THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG

CHƯƠNG 4: THI CƠNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG
4.1. Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam
4.1.1. Khái niệm tầng hầm

Trong khu nhà cao tầng bao gồm tầng trệt (Tầng 1) sàn
của nó nằm ngang trên mặt đất, tiếp theo là các tầng 2,3,4... có
độ cao sàn dương. Còn những tầng tiếp theo ở thấp hơn so với
mặt đất (nẳm dưới tầng trệt) đều được gọi là tầng hầm
Tầng hầm có thể nửa nổi nửa chìm hoặc nằm hồn
tồn trong lịng đất.

1


4.1. Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam
4.1.2. Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm

Nhà có tầng hầm đã có từ lâu trên thế giới, nó trở thành
phổ biến và gần như là một thơng lệ khi xây dựng nhà nhiều
tầng.
Ở Việt Nam nhà nhiều tầng có tầng hầm cũng chỉ mới
xuất hiện gần đây. Trong tương lai sẽ có nhiều nhà có tầng
hầm và độ sâu lớn hơn hiện nay do nhu cầu và cơng nghệ xây
dựng phát triển đủ để có thể thi công được và bảo đảm yêu cầu
về chất lượng

2


4.1. Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam
4.1.2. Xu hướng phát triển nhà có tầng hầm

TT

Cơng trình

Số tầng nổi

Số tầng hầm

Độ sâu đào (m)

1

Thư viện Anh Quốc

7

4

23

2

Commerce Bank - Frankfruit

56

3

12

3

Central Plaza – Hồng Kông

75

3

16

4

Chi Thong – Đài Loan

14

3

13,6

5

Chung Wei – Đài Loan

20

4

14,7

6

Tai Pao – Đài Loan

27

4

16,2

7

Chung lian

19

3

16,2

8

Sen jue – Đài Loan

17

3

12,5

9

Trung tâm sách – Hà Nội

6

1

4,6

10

Vietcombank – Hà Nội
Sun way Hotel – Hà Nội

22
11

2
2

11,0
11,0

3


4.1. Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam
4.1.3. Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà nhiều tầng
- Do nhu cầu sử dụng:

+ Làm kho chứa hàng hóa phục vụ sinh hoạt của cư dân trong nhà
+ Làm tầng phục vụ sinh hoạt công cộng như bể bơi, cửa hàng, quán bar...
+ Làm gara ô tô, xe máy.
+ Làm tầng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề điều hồ khơng khí, xử lý
nước thải, lắp đặt máy móc phục vụ giao thơng (thang máy), cấp nhiệt...
+ Làm nơi cư trú tạm thời khi có sự cố xảy ra như chiến tranh.
+ Ở các ngân hàng, kho bạc nó cịn là nơi cất trữ tài liệu mật, tiền bạc,
vàng, đá quý và các tài sản có giá trị cao của quốc gia.

4


4.1. Tình hình xây dựng nhà có tầng hầm ở Việt Nam

4.1.3. Sự cần thiết của tầng hầm trong nhà nhiều tầng
- Về mặt nền móng:
+ Giảm tải cho móng cơng trình
+ Giảm lún cho cơng trình
- Về mặt kết cấu:
+ Tăng tính ổn định tổng thể của cơng trình
+ Tăng khả năng chịu lực ngang như gió, bão…
- Về an ninh quốc phòng:
+ Được sử dụng để cất giữ tiền bạc, kim loại quý
+ Tránh bom đạn khi xảy ra chiến tranh
5


4.2. Một số phương pháp tính tốn tường cừ chuyển dịch của đất nền khi
thi công hố đào
4.2.1. Một số phương pháp tính tốn tường cừ

4.2.1.1 Tính tốn tường cừ đỉnh không neo

6


4.2.1.1. Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo

Hình 4.2. Sơ đồ tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
a, b) Biểu đồ áp lực đất; c) Biểu đồ mômen uốn; d) Biểu đồ áp lực đất
trong trường hợp tính tốn đơn giản
7


