1
Mở đầu
1. Đặt vấn đề.
Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nớc đòi hỏi mọi ngành trong xã
hội phải bắt kịp với sự phát triển đó. Vấn đề đặt ra là ta phải có đủ cơ sở hạ
tầng để phục vụ và đáp ứng cho nhu cầu của xã hội. Tầng hầm đầu tiên đợc
xây dựng ở nớc ta sau năm 1954 là tầng hầm của nhà 11 tầng đợc viện khoa
học công nghệ xây dựng (IBST) thiết kế và Sở xây dựng Hà Nội thi công vào
năm 1981. Hiện nay nhà nớc cũng nh các đơn vị đã chú trọng xây dựng nhà
cao tầng với một hay nhiều tầng hầm góp phần không nhỏ về đáp ứng nhu cầu
nhà ở, kinh doanh, bãi đỗ xe, Không gian ngầm do những tầng hầm tạo ra
đã giải quyết đợc nhiều vấn đề về quỹ đất hạn hẹp, và đem lại thêm một không
gian cho đô thị trật hẹp ngày nay.
Thực tiễn cho thấy với những lợi ích không nhỏ mà tầng hầm các nhà
cao tầng mang lại vì vậy ngày nay việc xây dựng các chung c, cao ốc,
không thể thiếu đợc tầng hầm chỉ khác là số lợng ít hay nhiều. Việc xây dựng
những tầng hầm hiện nay đã gặp phải không ít những sự cố với những mức độ
khác nhau làm thiệt hại không ít về tài sản cũng nh tính mạng con ngời.
Việc nghiên cứu, tổng hợp, phân tích nguyên nhân và đề xuất những
biện pháp xử lý sự cố gặp phải khi thi công xây dựng tầng hầm nhà cao tầng là
vấn đề cần thiết hiện nay ở nớc ta.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài.
Đề tài nghiên cứu với mục đích tổng hợp, phân tích những nguyên nhân
gây ra các sự cố khi thi công xây dựng các tầng hầm nhà cao tầng. Từ đó
nghiên cứu và đề xuất những biện pháp xử lý các sự cố một cách hiệu quả
nhất. Đồng thời đề tài cũng làm một tài liệu tham khảo nhằm thi công các
công trình sau đó có thể đảm bảo an toàn, chất lợng cao, đảm bảo tiến độ của
công trình và giảm đợc một cách tối đa các sự cố gây thiệt hại về ngời và của.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
2
Đối tợng nghiên cứu ở đây là các công trình nhà cao tầng có xây dựng
phòng chống góp phần cho công cuộc xây dựng của Việt Nam hiện nay.
Chơng 1.
Các hiện tợng, sự cố gặp phải khi xây dựng
tầng hầm nhà cao tầng
4
Hiện nay việc xây dựng tầng hầm rất phổ biến khi xây dựng các cao ốc,
làm nơi để xe, kho chứa hàng, Xây dựng tầng hầm là một trong những phần
việc hết sức quan trọng, không chỉ có vai trò với công trình mà còn có vai trò
đối với các công trình lân cận. Hiện nay vấn đề sự cố trong xây dựng đang là
một trong những vấn đề cần chú ý đối với ngành xây dựng nói riêng và của đất
nớc nói chung đợc phản ánh rất nhiều trên các báo, tạp chí khoa học.
Các sự cố gặp phải khi thi công tầng hầm rất phức tạp. Dới đây tôi trình
bầy những sự cố theo từng nguyên nhân khác nhau.
- Do xem nhẹ điều kiện địa chất không khảo sát kỹ lỡng.
- Do thiết kế không hợp lý, thi công kém chất lợng.
1.1. Những sự cố xảy ra do tác động của điều kiện địa chất.
Tác động của điều kiện địa chất ở đây chủ yếu là do ảnh hởng của nớc
ngầm lên công trình xây dựng.
