Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê tông làm cột tạm trong thi công tầng hầm công trình theo công nghệ top down

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

LƯU HOÀNG LÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG THÉP
NHỒI BÊ TÔNG LÀM CỘT TẠM TRONG THI CÔNG
TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH THEO CÔNG NGHỆ
TOP-DOWN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

LƯU HOÀNG LÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG THÉP
NHỒI BÊ TÔNG LÀM CỘT TẠM TRONG THI CÔNG
TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH THEO CÔNG NGHỆ
TOP-DOWN

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN
Mã số
:
60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Đà Nẵng - Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

Lưu Hoàng Lân


MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TẦNG HẦM
TRONG NHÀ CAO TẦNG BẰNG CÔNG NGHỆ TOP DOWN ............................ 3
1.1. Khái niệm về tầng hầm ............................................................................................ 3

1.1.1. Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm ............................................................. 3
1.1.2. Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà cao tầng: ...............................................4
a. Do nhu cầu sử dụng ............................................................................................................. 4
b. Về mặt nền móng ................................................................................................................. 4
c.Về mặt kết cấu ....................................................................................................................... 5
d. Về an ninh quốc phòng........................................................................................................ 5
1.2. Các phương pháp và công nghệ thi công tầng hầm trong nhà cao tầng ..................5
1.2.1. Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên .......................... 5
1.2.2. Sử dụng tường tầng hầm công trình làm tường chắn đất. ............................... 6
1.2.3. Phương pháp gia cố nền trước khi thi công hố đào: .......................................8
1.2.4. Phương pháp thi công từ trên xuống ( Top-down) .........................................9
a. Các bước thi công chính của phương pháp Top-down & ưu, nhược điểm ................... 9
b. Một số kĩ thuật cần thiết trong thi công tầng hầm theo phương pháp Top-down ....... 10
1.3. Ứng dụng thay thép hình bằng cột ống thép nhồi bê tông làm cột chống tạm, trong
thi công công trình theo công nghệ Top-down.............................................................. 12
1.4. Kết luận Chương 1..................................................................................................13
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ
TÔNG, CÁCH TÍNH CỘT THÉP HÌNH, VÀ PHẦN MỀM ETABS ................... 15
2.1. Đặc điểm chung kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông ......................................15
2.1.1. Khái niệm ......................................................................................................15
2.1.2. Đặc điểm chịu lực của kết cấu ống thép nhồi bê tông ..................................16
2.1.3. Kết cấu ống thép liên hợp .............................................................................18
2.1.4. Vật liệu của kết cấu ống thép nhồi bê tông ................................................... 22
a. Bê tông ................................................................................................................................ 22
b. Thép..................................................................................................................................... 22
2.1.5. Các kết cấu xây dựng dân dụng và công nghiệp...........................................23


2.2. Trạng thái ứng suất của cột ống thép nhồi bê tông ................................................24
2.2.1. Khái quát............................................................................................................................ 24

2.2.2. Cột ngắn chịu nén đúng tâm ............................................................................................ 24
2.3. Lý thuyết tính toán kết cấu cột chống tạm bằng ống thép nhồi bê tông ( CFST ) và
thép hình ( Kingpost ) ....................................................................................................27
2.3.1. Thiết kế cường độ cột ống thép nhồi bê tông ...............................................27
a. Nhận xét chung................................................................................................................... 27
b. Sức kháng tải trọng của cột CFST chịu nén dọc trục ..................................................... 28
c. So sánh với kết quả thí nghiệm ......................................................................................... 30
2.3.2. Tính toán Khả năng chịu lực của kết cấu ống thép nhồi bê tông theo các tiêu
chuẩn Trung Quốc (CECS 28:90, JCJ 01-89,DL 5099-97) ..........................................32
a. Tính toán khả năng chịu lực của cấu kiện chịu lực đúng tâm........................................ 32
b. Cường độ chịu kéo............................................................................................................. 36
c. Tính toán độ ổn định của cấu kiện chịu lực đúng tâm.................................................... 36
d. So sánh và phân tích .......................................................................................................... 39
2.3.3. Lý thuyết tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện kingpost theo
tiêu chuẩn TCVN 5575:2012......................................................................................... 41
a. Kiểm tra theo điều kiện bền ............................................................................41
b. Kiểm tra điều kiện độ mảnh ...........................................................................41
c. Kiểm tra theo điều kiện ổn định......................................................................41
d. Tính toán kiểm tra vị trí liên kết với cọc nhồi ................................................42
2.4. Giới thiệu phần mềm ETABS để nghiên cứu ứng xử hệ cột chống tạm ................43
2.5. Kết luận Chương 2..................................................................................................44
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ KIỂM TRA VÀ LỰA
CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ CHO CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG ............45
3.1. Giới thiệu công trình và mô hình hóa công trình bằng phần mềm ETABS ...........45
3.1.1. Vật liệu sử dụng cho công trình ...................................................................................... 45
3.1.2. Giải pháp kết cấu phần thân............................................................................................. 46
3.1.3. Giải pháp kết cấu phần ngầm .......................................................................................... 46
3.1.4. Quy trình thiết kế Kingpost.............................................................................................. 49
3.1.5.Trình tự thi công Top-down. ............................................................................................ 49
3.1.6. Một số lưu ý biện pháp thi công:..................................................................................... 50

3.1.7. Tải trọng tác dụng lên công trình .................................................................................... 50
3.1.8. Mô hình hóa công trình với etab ..................................................................................... 51
3.2. Tính toán kiểm tra cột chống phụ bằng thép hình (Kingpost)................................ 57
3.2.1. Kiểm tra ổn định theo TCVN 5575:2012 ...................................................................... 57
3.2.2. Tính toán khả năng chịu tải của hệ cột chống Kingpost, theo lực bám dính giữa bê
tông cọc khoan nhồi và cột thép hình ............................................................................................... 58
3.2.3. Phương án sử dụng đinh chống cắt................................................................................. 59


