Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
346

Công nghệ top-down thi công tầng hầm
Tổng quan
Để thi công phần ngầm của công trình nhà cao tầng thì vấn đề cơ bản là giữ thành hố đào không
cho sập trong quá trình thi công. Trong thực tế có nhiều phơng pháp giữ thành hố đào tuỳ thuộc
vào độ sâu hố đào , điều kiện địa chất , mặt bằng thi công giải pháp kết cấu
Với công trình VIETCOM BANK, phần ngầm thấp nhất ( đáy đài ) nằm ở độ sâu - 12.5m (11.16m
so với mặt đất), xung quanh có các công trình đã xây dựng nằm liền kề trong điều kiện địa chất
tơng đối phức tạp. Tờng cứng Diaphram wall là vách tầng hầm dày 800mm đợc sử dụng làm
vách chống hố đào trong quá trình thi công phần ngầm . Vấn đề đặt ra là làm thế nào để giữ vách hố
đào trong suốt quá trình thi công phần ngầm. Các phơng pháp đã đợc sữ dụng nhiều ở nớc ta bao
gồm : khoan neo tờng vào đất ( Anchors - tie backs) , chống trực tiếp lên thành hố đào và phơng
pháp mới top-down . Với thực tế hiện tại công trình VIETCOM BANK , về nguyên tắc giải pháp neo
là không đợc phép do ảnh hởng đến các công trình lân cận và một số nhợc điểm của nó . Giải
pháp chống trực tiếp lên thành vách bằng hệ chống sờn thép ( đã đợc thực hiện ) yêu cầu phải gia
cố hệ sờn chắc chắn nhng cha tận dụng hết đặc điểm kết cấu thuận lợi của công trình . Phơng
pháp TOP-DOWN là phơng pháp thi công tơng đối mới với nớc ta . Phơng pháp này thi công
phần ngầm từ các kết cấu từ cốt mặt đất trở xuống và lợi dụng hệ dầm - sàn của các tầng hầm làm hệ
thống chống tờng tầng hầm .

I. Thiết bị phục vụ thi công :
- Phục vụ công tác đào đất phần ngầm gồm : máy đào đất loại nhỏ, máy san đất loại nhỏ, máy lu nền
loại nhỏ, các công cụ đào đất thủ công, máy khoan
- Phục vụ công tác vận chuyển : hal cần trục COBELCO 7045 phục vụ chuyển đất, vật liệu, thùng
chứa đất , xe chở đất tự đổ
- Phục vụ công tác khác : hai máy bơm, hai thang thép đặt tại hai lối lên xuống , hệ thống đèn , điện
chiếu sáng dới tầng hầm
- Phục vụ công tác thi công bê tông : trạm bơm bê tông , xe chở bê tông thơng phẩm , các thiết bị

3
, K
2
SO
4
hoặc Na
2
SO
4
, SiO
2
) và thạch cao 2 nớc .
+ Mônôsulfôcanxialuminat 3CaO.Al
2
O
3
.CaSO
4
.nH
2
O , khoáng silic hoạt tính và thạch cao 2 nớc.
Hàm lợng phụ gia trơng nở thờng đợc sử dụng 5-15% so với khối lợng xi măng. Không dùng
bột nhôm hoặc các chất sinh khí khác để làm bê tông trơng nở. Đối với bê tông trơng nở cần chú
ý sử dụng :
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
347

+ Cát hạt trung, hạt thô M
dl

- Ghép ván khuôn thi công tầng ngầm thứ nhất
- Đặt cốt thép và đổ bê tông dầm - sàn tầng ngầm thứ nhất
- Ghép ván khuôn thi công cột tơng từ tầng hầm thứ nhất đến tầng 1
- Chờ 10 ngày cho bê tông có phụ gia đủ 90% cờng độ yêu cầu
4. Giai đoạn IV: Thi công tầng hầm thứ hai ( cốt -8.00m )
Gồm các công đoạn sau :
- Tháo ván khuôn chịu lực tầng ngầm thứ nhất.
- Đào đất đến cốt mặt dới của đài cọc (-12.5m)
- Chống thấm cho phần móng
- Thi công đài cọc
- Thi công chống thấm sàn tầng hầm
- Thi công cốt thép bê tông sàn tầng hầm thứ hai
- Thi công cột và lỏi từ tầng hầm thứ hai lên tầng hầm thứ nhất
Thiết kế kĩ thuật thi công theo phơng pháp top-down
I. Thi công đặt trớc cột chống tạm bằng thép hình:
Cột chống tạm đợc đợc thiết kế bằng tổ hợp 2I -55 dài 13.7m phải đợc đặt trớc vào vị trí cột
trong giai đoạn thi công cọc khoan nhồi . Công đoạn này thực hiện theo các yêu cầu sau :
- Định vị lại tim cột trên mặt đất sau khi thi công xong cọc nhồi ở ngay dới chân cột
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
348