4.2.1.1. Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
a. Phương pháp Blum
- Lấy một lực tập trung E’p thay cho áp lực đất bị động vốn đã xuất hiện ở
chân cọc

Hình 4.3. Sơ đồ tính tốn tường cừ theo Blum
8


4.2.1. 1.Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
b. Phương pháp cân bằng tĩnh học
Điều kiện cân bằng tĩnh học:
∑H = 0
∑M = 0 (tại đáy cọc)

Hình 4.4. Sơ đồ tính toán theo
phương pháp cân bằng tĩnh học

9


4.2.1.1. Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
c. Phương pháp đường đàn hồi
Hình 4.4. Sơ đồ tính tốn theo
phương pháp cân bằng tĩnh học

10


4.2.1. 1.Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
c. Phương pháp đường đàn hồi
* Nguyên lý cơ bản của phương pháp đàn hồi cũng giống phương pháp số,
phương pháp phân tích và các bước giải như sau:
- Lựa chọn độ sâu cắm vào trong đất: thường có thể căn cứ vào kinh
nghiệm để sơ bộ xác định t0
- Tính áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động, vẽ sơ đồ áp lực đất, sau đó
chia sơ đồ ấy thành nhiều diện tích nhỏ (thường chia thành các đoạn 0,5 lm theo độ cao), dùng lực tập trung tương ứng đề thay thế, lực tập trung tác
dụng vào trọng tâm của từng mảng nhỏ.

11


4.2.1. 1.Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
c. Phương pháp đường đàn hồi
- Theo nguyên lý hình đa giác dây trong đồ giải tĩnh học, vẽ ra hình đa giác
lực và đa giác dây. Khi đó hình đa giác dây sẽ thay thế cho sơ đồ mômen với
tỷ lệ thu nhỏ nhiều lần. Đầu tiên xác định cực điểm O và tiêu cự r cũng như
tỷ lệ xích của lực, sau đó, vẽ ra các hình đa giác lực của lực tập trung và

hình đa giác dây, độ lớn của t0 sẽ được xác định bàng giao điểm của đường
khép kín với hình đa giác dây. Nếu giao điềm của đường dây cuối cùng của
sơ đồ mơmen hình đa giác dây với đường khép kín mà vừa khéo ở trên cạnh
đáy của diện tích nhỏ đại biếu cho lực tập trung cuối cùng trên sơ đồ áp
lực, thì biêu hiện bằng độ sâu cắm vào trong đất của cọc đã được chọn thoả
đáng. Lựa chọn vài ba lần với trị t0 đúng dần, sè có thể thoả mãn được điều
kiện này

12


4.2.1. 1.Tính tốn tường cừ đỉnh khơng neo
c. Phương pháp đường đàn hồi
- Căn cứ vào điều kiện khép kín của đa giác lực có thể tìm ra trị E ’p. Sau khi
tìm ra trị E’p có thể tìm được Δx, là có thể tìm được độ sâu cắm vào trong
đất của cọc bản.
- Mômen uốn M ở bất cứ mặt cắt nào của cọc bản cũng bằng tích giữa
mơmen cực r (tỷ lệ xích của lực) với toạ độ Y tương ứng trên sơ đồ mơmen
hình đa giác dây. Mơmen uốn lớn nhất là:
M = Ymax *r
Theo đó có thê tìm ra được mặt cắt và đặt théo của cọc bản.

13


4.2.1.2. Tính tốn tường cừ đỉnh có một hàng neo hoặc thanh chống
Tính tốn tường cừ đỉnh có neo dựa trên quan niệm cho rằng: Khi làm việc
đỉnh tường không có chuyển vị, sơ đồ áp lực đất lên tường có dạng như
(hình 4.6).

