Dù thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up hay bất cứ phương pháp nào cũng đều ẩn chứa những rủi ro từ việc đào đất, làm tường cừ hố đào. Vậy những sự cố đó cụ thể là gì, nguyên nhân gây ra do đâu và làm thế nào để phòng ngừa cũng như xử lý khi có sự cố. Kiến trúc sư sẽ cùng bạn tìm hiểu trong bài viết ngày hôm nay.
Các sự cố có thể gặp phải khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Việc để xảy ra sự cố trong quá trình thi công là điều không một ai mong muốn tuy nhiên cũng không phải là không thể xảy ra. Đó là lý do gia chủ, kiến trúc sư và đội thi công không được coi nhẹ các biện pháp phòng ngừa và phải hết sức thận trọng trong quá trình thực hiện.
Trên thực tế đã có nhiều trường hợp xảy ra sự cố như nứt gãy kết cấu, đứt đường ống, ghiêng lún nhà, sụt đất, đổ tường rào, sập đổ nhà xảy ra trong quá trình thi thực hiện theo công nghệ thi công tầng hầm bottom-up nói riêng và các giải pháp thi công khác nói chung. Các hiện tượng này thường xuyên xảy ra tại các khu vực có nền đất yếu (đất sét, đất cát chảy) khi tường cừ hố đào không đủ độ chống hoặc thiếu khả năng các nước (cọc ép, cọc khoan nhồi không liên tục,..).
Sự cố sập nhà lúc nửa đêm tại thành phố Hồ Chí Minh do sự cố thủng lỗ tầng hầm
Tuy nhiên, có một số trường hợp, sự cố xảy ra ngay cả khi nền đất không quá yếu nhưng tường cừ lại không đủ độ cứng hoặc có khuyết tật không ngăn cản được xói ngầm nền nước và cát.
Biểu hiện sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Như đã đề cập ở các bài viết số trước, trước khi tiến hành đào đất tầng hầm cần phải làm các khảo sát về địa chất, thủy văn cũng như phân tích các công trình lân cận. Bởi lẽ việc thi công hố đào có thể gây ảnh hưởng tới tình trạng đất và mực nước ngầm, ảnh hưởng tới các công trình lân cận, với các mức biểu hiện nặng, nhẹ khác nhau:
Sự cố
- Sự cố lớn nhất và nguy hiểm nhất, có thể gây ra thiệt hại cả về người và của là sập đổ toàn bộ công trình hoặc một bộ phận
- Sụt nền
- Gãy cấu kiện chịu lực chính
- Đứt đường ống; đường cáp hoặc hệ thống thiết bị công trình
- Nghiêng, lún công trình hoặc nứt, võng kết cấu lực chính quá mức cho phép khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Hư hỏng
- Nứt, tách nền, nứt tường hoặc kết cấu bao che, ngăn cách
- Hư hỏng cục bộ nhưng chưa đến mức gián đoạn hoạt động các đường ống, đường cáp hoặc hệ thống thiết bị công trình
- Nghiêng, lún công trình hoặc nứt, võng kết cấu chịu lực chính nhưng chưa tới mức cho phép
Các biểu hiện như vừa rồi có thể xuất hiện ngay từ khi bắt đầu thi công kết cấu chống giữ thành hố đào như đóng cừ, thi công cọc, làm tường cừ barrette hoặc xuất hiện trong quá trình đào đất hố móng.
Nguyên nhân của sự cố là gì?
Có nhiều nguyên nhân có thể dẫn tới sự cố đổ sập, hư hỏng đã được xác định trong quá trình thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up:
Chấn động phát sinh khi thi công: các chấn động này có thể xuất hiện ngay từ khi bắt đầu thi công do rung hạ cừ, hạ ống vách để khoan cọc nhồi. Các rung động cục bộ này, nếu gặp trường hợp dải đất yếu (đất thiếu sự kết dính, liên kết rời rạc hoặc mềm như đất sét, đất cát,…) hoặc khá yếu rất dễ gây ra sụt lún móng hoặc ảnh hưởng tới kết cấu của các công trình lân cận.
