VÀI Ý KIẾN VỀ QUẢN LÝ, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH CÓ PHẦN NGẦM VÀ XÂY CHEN TRONG ĐÔ THỊ THS. LÊ VĂN PHA Trưởng phòng Quản lý đô thò Quận 5 TÓM TẮT: Nhu cầu sử dụng phần không gian dưới mặt đất để xây dựng công trình và xây chen trong đô thò ngày càng phổ biến và bức thiết, nhất là trong các thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian qua, việc thi công các hạng mục tầng ngầm ở một số công trình trên đã gây nên những sự cố làm hư hỏng nghiêm trọng các công trình lân cận. Trong bài báo này, tác giả trình bày một số ý kiến liên quan đến công tác quản lý, thiết kế và thi công các dạng công trình trên, hy vọng góp phần hạn chế những sự cố đáng tiếc. ABSTRACT: Need of using underground- space to build and in condition that there are many adjacent constructions in big cities like HoChiMinh City is becoming more and more popular and urgent. Construction of underground-structures has endangered to adjacent constructions in the last time. In this report, the author would like to state some view to relate to management, design and construction of kinds of that constructions in order to reduce unfortunate breakdowns Cùng với đà phát triển nền kinh tế của đất nước, việc đầu tư xây dựng công trình có sử dụng không gian ngầm với chiều sâu lớn ngày càng nhiều là xu hướng tất yếu. Ngoài các cao ốc có sử dụng tầng hầm do các nhà đầu tư thực hiện, thành phố đang triển khai và kêu gọi đầu tư xây dựng nhiều công trình có sử dụng công trình ngầm theo tuyến như hệ thống cống thoát nước và xử lý nước, hệ thống tàu điện ngầm, tầng ngầm để xe… Việc xây dựng các công trình trên chắc chắn sẽ có nhiều tác động và không loại trừ những sự cố đã xảy ra trong thời gian vừa qua. Ngoài ra, nhiều khu vực ở thành phố Hồ Chí Minh là khu đô thò cũ, công trình xây chen là phổ biến. Việc xây chen trong đô thò cũ đã gây nên nhiều sự cố liên quan đến sự tác động qua lại trong quá trình xây dựng công trình. Kinh nghiệm thời gian qua cho thấy, việc giải quyết hậu quả khi sự cố xảy ra là rất phức tạp, tốn kém và mất nhiều thời gian. Đối với quận 5 nói riêng và thành phố nói chung, tồn tại nhiều di tích văn hóa, lòch sử đã được công nhận, thì việc bảo vệ các công trình này càng cần phải có sự quan tâm đặc biệt khi cấp phép xây dựng các công trình lân cận. Qua theo dõi về công tác quản lý chất lượng xây dựng trên đòa bàn, nghiên cứu thực đòa công trình thi công có công trình ngầm, cho thấy một số sự cố liên quan đến việc thiết kế và thi công phần kết cấu móng và bảo vệ hố móng có thể kể đến như sau: 1. Kết cấu tường vây bảo vệ hố móng sâu không đảm bảo độ cứng hoặc chuyển vò của tường (ở đầu tường hoặc chân tường) dẫn đến vừa gây nên lún sụp các công trình lân cận vừa làm chuyển dòch các cọc chòu lực của công trình như hệ tường vây bằng các cọc bê tông có đường kính nhỏ được thi công bằng phương pháp khoan nhồi để thi công tầng hầm công trình số 199 Điện Biên Phủ, quận Bình Thạnh; công trình tường chắn bằng cừ Larsen để thi công lắp đặt các cống thoát nước dọc theo các tuyến đường có chuyển vò đầu cọc lớn gây nên lún nứt đường và làm rạn nứt nhà dân theo tuyến công trình. 