cùng các tính chất cơ lý của mỗi lớp đất mà cọc xuyên qua, hệ số ma sát của
10
đất với cọc, khả năng phát sinh lực ma sát âm lên cọc trong trường hợp sử
dụng cọc ma sát và đặc biệt là của lớp đất chịu lực dưới mũi cọc trong trường
hợp sử dụng cọc chống.
+ Khi dự kiến áp dụng các giải pháp xử lý nền, cần tiến hành thử
nghiệm và quan trắc trước cũng như sau khi xử lý.
+ Khi thiết kế hố đào sâu, cần thí nghiệm và dự báo khả năng hạ thấp
mực nước ngầm, mức độ ảnh hưởng tới các công trình lân cận, kiến nghị các
giải pháp xử lý nếu cần.
b. Quan trắc địa kỹ thuật
- Quan trắc địa kỹ thuật nhằm mục đích theo dõi sự thay đổi biến dạng
và độ bền của đất đá cũng như của công trình xây dựng trong quá trình thi
công và khai thác. Vị trí và thời gian quan trắc được xác định tuỳ theo đặc
điểm công trình xây dựng và điều kiện địa kỹ thuật khu vực xây dựng [2].
- Quan trắc địa kỹ thuật để biết được quy mô, trị số của các hiện tượng
theo không gian và thời gian, phát hiện chiều hướng phát triển của các hiện
tượng bất lợi nhằm hoạch định các biện pháp phòng chống hữu hiệu.
1.3.2. Các giải pháp thiết kế tầng hầm nhà cao tầng
a. Khái niệm tường tầng hầm:
- Tường tầng hầm là một bộ phận quan trọng của tầng hầm nhà cao
tầng, có kết cấu là bê tông cốt thép (BTCT) được đổ tại chỗ hoặc lắp ghép
(bằng các cấu kiện BTCT đúc sẵn). Tường tầng hầm có tác dụng bao che và
chống thấm cho tầng hầm trong quá trình khai thác sử dụng. Trong một số
công nghệ thi công tầng hầm NCT (Top - down; Semi Top – down), tường
tầng hầm còn có tác dụng giữ ổn định thành hố đào trong quá trình thi công
hố móng được thuận lợi. Tải trọng chủ yếu tác dụng lên tường tầng hầm là tải
trọng ngang như: áp lực đất, áp lực nước, tải trọng thi công [12]
11
+ Tường tầng hầm kết cấu BTCT đổ tại chỗ bao gồm:
. Tường barét: là tường bê tông đổ tại chỗ, thường dày từ 600-800mm
để chắn, giữ ổn định móng sâu trong quá trình thi công. Tường có thể được
làm từ các đoạn cọc barét, tiết diện chữ nhật, chiều dài đoạn từ 2.6m đến
5.0m. Tường barét là giải pháp chủ yếu trong xây dựng các công trình NCT
có từ 02 tầng hầm đến 05 tầng hầm hoặc thậm chí lớn hơn. Các đoạn tường
barét được liên kết chống thấm bằng gioăng cao su, thép và làm việc đồng
thời thông qua dầm đỉnh tường và bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng
hầm.
. Tường bao bê tông dày 300 – 400mm: là tường bê tông đổ tại chỗ, tuy
nhiên được đổ sau khi hố móng đã được đào đến cao độ thiết kế, các giải pháp
giữ ổn định thành hố đào thường là cừ thép hoặc cọc xi măng đất. Giải pháp
thiết kế này thường được sử dụng với những công trình nhà cao tầng có nhỏ
hơn 02 tầng hầm, cho phép chuyển vị kết cấu chống đỡ và biến dạng đất nền
xung quanh trong giới hạn tính toán.
+ Tường tầng hầm kết cấu BTCT đúc sẵn (thường là BTCT DƯL): các
đoạn cọc BTCT DƯL có hình chữ H hoặc chữ T. Các đoạn cọc BTCT DƯL
đúc sẵn liên kết với nhau tại các mối nối giữa các cấu kiện, trên phân tích các
điều kiện kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn biện pháp thi công (BPTC), giải pháp
chống đỡ và hoàn thiện chống thấm cho tường tầng hầm phù hợp với điều
kiện công trình thực tế. Giải pháp thiết kế tường tầng hầm bằng kết cấu BTCT
DƯL đúc sẵn thích hợp với các công trình nhỏ hơn 02 tầng hầm, mặt bằng thi
công tương đối rộng đảm bảo tập kết; bố trí các thiết bị cẩu hạ cấu kiện và thi
công ép cấu kiện.
12
Hình 1.1: Tiết diện cừ BTCT dự ứng lực chữ H và chữ T
b. Vật liệu làm tường tầng hầm [8]
- Bê tông tường tầng hầm
+ Bê tông sử dụng cho tường tầng hầm không được nhỏ hơn B15, chiều
dày của chi tiết chịu lực không nhỏ hơn 20cm đối với công trình đổ tại chỗ,
không có dự ứng lực trước; không nhỏ hơn B25 đối với chi tiết lắp ghép, còn
chiều dày không nhỏ hơn 15cm đối với BTCT dự ứng lực trước.
+ Bê tông chống thấm cần sử dụng cấp W6 trở lên cho các kết cấu nằm
trong đất có độ ẩm tự nhiên. Cường độ tính toán của bê tông trong các kết cấu
được xây dựng bằng bê tông và BTCT được lấy tại tiêu chuẩn hiện hành
TCVN 5574-2012 “Kết cấu Bê tông và BTCT. Tiêu chuẩn thiết kế”.
Bảng 1.3. Cường độ của bê tông theo TCVN 5574-2012
Loại cường độ
B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45
Nén dọc trục Rb (MPa)
8,5
Kéo dọc trục Rbt (MPa)
0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45
11,5 14,5 17,0 19,5 22,0
25
Mô đun đàn hồi Ebx10-(MPa) 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5
- Ngoài ra còn các loại bê tông khác cũng được sử dụng trong việc thi
công tường tầng hầm như:
13
+ Bê tông – polyme là loại bê tông dùng chất kết dính là khoáng chất
thâm nhập vào polyme dưới áp suất và nhờ đó có độ chặt và tính chống thấm
cao.
+ Trong tương lai tương lai thi công tường tầng hầm có thể được sử
dụng bê tông dự ứng lực trong xi măng chịu kéo. Loại xi măng này được sản
xuất bằng hỗn hợp bột clinke, xi măng pooc lăng, bột sét và đá vôi với tỉ lệ:
70:15:15. Bê tông dự ứng lực có đặc trưng là độ chặt cao, không thấm nước
và khí, bền nứt và có thể được đổ tại chỗ.
c. Cấu tạo tường tầng hầm
- Kích thước hình học của tường tầng hầm [9]
+ Tiết diện ngang của tường thông dụng nhất là hình chữ nhật, hình chữ
L. Chiều rộng của tường phụ thuộc vào yêu cầu của công trình, chiều sâu phải
đủ dài để cắm vào lớp đất tốt.
- Chiều sâu của tường càng lớn thì áp lực đất tác dụng lên tường càng
tăng, nên chiều dày của tường phải đảm bảo về khả năng chịu lực và biến
dạng, thông thường chọn như sau:
+ Công trình có 1 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 3-5m, chiều
dày chọn từ 200-300mm.
+ Công trình có 2 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 8-14m, chiều
dày chọn từ 400-600mm.
+ Công trình có 3 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 18-30m, chiều
dày chọn từ 600-800mm.
+ Công trình có >= 4 tầng hầm, chiều sâu tường trong đất từ 25-40m,
chiều dày chọn từ 800-1200mm.
