Công năng sử dụng của tầng hầm có lẽ không cần phải bàn cãi nhiều. Các tiêu chuẩn kỹ thuật cùng những lưu ý khi thiết kế tầng hầm, trong bài viết số trước, kiến trúc sư ANG đã cùng các bạn tìm hiểu. Ngày hôm nay, hãy lắng nghe chúng tôi thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng.
Trên thực tế có nhiều phương pháp để thi công tầng hầm nhà cao tầng, nhà phố. Tùy thuộc vào khảo sát địa chất, thủy văn và đặc điểm công trình xây dựng mà người làm thiết kế hay người thợ thi công sẽ phải đưa ra phướng án tối ưu nhất. Việc cân nhắc, lựa chọn cách thức xây tầng hầm cần phải được quyết định ngay từ khi bắt đầu thực hiện bản vẽ thiết kế vì nó ảnh hưởng nhiều đến kết cấu công trình.
Bài viết thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng dưới đây không những dành cho các mẫu thiết kế nhà ở dân dụng thông thường như mau nha cap 4 co tang ham mà còn tổng hợp các phương án thi công dành cho các công trình lớn từ 10 đến 30 tầng. Ngày nay, việc xây dựng tầng hầm trong nhà phố đã thể hiện được tính công năng hiệu quả, giải quyết bài toán nhà để xe, gara ô tô, khu vực kỹ thuật, nhà kho,…
Khái quát nhất về các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng, quý vị có thể tham khảo biểu đồ dưới đây. Tiêu chí để phân chia các phương pháp thi công dựa vào cách xử lý tính ổn định cho thành hố đào sâu.
Ngoài cách phân loại này, quý vị có thể tham khảo 3 phương án thi công phổ biến nhất trong 5 phương pháp thi công trên bao gồm: phương pháp đào đất trước rồi thi công nhà từ dưới lên, Phương pháp thi công tường tầng hầm nhà làm tường chắn đất, Phương pháp thi công từ trên xuống (Top-Down) trong bài viết giải pháp thi công tầng hầm nhà phố.
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng và tiêu chí phân loại
Như đã nói ở, tiêu chí được sử dụng để phân loại các biện pháp thi công tầng hầm được sử dụng trong bài viết này là “phương án xử lý tính ổn định của thành hố đào sâu”.
Trong quá trình thi công tầng hầm, vấn đề phức tạp nhất đặt ra chính là “Làm thế nào để đào hố sâu trên khu đất đang xây mà không gây ảnh hưởng đến kết cấu của công trình phụ cận và trạng thái đất nền?”
Thật vậy khi tiến hành đào hố sâu rộng, chắc chắn sẽ làm thay đổi trạng thái ứng suất và những biến dạng trong đất nền. Ngoài ra còn tác động đến mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển, lây lan hiệu ứng sụt lún cho các công trình phụ cận. Đó là lý do vì sao trước khi tiến hành thiết kế nhà có tầng hầm, kiến trúc sư cần triển khai khảo sát thực địa, thủy văn của khu vực đất xây và báo cáo dữ liệu về các công trình xung quanh. Đây là tiền đề để đưa ra phương án thi công tầng hầm hợp lý.
Như vậy nói đến việc thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng điều mà người ta quan tâm nhất chính là các giải pháp chống đỡ thành hố đào. Yêu cầu chung của thành hố cần phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ổn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng do được cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống đỡ từ trong lòng hố đào theo nhiều cấp khác nhau.
Các phương pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng đó là
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp tường barrette
Tường barrette là tường đổ bê tông tại chỗ để chắn giữ ổn định cho hố móng sâu trong khi thi công. Tường barrette thường dày từ 600-800mm, chiều rộng thay đổi từ 2,6-5m, tiết diện chữ nhật, tạo thành từ các đoạn cọc barrette, liên kết chống thấm bằng goăng cao su, thép và làm việc đồng thời thông qua dầm đỉnh tường và dầm bo đặt áp sát tường phía bên trong tầng hầm.
