Hiện nay việc thi công tầng hầm có 3 phương pháp phổ biến sau đây: công nghệ thi công tầng hầm bottom-up, phương pháp top-down và phương pháp sowmi top-down. Bài viết ngày hôm nay, kiến trúc sư ANG sẽ cùng bạn đi sâu tìm hiểu về công nghệ thi công tầng hầm bottom-up (từ dưới lên). Việc thi công tầng hầm theo cách thức này đòi hỏi cần có giải pháp chống đỡ tường chắn khi thi công đào đất tầng hầm ở độ sâu so với mặt đất.
Công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up là gì? Các phương pháp thi công cơ bản
Bottom-up (từ dưới lên) là công nghệ thi công tầng hầm cổ điển và được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam bởi nó sở hữu những ưu điểm mà trong nhiều trường hợp các phương pháp thi công khách không thể thay thế được. Hiểu một cách đơn giản công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up là sau khi xử lý hố đào sẽ tiến hành xây dựng nhà ở theo trình tự từ dưới lên như thông thường. Việc xử lý hố đào vô cùng quan trọng và phức tạp bởi nó ảnh hưởng đến tính chắc chắn cũng như sự ổn định của công trình.
Khi tiến hành đào hố sâu để làm tầng hầm cho các mẫu thiết kế biệt thự, chắc chắn sẽ gây ảnh hưởng tới trạng thái ứng suất và những biến dạng trong nền đất. Hố đào sâu, rộng còn làm thay đổi đến mực nước ngầm dẫn đến dịch chuyển nền đất, gây nguy cơ sụt lún cho các công trình lân cận. Đây cũng là lý do vì sao trước khi xây dựng tầng hầm, người thợ phải tiến hành khảo sát địa chất, thủy văn, đánh giá hiện trạng công trình xung quanh. Đây là cơ sở để đưa ra bản thiết kế hợp lý.
Dựa trên nguyên lý công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up, có các phương pháp thi công tầng hầm phổ biến sau:
- Phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên
- Phương pháp làm tường chắn đất rồi thi công nhà từ dưới lên
Ngày nay, ngoài công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up còn có kỹ thuật thi công hiện đại Top-Down. Nguyên lý hoạt động của Top-Down là làm sàn tạm sau đó thi công đồng thời tầng hầm từ sàn xuống lòng đất và thi công thân nhà từ sàn lên trên.
Công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up- phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên
Phương pháp đào đất trước sau đó thi công áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, thiết bị thi công đơn giản, mặt bằng rộng rãi.
Quy trình thi công
Quy trình thi công theo phương pháp đào đất trước sau đó thi công từ dưới lên được mô tả đơn giản theo hình vẽ sau:
Toàn bộ hố đào được đào độ sâu theo bản thiết kế (đã được các kỹ sư tính toán chính xác để đảm bảo tải trọng lực và sức nâng). Trước đây khi công nghệ máy móc chưa phát triển người ta hoàn toàn có thể đào thủ công tuy nhiên ngày nay, để tiết kiệm thời gian và độ chính xác cho các hố đào, người thợ sẽ sử dụng máy hỗ trợ. Tuy nhiên việc lựa chọn cách đào như nào cũng vô cùng quan trọng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều sâu hố đào, tình trạng địa chất thủy văn, chất đất và khối lượng đất cần đào, ngoài ra còn phụ thuộc vào máy móc, nhân lực của công trình.
Bước tiếp theo trong công nghệ thi công tầng hầm bottom-up theo phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên là tiến hành xây nhà theo thứ tự bình thường từ dưới lên, bắt đầu từ móng nhà đến mái nhà trên cùng.
Trong khi thi công tầng hầm nhà cao tầng, điều cốt yếu cần chú ý chính là việc giữ tính ổn định cho hố đào, tránh hiện tượng sụt lụt nguy hiểm. Để đảm bảo điều này, người ta dùng các biện pháp giữ vách đào theo các phương pháp truyền thống nghĩa là có thể đào theo mái dốc tự nhiên (theo góc ¢ của đất). Trong trường hợp diện tích xây dựng chật hẹp không cho phép mở rộng ta luy mái dốc hố đào ta có thể dùng cừ để giữ tường chống hố đào.