3.3. Tính toán thay cột Kingpost bằng cột ống thép nhồi bê tông.................................61
3.3.1. Tính toán sức chịu tải của ống thép nhồi bê tông chịu lực đúng tâm .......................... 61
3.3.2. Tính toán độ ổn định của ống thép nhồi bê tông chịu lực đúng tâm: .......................... 61
3.4. Tính toán theo quy trình thi công thực tế ............................................................... 63
3.4.1. Kiểm tra ổn định theo TCVN 5575:2012 ...................................................................... 65
3.4.2. Tính toán độ ổn định của ống thép nhồi bê tông: .......................................................... 69
3.5. Biện pháp thi công và phạm vi ứng dụng của các loại cột chống tạm ................... 63
3.5.1. Phương pháp thi công cột tạm và phạm vi ứng dụng ................................................... 65
3.5.2. Quy trình thi công cột chống tạm:................................................................................... 69
3.6. So sánh và phân tích ............................................................................................... 69
3.7. Lập biểu đồ thể hiện khả năng chịu lực, độ ổn định của cột ống thép nhồi bê tông....70
3.7.1. Cố định mác thép của cột ống thép và cấp độ bền bê tông nhồi trong ống
thép, thay đổi đường kính D và bề dày ống t ................................................................ 71
3.7.2. Cố định đường kính D và chiều dày ống thép t thay đổi mác thép của cột ống thép và
cấp độ bền bê tông nhồi trong ống thép............................................................................................ 75
3.7.3. Bình luận kết quả .............................................................................................................. 76
3.8. Kết luận Chương 3..................................................................................................76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 80
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÝ HIỆU:
Aa
Ac
As
D
Dc
Ea
Ec
Es
Fh, Fn, Ft
L
Ld
M
N
Na
Nc
Nct
Npt.Rd
NSd
P
Wx, Wy
Pmax
Pres
Ptt
Pu.cal
Py
Py.cal

c
eoi
fe.cyl
feres
fcc
fco
fs
fc’
fc’
fu

Diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện kết cấu thép
Diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện bê tông
Diện tích mặt cắt ngang của cốt thép
Đường kính cột
Đường kính lõi bê tông
Mô đun đàn hồi của kết cấu thép
Mô đun đàn hồi của bê tông
Mô đun đàn hồi của cốt thép
Các lực tác dụng lên mặt phẳng phá hoại do cắt
Chiều dài
Chiều dài vùng phá hoại cục bộ
Mô men uốn
Lực pháp tuyến trong mặt cắt
Lực pháp tuyến trong mặt cắt thép
Lực pháp tuyến trong mặt cắt bê tông
Tải trọng đàn hồi tới hạn
Sức kháng dẻo của mặt cắt ngang liên hợp
Tải trọng thiết kế
Tải trọng

Momen kháng uốn theo phương x-x; y-y
Tải trọng lớn nhất
Tải trọng dư
Tải trọng cực hạn
Tải trọng cực hạn tính toán
Tải trọng chảy dẻo
Tải trọng chảy dẻo
Lực cố kết
Độ lệch tâm ban đầu
Cường độ chịu nén của bê tông vói mẫu thử hình
Cường độ dư của bê tông
Cường độ chịu nén do trương nở của bê tông
Cường độ chịu nén 1 trục của bê tông
Giới hạn chảy của cốt thép
Cường độ nén của bê tông
Cường độ ép mặt lên đầu mút( khi tì sát)
Giới hạn cực hạn của thép


fy
fc
k
r
t

Ma+,e+, s

h
v
1, 2, 3

a
au
ay
c
co
cc
ch
ps
vol
1, 2


a
c
o
1, 2, 3
ah
ai
c


Ix, Iy
X

Giới hạn chảy của thép
Cường độ ép mặt lên đầu mút( khi tì sát)
Hệ số 3 trục
Bán kính lõi bê tông
Chiều dày ống thép
Góc của mặt phẳng phá hoại cắt

Các hệ số an toàn
Tỷ số phân bố thép
Biến dạng ngang
Biến dạng thẳng đứng
Biến dạng chính.
Biến dạng của thép
Biến dạng cực hạn của thép
Biến dạng chảy của thép
Biến dạng của bê tông
Biến dạng của bê tông chịu nén một trục
Biến dạng của bê tông chịu nén nhưng bị kiềm chế
Biến dạng bên của bê tông
Biến dạng dẻo
Biến dạng thể tích của bê tông
Hệ số kiềm chế
Tỷ số quan hệ độ mảnh
Hệ số ma sát
Hệ số Poison của thép
Hệ số Poison của bê tông
Ứng suất chảy
Ứng suất chính
Ứng suất theo chu vi ống thép
Ứng suất dọc trục trong ống thép
Ứng suất trong bê tông
Ứng suất cắt
Góc ma sát trong
Momen quán tính theo phương x-x ; y-y
Hệ số chiết giảm do uốn dọc

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Concrete-Filled Steel Tube - CFST : Ống thép nhồi bê tông
High strenght concrete – HSC
: Bê tông cường độ cao
Normal strenght concrete – NSC : Bê tông cường độ thường
PTHH
: Phần tử hữu hạn
SFE
: Đặt tải lên toàn bộ mặt cắt
SFC
: Đặt tải lên chỉ mặt cắt bê tông
SFS
: Đặt tải lên mặt cắt thép
Rebar concrete - RC
: Kết cấu bê tông cốt thép
Rebar Steel concrete - RSC
: Kết cấu bê tông lõi cốt thép và thép hình
Steel - S
: Kết cấu thép


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.

Tên bảng
Thống kê một số nhà cao tầng có tầng hầm ở Việt Nam và thế
giới
So sánh đặc điểm một số loại cột
Một số chỉ tiêu bê tông theo tiêu chuẩn CESC 28.90
Tính chất cơ lý của một số loại thép
So sánh giữa kết quả thí nghiệm và Tiêu chuẩn EC4
Giá trị KL
Giá trị thiết kế cường độ ống thép nhồi bê tông liên hợp chịu lực
đúng tâm theo DL 5099-97
Giá trị TK cường độ ống thép nhồi bê tông chịu lực đúng tâm
theo DK 5099 – 97 (tiếp)
So sánh kết quả tính toán khả năng chịu lực của cấu kiện chịu
lực đúng tâm theo 3 tiêu chuẩn thiết kế khác nhau
Hệ số ổn định φ1 phụ thuộc vào loại thép, cấp bê tông, hàm
lượng thép  và độ mảnh λ (JCJ 01-89)
Hệ số ổn định của cấu kiện chịu nén đúng tâm theo DL 5099 –

97
Một số kết quả tính toán theo 3 tiêu chuẩn
Các lớp đất của công trình
Lực dính tiêu chuẩn giữa cốt thép & bêtông ttc theo kết quả thí
nghiệm
Khả năng chịu cắt tiêu chuẩn của đinh theo BS 5950-1990
So sánh các tiêu chí giữa cột thép hình và ống thép nhồi bê tông
Các giá trị lân cận của khả năng chịu tải N0

Trang
3
21
22
23
30
33
34
35
35
37
39
40
47
59
60
69
76


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu
hình
1.1.
1.2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.15a.
3.15b.

