– Các Giải Pháp Kết Cấu Trong Thi Công Tầng Hầm Và Hố Đào – Phần 2

4. Các giải pháp tăng cường ổn định hệ tường vây trong thi công tầng hầm, hố đào

Tùy vào việc lựa chọn các phương pháp công nghệ thi công top-down, semi top-down hoặc bottom-up trong thi công hố đào mà áp dụng các giải pháp tăng cường, giữ ổn định của tường vây. Dưới đây, sẽ giới thiệu 1 số giải pháp được áp dụng phổ biến như sau:

a, Giải pháp giữ ổn định bằng dầm BTCT đỉnh tường vây

Dầm bo đỉnh tường vây bằng BTCT nhằm tăng cường liên kết và chịu tải trọng ngang giữa các tấm cọc panel tường barrette hoặc tường vây cọc khoan nhồi. Giải pháp này áp dụng trong thi công top-down, semi top-down hoặc kết hợp với giải pháp neo, chống trong thi công bottom-up.

Trong 1 số trường hợp có thể sử dụng dầm khung BTCT (vách) dọc theo chiều sâu hố đào (bố trí nhiều lớp – thay thế hệ chống thép hình), liên kết với tường vây nhằm giảm áp lực từ đất nền xung quang.

b, Giải pháp giữ ổn định bằng Hệ chống thép hình

Hệ chống thép hình (hoặc Hệ văng chống shoring) là hệ kết cấu thép hình H,I,C… được thiết kế tính toán và liên kết với nhau có tác dụng chịu tải trọng ngang và tăng cường tường vây (tường vây cọc barrette, cọc secant pile hoặc cừ larsen…).

Số lượng tầng thanh chống có thể là 1 tầng chống, 2 tầng chống hoặc nhiều hơn tuỳ theo chiều sâu hố đào, dạng hình học của hố đào và điều kiện địa chất trong phạm vi chiều sâu tường vây.

Mặt bằng, mặt cắt bố trí hệ chống thép hình

Ưu điểm: Thi công lắp dựng linh hoạt, dễ dàng và có thể tái sử dụng đươc nhiều lần. Kiểm soát điều chỉnh được khả năng chịu lực của hệ chống và tường vây bằng các kích thủy lực lắp trong hệ chống thép hình. Ngoài ra giải pháp này áp dụng được trong điều kiện địa chất yếu, mặt bằng thi công chật hẹp gần với các hạng mục lân cận.

Nhược điểm: Hệ chống thép hình lắp dựng bên trong lòng hố đào chiếm diện tích gây khó khăn cho các công tác thi công và máy móc thiết bị vận chuyển.

Hệ chống thép hình ngoài việc chịu tải trong ngang từ nền đất xung quanh và tường vây, nó còn chịu tải trọng của bản thân (đặc biệt với những hố đào kích thước lớn). Vì vậy, cần phải bố trí các cột cọc khoan nhồi, hoặc cọc kingpost trong hố đào để neo giữ đảm bảo ổn định của hệ chống.

c, Giải pháp giữ ổn định bằng phương pháp neo đất

Neo đất là giải pháp truyền tải trọng kéo của hệ tường vây vào lớp đất chịu tải. Được áp dụng nhiều trong thi công tầng hầm hố đào tại những vị trí có nền địa chất ổn định, mặt bằng rộng và không ảnh hưởng đến các hạng mục lân cận.

Về kết cấu của neo đất này về cơ bản gồm 3 phần: đầu neo, chiều dài neo tự do (lõi neo) và bầu neo.

Cấu tạo neo đất

Theo kết cấu neo đất có thể chia làm 2 loại neo thường và neo ứng suất trước:

– Neo thường: Là loại neo mà trong quá trình lắp đặt thanh lõi neo không được căng ứng suất trước. Đối với neo này, lõi neo có độ giãn đáng kể khi tải trọng tác dụng, do vậy chuyển dịch của đầu neo sẽ tương đối lớn khi sức chịu tải của neo được huy động tối đa. Độ dài của neo phụ thuộc vào kết cấu tường và kết cấu nền chứa neo.