Công nghệ thi công tầng hầm bottom-up- Trình tự thi công phương pháp đào đất trước rồi thi công nhà từ dưới lên
Ưu điểm
- Thi công dễ, độ chính xác cao, về bản chất giống như xây nhà trên mặt đất bởi vậy có thể dễ dàng áp dụng giải pháp kiến trúc và kết cấu tầng hầm đơn giản.
- Tương đối dễ dàng trong việc xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật.
- Xử lý khô hố móng đơn giản, có thể sử dụng máy bơm hút nước từ đáy móng đi theo hố thu nước đã được tính toán sẵn.
Nhược điểm
- Công nghệ thi công tầng hầm bottom-up theo phương pháp đào đất trước sau đó thi công nhà từ dưới lên khó áp dụng khi chiều sâu hố đào lớn hoặc nền đất yếu
- Nếu hố đào không đủ rộng thì mặt bằng thay thế ta luy bằng hệ cừ
- Xét về mặt an toàn cho công trình lân cận thì biện pháp này không khả thi
Giải pháp thi công
Qua thực tế có thể đưa ra các phương án giữ vách hố đào như sau:
- Đào đất theo độ dốc tự nhiên, phương pháp áp dụng khi hố đào không sâu, đất dính, góc ma sát trong ¢ lớn, mặt bằng taluy mái dốc hố đào và để thi công cũng như chứa đất được đào lên.
- Dùng ván cừ đặt thành nhiều tầng (không chống). Hố đào dược 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 có hố đào quá sâu, thi công đào đất bằng phương pháp thủ công và khi có yêu cầu hố đào phải thông thoáng để thi công.
- 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 thoáng đãng trong hố đào để thi công tầng hầm ta phải dùng neo, neo này được neo trên mặt đất. Loại ván cừ có chống hoặc neo dùng khi áp lực lớn.
Minh họa đơn giản quuy trình thi công, đào đất hình mái dốc
Công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up- phương pháp làm tường chắn đất
Quy trình thi công
Theo phương pháp tường chắn đất, sau khi thi công xong cọc và tường vây, cọc vây hoặc hệ thống tường cừ bao xung quanh công trình nhà thầu sẽ tiến hành đào đất tới độ sâu nhất định.
Bước tiếp theo sau đó sẽ tiến hành lắp đặt hệ thống chống bằng thép hình hoặc hệ thống neo để chống đỡ vách tường hầm trong quá trình đào đất và thi công tầng hầm. Hệ thống chống này có thể một hoặc nhiều tầng tùy vào độ sâu đáy đài sao cho đảm bảo khả năng chống áp lực đất và nước ngầm từ phía ngoài công trình tác động lên vách tường.
Sau khi dựng xong hệ chống đỡ và đất được đào đến đáy móng, bước tiếp theo thực hiện theo đúng nguyên lý của công nghệ thi công tầng hầm bottom-up, công trình sẽ bắt đầu được xây dựng từ dưới lên theo trình tự thông thường từ móng nhà, hầm nhà đến thân nhà.
Hệ thống chống có thể được sử dụng như là lõi cứng cho các cấu kiện dầm, sàn của tầng hầm hoặc sẽ được dỡ bỏ sau khi các sàn tầng hầm đủ khả năng chịu lại các áp lực tác dụng lên vách tầng hầm.
Minh họa bằng hình vẽ quy trình thi công tầng hầm theo phương pháp làm tường chắn đất
Ưu điểm
- Không cần dùng cán cừ để giữ vách hố đào
- Trình tự thi công đơn giản, theo thứ tự thông thường từ dưới lên
- Tường bao của công trình được thiết kế đảm bảo chịu được tải trọng do áp lực đất và nước ngầm gây ra đồng thời đủ điều kiện để thi công tường bao bằng phương pháp “cọc barret”.