3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.

Tên hình
Các phương án giữ vách hố đào
Các bước thi công theo phương pháp top-down
Cấu tạo kết cấu ống thép nhồi bê tông (CFST)
Cấu tạo kết cấu ống thép nhồi bê tông mặt cắt rỗng
Các kiểu cột liên hợp khác nhau:
Cột bê tông cốt thép có ống thép mỏng bao ngoài
Quan hệ tải trọng- biến dạng
Một số dạng liên kết cột- dầm
Các tòa nhà có sử dụng kết cấu CFST
Tình trạng ứng suất trong ống thép và lõi bê tông
Bốn đường cong oằn Châu âu
Mô hình tổng thể văn phòng 65 Hải Phòng
Mô hình xây dựng tính toán
Mô hình 3D hệ cột tầng hầm 4
Mặt bằng bố trí cột chính của công trình
Hoạt tải thi công tầng 1
Hoạt tải thi công tầng 2
Hoạt tải thi công tầng 3
Hoạt tải thi công tầng hầm 1
Hoạt tải thi công tầng hầm 2
Hoạt tải thi công tầng hầm 3
Nội lực tại cột lớn nhất
Kết quả lực dọc tại chân cột lớn nhất

Mặt cắt Kingpost
Sơ đồ bố trí đinh chống cắt
Tiết diện ống thép nhồi bê tông D=500mm, t=14mm
Mô hình tính toán trường hợp thi công sàn tầng hầm 1
Lực dọc lớn nhất chân cột cho TH thi công sàn tầng hầm 1
Cột tạm nằm trên đài 1 cọc
Cột tạm nằm trên đài 2cọc
Cột tạm nằm trên đài 4 cọc
Cột tạm nằm trên đài 5 cọc
Ghi chú chung cho các trường hợp

Trang
9
12
15
16
19
20
22
22
23
26
30
45
51
51
52
53
53
54

54
55
55
56
56
57
60
61
61
61
66
67
67
68
68


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
3.28.
3.29.

Tên hình
Biểu đồ khả năng chịu lực khi thay đổi D và t của ống (Cố định
bê tông B30 & thép Q235)
Biểu đồ khả năng chịu lực khi thay đổi D và t của ống (Cố định
bê tông B25 & thép Q235)
Biểu đồ khả năng chịu lực khi thay đổi D và t của ống (Cố định
bê tông B30 & thép Q345)
Biểu đồ khả năng chịu lực khi thay đổi D và t của ống (Cố định
bê tông B25 & thép Q345)
Biểu đồ độ ổn định khi thay đổi D và t (Cố định mác bê tông
B30 & thép Q235)
Biểu đồ độ ổn định khi thay đổi D và t (Cố định mác bê tông
B25 & thép Q345)
Biểu đồ độ ổn định khi thay đổi D và t (Cố định mác bê tông
B30 & thép Q345)
Biểu đồ độ ổn định khi thay đổi D và t (Cố định mác bê tông
B25 & thép Q235)
Biểu đồ khả năng chịu lực khi thay đổi Mác bê tông và thép (Cố
định đường kính D và t)

Trang
71
72
72
73
73
74
74
75
75

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG LÀM CỘT TẠM TRONG
THI CÔNG TẦNG HẦM CÔNG TRÌNH THEO CÔNG NGHỆ TOP-DOWN
Học viên: Lưu Hoàng Lân.
Mã số: 60.58.02.08. Khóa: 31.

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN.
Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt – Một trong các giải pháp hay được sử dụng khi thi công tầng hầm các công trình
cao tầng là công nghệ Top-Down với hệ cột tạm (Kingpost) thay thế cột tầng hầm trong quá
trình thi công là “xương sống”. Sự kết hợp đồng thời, vừa thi công các sàn tầng hầm vừa thi
công các sàn tầng trên mặt đất, làm tăng tải trọng tác dụng lên cột tạm, đòi hỏi cột tạm
(thường bằng thép hình) cũng phải tăng tiết diện để đảm bảo khả năng chịu lực. Tuy nhiên,
Khi tiết diện cột tạm tăng đủ lớn sẽ lớn hơn kích thước tiết diện cọc khoan nhồi, nơi mà nó
tạm cắm vào để phục vụ thi công. Mặt khác, khi tiết diện cột tạm tăng sẽ gây lãng phí.
Nghiên cứu trong luận văn đề cập đến việc ứng dụng ống thép nhồi bê tông (CFST) làm
cột tạm thay cột thép hình trong công nghệ thi công Top-down. Từ những tính toán phân tích
với số liệu thực tế, nghiên cứu cho thấy khả năng chịu lực của cột CFST là tốt hơn so với thép
hình. Nghiên cứu cũng đã tiến hành khảo sát khả năng chịu lực của cột CFST khi thay đổi các
thông số của cột CFST như: diện tích mặt cắt ngang tiết diện, chiều dày ống thép, cường độ
của bê tông nhồi trong ống thép nhằm tìm kiếm những thông số tối ưu của ống CFST.
Từ khóa – Nhà cao tầng nhiều tầng hầm; Top-Down; cột chống tạm, Cột CFST; biện pháp thi
công cột chống tạm.
THE STUDY OF USING CONCRETE-FILLED STEEL TUBE AS KINGPOST IN
BASEMENT CONSTRUCTION BY TOP-DOWN CONSTRUCTION METHOD
Kingpost plays an important role in Top-down construction method, which is often used
for high-rise buiding with basement. When ground floor and basement one are constructed at
the same time, loading capacity on dead shores will increase, which requires Kingpost

(normally structural steel) widen its section in order to ensure the ability if bearing force.
However, when the section of Kingpost rises, it becomes bigger than the section of auger cast
piles where it is put into temporarily during construction.
The topic of dissertation is using CFST as kingpost instead of structural steel in Topdown construction method. Based on analysis and real statistics, the study shows that the
force bearing of CFST is better than structural steel. The research also conducts a survey on
the force bearing of CFST when CFST’s parameters such as cross sectional area, thickness of
steel pipe, intensity of CFST change to find the optimal parameters of CFST.
Key words -. High-rise building with basements, Top-down construction method, Kingpost
system, concrete-filled steel tube, Kingpost construction method.


