Tweet
1. Giới thiệu chung
Hiện nay tại các thành phố lớn của Việt Nam, đặc biệt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, để đáp ứng nhu cầu cấp thiết về chỗ ở, các tòa nhà cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều. Với đặc điểm xây dựng trong đô thị nên hầu hết các nhà cao tầng đều thiết kế có tầng hầm phục vụ việc để xe hoặc có thể sử dụng một phần làm trung tâm thương mại. Việc thi công hạng mục hầm, đặc biệt công tác đào đất thường rất khó khăn và tiềm ẩn nhiều rủi ro. Hơn nữa xây dựng tầng hầm ở nhưng thành phố lớn, nơi diện tích xây dựng chật hẹp, xung quanh có nhiều công trình hiện hữu, thì công tác đào hầm lại đặc biệt phải quan tâm. Trong thi công tầng hầm nhà dân dụng có nhiều phương pháp thi công khác nhau. Phổ biến nhất là các phương pháp topdown (thi công từ trên xuống kết hợp thi công các tầng nổi), semitopdown (thi công từ trên xuống phần hầm) và bottom up (thi công đào mở từ dưới nên). Trong khi bài viết này giới thiệu giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất.
2. Giới thiệu công trình
Dự án được giới thiệu trong bài viết này nằm ở khu Tây Hồ Tây, thành phố Hà Nội. Khu vực Tây Hồ Tây có điều kiện địa chất tốt, với địa chất chủ yếu là các lớp đất sét dẻo cứng và các lớp cát chặt vừa đến chặt. Nước ngầm ở độ sâu khoảng 18m so với mặt đất. Điều kiện địa chất, nước ngầm như trên rất thích hợp cho việc áp dụng neo đất vì có thể thiết kế các lớp neo đất có sức chịu tải lớn.
Dự án gồm 04 tầng hầm, chiều sâu là 19.35m (tại vị trí hố pit thang máy). Tường vây được thiết kế cho dự án có chiều dày 0.8m và chiều dài 26.0m. Để giữ ổn định tường vây, dự án được thiết kế sử dụng 04 lớp neo đất. Mặt cắt công trình được thể hiện tại hình 1. Neo đất được thiết kế có chiều dài bầu neo là 14.0m, chiều dài phần tự do được thiết kế theo nguyên lý tránh cung trượt (Tiêu chuẩn BS-8081:1989) có chiều dài từ 9.0m đến 15.0m, góc cắm neo là 30 độ. Khoảng cách giữa các neo là 1.9m với sức chịu tải thiết kế là khoảng 400 tấn/neo (hình 2).
Hiện nay tại các thành phố lớn của Việt Nam, đặc biệt tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, để đáp ứng nhu cầu cấp thiết về chỗ ở, các tòa nhà cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều. Với đặc điểm xây dựng trong đô thị nên hầu hết các nhà cao tầng đều thiết kế có tầng hầm phục vụ việc để xe hoặc có thể sử dụng một phần làm trung tâm thương mại. Việc thi công hạng mục hầm, đặc biệt công tác đào đất thường rất khó khăn và tiềm ẩn nhiều rủi ro. Hơn nữa xây dựng tầng hầm ở nhưng thành phố lớn, nơi diện tích xây dựng chật hẹp, xung quanh có nhiều công trình hiện hữu, thì công tác đào hầm lại đặc biệt phải quan tâm. Trong thi công tầng hầm nhà dân dụng có nhiều phương pháp thi công khác nhau. Phổ biến nhất là các phương pháp topdown (thi công từ trên xuống kết hợp thi công các tầng nổi), semitopdown (thi công từ trên xuống phần hầm) và bottom up (thi công đào mở từ dưới nên). Trong khi bài viết này giới thiệu giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất.
2. Giới thiệu công trình
Dự án được giới thiệu trong bài viết này nằm ở khu Tây Hồ Tây, thành phố Hà Nội. Khu vực Tây Hồ Tây có điều kiện địa chất tốt, với địa chất chủ yếu là các lớp đất sét dẻo cứng và các lớp cát chặt vừa đến chặt. Nước ngầm ở độ sâu khoảng 18m so với mặt đất. Điều kiện địa chất, nước ngầm như trên rất thích hợp cho việc áp dụng neo đất vì có thể thiết kế các lớp neo đất có sức chịu tải lớn.