Nhược điểm
- Thời gian thi công dài, quy trình diễn ra phải theo các bước xây tường bao, cọc (nếu có) rồi mới đến đào đất và xây công trình.
- Trường hợp tường bảo không đủ khả năng chống đỡ và chịu sức ép thì phải có biện pháp chống tường bằng các hệ chống đỡ hoặc neo bê tông.
Chú ý thi công cọc và tường chắn
Quá trình thi công cọc và tường chắn là bước khởi điểm của phương pháp làm tường chắn đất theo công nghệ thi công tầng hầm Bottom-up. Đa phần trong các công trình, móng cọc được dùng là móng cọc khoan nhồi. Cọc khoan nhồi được thi công trên mặt đất đến cao độ của tầng hầm thì dừng lại sau đó dùng cát lấp phần trên lại để tiện cho việc thực hiện các công tác khác.Tường chắn được thi công quanh mặt bằng hố móng có tác dụng giữ đất cho thành hố đào tránh sụt lún và giữ cho mực nước ngầm ở ngoài mặt bằng thi công tầng hầm.
Thi công công trình trên mặt đất đã đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật và độ khó đáng kể vậy thì việc thi công sâu xuống lòng đất, chắc chắn, sẽ không phải là điều đơn giản. Gia chủ cần có sự chuẩn bị tốt nhất từ khâu khảo sát đến bản mẫu thiết kế và lựa chọn đội ngũ thi công có tay nghề để đảm đảm bảo tính an toàn và tuổi thọ cho ngôi nhà của gia đình mình. Vậy thì trong quá trình thi công tường chắn, gia chủ cũng cần phải nắm được một vài điểm lưu ý sau để dễ dàng kiểm soát, kiểm tra công trình cùng với nhà thầu. 4 chú ý mà mỗi gia chủ cần nhớ đó là:
- Lưu ý về giải pháp chống vách đất: có rất nhiều giải pháp được đưa ra để giữ ổn định cho vách hố đào, trong bài viết thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng số trước, kiến trúc sư đã cùng bạn đi tìm hiểu. Có thể kể lại một vài giải pháp phổ biến hiện nay như sử dụng cọc đóng, sử dụng tường cừ thép, cọc xi măng đất, cọc khoan nhồi giữ đất hay tường vây barette. Ở mỗi một giải pháp lại có đặc điểm cùng những ưu nhược điểm khác nhau, phù hợp với từng công trình, đặc điểm nền đất hay yêu cầu kỹ thuật. Một trong những tiêu chí có thể dùng để lựa chọn giải pháp chống vách đất phù hợp là dựa vào độ sâu hố đào.
Công nghệ thi công tầng hầm bottom-up- sử dụng tường cừ thép chống vách đất
- Lưu ý về giải pháp kết cấu tường trong đất: Tường trong đất có vai trò tiếp nhận cả tải trọng ngang và tải trọng thẳng đứng bởi vậy cần phải xét đến tất cả các phương lực tác dụng lên tường trong đất để đảm bảo độ bền và tính ổn định. Cũng giống như cọc chống vách, tường trong đất có nhiều loại, có thể kể đến như tường trong đất bằng bê tông toàn khối (dày từ 0,6-1m) hay tường trong đất bằng bê tông đúc sẵn.
Hình ảnh tường trong đất bằng bê tông- công nghệ thi công tầng hầm bottom-up
Về công nghệ thi công tường trong đất cũng khá đa dạng tùy theo từng loại tường. Thứ nhất, ta có dạng tường trong đất bằng bê tông đổ tại chỗ. Quy trình thi công diễn ra theo các bước sau(áp dụng với tất cả các mẫu thiết kế từ thiết kế nhà cấp 4 có tầng hầm đến các ngôi nhà phố cao tầng): Chuẩn bị mặt bằng => Xây dựng các tường định vị (làm mốc) để định hướng cho máy làm đất, đảm bảo sự ổn định cho vách hào trong phần trên của nó => Đào từng đốt hào trong vữa sét => Đặt vào hào các khung cốt thép và thiết bị chặn đầu của đốt hào => Đổ bê tông tường bằng phương pháp đổ bê tông trong nước.