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hơn mười năm trở lại đây, tại Việt Nam đã xuất hiện nhiều công trình cao tầng
với nhiều tầng hầm, phổ biến từ một đến hai tầng hầm. Một số công trình đặc biệt có
từ 3 đến 6 tầng hầm cũng đã được xây dựng ở Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà
Nẵng,... Thi công nhà cao tầng, nhất là công trình tầng hầm thường gặp rất nhiều khó
khăn, chi phí xây dựng cao, vấn đề đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi
công cũng như cho các công trình lân cận, đồng thời đáp ứng tốt bài toán tối ưu về chi
phí, thời gian, luôn là bài toán khó, đòi hòi các nhà thầu phải có kinh nghiệm cũng như
năng lực, đòi hỏi áp dụng các công nghệ thi công tầng hầm hiện đại. Công nghệ TopDown là một trong những công nghệ thi công tầng hầm hiện đại với những mục đích
tận dụng hệ kết cấu dầm sàn của các tầng hầm chống đỡ tường vây, rút ngắn thời gian
thi công, có thể ứng dụng được cho các mặt bằng nhỏ hẹp như là một trong những biện
pháp thi công hợp lí, nhất là đối với công trình có nhiều tầng hầm.
Đặc điểm quan trọng trong công nghệ Top-down là thi công hệ dầm sàn của các
tầng hầm công trình từ trên mặt đất xuống đến móng trước khi thi công móng. Quá
trình thi công dầm sàn tầng hầm xen kẽ với quá trình thi công đào đất tầng hầm. Trong
quá trình thi công, hệ dầm sàn có độ cứng ngang lớn đóng vai trò như kết cấu chịu tải

trọng ngang do áp lực đất và các hoạt tải xung quanh tác dụng lên tường vây bê tông
cốt thép. Do cột các tầng hầm chưa được thi công hoặc chưa làm việc để chịu tải trọng
thẳng đứng cho đến khi thi công xong đài móng, vì vậy cần thiết phải có hệ cột tạm,
gọi là Kingpost, để chịu tải trọng thẳng đứng do trọng lượng bản thân và hoạt tải thi
công trên sàn truyền xuống. Tùy thuộc vào biện pháp thi công cụ thể mà Kingpost có
thể là những cột thép hình (thép cán nóng định hình hoặc thép hình tổ hợp) được tính
toán đảm bảo khả năng chịu lực. Khi công trình có nhiều tầng hầm, biện pháp thi công
áp dụng vừa thi công từ mặt đất xuống dưới móng vừa kết hợp thi công một số tầng
nổi phía trên để rút ngắn thời gian thi công, khi đó tải trọng tác dụng lên Kingpost rất
lớn, đòi hỏi Kingpost phải có tiết diện lớn, trong khi cọc khoan nhồi, nơi chôn
kingpost, có đường kính không lớn, dẫn đến không đảm bảo khả năng chịu lực hoặc do
tiết diện Kingpost quá lớn, gây lãng phí, đặc biệt khi các Kigpost trùng với vị trí cột
của công trình và không thể thu hồi. Cột ống thép (tròn) nhồi bê tông có khả năng chịu
lực lớn hơn so với cột thép hình trong khi tiết diện không quá lớn, có thể thi công cùng
với giai đoạn đổ bê tông cọc khoan nhồi, sẽ là giải pháp hữu hiệu nhằm khắc phục
những hạn chế khi sử dụng cột thép hình. Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê tông
làm cột tạm trong thi công tầng hầm công trình theo công nghệ Top-down là đề tài có
ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu ứng xử của hệ cột tạm bằng ống thép nhồi bê tông khi chịu tải trọng
từ trên công trình truyền xuống;


2
- Lựa chọn các thông số hợp lí về hình dạng, kích thước tiết diện ống thép, cấp
độ bền bê tông;
- So sánh kiểm tra giữa cột tạm thép hình và cột ống thép nhồi bê tông trong
trường hợp có đinh chống cắt và không có đinh chống cắt.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Ống thép nhồi bê tông khi chịu tải trọng thẳng đứng từ

trên công trình truyền xuống.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng ống thép nhồi bê tông làm cột tạm
trong thi công tầng hầm công trình theo công nghệ Top-down. Ứng dụng cho công
trình từ 3 đến 6 tầng hầm, điều kiện địa chất tại Đà Nẵng.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các tài liệu, các mô hình tính toán, nhà cao tầng
thi công cùng lúc tầng hầm và tầng nổi bằng công nghệ top-down, cùng các tài liệu
chuyên khảo.
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm chuyên dụng để khảo sát ứng xử của cột ống
thép nhồi bê tông;
- Áp dụng tính toán trên công trình thực tế, đưa ra so sánh và kết luận
5. Cấu trúc luận văn
Mở đầu:
1. Lí do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
Chương 1: Tổng quan về công nghệ thi công tầng hầm trong nhà cao tầng bằng
công nghệ Topdown
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán cột ống thép nhồi bê tông
Chương 3: Ứng dụng vào công trình thật kiểm tra và lựa chọn thông số hợp lý
cho cột ống thép nhồi bê tông
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Quyết định giao đề tài ( bản sao)
Phụ lục


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TẦNG HẦM TRONG NHÀ
CAO TẦNG BẰNG CÔNG NGHỆ TOP DOWN
1.1. Khái niệm về tầng hầm [8]
Trong các công trình xây dựng nhà nhiều tầng trên thế giới, người ta quy định
phần tầng nhà là từ cao trình mặt đất tự nhiên trở lên. Còn những tầng tiếp theo ở thấp
hơn so với mặt đất (nằm dưới tầng trệt) đều được gọi là tầng hầm. Tầng hầm có thể
nửa nổi nửa chìm hoặc nằm hoàn toàn dưới mặt đất. Thường ở những nhà cao tầng thì
tầng hầm trên cùng có thể là nửa nổi nửa chìm khi ta muốn tận dụng sự thông gió,
chiếu sáng tự nhiên. Số lượng tầng hầm của nhà cao tầng chủ yếu phụ thuộc vào ý đồ
sử dụng của chủ đầu tư, tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào chiều cao của công trình và
nền đất dưới công trình cũng như kỹ thuật xây dựng tầng hầm hiện tại.
1.1.1. Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm
Nhà có tầng hầm đã xuất hiện từ lâu trên thế giới, nó trở thành phổ biến và gần
như là một thông lệ khi xây dựng nhà cao tầng. Ở châu Âu, do đặc điểm nền đất tương
đối tốt, mực nước ngầm thấp, kỹ thuật xây dựng tiên tiến và cũng do nhu cầu sử dụng,
nên hầu như nhà cao tầng nào cũng có tầng hầm. Các ga ngầm của hệ thống metro, các
công trình xử lí nước thải có qui mô lớn, các bãi đỗ xe ngầm,... là dạng công trình
ngầm đặc biệt, thường có chiều sâu lớn so với mặt đất tự nhiên.
Việc xây dựng tầng hầm trong nhà cao tầng là điều rất bình thường nó trở nên
quen thuộc mỗi khi thiết kế và thi công vì nó giải quyết được các nhu cầu thực tế do
nhà cao tầng đặt ra. Ở Việt Nam, nhà cao tầng có tầng hầm xuất hiện nhiều những năm
gần đây. Thống kê trong Bảng 1.1 cho thấy các công trình có tầng hầm ở Thành phố
Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng và thế giới,... với số tầng hầm từ 1 đến 4 tầng hầm.
Bảng 1.1. Thống kê một số nhà cao tầng có tầng hầm ở Việt Nam và thế giới
Độ sâu
TT
Công trình
Tầng nổi Tầng hầm
đào(m)