1.1.1. Sự cố tại tòa văn phòng ở quận Hai Bà Trng - Hà Nội.
Đây là công trình xây chen, có diện tích mặt bằng 163,735 m
2
, cao 8
tầng, có 1 tầng hầm, mặt tiền ở mặt phố, xây ngay sát ngôi nhà cũ 4 tầng, có
kết cấu khung, móng băng với cốt đáy khoảng -1,2m.
Để thi công móng cọc ép và tầng hầm cho ngôi nhà mới, ngời ta ép tờng
cừ xung quanh chu vi móng và tầng hầm bằng cọc ván thép U200 dài 6m. Cọc
ép làm móng chỉ cách tờng nhà bên 0,5m nên lúc thi công đã thấy ảnh hởng
đến móng và độ ổn định của công trình bên cạnh. Sau khi thi công xong tờng
vây hố móng, ngời ta đã đào hố để hút nớc phục vụ thi công đài cọc và tầng
hầm.
Nguyên nhân ở đây cũng là do tờng cừ bằng cọc Larsen không ngăn đ-
ợc nớc nên khi hút nớc để thi công tầng hầm thì cột nớc chênh áp ngoài thành
hố đào đã tạo nên áp lực lớn đẩy nớc qua chân tờng vây đẩy trồi đáy móng
lên, đồng thời cuốn theo cát làm sụt lún nền các công trình xung quanh.
6
Biện pháp xử lý đợc sử dụng ở đây là lấp ngay các hố đào sâu và hố sụt
tạo cân bằng áp lực để tránh tình trạng sụt lún tiếp. Đồng thời lắp đặt các thiết
bị quan trắc dịch chuyển, lún và động thái của nớc dới đất để kịp thời phát
hiện những sự cố.
Hình 1.1. Công trình Residence
đang xây dựng.
Hình 1.2. Hố sâu trên vỉa hè đờng
Nguyễn Siêu.
1.1.4. Sự cố tầng hầm cao ốc văn phòng Bến Thành TSC - 186 Lê Thánh
Tôn - TPHCM.
Công trình có diện tích mặt bằng 10*40m và 2 tầng hầm. Tháng
11/2007, trong khi đào hố móng phục vụ cho công tác thi công tầng hầm thì n-
ớc ngầm ở đáy hố đào phun lên rất mạnh đồng thời làm phồng đáy hố và làm
xê dịch tờng cừ bằng cọc Larsen khoảng 8cm. Đất nền bị xụt lún làm nứt đờng
hẻm lân cận và làm nghiêng tờng ngăn.
Biện pháp xử lý là ngừng thi công và dùng biện pháp khoan giếng hạ
mực nớc ngầm.
7
1.1.5. Sự cố khi xây dựng công trình Lim Tower (9-11 Tôn Đức Thắng -
Quận 1 - TPHCM).
Khi xây dựng công trình Lim Tower, trong quá trình thi công tầng hầm
có hiện tợng tại độ sâu 12m nớc ngầm kéo theo cát chảy mạnh qua công trình
đang thi công gây sụt lún, nghiêng 45
0
căn nhà 28/1A Ngô Văn Năm. Hậu quả
công trình Trung tâm thơng mại Đà Nẵng.
Nguyên nhân sự cố là do đoạn tờng Barrette bao quanh tòa nhà tại vị trí
phía Đông cao trình tầng hầm bị nứt bục khiến đất đá phía bên ngoài sụt vào
bên trong tầng hầm.
Biện pháp xử lý là Ban quản lý dự án đã đổ bê tông bịt chỗ bục, ngăn
không cho đất sụt tiếp và tiến hành khắc phục phần đờng và vỉa hè bị sụt, nứt.