Công nghệ thi công tầng hầm bottom-up- quy trình thi công cọc và tường barette
Đối với tường trong đất bằng bê tông đúc sẵn người ta sử dụng công nghệ xây dựng bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn. Quy trình thi công đơn giản và nhẹ nhàng hơn công nghệ đúc tại chỗ bao gồm các bước: Xây tường định vị => Đào hào trong vữa sét => Đặt các cấu kiện lắp ghép vào hào => Toàn khối hóa các mối nối.
- Kiểm tra chất lượng bê tông: Việc kiểm tra chất lượng thi công tường trong đất đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Thi công tầng hầm nằm ở độ sâu dưới mặt đất nên không phải là công việc đơn giản, đặc biệt là trong điều kiện khó khăn, bị che khuất, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thời tiết, của nước ngầm và nhiều yếu tố chưa lường trước được của đất nền. Chất lượng của tường chỉ có thể xác định bằng cách siêu âm, lấy mẫu khoan, phương pháp phóng xạ,...
Đó là lý do vì sao trong quá trình thi công ta cần kiểm tra một cách nghiêm túc chất lượng tường bê tông. Với công nghệ thi công thích hợp và quy trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ, khả năng hư hỏng của tường có thể giảm tới mức tối thiểu. Các yếu tố cần thiết phải kiểm tra tại hiện trường là:
+ Kiểm tra dung dịch Bentonite: đảm bảo thành hố khoan không bị sập trong quá trình đào cũng như khi đổ bê tông và kiểm tra việc thổi rữa đáy hào trước khi đổ bê tông.
Các thông số chủ yếu của dung dịch Bentonite là:
Hàm lượng cát: <=5%
Dung trọng: 1,01 - 1,05g/cm3
Độ nhớt: >= 35 sec
Độ pH: 9,5-12
+ Kiểm tra đáy hố đào (hào): sau khi thổi rửa đáy hố đào bằng dung dịch Bentonite cần kiểm tra độ sạch của đáy hố đào bằng một số biện pháp đơn giản sau:
Đo chiều sâu: Đáy hố đào được coi là sạch nếu chiều sâu sau khi thổi rửa bằng chiều sâu đào.
Sử dụng một số thiết bị xuyên sáng đơn giản đánh giá sức kháng xuyên của đất dưới đáy hố.
+ Kiểm tra bê tông trước khi đổ: Bê tông sử dụng trong thi công tường trong đất tương ứng với các thông số:
Độ sụt > 15cm
Cường độ sau 28 ngày >= 200kg/cm2
Cốt liệu thô trong bê tông: không lớn hơn cỡ hạt theo yêu cầu của công nghệ.
+ Ghi chép trong quá trình thi công: Trong quá trình thi công cần ghi chép thời gian bắt đầu và kết thúc cùng với các sự cố xảy ra trong quá trình thực hiện các công đoạn như thi công tường định vị, hào, dung dịch bentonite, rửa đáy hào, đặt khung thép, đặt ống đổ bê tông, đặt tấm chắn đầu, đổ bê tông, hạ các cấu kiện lắp ghép vào hào, thể tích bê tông cho từng đoạn tường.
Công nghệ thi công tầng hầm bottom-up có nhiều cách thức thực hiện khác nhau tuy nhiên đều dựa trên tinh thần chung "xây nhà từ dưới lên". Bài viết trên hy vọng đã cung cấp cho quý vị những khái niệm chung nhất cũng như những ưu nhược điểm của từng phương pháp. Trong quá trình thi công, gia chủ cũng như kiến trúc sư cần dựa vào thực tế đất nền và đặc điểm công trình của mình để đưa ra quyết định lựa chọn hợp lý.