1
Chi Thong – Đài Loan
27
4
16.2
2
Tai Pao – Đài Loan
17
3
12.5
3
VP Tổng CTy Vinaconex- Hà Nội
22
2
11.5
4
Tòa nhà BIDV 65 Hải Phòng- Đà Nẵng
23
4
15.45
5
Golden Square Đà Nẵng
27
2
11.5
6
Hilton đà nẵng
29
2
12

7
TT Tài chính dầu khí MT- Đà Nẵng
17
2
11
8
Cao ốc văn phòng A&B- TP HCM
25
3
16.5
9
Thư viện Anh Quốc
7
4
23


4

Có thể nhận thấy các công trình nhà cao tầng thường có từ 1 đến 4 tầng hầm,
chiều sâu hố đào khi thi công tầng hầm có thể từ 5m đến 17m. Cá biệt một số công
trình có thể có từ 5-6 tầng hầm, Sài gòn Center là một ví dụ với 5 tầng hầm. Tất nhiên
trong tương lai gần tại Việt Nam sẽ có những công trình với tầng hầm, chiều sâu hố
đào khi thi công sẽ rất lớn, sẽ đòi hỏi công nghệ thi công hiện đại hơn, các vấn đề kĩ
thuật phát sinh trong thi công hố đào sâu cũng nhiều hơn, phức tạp hơn nhằm đảm bảo
yêu cầu về chất lượng, giá thành, an toàn...
Tầng hầm trong nhà cao tầng sẽ là vấn đề quen thuộc trong ngành xây dựng trên
thế giới kể cả Việt Nam. Nó sẽ rất phù hợp cho các thành phố tương lai được thiết kế
hiện đại, đảm bảo được yêu cầu về môi sinh, môi trường và đáp ứng sở thích của con
người như là nhà có vườn treo, thành phố thông thoáng 3 chiều hay những căn hộ được

thiết kế theo dạng biệt thự trong các nhà nhiều tầng. Có thể nói rằng tầng hầm trong nhà
nhiều tầng là một nhu cầu khách quan vì nó có những ưu việt ta phải tận dụng.
1.1.2. Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà cao tầng:
a. Do nhu cầu sử dụng
Từ lâu ở các nước công nghiệp phát triển, nhu cầu về nhà cửa tăng nhanh, các
phương tiện giao thông cũng tăng đáng kể, cộng với mức sống khá cao đã kéo theo một
loạt hoạt động dịch vụ, trong khi đó diện tích để xây dựng lại hạn hẹp vì thế việc ra đời
của nhà cao tầng là tất yếu. Một khi nhà cao tầng ra đời, nó đòi hỏi xã hội phải đáp ứng
những nhu cầu do bản thân nó sinh ra, đó chính là nhu cầu của những người sống trong
khu nhà đó. Vì thế việc xây dựng tầng hầm đã ra đời và phát triển mạnh nhằm:
- Làm kho hàng hóa phục vụ sinh hoạt của những người trong tòa nhà.
- Làm tầng phục vụ sinh hoạt công cộng như cửa hàng, quán bar..
- Làm gara ô tô, xe máy.
- Làm tầng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề điều hòa không khí, xử lý nước thải,
lắp đặt máy móc phục vụ giao thông (thang máy)
- Làm nơi cư trú tạm thời khi có sự cố chiến tranh.
- Ở các ngân hàng, kho bạc nó còn là nơi cất trữ tài liệu mật, tiền bạc, vàng, đá
quý và các tài sản có giá trị cao.
* Ở Việt Nam: Tình hình cũng không ngoài xu hướng phát triển của thế giới, chỉ
có điều là ta luôn đi sau vài thập niên so với các nước tiên tiến. Ngày này, nhu cầu và
xu thế của tầng hầm đã là quá rõ ràng đối với nhà cao tầng. Sự ra đời của nó hoàn toàn
nhằm đáp ứng nhu cầu vừa nêu trên.
b. Về mặt nền móng
Nhà cao tầng thường có tải trọng rất lớn ở chân cột, nó gây ra áp lực rất lớn lên
nền và móng, vì vậy tầng hầm sẽ giảm tải cho móng vì một khối lượng đất khá lớn trên
móng đã được lấy đi. Hơn nữa, khi có tầng hầm thì móng được đưa xuống khá sâu,


5
móng có thể đặt vào nền đất tốt, cường độ của nền tăng lên...

c. Về mặt kết cấu
Đối với nhà cao tầng không có tầng hầm, độ sâu ngàm vào đất thường là rất
nông, độ ổn định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao. Khi
nhà có tầng hầm, trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp làm tăng tính ổn định tổng
thể của công trình. Hơn nữa, tường, cột, dầm sàn của tầng hầm sẽ làm tăng độ ngàm
của công trình vào đất, tăng khả năng chịu lực ngang như gió, bão, lũ lụt, động đất...
d. Về an ninh quốc phòng
Tại các trụ sở ngân hàng, kho bạc có tầng hầm thì nó sẽ được sử dụng làm nơi cất
giữ tiền bạc, kim loại quý... Còn ở những khu nhà ở, văn phòng thì tầng hầm sẽ là nơi
tránh bom đạn tốt nhất cho người dân mỗi khi xảy ra chiến tranh.
1.2. Các phương pháp và công nghệ thi công tầng hầm trong nhà cao tầng [8]
Việc thi công tầng hầm luôn đi đôi với việc thi công đào đất vì tầng hầm nằm
dưới mặt đất. Ngày nay với công nghệ thi công đất đã có rất nhiều tiến bộ chủ yếu nhờ
vào các máy móc, thiết bị thi công hiện đại và các quy trình thi công hợp lý, cho phép
thi công được những công trình phức tạp, ở những địa hình khó khăn. Để tiện cho việc
so sánh, ta có thể hệ thống các phương pháp thi công chính như sau đây:
1.2.1. Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên (Bottom up)
Thi công đào đất đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng), sau đó tiến hành thi công
các kết cấu công trình theo thứ tự bình thường từ móng lên.
Ưu điểm của phương pháp này là công nghệ thi công đơn giản, độ chính xác cao,
hơn nữa các giải pháp kiến trúc và kết cấu cho tầng hầm cũng đơn giản vì nó giống phần
trên mặt đất. Việc xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và việc lắp đặt hệ thống mạng
lưới kỹ thuật cũng tương đối thuận tiện dễ dàng. Việc làm khô hố móng cũng đơn giản
hơn, ta có thể dùng bơm hút nước từ đáy móng theo hố thu nước đã được tính toán sẵn.
Nhược điểm của phương pháp này là: khi chiều sâu hố đào lớn sẽ rất khó thực
hiện, đặc biệt khi lớp đất bề mặt yếu. Khi hố đào không dùng hệ cừ thì mặt bằng phải
đủ rộng để mở taluy cho hố đào. Không gian đào chật hẹp, việc chống giữ vách tường
chắn phức tạp, thời gian thi công kéo dài và chi phí thi công cao.
Qua thực tế ta có thể đưa ra các phương án giữ vách hố đào theo phương pháp thi
công từ trên xuống như:

- Đào đất theo độ dốc tự nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng khi hố đào không
sâu, đất dính, góc ma sát trong của đất φ lớn, mặt bằng thi công rộng rãi đủ để mở
taluy mái dốc hố đào và để thiết bị thi công cũng như chỗ tập kết khối lượng đất được
đào lên.
- Dùng ván cừ đặt thành nhiều tầng (không chống). Hố đào được đào thành nhiều
bậc, mở rộng phía trên, áp dụng cho trường hợp khi ván cừ không đủ dài để chống một
lần hoặc khi hố đào quá sâu, thi công đào đất bằng phương pháp thủ công và khi có


6
yêu cầu hố đào phải thông thoáng để thi công tầng hầm.
- Dùng ván cừ có chống hoặc có neo, hố đào được đào thẳng đứng. Dùng cừ có
chống khi cột chống không ảnh hưởng đến thi công tầng hầm, còn khi có sự đòi hỏi
thông thoáng trong hố đào để thi công tầng hầm ta phải dùng neo trong đất, thường là
neo ứng suất trước trong đất. Loại ván cừ có chống thanh văng ngang chống giữ vách
hố đào, áp dụng cho trường hợp hố đào được đào thẳng đứng, chiều sâu hố đào lớn.
- Thiết bị thi công đào đất:
Đối với các loại hố đào ta vừa kể trên việc thi công đào đất có thể được tiến hành
bằng cơ giới hay thủ công. Với phương pháp thi công cơ giới, ta có thể dùng loại máy
đào một gầu. Cụ thể là khi chiều sâu hố đào H ≤ 4m, ta dùng máy đào gầu nghịch dung
tích gầu phổ biến là 0.15m3 đến 0.5 m3, loại này có ưu điểm là đứng trên đào xuống
thấp nên có thể đào ở những nơi có nước và việc đưa vật liệu lên ô tô là dễ dàng,
nhanh gọn. Khi nước ngầm ở thấp hơn cao trình máy đứng, ta có thể dùng máy đào
gầu thuận. Nó có thể đào được những hố đào khá sâu, rất thích hợp khi kết hợp với đào
và đổ đất lên xe vận chuyển đi. Tuy nhiên loại máy này yêu cầu đường đi cho ô tô vận
chuyển phải di chuyển liên tục tốn công làm đường. Ngoài hai loại máy chính trên
người ta còn có thể sử dụng máy đào gầu dây và máy đào gầu ngoạm. Với máy đào
gầu dây, nó chỉ thích hợp nhất khi đào móng sâu có nước, loại này năng suất thấp so
với máy đào gầu thuận và gầu nghịch. Với máy đào gầu ngoạm thì sử dụng để đào
những hố đào thẳng đứng, nó dùng để đào trong lòng giếng, đào hố sâu có thành cọc

ván cừ hay tường chắn. Nó chỉ thích hợp cho đất yếu hoặc đất hạt rời. Khi đào chỗ đất
rắn ta phải làm tơi đất trước.
Với những công trình mà khối lượng đất đào không lớn, hố đào không sâu
(<500m3) người ta thiên về đào thủ công. Dụng cụ để đào là các dụng cụ cổ truyền như
cuốc, xẻng, mai, cuốc chim, kéo cắt đất... Để thi công đạt năng suất cao người ta phải
chọn dụng cụ thích hợp đồng thời cũng phải tìm cách giảm khó khăn cho thi công
cũng như làm tăng hoặc giảm độ ẩm của nền đất hoặc làm khô mặt bằng...
Sau khi đã thi công xong phần đào đất móng. Người ta tiến hành thi công nhà
theo các phương pháp thông thường như đã biết, nghĩa là thi công móng nhà sau đó
tiến hành đến phần thân nhà.
1.2.2. Sử dụng tường tầng hầm công trình làm tường chắn đất
Ở trên ta đã trình bày các phương pháp thi công truyền thống nhưng nó chỉ thích
hợp cho các tầng hầm chiều sâu không lớn. Mặt bằng thi công rộng rãi và cách xa, các
công trình có sẵn, còn đối với những công trình xây chen như ở các thành phố có các
tòa nhà nhiều tầng có từ 1 đến 4 tầng hầm trở lên thì việc áp dụng các phương pháp
truyền thống là không khả thi và kém hiệu quả về kinh tế, chính vì lẽ đó người ta đưa
ra một trình tự thi công như sau:
Trước khi công đào đất người ta tiến hành thi công phần tường vây của tầng hầm


7
trước, sau đó tiến hành đào đất tầng hầm và hố móng đến đáy hố móng. Các cọc của
công trình có thể thi công trước, sau hoặc đồng thời với thi công tường. Phần kết cấu
chính của tầng hầm cũng như các công trình được thi công từ dưới lên trên, từ móng
đến mái (Bottom-up).
Phương pháp này có ưu điểm rất lớn là không cần dùng ván cừ để giữ vách hố
đào. Trình tự thi công công trình vẫn theo thứ tự truyền thống, tức là xây từ dưới xây
lên. Để áp dụng được phương pháp này thì tường vây của công trình phải được thiết kế
đảm bảo chịu được tải trọng do áp lực đất gây ra với nó, đồng thời có đủ điều kiện để
thi công tường trong đất (tường vây).