Hình 4.6. Sơ đồ tính tốn tường cừ, gần đỉnh có một hàng thanh chống
(neo)
14


4.2.1.2. Tính tốn tường cừ đỉnh có một hàng neo hoặc thanh chống

15


4.2.1.2. Tính tốn tường cừ đỉnh có một hàng neo hoặc thanh chống
Tính kết cấu chắn giữ cọc hàng có chống (hoặc neo) ở đỉnh có
khác với cọc hàng đỉnh tự do (conson). Kết cấu chắn giữ có chống ở đỉnh,
vì là đỉnh bị chống khơng di chuyến được nên hình thành điểm tựa đơn
giản, liên kết khớp, cịn phần cọc chơn vào trong đất, khi chơn nơng thì
điểm tựa đơn giản, khi chơn sâu thì là ngàm.
Một số trường hợp khác nhau do độ chôn sâu trong đất khác nhau:
1) Độ cắm sâu vào trong đất của cọc tương đối nơng, áp lực đất bị
động ở phía trước cọc được phát huy tồn bộ cánh tay địn của áp lực đất
chủ động và cánh tay đòn của áp lực đất chủ động ở điểm chống là bằng
nhau (hình 4.7a). Khi đó, thân tường ở vào trạng thái cân bằng giới hạn, do
đó sẽ có mơmen uốn dương Mmax ở trong nhịp là lớn nhất, nhưng độ sâu
trong đất nông nhất là tmin. Lúc này áp lực đất bị động ở trước tường được
lợi dụng toàn bộ, đầu dưới của tường có thể chuyến dịch sang trái một ít

16


4.2.1.2. Tính tốn tường cừ đỉnh có một hàng neo hoặc thanh chống
2) Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tăng lên, khi lớn hơn tmin

(hình 4.7b), thì áp lực đất bị động ở phía trước cọc khơng phát huy và lợi
dụng tồn bộ, khi đó đầu dưới của cọc chỉ xoay 1 góc và ở ngun vị trí chứ
không sinh ra hiện tượng chuyển dịch, lúc này, áp lực đất ở mũi cọc sẽ
bằng không, áp lực đất bị động chưa phát huy, có thể xem là độ an toàn
được tăng lên.
3) Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tiếp tục tăng lên, trước tường
và sau tường đều xuất hiện áp lực đất bị động, cọc cắm vào đất ở trạng thái
ngàm chặt, tương đương với dầm siêu tĩnh: đầu trên gối khớp đầu dưới
ngàm chặt. Mômen uốn của nó đã giảm đi nhiều và xuất hiện mômen âm
dương cả 2 chiều. Trị tuyệt đối của mômen uốn ngàm M 2 ở đầu dưới hơi
nhó hơn trị số mômen ở trong nhịp M1, điểm không áp lực và điểm khơng
mơmen khá giống nhau (hình 2.7c).

17


4.2.1.2. Tính tốn tường cừ đỉnh có một hàng neo hoặc thanh chống
4) Độ sâu cắm vào trong đất của cọc tăng lên thêm 1 bước nữa (hình 4.7 d),
khi đó độ sâu cắm vào trong đất của cọc đã bị xem là sâu quá, đất bị động ở
phía trước cọc và phía sau cọc khơng thế phát huy lợi dụng được đầy đủ, nó
khơng tạo ra được tác động lớn đối với việc giảm bớt mơmen trong nhịp. Do
đó, cọc chắn giữ mà cắm quá sâu vào trong đất thì cũng khơng phải là kinh
tế

18


4.2.1.3. Tính tốn tường cừ khi có nhiều tầng thanh chống
Khi hố đào sâu hơn, cần bố trí nhiều đợt neo hoặc chống, khi bố trí nhiều
đợt chống thì nội lực trong tường cừ sẽ giảm đi và độ sâu đóng ván cừ cũng

giảm.

Hình 4.8. Dạng lật của tường cừ
19


4.2.1.4. Tính tốn tường cừ theo R.Whitlow
a. Tính tốn tường cừ theo phương pháp thứ nhất (chống đỡ đất tự do)
Theo phương pháp này giả thiết tường xoay tự do vì thế khơng có áp lực bị
động ở phía sau tường. Độ sâu chôn cừ và nội lực trong thanh neo cũng
được xác định từ phương trình cân bằng mơmen tại điểm neo và phương
trình chiếu lên phương ngang.