- Dùng cần trục hạ từ từ cột thép hình xuống lòng hố khoan , tay cần trục không dịch chuyển mà chỉ
cuốn tang cáp để tránh chạm cột vào thành hố khoan
- Rung lắc hoặc dùng cần trục ấn cột thép sao cho ngập sâu trong bê tông cọc khoảng 1m
- Chỉnh lại trục thẳng đứng của cột thép cho trùng với trục cột và cố định cột thẳng đứng bằng hệ
chống tạm

= 3.5m
- Thời gian 1 chu kì t
ck
= 20 s
Công suất máy đào :
)h/m(KN
K
K
qN
3
tgck
t
d


Trong đó :
- K
đ
= 1.2 : hệ số đầy gầu phụ thuộc vào loại đất
- K
t
= 1.1 : hệ số tơi của đất
- N
ck
= 3600/T
ck

- T
ck
= t

K
K
qN
tgck
t
d


Số ca máy : = 2748.96 / (35.7 8) = 10 ca

2. Thi công bê tông dầm - sàn tầng I :
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
349

Thi công bê tông dầm sàn tầng I bao gồm các công tác : lắp đặt ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê
tông dầm - sàn .
- Lắp đặt ván khuôn tiến hành nh đối với dầm sàn bình thờng ( phần thi công thân ) với lu ý cột
chống chỉ dùng 1 giáo chống PAL là đủ cao độ thi công . Chân giáo phải đợc đặt trên lớp đệm đảm
bảo không bị lún do đặt trực tiếp trên nền đất tự nhiên yếu , thờng lót bằng ván .
- Bê tông đợc đổ trong từng phân khu nhờ máy bơm tự hành vì khi này cha lắp đặt cần trục tháp .
Bê tông là loại có phụ gia đông kết nhanh nên hàm lợng phụ gia phải đúng thiết kế , phải kiểm tra
độ sụt trớc khi đổ , kiểm tra cờng độ mẩu thử trớc khi đặt mua bê tông thơng phẩm .
- Chú ý công tác bảo quản và vệ sinh , quy cách chất lợng cốt thép các mối nối với thép hình . Các
hệ thống gia cờng phải thực hiện đúng theo thiết kế để hệ kết cấu chịu lực đúng

III. Giai đoạn III : Thi công sàn dầm tầng ngầm thứ nhất
Mặt bằng thi công hệ dầm sàn tầng ngầm thứ nhất nh hình vẽ .
1. Đào đất phục vụ thi công tầng ngầm thứ nhất :
Mặt bằng thi công đào đất thi công tầng ngầm thứ nhất có dạng nh hình vẽ: Chiều sâu lớp đất cần

Barrette mà vẫn đảm bảo đờng ống không bị chuyển hớng đột ngột dẫn đến tắc ống đổ bê tông .
- Hệ thống chiếu sáng phải đợc bố trí đến tận nơi đổ bê tông để đảm bảo có thể quan sát quá trình
đổ bê tông một cách sát sao .
3. Thi công cột tờng tầng ngầm thứ nhất :
Sau khi thi công xong phần sàn - dầm tầng ngầm thứ nhất hai ngày thì tiến hành ghép ván khuôn thi
công luôn cột và lõi của tầng này . Các bớc và yêu cầu kỉ thuật giống nh đối với các tầng bình
thờng khác ( xem công nghệ thi công thân ) . Ngoài ra do đặc điểm cột có lõi thép hình đã đợc đặt
trớc nên việc thi công cần chú ý các vấn đề sau :
- Cốt thép mềm đợc buộc từng cây một vào thép chờ chứ không phải là cả lồng thép nh thi công
bình thờng .
- Cốt đai đợc chế tạo đặc biệt gồm hai nữa để tiện cho việc thi công nên các mối nối phải đủ chiều
dài và chắc (xem bản vẽ kết cấu cột)
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
350