Đợc biết công trình thi công dới sự giám sát của 3 đơn vị: Công tyCP t
vấn xây dựng công nghiệp và đô thị Việt Nam (t vấn quản lý dự án), Công ty
CP t vấn kiến trúc xây dựng TT-AS và Công ty CP t vấn phát triển công nghệ
xây dựng (t vấn thiết kế) mà vẫn để sự cố xảy ra. Điều này đặt ra cho chúng ta
là cần phải xem xét tới trình độ của các đơn vị tham gia thi công cũng nh giám
sát công trình.
1.2.2. Sự cố sập nhà gần cao ốc M&C tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Đây là công trình cao ốc văn phòng, trung tâm thơng mại và căn hộ cho
thuê, có tổng diện tích sàn là 127126m
2
, trong đó có 5 tầng hầm và 40 tầng
lầu.
9
Sự cố xảy ra làm căn nhà số 3, đờng Hàm Nghi có 2 tầng đã bị sụp đổ
hoàn toàn. Căn nhà số 5 thuộc công ty CP dịch vụ và thơng mại thành phố với
3 tầng đã bị kéo vách sụp đổ 1/2 diện tích.
Hình 1.4. Toàn bộ diện tích bị sụp đổ đang dần bị nhấn
chìm trong nớc.
Hình 1.5. Công trình cao ốc M&C đang xây dựng.
Nguyên nhân của sự cố đợc xác định là do lỗ hổng của tờng vây, khi thi
công tới vị trí tầng hầm thứ 3 (sâu 9,7m), nớc ngầm cùng bùn đất chảy vào
10
tầng hầm công trình gây sụt lún nền móng và sập đổ nhà bên cạnh công trình
cũng nh sụt lở lòng lề đờng.
chống đỡ kiên cố, chỉ đóng cọc để đảm bảo ổn định cho ngôi nhà cũ là không
đủ, nên đã không thể chống đỡ đợc sự sập đổ của ngôi nhà.
Một nguyên nhân phải kể đến ở đây là do chủ nhà đã thi công trái phép
khi cha đợc cơ quan chính quyền cấp phép xây dựng ngôi nhà với 2 tầng hầm.
1.2.5. Sự cố sạt lở móng tòa nhà MD COMPLEX TOWER
Công trình MD COMPLEX TOWER do chủ đầu t là Công ty TNHH
MTV đầu t và phát triển nhà đô thị (Bộ Quốc Phòng) đã xảy ra sự cố sạt lở
một đoạn móng dài hơn choc mét đang trong giai đoạn thi công. Khu vực sạt
13
lở tiếp giáp với đờng Nguyễn Cơ Thạch (Quận Cầu Giấy - Hà Nội) nên đã ảnh
hởng tới một phần đờng ống tuynel ngầm dới lòng đất.
Hình 1.11. Hình ảnh đoạn cừ bị sạt lở
Nguyên nhân của sự cố: Đây là hố móng sâu 10m đã đợc cắm 2 lớp cừ
Larsen nhng do mùa ma làm cho đất đá đẩy cong tờng cừ gây nên sạt lở.
Biện pháp xử lý ở đây là ép lại cừ ở phần bị sạt lở và ép thêm một lớp ở
sát đờng Nguyễn Cơ Thạch.
1.2.6. Sự cố sập đổ Viện khoa học xã hội vùng Nam bộ ở Thành Phố Hồ
Chí Minh.
Viện khoa học xã hội vùng Nam bộ tại Thành phố Hồ Chí Minh sập đổ
khoảng 19 giờ ngày 9/10/2007 do công tác thi công tầng hầm của cao ốc
Pacific bên cạnh.
Vị trí và quy mô công trình.
Công trình cao ốc Pacific nằm tại số nhà 43-45-47 Nguyễn Thị Minh
Khai, Phờng Bến Nghé Q.1, TP.HCM; phía Bắc tiếp giáp tòa nhà YOCO cao
12 tầng của báo Tuổi trẻ, phía Đông Bắc tiếp giáp đờng Nguyễn Thị Minh
14
Khai, phía Đông Nam tiếp giáp toàn nhà 2 tầng của Viện Khoa học Xã hội
vùng Nam bộ, phía Tây giáp Sở Ngoại vụ.
