Nền móng nhà cao tầng - cọc Ba-rét

Bài viết chuyên gia

Những bài học kinh nghiệm trong việc xây dựng tầng hầm nhà cao tầng ở Việt Nam

--------------------------------------------------------------

Ở Việt Nam đã, đang và sẽ xây dựng nhiều nhà cao tầng có tầng hầm. Việc xây dựng tầng hầm trong nền đất yếu tại các đô thị có nhiều khó khăn và rủi ro. Đã có nhiều thành công nhưng cũng đã xảy ra những điều đáng tiếc.

GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng

KS. Nguyễn Tráng
Công ty APAVE Việt Nam & Đông Nam Á

Trong thời gian gần đây, đã để xảy ra những sự cố nhỏ khi sử dụng tường vây cọc ván thép, xây dựng công trình có 1 đến 2 tầng hầm không hợp lý và đặt biệt là tại TPHCM, sự cố khi xây dựng 5 tầng hầm trong công trình Pacific là rất nghiêm trọng do chất lượng tường trong đất ( Diaphragm Wall) thi công không đạt yêu cầu kỹ thuật
Trong bài báo này, chúng tôi muốn trình bày một số bài học kinh nghiệm về thiết kế vài thi công tường cừ bảo vệ hố đào sâu khi sử dụng cọc ván thép và tường trong đất để xây dựng các tấng hầm nền đất yếu tại các đô thị Việt nam để bạn đoc tham khảo .

I. NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM VỀ

“TƯỜNG TRONG ĐẤT”

Tường trong đất (DW - Diaphragm Wall, Paroi Moulée Dans Le Sol), có người gọi là tường Ba-rét vì tường được cấu tạo bởi những Ba-rét nối với nhau, giữa các Ba-rét cần có giooăng chống thấm. Các ba-rét nối với nhau thành bức tường bằng bê-tông cốt thép ở trong đất.

Dùng giải pháp DW khi xây dựng công trình thiết kế có > 2 tầng hầm trên nền đất yếu trong các đô thị là tốt nhất.

Công nghệ tường trong đất đã được Công Ty Bachy Soletanche thực hiện cho công trình

- Nhà cao tầng SaiGon Centre ( 3 tầng hầm ) từ năm 1994 đầu tiên ở Việt Nam. Sau đó là

- Nhà cao tầng Harbour View (2 tầng hầm ), San Woan (2 tầng hầm),

- Vietcombank Hà Nội ( 2 tầng hầm), Số 7 Láng Hạ ( 2 tầng hầm ) ….

Hiện nay nhiều Cty VN đang sử dụng công nghệ DW để xây dựng tầng hầm.Tuy nhiên có nhiều công trình ít khuyết tật, có thể nghiệm thu được, nhưng cũng không ít các dự án có những sai phạm rất đáng tiếc, cần phải rút kinh nghiệm, VD:

· Tài liệu khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn thiếu các dữ liệu để thiết kế và có độ tin cậy rất thấp,

· Thiết kế chưa hợp lý,

· Thi công chưa tốt, còn nhiều khuyết tật

Có lẽ trước tiên, chúng tôi xin nêu một bài học đắt giá nhất trong thời gian vừa qua, đó là sự cố công trình tầng hầm PACIFIC tại TP Hồ chí Minh

II. VỀ SỰ CỐ TẦNG HẦM PACIFIC

Từ tháng 10 năm 2007 đến nay, báo chí cũng đã viết nhiều về sự cố công trình này.

1. Mô tả sự cố công trình

Công trình cao ốc Pacific có 5 tầng hầm, 1 tầng trệt và 18 tầng lầu.

Tường tầng hầm bằng bêtông cốt thép, dày 1m, thi công bằng công nghệ DW.

Khi đào đất để thi công tầng hầm thứ 5 thì phát hiện một lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có kích thước 0,2m x 0,7m, dòng nước rất mạnh kéo theo nhiều đất cát chảy từ ngoài vào qua lỗ thủng của tường tầng hầm. Công nhân đã dùng hết cách, nhưng không thể bịt được lỗ thủng. Nước kéo theo đất cát chảy ào ào vào tầng hầm, công nhân phải thoát khỏi tầng hầm để tránh tai nạn có thể xảy ra.

Sự cố công trình này đã làm sụp đổ hoàn toàn công trình Viện nghiên cứu Khoa học xã hội Nam Bộ ngay bên cạnh, tòa nhà Sở Ngoại Vụ cũng bị lún nứt nghiêm trọng, Cao ốc YOCO 12 tầng và các tuyến đường xung quanh công trình Pacific cũng có nguy cơ bị lún nứt.

2. Nguyên nhân sự cố

^· Chất lượng thi công tường tầng hầm không tốt. Lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có thể là do đổ bê tông không đúng quy trình và dùng Bentonite không đúng yêu cầu gây sạt lỡ đất ở hố đào. Đất cát sạt lỡ lẫn với Bentonite chèn vào bêtông làm cho bêtông bị rời xốp tạo nên lỗ thủng.

→ Kinh nghiệm: Đất bên ngoài tầng hầm là cát pha bão hoà nước, là loại cát chảy, nên phải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung trọng d = 1.15g/cm³ chứ không được dùng loại thông thường cho đất loại sét có d = 1.04g/ cm³

• Mặt khác, mực nước dưới đất bên ngoài tầng hầm rất cao (ở cốt – 1.5m), lỗ thủng ở tường tầng hầm ở độ sâu -20m, tức là có cột nước với áp lực lớn chênh nhau đến 18,5 mét. Với một cốt nước, có áp lực 18.5atm như vậy, chứa đầy trong tầng các bồi tích hạt nhỏ và các pha bão hòa nước, thì khi có lỗ thủng ở tầng hầm cho nó thoát, dòng chảy sẽ rất mạnh kéo theo đất cát chảy vào tầng hầm đồng thời làm rỗng xốp, làm xói lỡ và phá hoại đất nền của móng các công trình lân cận, khiến cho các công trình đó bị biến dạng, bị sụt lún, thậm chí bị phá hoại.