Các nguyên nhân gây ra sự cố trong quá trình thi công theo phương pháp bottom-up
Chuyển vị của đất:
- Sự dịch chuyển của đất có thể xảy ra theo phương thẳng đứng (lún xuống hoặc trồi lên) và phương ngang khi thi công tường cừ hố đào (thường là cừ ván thép, cọc hoặc barrette), khi đào hố móng, khi hút nước ra khỏi hố đào hoặc khi thu hồ cừ ván thép.
Ví dụ: Khi rung hoặc ép tường cừ chế tạo sẵn thì bề mặt đất có xu hướng bị đẩy trồi lên trên hoặc bị đẩy ra xa. Ngược lại khi thi công cọ khoan nhồi hoặc barrette thì bề mặt xung quanh bị lún xuống và đất dịch chuyển ngang hướng về vị trí khoan tạo lỗ.
- Khi thi công đào đất hố móng, đất nền ở khu vực xung quanh bị lún xuống và chuyển dịch ngang về phía hố đào. Mức độ lún và chuyển vị ngang phụ thuộc vào độ sâu đào, đặc điểm của nền đất, kết cấu chống đỡ và quy trình đào đất. Chuyển dịch lớn thường phát sinh khi thi công hố đào sâu trong đất yếu.
- Khi bơm hút nước để làm hố đào trong thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up, mực nước ngầm bị hạ thấp làm tăng độ lún của đất nền ở khu vực xung quanh. Mức độ lún phụ thuộc vào mức độ hạ mực nước ngầm, đặc điểm của đất nền và thời gian thi công.
- Khi thu hồi cừ ván thép, đất dịch chuyển vào các khe rỗng do cừ để lại gây ra lún khu vực xung quanh tường cừ.
Mất ổn định: điều này xảy ra do hệ thống chống đỡ không đủ khả năng chịu lực hoặc do hiện tượng trượt sâu. Trong trường hợp này các công trình liền kề hố đào bị chuyển vị lớn và có thể đổ sập ngay.
Sụt đất: Hiện tượng sập cục bộ thành rãnh đào và hố khoan khi thi công tường cừ và cọc bằng phương pháp đổ tại chỗ có thể để lại các hốc nhỏ trong đất. Các hốc với kích thước lớn hơn được hình thành khi đất bị cuốn trôi theo dòng chảy của nước và hố móng qua khe hở giữa các tấm cừ hoặc qua các khuyết tật trên kết cấu cừ. Khi vòm đất phía trên các hốc này bị sập sẽ gây ra hiện tượng sụt nền đất hoặc sự cố của các công trình trên nó. Hiện tượng này có khả năng xảy ra khi hút nước hố đào để thi công móng, tầng hầm trong nền cát bão hòa nước.
Các biện pháp phòng ngừa sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Thi công tầng hầm thực hiện ở điều kiện dưới lòng đất là công việc vô cùng phức tạp yêu cầu thực hiện chặt chẽ ở tất cả các bước theo bản tiết kế. Tuy nhiên cũng không khó tránh khỏi những tình huống phát sinh khi thi công, đó là lý do vì sao cần có người có chuyên môn đứng ra quản lý, giám sát chung.
Công tác kiểm tra, quản lý trong quá trình thi công là vô cùng quan trọng
Để phòng ngừa sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up, chủ đầu tư cần phải đảm bảo thực hiện tốt các việc sau:
Khảo sát hiện trạng trước khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Khảo sát địa chất
Trước khi bắt đầu xây dựng tầng hầm cho mẫu biệt thự hiện đại hay xây dựng bất cứ một công trình nào thì gia chủ nên dành thời gian trước đó để tiến hành các khảo sát địa kỹ thuật để đảm bảo đưa ra các biện pháp thiết kế, thi công phù hợp. Khi lập đề cương khải sát, cần tham khảo các số liệu đã có ở khu vực lân cận công trình.
Trong trường hợp số liệu không đủ thì phải bố trí một điểm khảo sát dọc theo biên của hố đào với khoảng cách ban đầu không lớn hơn 30m/điểm. Mật độ khảo sát không lớn hơn 20m/ điểm. Những khảo sát như vậy tất nhiên là sẽ mất thời gian và tốn kém hơn tuy nhiên lại đảm bảo độ an toàn cho công trình. Trong các trường hợp sau thì công việc khảo sát địa chất, hiện trạng trước khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up lại càng trở nên bắt buộc và cần thiết:
- Độ sâu hố đào lớn (trên 2 tầng ngầm hoặc cao trên 6m)
- Điều kiện đất nền có nhiều biến động về tính chất và bề dày các lớp đất
- Trong phạm vị công trình đào có các lớp cát bão hòa nước và mực nước ngầm cao
- Các công trình ở khu vực lân cận đã bị lún, nứt.