Hình 1.12. Vị trí công trình Pacific
Kết cấu công trình: Tòa cao ốc Pacific đợc cấp phép xây dựng tháng
- Lớp 3: Sét pha sạn, xám trắng xám vàng, xám xanh, trạng thái dẻo
cứng, chiều dày lớp 4,1m;
- Lớp 4: Cát hạt nhỏ đến hạt trung, nâu nhạt, nâu vàng, xám trắng, nâu
đỏ, trạng thái chặt vừa đến chặt, chiều dày lớp 29m;
- Lớp 5: Sét nâu đỏ, vàng nhạt, trạng thái cứng đều đến rất cứng, chiều
dày lớp 15,1m;
- Lớp 6: Sét pha màu vàng, xám xanh, xám trắng, trạng thái nửa cứng,
chiều dày lớp 2,3m;
- Lớp 7: Cát hạt trung, nâu vàng, xám xanh, trạng thái chặt đến rất
chặt, chiều dày sâu 80,45m;
Mực nớc ngầm trong khu vực là -9m từ cốt cao mặt đất tự nhiên, tơng
đối ổn định. Chân của tờng vây vừa vào mái lớp sét (số 6) còn mũi của cọc
barrette vào mái của lớp cát pha (số 8).
Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất đợc trình bày dới bảng sau:
16
Bảng 1.1. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất.
Lớp đất
Chỉ tiêu
1 2 3 4 5a 5 6 7 8
Hạt sỏi % - - 29,0 - 10,1 9,1 - - 4,3
Hạt cát % 55,7 56,9 32,0 57,2 44,4 80 45,2 61,0 84,3
Hạt bụi % 25,0 19,1 17,0 20,6 27,5 5,8 22,7 16,2 6,2
Hạt sét % 19,3 24,0 22,0 22,2 18,0 5,1 32,1 22,8 5,2
Độ ẩm tự
nhiên W %
18,59 21,2 18,19 18,65 14,67 17,55 17,8 17,26 17,03
Dung trọng tự
nhiên
w
,
%
23,7 30,7 30,7 27,3 22 - 38,7 31,9 -
Giới hạn dẻo
W
P
%
12,8 16,0 15,7 14,6 11,8 - 19,8 17,1 -
Chỉ số dẻo, I
d
11,0 14,7 15 12,7 10,2 - 18,8 14,7 -
Độ sệt, B 0,53 0,35 0,17 0,32 0,28 - -0,11 0,01 -
Góc ma sát
trong,
0
11
0
38
12
0
0
5
13
0
1
7
13
0
0
4
22
12-
31
46-
>50
35-
>50
29-
>50
17
Hình 1.13. Mặt cắt địa chất công trình Pacific
Diễn biến sự cố.
Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi công sàn tầng hầm, đến tháng
10/2007 thi công đợc bốn tầng hầm và bắt đầu thi công tầng hầm thứ 5. Trớc
khi xảy ra sự cố đã thi công xong các panel tờng vây, cọc barrette và thi công
đổ bê tông đến sàn tầng trệt tại các trục 1-3 và 6-8. Phần khoảng hở từ trục 3
đến trục 6 sử dụng các thanh thép I400 để làm hệ thanh chống đỡ tờng vây.
18
Ngày 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi đang đào đất để chuẩn bị đổ bê
tông móng thì ở vị trí tiếp giáp tờng vây tại cao trình âm 21 mét so với cốt nền
tầng trệt của công trình Pacific, tờng vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35cm, dài
168 cm. Do áp lực mạnh của nớc ngầm tại vị trí lỗ thủng nên gây tràn nớc và
lôi đất phía ngoài tờng vào trong tầng ngầm (Hình 1.15) do đó khoảng 19 giờ
thì dãy nhà trụ sở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam bộ gồm 1 tầng trệt 2 tầng
lầu bất ngờ đổ sập, bị vùi sâu dới lòng đất hơn 10m; phần còn lại của khu nhà
cũng có nguy cơ đổ sập (Hình 1.16).