– Neo ứng suất trước: Là loại neo mà khi lắp đặt lõi neo cáp đã được căng ứng suất trước. Để giảm bớt sự chuyển dịch của đầu neo tới giới hạn có thể chấp nhận được, neo đất thường được tạo ứng suất trước bằng cách kéo trước neo đất về phía kết cấu [TCVN 8870:2011]

Theo mục đích sử dụng có thể chia ra thành neo tạm thời và neo cố định.

– Neo tạm thời là loại neo có thể tháo ra sau khi kết cấu có khả năng chịu lực. Hiện nay neo tạm thời được phát triển và sử dụng phổ biến loại neo có thể di chuyển (tháo dỡ) cáp sau khi hoàn thành quá trình xây dựng.

– Neo cố định được sử dụng lâu hơn tùy thuộc vào thời gian tồn tại của công trình và tham gia vào quá trình chịu lực chung của kết cấu.

Sự dính bám của neo vào đất phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện đất nền, độ sâu của bầu neo so với mặt đất, kích thước bầu neo và áp lực phun vữa, lực căng neo và góc độ khoan.

Ưu điểm: Có thể áp dụng trong thi công các hồ đào sâu, hố đào thi công dễ dàng không bị vướng như giải pháp hệ chống thép hình. Tuy nhiên, tại những vị trí có nền đất yếu, mực nước ngầm lớn thì sẽ gây khó khăn trong thi công, khó áp dụng.

Thi công phụt vữa neo đất

d,  Giải pháp Cọc xi măng đất nhằm tăng cường chịu tải và gia cố nền đất bên ngoài hố đào.

Cọc xi măng đất là hỗn hợp kết dính trộn lẫn giữa đất nguyên trạng tại vị trí thi công và vữa xi măng được phun bởi áp lực cao xuống nền đất bởi thiết bị phun khoan nhằm tạo thành các trụ xi măng đất có cường độ chịu lực và sự đặc chắc lớn hơn so với đất nền hiện trạng. Cường độ của cọc xi măng đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố tùy theo mục đích sử dụng và yêu cầu của thiết kế cũng như tính chất của đất, quy trình trộn, đường kính lỗ khoan, áp lực của của tia phun vữa và tốc độ quay của cần trộn, tốc độ nâng cần trộn.

Thi công cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý kết cấu nền móng, gia cố nền đất phía ngoài tường vây tại những vị trí có nền địa chất yếu, mực nước ngầm lớn.

Công nghệ thi công cọc xi măng đất hiện nay đang áp dụng hai phương pháp của Châu Âu và Nhật Bản là phương pháp trộn khô và trộn ướt [TCVN 9403:2012]

Phương pháp trộn khô (dry jet mixing): sử dụng cần khoan có gắn các cánh cắt đất, chúng cắt đất sau đó trộn đất với xi măng bột (có hoặc không có chất phụ gia) được dẫn bởi khí nén dọc theo trục khoan để tạo thành một trụ (độ ẩm của đất cần phải không nhỏ hơn 20 %).

Phương pháp trộn ướt (wet jet mixing hay còn được gọi là jet-grouting) là quá trình phun tia nước và vữa với áp suất cao vào nền đất xung quang lỗ khoan. Các phần tử, hạt đất nền xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hòa trộn với vữa xi măng (có hoặc không có chất phụ gia)  đông cứng tạo thành trụ xi măng đất đồng nhất.

Cường độ và tính thấm phụ thuộc vào thành phần và đặc tính của đất (hàm lượng hạt mịn, hàm lượng hữu cơ, loại sét, thành phần hạt…), khối lượng và chủng loại vữa và quy trình trộn.

Noi Nguyen