Nhược điểm của nó là thời gian thi công dài và phải thi công xong tường vây rồi
mới đào đất tầng hầm và hố móng công trình. Nếu trường hợp tường vây không đảm
bảo chịu lực thì phải có biện pháp chống đỡ.
- Các phương pháp chống tường vây:
Tường vây có chiều sâu khá khá lớn, chịu áp lực đất cũng khá lớn, nên các
phương pháp chống đơn giản không áp dụng được, nếu có thì độ tin cậy cũng không
cao. Vì vậy, người ta thường áp dụng các biện pháp chống tường vây như sau:
+ Dùng hệ dầm và cột chống văng giữa các tường đối diện. Hệ dầm này thường
làm bằng thép hình gồm các xà ngang, dầm văng và cột chống đỡ xà ngang. Dầm văng
là bộ phận chịu lực chính (chịu nén uốn) làm nhiệm vụ chống giữ các tường đối diện.
Cột chống có nhiệm vụ giữ cho dầm văng ổn định (giảm chiều dài tính toán).
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ tính toán, xong rất tốn vật liệu làm
xà, dầm cột (có thể thu hồi phần lớn hệ dầm, cột tạm). Tuy nhiên nhược điểm của nó là
chiếm không gian trong hố đào, gây khó khăn cho quá trình thi công tầng hầm. Hệ
dầm, cột tạm sẽ được thu hồi trong quá trình thi công hệ cột dầm sàn tầng hầm công
trình. Khi chiều ngang công trình lớn thì hệ chống đỡ trở nên phức tạp vì khoảng cách
giữa các tường đối diện quá lớn.
+ Để khắc phục nhược điểm của phương pháp trên người ta dùng neo ứng suất
trước trong đất để giữ tường bao. Phương pháp này được áp dụng khi ta cần không
gian để thi công trong lòng hố đào. Quá trình thi công đào đất kết hợp với việc thi
công các lớp neo ở gần cao độ các sàn tầng hầm. Với phương pháp này, tường được
giữ với ứng lực trước nên rất ổn định. Khi tầng hầm đã được xây dựng xong, tường
được giữ bởi hệ kết cấu dầm sàn tầng hầm, lúc này neo sẽ được dỡ đi hoặc để lại tùy
theo sự thỏa thuận của chủ đầu tư với các công trình bên cạnh. Nếu tường bao hở
(không liên kết với kết cấu tầng hầm) thì các neo sẽ vẫn được giữ nguyên và làm việc
lâu dài, lúc này nó cần được bảo vệ cẩn thận.
So sánh giữa hai phương pháp ta có thể kết luận phương pháp dùng cột dầm để
chống đỡ hố đào dễ thực hiện song nó sẽ gây nhiều cản trở cho thi công công trình
tầng hầm, chỉ cần những sơ suất nhỏ có thể xảy ra sự cố đáng tiếc. Với phương pháp
dùng neo ngầm đảm bảo một mặt bằng thi công rộng rãi, thoáng đãng, song nó đòi hỏi

8
phải có thiết kế và tính toán neo và phải có đủ thiết bị để thi công như bơm bê tông,
neo ứng lực trước... Phương pháp này cho giá thành khá cao chỉ nên áp dụng cho
những công trình thực sự cần thiết đến hệ neo này.
1.2.3. Phương pháp gia cố nền trước khi thi công hố đào:
Khi công trình được thi công ở những vùng đất cát, việc đào đất sẽ gặp khó khăn
vì cát sẽ lở. Ngoài những biện pháp chống đỡ thành hố đào như đã nêu ở trên ta cũng
có thể áp dụng phương pháp gia cố nền hố đào trước khi đào đất. Nó thích hợp cho
công trình có mặt bằng thi công rộng và chiều sâu hố đào không lớn.
Nội dung của phương pháp này là trước khi thi công đào đất người ta dùng khoan
và bơm cao áp phụt vữa xi măng vào nền đất xung quanh hố đào. Khi vữa xi măng rắn
chắc sẽ làm cho nền đất có cường độ tăng lên, cụ thể là tăng hệ số dính C và góc ma
sát trong φ của nền đất. Với biện pháp gia cố này, hố đào có thể đào thẳng đứng hoặc
nghiêng theo góc φ khá lớn.
Ưu điểm của phương pháp này là thi công đơn giản, giá thành thấp, tạo mặt bằng
thi công thống thoáng không bị vướng bởi hệ chống.
Nhược điểm:
 Khó xác định chính xác các thông số của nền sau khi gia cố
 Độ tin tưởng thấp.
 Đòi hỏi phải có mặt bằng xung quanh rộng để gia cố vùng có nguy cơ trượt.

a) Đào đất theo mái dốc tự nhiên

c) Hố đào đào thành nhiều tầng
có cừ chắn không chống

b) Đào đất có cừ không chống

d) Ván cừ giữ vách có neo khi
cần thông thoáng cho hố đào
khi thi công tầng hầm


9

e) Ván cừ giữ vách hố đào
không chống dùng khi các cột
chống không ảnh hưởng đến thi
công tầng hầm

f) Văng ngang chống vách hố
đào khi chiều sâu hố đào lớn

Hình 1.1. Các phương án giữ vách hố đào
1.2.4. Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-down):
a. Các bước thi công chính của phương pháp Top-down & ưu, nhược điểm
Bước 1: Thi công tường trong đất và cọc khoan nhồi trước. Cột của tầng hầm
(hoặc cột chống tạm của hệ dầm sàn tầng hầm) cũng được thi công cùng cọc nhồi đến
cao trình mặt nền.
Bước 2: Người ta tiến hành đổ bê tông dầm sàn tầng trệt ngang trên mặt đất tự
nhiên, dầm sàn tầng trệt được liên kết với tường trong đất và cột đỡ tạm tầng hầm.
Người ta lợi dụng các ô cầu thang máy, thang bộ, giếng trời làm cửa đào đất và vận
chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng dưới. Ngoài ra nó còn là
cửa để thông gió, chiếu sáng cho việc thi công đào đất... Khi bê tông đạt cường độ yêu