Kết quả khảo sát không chỉ để phục vụ thiết kế móng, tường chống mà ngoài ra còn cung cấp thêm số liệu về
- Mực nước trong đất, bao gồm cả mặt nước và sự biến động của mực nước ngầm theo các mùa trong năm.
- Các chỉ tiêu về tính thấm của lớp đất, trong đó tính thấm của các lớp đất rời cần xác định bằng thí nghiệm hiện trường.
- Các chỉ tiêu đặc thù khác (nếu có) xác định theo yêu cầu của phương pháp tính toán thiết kế biện pháp thi công.
Việc tự thực hiện khoan địa chất để lấy mẫu thử và khảo sát địa chất sẽ để lại các lỗ khoan trên bề mặt. Kết thúc việc khảo sát, các lỗ này phải được lấp lại bằng vật liệu có khả năng chống thấm.
Khoan địa chất để khảo sát hiện trạng đất nền và nước ngầm là một trong những bước làm đầu tiên
Khảo sát công trình lân cận
Ngoài khảo sát địa chất, mực nước ngầm, người ta còn phải tiến hành khảo sát các khu vực lân cận, đặc biệt là các công trình xung quanh hố đào trước khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up. Cần đảm bảo phân loại được các công trình theo tầm quan trọng và mức độ nhạy cảm đối với chuyển vị của đất nền. Phạm vi khảo sát ở vị trí tính bằng 2 lần độ sâu đào đất kể từ mép hố đào. Thông tin thu thập được ít nhất bao gồm:
- Loại công trình, vị trí, khoảng cách từ công trình đến hố đào
- Cao độ và đặc điểm của kết cấu móng
- Quy mô và đặc điểm kết cấu: mặt bằng, số tầng, loại kết cấu (khối xây, thép, bê tông cốt thép), tình trạng nghiêng, lún công trình, nứt kết cấu.
- Các đường ống, tuyến cáp, tuy nen kỹ thuật ngàm cần được khảo sát trong phạm vi mặt bằng kích thước bằng 1 lần độ sâu đào đất kể từ các thiết bị kỹ thuật này tới mép hố đào.
Lựa chọn biện pháp thi công hợp lý
Sau các khảo sát về địa chất cần tiến hành thiết kế biện pháp thi công. Để đảm bảo tính phù hợp cho phương án được lựa chọn, gia chủ cũng như những người làm thiết kế cần phải chú ý những điều sau:
- Khi thiết kế hệ chống chống đỡ hố đào cho tầng hầm, không sử dụng kết cấu bằng các loai cừ không có liên kết cách nước như các loại cọc nhồi, cọc đóng hoặc cọc ép thông thường. Để đảm bảo khả năng chống ưu tiên sử dụng cọc barrette trong điều kiện nền đất yếu, có nước ngầm, đặc biệt là làm từ 2 tầng hầm trở lên. Có thể sử dụng cừ ván thép để thi công 2 tầng hầm trong điều kiện đất tốt hoặc 1 tầng hầm trong điều kiện đất yếu hoặc có nước ngầm.
- Để tính toán độ ổn định của hệ thống chống thành hố đào cần chú ý tới áp lực đất, tải trọng của các công trình ân cận và các tải trọng khác có thể phát sinh trong quá trình thi công. Áp lực đất tác dụng lên tường chống giữ thành hố đào bằng áp lực của đất ở trạng thái nghỉ, đối với các lớp đất yếu áp dụng hệ số áp lực ngang k=1.0.
- Độ sâu hạ cừ phải đảm bảo sự ổn định của thành hố đào, trong đó trọng tâm là ổn định trượt. Trường hợp nền cát nằm dưới mực nước ngầm thì cần hạ cừ đến lớp đất có khả năng cách nước nằm dưới độ sâu đào lớn nhất. Việc tạo lớp cách nước ở đáy hố đào hoặc ép bù nước ngoài hố đào cần được xem xét trong thiết kế thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up khi phải duy trì cao độ mực nước ngầm để bảo vệ các công trình lân cận.