Hình 1.14. Hiện trạng công trình
Pacific.
Hình 1.15. Viện khoa học xã hội
vùng Nam bộ.
đích của việc này là để giảm rủi ro cho công trình và đảm bảo an sinh cho
cộng đồng. Có lẽ ở ta cha quy định chặc chẽ vấn đề này và sẵn sàng chuyển
sang chủ đầu t chịu mọi trách nhiệm chăng? Nhà thầu thi công tầng ngầm
phải là nhà thầu có năng lực và kinh nghiệm đợc chọn qua cạnh tranh, t vấn
giám sát phải là đơn vị độc lập, ở công trình này hình nh không thực hiện điều
đó.
2 - Tài liệu khảo sát đất nền phục vụ cho thiết kế tầng ngầm với cọc sâu
tới 67m nhng chỉ có một lỗ khoan sâu 80m , rất ít thông tin về điều kiện thuỷ
văn nên động thái nớc ngầm không đợc sáng tỏ, từ đó có thể làm cho ngời thi
công không có điều kiện để đánh giá đầy đủ tác động bất lợi của nớc ngầm
đối với phần ngầm của công trình.
3 - Về mặt thiết kế: Tuy tờng đủ khả năng chịu lực nhng thiếu hẳn phần
tính chuyển vị của tờng trong các giai đoạn thi công. Theo kết quả tính toán
cho thấy chuyển vị của tờng, theo kinh nghiệm nớc ngoài là quá lớn. Tuy rằng
trong các tài liệu thiết kế của nớc ta cha quy định các chuyến vị giới hạn của
hệ kết cấu chống giữ hố đào cũng nh của công trình lân cận, nhng điều này
không thiếu tài liệu để ngời thiết kế tham khảo.
4 - Về chất lợng thi công: Trách nhiệm các bên trong thi công khó phân
định và không kiểm soát chặt chẽ trong quá trình thi công. Hơn nữa, không
21
đặt hệ thống đo đạc và quan trắc công trình tầng ngầm cũng nh công trình liền
kế, do đó không kiểm tra đợc chất lợng của tờng (độ đồng nhất của bê tông và
độ thẳng đứng của tờng) cũng nh động thái của công trình lân cận
(nứt,nghiêng và các biến dạng khác). Do đó, hiện tợng phát triển các vết nứt
tuy xảy ra nhiều lần ở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam bộ nhng không đợc
đánh giá một cách nghiêm túc để từ đó có biện pháp đối phó thích hợp và kịp
thời nhằm ngăn chặn sự cố. Cũng có thể những ngời thiết kế, thi công cha có
đủ kinh nghiệm và kiến thức cần thiết để dự báo và ngăn chặn/phòng ngừa sự
cố.
5 - Lớp cát (số 6) với mực nớc ngầm cao và tờng vây thi công chất lợng
đào mở có cả hai thành phần ngang và đứng ảnhhởng đến các phản ứng của
công trình. Các phản ứng này đợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm do gia tăng
yêu cầu bảo vệ công trình tại khu vực đô thị.
Nhìn chung một số kết cấu gồm nhiều thành phần có độ cứng và độ bền
khác nhau, một số khuyết tật của kết cấu nh vết nứt có thể có trớc khi bị
chuyển vị của nền đất do hố đào gây ra. Các kết quả nghiên cứu đều dựa trên
số liệu thực tế đã quan trắc và đánh giá.
Góc lệch và chuyển vị ngang nh những thông số chính để đánh giá sự h
hại. Mặc dù có một số cách khác nhau để mô tả lún lệch, nhng lý do lựa chọn
biến dạng góc làm tiêu chí vì:
1) Công trình gần hố đào thờng có độ lún lệch lớn.