- Ván khuôn đợc ghép trớc 3 mảnh nh bình thờng nhng nhất quyết phải chừa cửa đổ bê tông ở
giữa và ở đỉnh cột .
Khi xử lý mối nối khô ở các cột cần chú ý các vấn đề kỉ thuật sau :
- Vữa dùng cho mối nối cần dùng loại vữa có phụ gia trơng nỡ nh đã thiết kế ( phần vật liệu )
- Mối nối phải đợc vệ sinh kĩ trớc khi thi công để đảm bảo tính toàn khối của kết cấu
- Vữa có phụ gia đợc phun vào chỗ nối bởi máy phun bê tông loại nhỏ có áp lực qua ống nối có
đờng kính 100mm đợc để sẵn từ trớc sau đó gắn bù lại .
IV. Giai đoạn IV : Thi công tầng ngầm thứ hai
Sau khi sàn - dầm tầng ngầm thứ nhất thi công xong 10 ngày , bê tông có phụ gia tăng trởng
cờng độ nhanh đạt 90% cờng độ thiết kế , tiến hành tháo cốt pha chịu lực và bắt đầu thực hiện thi
công tầng ngầm thứ hai .
1. Thi công đào đất :
Sau khi sàn - dầm TN1 đủ cờng độ, hệ thống này sẽ làm việc nh một hệ giằng chống ngang đỡ
tờng Barrette . Việc tính toán kiểm tra cờng độ , biến dạng của hệ này đã đợc thực hiện cho thấy

Khi đào phải đảm bảo mặt đất luôn dốc về hố thu nớc .
- Đào đất từ trên lớp đất sát sàn tầng trên xuống để tránh đất đá rơi xuống đầu công nhân.Khi đến
lớp bê tông lót đáy sàn dầm tầng trên thì dùng xà beng cạy dần từng mảng một rồi kéo tấm Polyme
xuống
- Trong phạm vi một ô sàn 8.5 8.5m phải có một cột chống tạm lên sàn .
- Đào đất bằng chủ yếu là thủ công có kết hợp cơ giới nhỏ . Giữa các công nhân phải đảm bảo cự li
an toàn để không vớng gây tan nạn .
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
351

- Đất đợc đổ vào các thùng chứa đặt trên xe cút kít rồi chuyển đến cửa vận chuyển.
- Đào đất đảm bảo sao cho mặt đất nghiêng từ hai phía tờng về giữa hố đào đê tiện thu hồi nớc và
giữ chân tờng Barrette .
2. Thi công đài cọc :
Gồm các bớc nh sau :
- Truyền cốt xuống tầng ngầm thứ hai
- Phá đầu cọc đến cốt đáy đài + 0.15 m , vệ sinh cốt thép chờ đầu cọc và cốt thép hình cắm vào cọc
- Chống thấm đài cọc bằng một trong các phơng pháp : phụt vữa bê tông , bi tum hoặc thuỷ tinh lỏng .
- Đổ bê tông lót đáy đài .
- Đặt cốt thép đài cọc và hàn thép bản liên kết cột thép hình , cốt thép chờ của cột
- Dựng ván khuôn đài cọc .
- Đổ bê tông đài cọc .
- Đổ cột đến cốt mặt sàn tầng ngầm thứ hai .
- Thi công chống thấm cho sàn tầng hầm
- Thi công cốt thép và bê tông sàn tầng hầm .
- Thi công cột - lõi .
Công việc trắc đạc chuyển lới trục chính công trình xuống tầng hầm là hết sức quan trọng cần
phải đợc bộ phận trắc đạc thực hiện đúng với các sai số trong giới hạn cho phép . Muốn vậy phải
bắt buộc sử dụng các loại máy hiện đại nh : máy đo thuỷ chuẩn Ni030 của Đức , máy NA 824 của

=10,92+2,94+3,255+1,365+7,14+1,12=26,74m
3

V
cột
=0,6(1,4 1 16+0,8 1,5 6)=17,76m
3

V
BT
=3561,096+26,74+17,76=3605,6m
3
V
đất lấp
=1840 3,9-3605,6=3570,4m
3

Tra định mức:Đắp đất nến móng công trình định mức 0,8 0,51 công/m
3
=0,408 công/m
3

Tổng nhân công cần sử dụng để lấp đất là N=0,408 3570,4=1456,72 công
Lấp đất 2 ca dự định lấp đất trong 10 ngày
Số công nhân 1 ca là 1456,72/20=73 nhân công

Phụ lục tính toán cho công nghệ top-down
1).Thiết kế cột chống tạm bằng thép hình
a. Chọn tiết diện
Kĩ thuật thi công topdown

Tính toán kiểm tra cọt thép hình nh cột thép chịu nén đứng tâm
- Chiều dài tính toán l
0
=0,5H
tầng
(3,3+1+4)=4,15m
-Diện tích yêu cầu: Ayc=