Lựa chọn thiết kế biện pháp thi công tầng hầm phù hợp liệu có phải là điều đơn giản?
- Khi thiết kế biện pháp thi công phải thực hiện việc đánh giá ảnh hưởng của nó tới các công trình lân cận và đề ra biện pháp hạn chế các ảnh hưởng bất lợi, bao gồm:
+ Chấn động ở khu vực lân cận khi thi công tường cừ chế tạo sẵn, tường cừ barrette hoặc cọc của công trình (nếu có). Khi hạ cừ chế tạo sẵn nên chọn biện pháp ép tĩnh để hạn chế chấn động.
+ Chuyển vị (lún hoặc trồi và chuyển vị ngang) khi thi công tường cừ chế tạo sẵn. Nên ưu tiên sử dụng cừ thép để giảm thiểu chuyển vị của đất nền khi hạ và rút cừ. Trường hợp cừ bố trí quá gần công trình lân cận thì không nên thu hồi cừ sau khi kết thúc thi công phần ngầm;
-Chuyển vị (lún và chuyển vị ngang) của khu vực xung quanh ứng với mỗi giai đoan thi công đào đất. Để hạn chế chuyển vị có thể áp dụng biện pháp tăng cường độ cứng của hệ thống chống đỡ thành hố đào như:
+ Sử dụng tường cừ có độ cứng chống uốn cao, ưu tiên sử dụng tường trong đất
+ Sử dụng hệ giằng và thanh chống ngang có đủ độ cứng
+ Liên kết giữa các thanh giằng và thanh chống với tường hoặc giữa chúng với nhau cần có tiếp xúc tốt để loại trừ biến dạng ban đầu, không gây mất ổn định cục bộ và đảm báo phân bố tải đồng đều
+ Hạn chế biến dạng dọc trục của thanh chống bằng cách gia tải trước.
- Độ lún ở khu vực xung quanh do tác động của hạ mực nước ngầm trong hố móng. Biện pháp phòng ngừa và hạn chế ảnh hưởng do hạ mực nước ngầm trong thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up là:
+ Thi công nhanh từng công đoạn
+ Tạo lớp cách nước dưới đáy hố đào bằng biện pháp khoan phụt vữa xi măng, vữa xi măng/bentonite, silicat hóa
+ Giữ ổn định mực nước ngầm phía ngoài hố đào bằng biện pháp ép bù nước.
- Hồ sơ thiết kế cần qui định khối lượng, loại, vị trí và thời gian tiến hành các quan trắc địa kỹ thuật. Khối lượng quan trắc phụ thuộc vào qui mô và mức độ phức tạp của công trình nhưng không ít hơn 3 điểm cho mỗi loại quan trắc. Các thông số thường được quan trắc là: Độ lún, chuyển vị ngang của đất theo độ sâu và mực nước trong đất. Việc quan trắc mực nước ngầm nhất thiết phải được thực hiện khi đào trong nền cát nằm dưới mực nước ngầm. Việc lắp đặt thiết bị và quan trắc phải được thực hiện từ trước khi bắt đầu thi công.
- Thiết kế cần tính toán các giá trị chuyển vị ứng với mỗi giai đoạn thi công, từ đó đưa ra các ngưỡng cảnh báo tương ứng phục vụ cho việc ngăn chặn sự cố khi quan trắc trong quá trình thi công sau này. Ví dụ, khi tính toán kiểm tra xây dựng nhà biệt thự 2 tầng có tầng hầm, có thể tham khảo các số liệu về chuyển vị như sau :
+ Độ lún của đất nền khi thi công tường trong đất khoảng 0,1%- 0,15% độ sâu tường
+ Giới hạn của độ lún và chuyển vị ngang của các công trình lân cận là: Nếu chấp nhận xuất hiện vết nứt nhỏ trên kết cấu bê tông cốt thép và tường chịu lực của các các công trình lân cận: Độ lún lệch tích lũy giới hạn của các công trình xung quanh do thi công tầng ngầm Biến dạng tính toán do ứng suất kéo trong kết cấu công trình lân cận
Xử lý hư hỏng và sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Việc thực hiện các giải pháp phòng ngừa sự cố sẽ giúp ổn định công trình và khu vực lân cận về sau. Tuy nhiên, trong trường hợp nếu xảy ra sự cố hay hư hỏng thì gia chủ nên xử lý thế nào?