2) Biến dạng góc dễ dàng quan sát trong thực tế.
Cording et al (1978) đã nghiên cứu phản ứng công trình do các chuyển
dịch nền đất. Các quan sát thực nghiệm h hỏng công trình tại Washington D.C
và New York tơngứng với mức độ biến dạng. Sơ đồ, dạng vết nứt đợc quan
trắc tại kết cấu nhà gạch cạnh hố đào, tờng chịu lực vuông góc với hố đào, có
ba dạng vết nứt đợc quan sát và mô tả nh sau:
23
Các vết nứt và đứt gãy tập trung chủ yếu ở gần cửa sổ. Khi các vết nứt
chéo tiếp xúc với mặt tờng chính có thể gây ra rơi các mảnh vụn của lớp
trát.
Các vết nứt gần thẳng đứng xuất hiện gần mái nhà, kéo dài và xuyên
qua hàng gạch, các vết nứt này xuất hiện có liên quan tới sự vồng lên
của kết cấu. Các vết nứt tập trung gần tờng chính nơi có góc lệch lớn
nhất.
Các vết nứt gần thẳng đứng tập trung xảy ra gần móng công trình, các
vết nứt kéo dài từ móng tới độ cao khoảng 1,5~3,0m. Vị trí và hớng
của chúng đợc cho là bị ảnh hởng của chuyển vị ngang của nền.
Ngoài vết nứt, độ nghiêng ra thì độ lún thêmvà chuyển vị ngang của
công trình lân cận cũng có thể dẫn đến những biến dạng không cho phép.
năng sử dụng theo mức độ h hại (Bảng 1.1).
Những nghiên cứu sau đó, Storer J.Boone (1996) đã tổng hợp 3 yếu tố:
bề rộng vết nứt, độ lún lệch (chênh lún/lún không đều) và biến dạng góc (=
/L) để phân chia mức độ h hại công trình lân cận hố đào nh trình bầy ở bảng
1.2.
Nh vậy, dựa trên kết quả khảo sát và quan trắc hố đào và công trình lân
cận hố đào ta xếp loại các h hại theo hình 1.18 hoặc theo bảng 1.1 (nếu chỉ đo
25
đợc vết nứt) hay theo bảng 2 (nếu có đầy đủ các thông số), từ đó sẽ đa ra các
biện pháp thiết kế và thi công nhằm quản lý rủi ro trong xây dựng tầng hầm
trong đô thị.
Bảng 1.1. Phân loại mức độ h hại theo bề rộng vết nứt của công trình cạnh hố
đào.
Mức độ thiệt hại Mô tả loại h hại
Bề rộng vết nứt xấp
xỉ (mm)
Không đáng kể Vết rạn nứt <0,1
Rất nhẹ
Vết nứt dễ dàng sửa chữa trong quá
trình trang trí
<1
Nhẹ
Vết nứt dễ dàng lấp đầy, có thể yêu
cầu trang trí lại
>5
Trung bình
Vết nứt yêu cầu cắt bỏ và phủ lại.
Thay thế xi măng cho gạch.
5ữ15 hoặc nhiều vết
nứt >3mm
trang trí bình thờng. Trong
nhà có thể cô lập những chỗ
nứt gãy nhẹ. Những nứt nẻ ở
bên ngoài của công trình xây
bằng gạch có thể thấy khi
nhìn kỹ.
1mm
3 - 4mm
(1,2 - 1,5
in)
1/300 -
1/240
Nhẹ
(2)
Những nứt nẻ có thể dễ dàng
trám. Yêu cầu phải trang trí
lại. Trong tòa nhà có một số
chỗ nứt gẫy. Những nứt nẻ có
5mm 3 - 4cm
(1,5 - 2 in)
1/240 -
1/175
Copyright: Tài liệu đại học ©