Phương pháp giữ ổn định bằng hệ thép giàn
Hệ giàn thép là một kết cầu gồm các thanh thép được xếp đặt quy tụ tại một điểm, gọi là nút giàn hay mắt giàn và các thanh giàn được liên kết với nhau tại nút giàn. Trong khi thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng, kiến trúc sư tư vấn số lượng tầng thanh giàn chống có thể là 1 tầng, 2 tầng hoặc nhiều hơn. Điều này tùy thuộc vào chiều sâu hố đào, dạng hình học của hố đào và điều kiện địa chất, thủy văn trong phạm vi chiều sâu tường vây.
Phương pháp giữ ổn định cho thành hố đào bằng hệ thép giàn có những ưu điểm sau:
- Trọng lượng nhẹ (sử dụng chất liệu thép)
- Lắp ghép và tháo dỡ thuận tiện, dễ dàng, có thể sử dụng nhiều lần
- Căn cứ vào tiến độ đào đất, người thợ có thể vừa đào, vừa chống, có thể tăng chặt nếu có hệ thống kích, tăng đơ rất có lợi cho việc hạn chế dịch chuyển ngang của tường.
Tuy nhiên bên cạnh đó vẫn tồn tại những nhược điểm như:
- Độ cứng tổng thể nhỏ, mắt nối ghép nhiều
- Nếu cấu tạo các mắt nối không hợp lý và thi công không thoải đáng, phù hợp với yêu cầu của thiết kế dễ gây ra chuyển dịch ngang và mất ổn định cho hố đào do mắt nối biến dạng.
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng hình ảnh- phương pháp giữ ổn định bằng hệ thép giàn
Phương pháp giữ ổn định bằng neo trong đất
Đất nguyên dạng có cường độ chịu nén đủ cao nhưng lại có cường độ chịu kéo và chịu cắt thấp. Neo gia cố đất là kỹ thuật xây dựng được áp dụng để tăng cường, duy trì độ ổn định của khối đất bằng cách lắp các thanh cốt thép hay đinh neo gia cố đất. Nguyên lý của phương pháp này là các thanh cốt thép hình que (được gọi là đinh neo gia cố đất) được lắp vào đất nguyên dạng để tăng cường lực chịu kéo và chịu cắt. Kết quả là một khung ghép được tạo ra từ khối đất hiện hữu tương đồng với tường trọng lực về mặt khả năng chịu tải.
Neo trong đất có nhiều loại tuy nhiên được dựng phổ biến trong xây dựng tầng hầm là Neo phụt.
Ưu điểm của thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng của neo trong đất là:
- Thi công hố đào gọn gàng
- Áp dụng cho thi công những hố đào rất sâu, nền đất cao, các mái dốc để ổn định mái dốc hiện hữu và các khối đất bị biến dạng với bất cứ độ dốc nào.
Neo trong đất có các nhược điểm sau:
- Chưa phải là phương pháp phổ biến nên chỉ có số ít đơn vị thi công xây lắp có thiết bị sử dụng.
- Khó áp dụng trong trường hợp nền đất yếu và sâu.
Thi công neo trong đất- Yêu cầu về máy móc, công nghệ cao
Phương pháp thi công Top-Down
Top-Down là phương pháp thi công tầng hầm nhà phố mới và được sử dụng khá phổ biến hiện nay vì nó khắc phục được nhiều nhược điểm của phương pháp cổ điển. Bản chất của giải pháp này là trong quá trình thi công, người ta vừa làm tầng hầm theo cách làm từ trên xuống, vừa đồng thời làm phần thân nhà từ dưới lên, lấy mặt đất làm mốc khởi hành vừa đi lên vừa đi xuống.
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp Top-Down trải qua các bước cơ bản sau:
- Bước 1: Thi công tường trong đất và cọc khoan nhồi trước, như trong phương pháp thi công tường nhà làm tường chắn đất.
- Bước 2: Đổ sàn bê tông tầng trệt ngay trên mặt đất tự nhiên, sàn tầng trệt được tỳ lên tường trong đất và cột tầng hầm.
Người ta lợi dụng lỗ cầu thang máy, cầu thang bộ, giếng trời để làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên, đồng thời để thông gió chiếu sáng cho việc đào đất và thi công tầng dưới.
Khi bê tông đạt được độ cứng tiêu chuẩn, thợ sẽ tiến hành đào đất qua các lỗ sàn cho đến cốt của sàn tầng hầm 1, dừng lại để đặt cốt thép, đổ bê tông.