Dự án gồm 04 tầng hầm, chiều sâu là 19.35m (tại vị trí hố pit thang máy). Tường vây được thiết kế cho dự án có chiều dày 0.8m và chiều dài 26.0m. Để giữ ổn định tường vây, dự án được thiết kế sử dụng 04 lớp neo đất. Mặt cắt công trình được thể hiện tại hình 1. Neo đất được thiết kế có chiều dài bầu neo là 14.0m, chiều dài phần tự do được thiết kế theo nguyên lý tránh cung trượt (Tiêu chuẩn BS-8081:1989) có chiều dài từ 9.0m đến 15.0m, góc cắm neo là 30 độ. Khoảng cách giữa các neo là 1.9m với sức chịu tải thiết kế là khoảng 400 tấn/neo (hình 2).
Hình 1. Mặt cắt thiết kế neo đất 
Hình 2. Thông số thiết kế neo đất
Trước khi thi công, biện pháp đề xuất cần được kiểm soát chặt chẽ đảm bảo chuyển vị tường vây, chuyển vị đất nền xung quanh và nội lực vào tường vây nằm trong giới hạn cho phép. Phương pháp phổ biến hiện nay để kiểm toán biện pháp đào là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Trong Plaxis V21, neo đất đươc mô phỏng bằng phần tử embeded beam row cho bầu neo và anchor cho phần chiều dài tự do. Hình 3 thể hiện các bước phân tích và mô hình trong Plaxis 2D trong kiểm toán các bước đào của công trình. Hình 2. Thông số thiết kế neo đất
Có hai phương pháp để lắp đặt neo: (1) đặt ống thép chờ sẵn trong tường vây; (2) khoan rút lõi tường vây. Sau khi tháo neo lỗ khoan sẽ được trám lại bằng vữa grout đảm bảo không bị thấm tại vị trí lỗ khoan. Quy trình thi công neo đất tham khảo theo video tại đường link: https://www.youtube.com/watch?v=j75-bYznbiY
Hình 3. Các bước đào (a) và mô hình Plaxis 2D kiểm toán hố đào (b) 
Hình 4. Kết quả dự báo chuyển vị tường vây (a) và xét biểu đồ bao moment tường vây (b)
3. Nhận xét ưu, nhược điểm của giải pháp
Giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất có thể áp dụng trong hầu các công trình tầng hầm với độ sâu khác nhau. Phương án này có những ưu, nhược điểm so với các giải pháp thi công tầng hầm khác được phân tích ở dưới đây.
4. Kết luận
Giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất có độ tin cậy và nhiều ưu điểm so với các phương pháp thi công tầng hầm khác. Nên xem xét áp dụng giải pháp này tại những công trình có diện tích tầng hầm rộng, điều kiện địa chất thuận lợi.
Hình 4. Kết quả dự báo chuyển vị tường vây (a) và xét biểu đồ bao moment tường vây (b)
3. Nhận xét ưu, nhược điểm của giải pháp
Giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất có thể áp dụng trong hầu các công trình tầng hầm với độ sâu khác nhau. Phương án này có những ưu, nhược điểm so với các giải pháp thi công tầng hầm khác được phân tích ở dưới đây.
| Ưu điểm | Nhược điểm |
| - Việc đào mở giúp tiến độ thi công nhanh hơn so với đào kín. Áp dụng neo đất giúp mặt bằng thông thoáng và thuận lợi hơn so với việc sử dụng hệ khung chống. - Với những công trình có mặt bằng rộng, giải pháp neo đất giúp giảm thiểu chi phí nhiều so với giải pháp sử dụng hệ văng chống. - Không cần thiết kế hệ kingpost, thép gia cường sàn so với phương pháp topdown và semitop down. |
- Neo đất chiếm dụng 1 phần không gian ngoài tầng hầm nên một vài trường hợp không áp dụng được nếu vướng chương ngại vật là các công trình lân cận. - Chất lượng thi công neo cần kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo tính an toàn; - Neo đất khó đạt được sức chịu tải lớn đối với những điều kiện địa chất yếu, phù hợp hơn với điều kiện địa chất tốt, bầu neo cần nằm trong lớp sét dẻo cứng hoặc lớp cát. |
Giải pháp thi công tầng hầm theo phương pháp đào mở sử dụng kết hợp tường vây và neo đất có độ tin cậy và nhiều ưu điểm so với các phương pháp thi công tầng hầm khác. Nên xem xét áp dụng giải pháp này tại những công trình có diện tích tầng hầm rộng, điều kiện địa chất thuận lợi.