2 R
N
y

Trong đó:
Y
đợc giả thiết trớc hoặc xác định theo độ mảnh giả thiết

Giả thiết độ mảnh l
Ygt
=60. Nhánh là thép chữ I với

gt
=60 và R=2250 tra bảngII.1 phụ lục II (sách kết cấu thép)
ta đợc
Y
=0,8133,từ đó diện tích yêu cầu đợc xác định.
Ayc=354025/(20,813322501)=96,73cm
2
.
Ta có l
y

4
, W
y
=151cm
3
, r
Y
3,39cm
Kiểm tra nhánh đã chọn

x
=415/21,8=19,03<[]=120 cột đảm bảo về độ mảnh theo phơng trục 1-x
tra bảng II-1 phụ lục II với
x
=19,03, R=2250kg/cm
2
ta có

x
=0,965 ứng suất trong cột xét đến uốn dọc theo trục x-x là
=N/
Y
.A=354025/0,9652118=1554,5<R=2250kg/cm
2

Cột đảm bảo ổn định theo phơng trục x-x
b). Xác định khoảng cách giữa 2 nhánh
sơ bộ chọn l
nh
=56cm, có độ mảnh của nhánh theo trục y là

Chọn khoản cách giữa hai trục nhánh là 100cm>87,6
c). Kiểm tra tiết diện cột đã chọn theo trục ảo
để tiến hành, trớc hết theo điều kiện cấu tạo chọn tiết diện bản giằng là
g
=8mm, d
g
=20cm
khoảng cách tâm 2 bản giằng là a=l
nh
+d
g
=56+20=76cm
Xác định tỷ số độ cứng đơn vị theo công thức (4.17) có
n=
5
1
34,3
76208,0
121001356
a.I
c.J
3
g
y




Chọn lại tiết diện bản giằng
g

+c
2
.A
nh
/4)=2(1356+100
2
118/4)=592712cm
4

550
180
X
Y

Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
353

r
y
=
118*2
592712
A
J
ytd
=50,114cm
Y
=415/50,114=8,28
Vậy

r
.a/c=1849,4 96/100=1775,42kg
Ta có =
22
2
/2150./77,237
404,1
608,88769
Ư
cmkgRcmkg
W
M
b
b






Bản giằng liên kết vào nhánh cột. Mối hàn đợc thực hiện bằng thủ công có
t
=1,
h
=0,7,
R
gh
=1650kg/cm
2
, R

1
=0,28cm
chọn h
n
=10mm cho cả hai cột

Tính toán tờng BARRETTE trong các giai đoạn thi công
Khi tính toán kết cấu tờng Barrette vì chiều dài của nhà là rất lớn l/h
tầng
=51/4=12,
75>>2 vì vậy ta tính toán theo sơ đồ phẳng. Cắt 1m tờng ra để tính liên kết sàn
vớitờng đợc xem là khớp
Liên kết tờng với đất đợc xem là ngầm
1). Giai đoạn 1: khi thi công đào 1,66m
để làm giáo, ván khuôn tầng 1
Sơ đồ tính là dầm 1 đầu ngàm, 1 đầu tự do.Mômen uốn lớn nhất tại chân ngàm là:
M=(1/2)1,663,0871,66/3=1,417Tm
Giá trị mômen quá nhỏ
2)Giai đoạn 2: Tháo ván khuôn dầm sàn tầng 1.
Đào 1 lớp đất 4m để thi công ván khuôn tầng ngầm 1, sơ đồ tính toán của từờng là
dầm 1 đầu ngàm,1 đầu khớp. Sơ đồ tính nh hình vẽ.
Trọng lợng thể tích trung bình của đất:

tb
=4,51,86+1,161,72 / 5,66=1,83T/m
3
.
Với độ sâu của mực nớc ngầm ở cao độ -2,2m.
Có xét đến tính đẩy nổi của nớc và áp lực thuỷ tinh của nớc
lên tờng chắn.


Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
354

Có F
a
'
=625= 64,908=29,45cm
2

Ta có: A=M-R
a
'.F
a
'.(h
0
-a
'
)/ (R
n
.b.h
0
2
)
=10
2
26227-270029,45(75-5)/(13010075
2
)=<0

A=94626,2110
2
-270029,45(75-5)/(13010075
2
)
=3896571/(13010075
2
)=0,0532<A
0

=0,0547 x=h
0
=0,054775=4,1025<2a
'

Từ đó F
a
đợc tính theo công thức
F
a
=M/R
a
.(h
0
-a
'
)=9462621/2700(75-5)=50,06cm
2