III. KIẾN NGHỊ

A. Về mặt kỹ thuật:

• Nâng cao chất lượng công tác khảo sát địa chất công trình và địa chất thuỷ văn. Đảm bảo có đủ số liệu tin cậy về cấu tạo địa tầng, các chỉ tiêu cơ lý, động thái và tính chất hoá học của nước dưới đất cho việc xử lý nền móng và thiết kế cũng như thi công phần hầm ngầm.
• Lưu ý khi dùng cọc ván thép hoặc cọc lắc xen để làm tường cừ chống giữ thành hố đào sâu:

- Chỉ nên dùng cọc lắc xen cho hố đào có chiều sâu nhỏ hơn 10m, ví dụ cho 1 đến 2 tầng hầm.

- Phải cắm được chân của tường vây vào tầng đất loại sét (sét hoặc sét pha) tốt (dẻo cứng, nửa cứng) để đảm bảo không cho nước dưới đất xâm nhập vào tầng hầm.

- Nên dùng cọc lắc xen tốt, không bị cong vênh để tránh nước thấm vào hố đào qua tường vây.

- Cần cân nhắc xem khi nào thì dùng cọc ván thép làm tường cừ tạm thời hay vĩnh viễn để tránh trường hợp khi rút tường cừ lên sẽ làm lún nứt các công trình xung quanh

• Nếu dùng tường trong đất làm tường tầng hầm thì cần chú ý những điều sau đây:

- Tường trong đất cần thiết và hiệu quả cho công trình có hố đào sâu trên 10m (ví dụ như nhà cao tầng có từ 2 tầng hầm trở lên).

- Chân của DW phải đặt vào tầng đất loại sét tốt (sét, sét pha), có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng và cứng để đảm bảo ổn định cho tầng hầm và chống thấm tốt cho hố đào sâu.

- Dùng Bentonite thích hợp để tránh sạt lở hố đào. Nếu nền đất loại cát nhỏ và cát pha bão hòa nước thì phải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung trọng d = 1.15g/cm³.

- Thực hiện nghiêm túc qui trình thi công bêtông để đảm bảo chất lựơng , tránh khuyết tật và bêtông xấu.

- Phải kiểm tra chất lượng bê tông (tốt nhất là dùng phương pháp sonic) đầy đủ số lượng theo tiêu chuẩn (≥25 %) để phát hiện được các khuyết tật bêtông (nếu có ) và có biện pháp xử lý kịp thời .

- Ba-rét: phải có giooăng chống thấm tốt giữa các barét, và chất lượng bêtông tốt ,đặc chắc với mác ≥300 của từng barét thì mới đảm bảo chống thấm tốt cho công trình ngầm.

- Nếu mặt bằng hẹp thì có thể dùng phương pháp chống đỡ bằng khung thép hình, bằng phương pháp Tops down toàn phần để đảm bảo ổn định cho tường tầng hầm.

- Khi mặt bằng tầng hầm lớn thì có thể dùng phương pháp Tops down từng phần hoặc dùng neo trong đất để ổn định tường tầng hầm.

Khi dùng phương pháp Tops down , phải chú ý đặt ống vách tạm thời khi đổ bêtông dưới cốt đáy tầng hầm cuối cùng ( sâu nhất) ít nhất là 2m và hàn cố định thanh thép hình (Kingpods)vào khung lồng cốt thép của cọc khoan nhồi, hoặc tốt nhất là cọc Barét đến 1/3 chiều dài cọc để đảm bảo bê tông tốt cho cọc và định vị chính xác cho thép hình (Kingpods).

- Khi bơm hút hạ mực nước ngầm phải chủ ý đảm bảo ổn định của các công trình lân cận.

B. Về mặt quản lý:

· Cần cân nhắc khi cấp phép cho việc xây dựng công trình ngầm trên nền đất yếu trong các đô thị, nhất là các công trình ngầm có chiều sâu trên 10m, hoặc nhà cao tầng có 3 tầng hầm trở lên.

· Chủ đầu tư phải chịu trách nhiệm trong việc đấu thầu, chỉ định thầu để chọn được các pháp nhân khảo sát, thiết kế và thi công có đủ năng lực về:

- Nhân sự,

- Trang thiết bị,

- Trình độ và kinh nghiệm,

- Thành tích tốt trong quá khứ…

để đảm bảo chất lượng công trình, tránh những rủi ro đáng tiếc có thể xảy ra.

· Phải nghiêm túc thực hiện chỉ thị của Bộ trưởng Bộ Xây dựng số 07/2007/CT.BXD về tăng cường quản lý chất lượng và bảo đảm an toàn khi xây dựng tầng hầm nhà cao tầng.

· Có 2 vấn đề phải đặc biệt chú ý.

- Phải có tư vấn độc lập đủ trình độ và kinh nghiệm thẩm định thiết kế, biện pháp thi công phần ngầm của công trình để đảm bảo chất lượng và an toàn. Ví dụ: các chuyên gia đầu ngành về địa kỹ thuật, về kết cấu công trình và về thi công.

- Phải đảm bảo chất lượng và an toàn không những cho bản thân công trình mà phải đảm bảo an toàn và ổn định cho các công trình lân cận.