Song song với quá trình thi công tầng hầm, người ta sẽ xây phần thân nhà bắt đầu từ mặt sàn. Khi thi công đến sàn tầng dưới cùng người ta tiến hành đổ bê tông đáy tầng hầm liền với đầu cọc khoan nhồi. Đó cũng là phần bản móng của nhà, bản này làm nhiệm vụ chống thấm và chịu lực đẩy nổi Archimet.
Ưu điểm của phương pháp thi công Top-Down là:
- Thời gian thi công nhanh
- Chống vách đất được giải quyết triệt để vì tường trong đất và hệ kết cấu công trình có độ bền và tính ổn định cao, không phải chịu chi phí cho các hệ thống chống phụ
- Không cần sử dụng hệ thống giáo chống, cốp pha cho các kết cấu dầm sàn tầng hầm vì sàn thi công ngay trên mặt đất, tiết kiệm chi phí xây dựng.
Nhược điểm
- Kết cấu cột tầng hầm phức tạp
- Khi thi công rất khó khăn trong liên kết giữa dầm sàn với cột tường ở tầng hầm
- Thi công đào đất trong không gian kín trong tầng hầm rất chật chội và khó cơ giới hóa.
- Điều kiện thi công trong hầm kín ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe và năng suất của công nhân và đòi hỏi nhất thiết phải có hệ thống thông gió và chiếu sáng nhân tạo đảm bảo.
Phương pháp thi công tầng hầm phổ biến- Top-Down
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng theo phương pháp tường bao bê tông
Phương pháp tường cừ thép
Tường cừ thép đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong thi công tầng hầm nhà cao tầng. Để thi công tường cừ thép làm lá chắn tạm, người ta thường sử dụng 2 phương pháp là búa rung và máy ép thủy lực.
Phương pháp búa rung gồm một cần trục bánh xích và cơ cấu rung ép. Tần số rung thường trong khoảng 20-40 Hz, lực li tâm do búa tạo ra có thể lên đến 4000 kN. Phương pháp ép thủy lực dùng chính ván cừ đã ép làm đối trọng. Phương pháp này thích hợp khi thi công nhà trong phố và trong đất dính bởi ưu điểm khỏe, ép sâu hơn, nhanh hơn, không gây tiếng ồn.
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng tường cừ thép có các ưu điểm như sau:
- Ván cừ dễ chuyên chở, dễ dàng hạ và nhổ bằng các thiết bị thi công có sẵn như máy ép thủy lực, máy ép rung.
- Khi sử dụng máy ép thủy lực không gây tiếng động và rung động lớn nên ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận.
- Sau khi thi công, ván cừ rất ít khi hư hỏng nên có thể sử dụng lại nhiều lần.
- Tường cừ được hạ xuống đúng yêu cầu kỹ thuật có khả năng cách nước tốt.
- Dễ dàng lắp đặt các cột chống đỡ trong lòng hố đào hoặc thi công neo đất.
Về nhược điểm, có thể chỉ ra một số điểm như sau:
- Do điều kiện hạn chế về chuyên chở và giá thành nên ván cừ ép thông thường chỉ sử dụng có hiệu quả khi hố đào có chiều sâu <=7m
- Nước ngầm, nước mặt dễ dàng chảy vào hố đào qua khe tiếp giáp hai tấm cừ tại các góc hố đào là nguyên nhân gây lún sụt đất lân cận hố đào và gây khó khăn cho quá trình thi công tầng hầm
- Quá trình hạ cừ gây ảnh hưởng nhất định tới đất nền và công trình lân cận.
- Rút cừ trong điều kiện nền đất dính thường kéo theo một lượng đất đáng kể ra ngoài theo bụng cừ vì vậy có thể gấy chuyển dịch nền đất lân cận hố đào.
- Ván cừ thép là loại tường mềm, khi chịu lực của đất nền thường biến dạng võng và là một trong những nguyên nhân cơ bản nhất gây nên sự cố hố đào.