Nh vậy F

Vì chu vi của tờng quanh nhà là rất lớn yêu cầu tính toán khối của tờng là cao nhất tuy nhiên
trong thực tế thi công không thể đào hào 1lần theo chu vi tờng mà ta phải chia làm nhiều đoạn.
Chiều dài của từng đoạn đợc tính toán theo sự ổn định của vách hào và điều kiện thi công. Dự kiến
chiều dài hố đào là 10m, chiều dày của tờng là 0,8m.
1000
2125
94.626tm
9.386t/m 10.3t/m
550

Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
355

Để làm cốt thép cho tờng ta sử dụng thép gai thông thờng chúng đợc buộc thành khung có chiều
dài tơng ứng với chiều sâu hố đào. Nhng do chiều sâu lớn 21m ta chia làm 2 khung, mỗi khung
có chiều cao 11m , chiều dài là 10m đợc hạ xuống hố đào bằng máy.
khung thứ nhất hạ xuống hào rồi dùng các thiết bị chắn ngang để đỉnh khung nằm ở cao trình mặt
đất dùng cần trục để đa khung thứ hai vào tới vị trí khung thứ nhất, định vị trí rồi nói buộc lắp ráp 2
khung lại với nhau sau đó hạ cả khung xuống tới chiều sâu thiết kế.
Chọn chiều dày lớp bảo vệ cốt thép là 5cm. Nh vậy chiều rộng của khung là 80-25=70cm
-Cốt thép chủ theo phơng thẳng đứng không đợc ngăn cản sự chuyển động của bê tông từ dới lên
và sự chảy của bêtông trong khối đổ. để đảm bảo điều kiện này khoảng cách giữa các thanh cốt chủ
không nhỏ hơn 170-200mm. Đờng kính cốt thép từ 20- 32mm. Vậy sơ bộ chọn các cốt chủ theo
phơng thẳng đứng là 25a200 đợc đặt đều cho cả hai bên mặt của tờng. Giá trị này đợc kiểm
tra trong phần thi công tầng hầm trong khung cốt thép đợc bố trí chỗ để đạt ống đổ bêtông. Hai
phía mặt ngoài của khung có các tai cố định vị khung ở trong hào (cũng là để đảm bảo lớp bảo vệ
của bêtông) ngoài ra phải làm các chi tiết chôn sắt để liên kết tờng với đáy hoặc các tờng ngang
(sàn sau này)
Bêtông đợc đổ vào hào theo phơng pháp đổ bêtông trong nớc và tuân thủ nghiêm ngặt

Việc đào hào bắt đàu bằng việc đào 1 giếng dẫn rồi từ đó mở thành hào. Gỗu đợc đày giếng dẫn,
nhờ hệ thống kích gầu ép vào thành hào để bớt đợc 1 lớp và kéo lên khỏi hào, chiều dày lớp bóc đó
có thể điều chỉnh đợc nhờ hệ thống kích thuỷ lực sâu khi thay đi và tháo đất ở trong gầu 1chu kỳ
mới lại bắt đầu.
Các đặc trng của máy đào hào đợc cho dới đây:Năng suất đào: 7-8m
3
/h.
Bề rộng hào 0,6-0,8m
Ngoài máy đào hào còn có một hệ thống chế tạo và thu hòi duy trì sét
Kĩ thuật thi công topdown
www.rds.com.vn Ni cung cp phn mm phõn tớch kt cu theo TCVN
356

Căn cứ vào địa chất công trình: ta thấy rằng 3 lớp đất trên là lớp đất yếu và mặt khác để đảm bảo
tờng ngầm vào đất (tăng độ ônr định của tờng) đặt chân tờng vào lớp đất thứ 4. Chọn ngầm vào
lớp thứ 5 là 1,3m vậy chiều sâu của tờng cần đào là 19,7+7,3=21m.
Xác định tổng chiều dài của tờng dựa vào hồ sơ kiến trúc có chiều dài của tờng là:
11,557+23,91+56,304+24,800+12,021+44,117=172,709m lấy chẵn 172,8m
Theo tài liệu thống kê về tổ hợp máy đào hào. Năng suất máy đào hào sơ bộ chọn Q=18m
3
/h.
Nh vậy chiều dài bớc đào có thể chọn:L
đào
=8 18/(210,8)=8,57m
Chọn chiều dài bớc đào là 8m.
Nh vật năng suất yêu cầu đối với máy đào là: Q=8 21 0,8/8=16,8m
3
/h.
Chiều dài bớc đào đợc gọi là hợp lý khi thời gian để đảm bảo kết thúc khối đổ trong thời gian
bằng một tới hai lần thời gian ninh kết của bêtông để giảm bớt khối lợng của vữa sét phải bơm ra