10
cầu, tiến hành đào đất qua các lỗ cầu thang, giếng trời cho đến cao trình của sàn tầng

hầm thứ nhất (C1) thì dừng lại sau đó lại tiếp tục đặt cốt thép đổ bê tông sàn tầng C1.
Cũng trong lúc đó từ mặt sàn tầng trệt có thể tiến hành thi công phần thân nghĩa là từ
dưới lên. Khi thi công đến sàn tầng hầm dưới cùng thì tiến hành đổ bê tông sàn tầng
hầm đáy, móng liền với đầu cọc. Bản sàn tầng hầm đáy còn đóng vai trò chống thấm
và chịu lực đẩy nổi Acsimet. Như vậy, trong suốt quá trình thi công tầng hầm, lợi dụng
ngay chính sàn tầng hầm để chống đỡ tường vây. Như vậy hệ cột chống tạm có vai trò
cực kì quan trong, ảnh hưởng quyết định đến thành công của phương pháp thi công.
Ưu điểm của phương pháp Top-down:
 Tiến độ thi công nhanh.
 Không phải chi phí cho hệ thống chống phụ.
 Chống vách đất được giải quyết triệt để vì dùng tường tầng hầm làm tường
chắn và hệ kết cấu công trình có độ bền và ổn định cao làm hệ chống ngang.
 Không tốn hệ thống dàn giáo, cốp pha cho kết cấu dầm sàn vì sàn thi công trên
mặt đất.
 Thích hợp thi công cho các mặt bằng nhỏ hẹp
Nhược điểm của phương pháp Top-down:
 Kết cấu cột tầng hầm phức tạp.
 Liên kết giữa dầm sàn, cột và tường khó thi công.
 Thi công trong tầng hầm kín ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động.
 Phải lắp đặt hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo.
b. Một số kĩ thuật cần thiết trong thi công tầng hầm theo phương pháp Top-down
 Cột thép đỡ tạm
Khi thi công tầng hầm theo phương pháp “Top-Down” phải sử dụng các cột thép
để đỡ các sàn tầng hầm. Nếu thi công kết cấu phần thân đồng thời với thi công tầng
hầm thì các cột thép chống tạm này phải chịu được thêm cả số tầng trên mặt đất. Số
lượng các sàn mà cột thép chống tạm cần phải đỡ sẽ được lấy theo tiến độ thi công
phần thân nhà. Các cột thép đỡ tạm có thể được thu hồi hoặc để lại bên trong các cột
bê tông của công trình tùy thuộc vào vị trí của nó. Việc tính toán các cột này sẽ được
đề cập ở chương 3 của luận văn này. Trong thực tế người ta dùng thép I có gia cường
thép góc hoặc ống thép với khả năng chịu lực từ 200 - 1000 tấn. Các cột thép đỡ tạm

thường được đặt đúng vào vị trí các cột chịu lực của công trình và thường được cắm
sẵn vào các cọc khoan nhồi từ khi thi công cọc khoan nhồi. Tuy nhiên, trong nhiều
trường hợp, cột tạm có thể không trùng với cột của công trình.
 Yêu cầu về bê tông
Khi nền đất yếu có thể dùng hệ cột chống và ván khuôn để gia cường đổ sàn. Do
yêu cầu thi công liên tục, phải tháo ván khuôn sớm để tiến hành đào đất thi công tiếp
tục phần dưới, nên cần dùng phụ gia để giúp bê tông nhanh chóng đạt được cường độ


11
yêu cầu trong một thời gian ngắn. Có thể sử dụng các phương pháp sau:
Sử dụng phụ gia hóa dẻo, siêu dẻo giảm tỉ lệ nước nhưng vẫn giữ nguyên độ sụt
yêu cầu làm tăng cường độ của bê tông.
Sử dụng các phụ gia tăng trưởng cường độ nhanh, có thế đạt trên 90% cường độ
thiết kế trong vòng 7 ngày. Khi thi công cột và vách cứng, cần phải dùng bê tông có
phụ gia trương nở để vá các đầu cột, đầu lõi nơi tiếp giáp với dầm sàn. Phụ gia trương
nở nên sử dụng loại khoáng, khi tương tác với nước xi măng tạo ra các cấu tử nở
CaOAl2O33CaSo4 (31-32)H2O. Hàm lượng phụ gia trương nở thường được sử dụng
là từ 5 - 15% của lượng xi măng, không nên dùng bột hoặc các chất sinh khí để làm bê
tông trương nở bởi chúng gây ăn mòn cốt thép. Bê tông sàn nơi tiếp giáp với tường
tầng hầm nơi có thép chờ và ở sàn đáy phải được chống thấm bằng những phương
pháp hữu hiệu, việc sửa chữa những chỗ bị rò rỉ, thấm sau khi đã thi công bê tông là
rất khó khăn và tốn kém.
 Hạ mực nước ngầm để thi công các tầng hầm
Khi thi công các tầng hầm bằng phương pháp “Top-Down” thường gặp nước
ngầm gây khó khăn rất nhiều cho việc thi công, thông thường người ta phải kết hợp cả
hai phương pháp là hạ mực nước ngầm bằng ống kim lọc và hệ thống thoát nước bề
mặt gồm các mương tích nước, hố thu nước và máy bơm. Việc thiết kế các hệ thống hạ
mực nước ngầm và thoát nước này phải được tính toán riêng cho từng độ sâu thi công
theo từng giai đoạn. Khi thi công cũng phải coi trọng và tuân thủ đúng yêu cầu thiết kế

của công tác này.

Giai đoạn 1: Thi công cọc nhồi và thi công
tường trong đất

Giai đoạn 2: Đổ sàn tầng trệt


12

Giai đoạn 3: Đào đất tầng ngầm C1

Giai đoạn 5: Đào đất tầng hầm C2
Đổ bê tông cột tầng T2

Giai đoạn 4: Đổ sàn tầng hầm C1
Đổ bê tông tầng T1

Giai đoạn 6: Đổ sàn tầng đáy+ đài móng
Đổ bê tông sàn tầng T2

Hình 1.2. Các bước thi công theo phương pháp top-down cho công trình có
hai tầng hầm
1.3. Ứng dụng thay thép hình bằng cột ống thép nhồi bê tông làm cột chống tạm,
trong thi công công trình theo công nghệ Top-down
Trong công tác lập biện pháp thi công tầng hầm theo phương pháp Top-down,
việc thiết kế tính toán cột thép đỡ tạm Kingpost là rất quan trọng, quyết định sự ổn
định, an toàn của công trình, giá thành xây dựng và phương án thi công cột thép đỡ
tạm Kingpost. Vì vậy có thể nói cột thép đỡ tạm là “xương sống” của công nghệ Topdown.
Tuy nhiên, các cột thép hình thích hợp hơn cho thi công các công trình có ít hơn

3 tầng hầm. Khi mà số lượng tầng hầm lớn hơn thì việc sử dụng hệ cột thép như trên
sẽ có nhiều bất cập, cụ thể là khả năng chịu lực của hệ cột thép hình chống tạm.