Lắp đặt cừ thép trong thi công
Phương pháp cọc xi măng đất
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng cọc xi măng đất hay cọc đá vôi là phương pháp dùng máy tạo cọc để trộn cưỡng bức xi măng, vôi với đất yếu. Bản chất của phương án này là lợi dụng phản ứng hóa học- vật lý xảy ra giữa xi măng (vôi) với đất nền, làm cho đất mềm đóng rắn lại thành khối tổng thể săn chắc, ổn định và có cường độ nhất định.
Kỹ thuật thi công cọc xi măng đất là khoan phụt. Có nhiều kiểu khoan phụt được sử dụng như khoan phụt truyền thống (sử dụng lực phụt để éo vữa xi măng lấp đầy các lỗ rỗng trong các kẽ rỗng của nền đá nứt nẻ, tuy nhiên nếu cát mịn hoặc bùn yếu, mực nước ngầm cao thì áp dụng cách khoan này sẽ rất khó để kiểm soát được dòng vữa sẽ đi theo hướng nào). Cách thứ hai là khoan phụt kiểu ép đất (sử dụng vữa phụt có áp lực, ép vữa chiếm chỗ của đất). Ngoài ra còn có cách khoan phụt thẩm thấu (ép vữa với các áp lực nhỏ để vữa tự đi vào các lỗ rỗng) và khoan phụt cao áp.
Quy trình thực hiện khoan cọc xi măng đất có thể mô phỏng đơn giản theo hình vẽ sau:
Bước 1: Định vị và đưa thiết bị thi công vào vị trí thiết kế
Bước 2: Khoan hạ đầu phun trộn xuống đáy khối đất cần gia cố
Bước 3,4: Bắt đầu quá trình khoan trộn và kéo dần đầu khoan lên đến miệng lỗ
Bước 5: Đóng tắt thiết bị thi công và chuyển sang vị trí mới
Quy trình thực hiện khoan cọc xi măng đất
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng bằng phương pháp cọc xi măng đất có các ưu điểm sau:
- So với một số giải pháp xử lý nền hiện có, công nghệ cọc xi măng có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến 50m)
- Thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu)
- Thi công được ngay cả trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp
- Hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm thời gian, kỹ thuật thi công không phức tạp
Bên cạnh đó phương án thi công vẫn tồn tại một vài nhược điểm như:
- So với móng cọc với chiều dài cọc lớn thì nó sẽ lún nhiều hơn nhưng vẫn đảm bảo giới hạn cho phép.
- Phụ thuộc nhiều vào công nghệ thi công nên yêu cầu có hệ thống quy chuẩn, quy định các quy trình thi công nghiêm ngặt và quy trình nghiệm thu kiểm tra hoàn thiện. Cần nghiên cứu thêm vì công nghệ máy móc, thiết bị hiện đại.
Những phân tích của kiến trúc sư trong bài thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng cho thấy mỗi một phương án thi công đều chứa những ưu, nhược điểm nhất định. Không có giải pháp nào là hoàn hảo, chỉ có giải pháp phù hợp. Để lựa chọn được trong số các biện pháp thi công tầng hầm, 1 biện pháp an toàn và phù hợp cho công trình của mình, gia chủ cần cân nhắc tới nhiều yếu tố như địa hình, địa thế, chất đất, điều kiện thủy văn, tính chất công trình, điều kiện tài chính, kỹ thuật,...
Có nhiều tiêu chí để lựa chọn phương án thi công tầng hầm, ví dụ dưới đây sử dụng tiêu chí chiều sâu hố đào để tư vấn cho sự lựa chọn của các bạn.
Thuyết minh biện pháp thi công tầng hầm nhà cao tầng đã cung cấp cho các bạn những thông tin khái quát nhất về phương án xây dựng. Giải pháp thiết kế nhà đẹp có tầng hầm và thi công tầng hầm gắn bó chặt chẽ với nhau do đặc điểm thiết kế kết cấu chắn giữ công trình phụ thuộc vào công nghệ thi công. Về mặt kỹ thuật, tầng hầm là công trình phức tạp, thi công dưới sâu, dễ xảy ra sự cố cho bản thân công trình và các công trình liền kề vì vậy ngay từ giai đoạn thiết kế cho đến thi công, giám sát đều cần đặc biệt coi trọng và có sự trợ giúp của các kĩ sư, kiến trúc sư trong ngành.