Quy trình xử lý sự cố, hư hỏng trong quá trình thi công...
Xử lý hư hỏng khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Trong quá trình thi công, mặc dù đã thực hiện tuần tự và chính xác an toàn các bước theo thiết kế biện pháp mà các công trình lân cận vẫn xảy ra các dấu hiệu hư hỏng thì việc đầu tiên cần phải làm là tạm dừng công tác thi công và tìm nguyên nhân, phương án khắc phục.
Nếu như nguyên nhân xuất phát từ công đoạn hạ cừ (công nghệ hạ cừ không thích hợp gấy chấn động vùng đất) có thể áp dụng một số biện pháp sau tùy trường hợp:
- Sử dụng công nghệ thi công khác, ít gây chấn động hơn
- Áp dụng giải pháp phụ trợ hạ cừ (khoan dẫn, xói nước)
- Thay đổi loại cừ (sử dụng cừ ít gây dịch chuyển đất)
Nếu nguyên nhân xác định xuất phát từ việc đào đào đất trong quá trình thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up gây ra sụt lún, chuyển vị ngang vượt giá trị dự kiến trong thiết kế thì cần tăng cường chống đỡ thành hố đào hoặc lấp lại một phần hay toàn bộ hố.
Cũng trong quá trình đào đất, nguyên nhân hư hỏng là do đất bị xói ngầm thì phải ngay lập tức dừng thi công và áp dụng các biện pháp sau đây:
- Tạo tầng lọc ngược bằng vật liệu có cấp phối phù hợp hoặc sử dụng vải địa kỹ thuật
- Bơm nước vào hố móng đến cao độ mực nước ngầm ban đầu
- Khảo sát tường cừ, xác định khuyết tật (nếu có), tạo cọc bên sườn khuyết tật hoặc dùng biện pháp thích hợp đảm bảo nước không tiếp tục xói cát qua vị trí khuyết tật.
Xử lý sự cố khi thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up
Tương tự như hư hỏng việc xảy ra sự cố ngoài ý muốn với mức độ nặng hơn trong quá trình thi công tầng hầm ngay khi xảy ra cần phải lập tức dừng thi công và khẩn trương áp dụng các biện pháp tình thế sau:
- Chống đỡ ngay các công trình lân cận có nguy cơ sập đổ
- Gia cố phần chống đỡ hố đào bị hư hại cục bộ
- Lấp đất toàn bộ hố đào nếu nguyên nhân sự cố do trượt hoặc do chuyển vị quá lớn so với mức tính toán dự kiến
- Bơm nước đầy hoặc lấp đất hố đào nếu nguyên nhân là do xói ngầm
- Việc thi công tiếp tục chỉ thực hiện sau khi đã xác định được nguyên nhân gây ra sự cố và thiết kế lại biện pháp thi công.
Dù là thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up hay phương pháp nào thì việc gặp phải sự cố vẫn luôn tiềm tàng xuất hiện. Đó là lý do vì sao công tác quản lý sự cố hư hỏng trong quá trình thi công là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên điều này không đồng nghĩa với việc gia chủ có thể xem nhẹ những bước đầu. Ngay từ khi thiết kế bản vẽ thi công, lựa chọn phương pháp xây dựng đều cần phải tính toán tỉ mỉ và chính xác nhất có thể để hạn chế những ảnh hưởng không đáng có.
Tóm tắt bài viết số trước: Cách thiết kế phòng ngủ 10m2 cho vợ chồng ngày càng được chú trọng bởi việc xây dựng những ngôi nhà ống, mua những căn chung cư chật hẹp trở nên phổ biến hơn, đặc biệt ở các đô thị chật chội, quỹ đất bị thu hẹp. Từ đó các chủ đầu tư lo lắng khi thiết kế nội thất cho không gian nhà nhỏ làm sao để tiện nghi nhất, vì thế angcovat giới thiệu những giải pháp bố trí nội thất cho phòng ngủ diện tích 10m2 hiệu quả nhất.