Hình 4.9. Sơ đồ theo phương pháp thứ nhất
20


4.2.1.4. Tính tốn tường cừ theo R.Whitlow
b. Tính tốn tường cừ theo phương pháp thứ hai
Trong phương pháp này giả thiết ván cừ bị ngàm chặt tại D, gối tại điểm F
và có mơ men triệt tiêu tại F. Đổng thời coi áp lực bị động trên chiều dài CD
tác dụng như một tải trọng nằm ngang tập trung tại C. Ván cừ được coi
như hai dầm tương đương AF và FC. Với quan nịệm như vậy có thể xác
định được vị trí điểm triệt tiêu mơmen bằng lời giải của phương pháp lặp.

21


4.2.1.5. Tính tốn hệ chống đỡ
Sau khi tính tốn được các áp lực tác dụng lên tường chắn, việc

tính tốn hệ kết cấu chống đỡ thường được thực hiện theo các phương
pháp tính tốn thơng thường của cơ học kết cấu.
Những cơng việc chính bao gồm :
+ Tính tốn nội lực trong tường cừ và thanh chống
+ Tính tốn tiết diện của tường cừ và thanh chống có kể đến điều kiện mất
ổn định và biến dạng của kết cấu chống đỡ.

22


4.3. Chuyển dịch của đất nền khi thi công hố đào
Thi công hố đào sâu trong Đô thị ngày càng được quan tâm nhiều hơn khi
xây dựng nhà cao tầng trong khu vực đơng dân cư, nơi có các cơng trình
đang tổn tại khai thác. Thi cơng hố đào sâu có thể lấy đi hàng vạn mét khối
đất, làm thay đối trạng thái ứng suất trong đất nền và có thể làm thay đổi
mực nước ngầm, làm cho đất nền bị dịch chuyển. Sự dịch chuyển này được
biểu hiện ở những hình thái chính sau đây :
+ Hiện tượng lún sụt đất nền xung quanh hố đào ;
+ Hiện tượng dịch chuyển của đất theo phương ngang gây mất ổn định
thành hố đào;
+ Hiện tượng đẩy trồi của đáy hố đào.

23


4.3. Chuyển dịch của đất nền khi thi công hố đào
4.3.1. Lún sụt đất nền xung quanh hố đào
- Lún do đào hố móng
- Lún sụt do hạ thấp mực nước ngầm
- Lún sụt do chấn động

Nguồn chấn động chính là do các tác nhân xây dựng gây ra khi thi cơng
cơng trình. Sau đây là một số tác nhân gây rung động:
+ Q trình thi cơng cọc nhồi, cọc Barret, quá trình đào đất bằng máy
+ Quá trình hạ tường cử bằng các phương pháp rung
+ Các máy thi công đứng trên thành hố đào làm việc
+ Các phương tiện thi công đi lại gần hố đào

24


4.3. Chuyển dịch của đất nền khi thi công hố đào
4.3.2. Mất ổn định thành hố đào
- Hiện tượng mất ổn định thành hố đào là do trạng thái cân bằng của đất
nền bị phá vỡ. Ở thời điểm khi đất nền ổn định, tại một điểm trong lòng đất
tồn tại các giá trị ứng suất tiếp và các trị số ứng suất cắt
- Khi đào hố, thành phần ứng suất ở thành hố đào theo phương ngang bị
triệt tiêu, do vậy mất đi sự cân bằng ban đầu. Lúc này sẽ xuất hiện các mặt
trượt đẩy đất vào phía trong hố đào. Nếu hố đào được bảo vệ bằng tường
cừ, đất sẽ tác dụng lên tường cừ một áp lực
- Dưới tác dụng của áp lực đất, tường cừ sẽ bị dịch chuyển, giá trị dịch
chuyển này phụ thuộc vào độ cứng của tường cừ và hệ chống đỡ. Khi cạnh
hố đào tồn tại các tải trọng, chẳng hạn như các cơng trình có sẵn hoặc các
tải trọng do thi cơng thì giá trị dịch chuyển này sẽ tăng lên.

25