2. Công trình tường vây, tường chắn được thi công bằng phương pháp khoan nhồi không đảm bảo chất lượng dẫn đến sự cố công trình và công trình lân cận do sự chênh lệch cột nước trước và sau tường khi hạ mực nước bên trong hố móng để thi công móng. 3. Thi công cọc ép đã gây nên hiện tượng các công trình lân cận bò chuyển dòch do đất xung quanh bò ép ra xa, làm chuyển dòch toàn bộ công trình, hư hỏng các đường ống kỹ thuật và công trình ngầm và tạo lực tác dụng phụ nguy hiểm. Để hạn chế các sự cố do hư hỏng cục bộ của hệ tường vây được thi công bằng phương pháp khoan nhồi, cần thiết tăng cường công tác giám sát, lựa chọn nhà thầu thi công và quản lý có kinh nghiệm cùng với sử dụng phương pháp và thiết bò kiểm soát chất lượng hiện đại. Những nguyên nhân dạng sự cố công trình trên đều do tác động tương hỗ giữa kết cấu công trình - đất nền - kết cấu công trình lân cận. Qua nghiên cứu tài liệu thiết kế thi công phần kết cấu tường vây của một số công trình cho thấy một số công trình có tính toán ổn đònh và biến dạng nhưng thiếu hoặc không đầy đủ những thông số đầu vào Hình 1. Tường cừ Larsen để bảo vệ hố móng thi công hệ thống thoát nước ở quận 5 Hình 2. Nứt tường nhà dân khi thi công hệ thống thoát nước ở quận 5 quan trọng như đặc trưng biến dạng và tính ứng xử của đất nền, tải trọng công trình xung quanh nhất là các kết cấu ngầm của công trình xung quanh…, một số kết cấu tường vây không được tính toán mà được thiết kế dựa theo kinh nghiệm. Mặc dù, ngày nay sự phát triển về phương pháp tính toán, các mô hình đất nền đã được nghiên cứu cải tiến và mô phỏng khá gần đúng với tính ứng xử của đất nền khi chòu tải như mô hình Morh-Coulomb, mô hình Hardening-Soil, mô hình Soft-Soil dựa trên mô hình đất nền nổi tiếng Cam-Clay v.v. cho phép ta tính toán ứng với điều kiện làm việc gần như thực tế của đất nền và công trình theo từng giai đoạn thi công. Tuy nhiên, qua kết quả nghiên cứu tính toán giữa lý thuyết và so sánh kết quả đo đạc thực tế còn có những khoảng cách. Trong nội dung tham luận này, tác giả trình bày tóm tắt kết quả tính toán kết cấu bảo vệ hố móng sâu đã được thi công tại thành phố Hồ Chí Minh để hy vọng rút ra một số kết luận có thể ứng dụng cho các công trình khác. Công trình trạm bơm nước sinh hoạt thuộc hệ thống xử lý nước Nhiêu Lộc – Thò Nghè (TP. Hồ Chí Minh) có kích thước rộng 22m, dài 57,3m, sâu 19m. Giải pháp kết cấu được chọn là bản đáy bê tông cốt thép và các sàn liên kết vào hệ tường vây dày 1,2m, sâu 40m, đã được đúc trước với công nghệ đào rãnh nhồi bê tông tại chỗ. Chiều dày tường và cốt thép trong tường vây đã được chọn theo quá trình đào gồm có từ 5 – 7 tầng thanh chống. Giải pháp thi công được chọn gồm có 7 tầng thanh chống cho đến độ sâu đủ để thi công bản đáy trạm bơm. Hệ thanh chống được sử dụng trên công trường thuộc loại có thể thay đổi chiều dài bằng kích (tăng lực trong thanh chống) nhằm hạn chế chuyển vò tường trong quá trình đào đất. Các đặc điểm và chi tiết hệ chống được giới thiệu trong các hình 3 đến hình 6. Hình 3: Mặt bằng công trình Hình 4. Mặt cắt công trình Tình hình đòa chất Mặt cắt đòa chất công trình thể hiện ở hình 7 và tính chất cơ lý chủ yếu của các lớp đất tại khu vực xây dựng công trình được tóm tắt theo bảng 1: Bảng 1: Tính chất cơ lý chủ yếu của đất nền công trình Tên chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Loại đất Sét Cát mòn Á sét Cát Sét Cát Trạng thái Rất mềm, mềm Chặt vừa Dẻo, nửa cứng Chặt vừa Nửa cứng Rất chặt Chiều dày m 7,2-11,2 1,2-9,1 2,8-8,5 6,3-15,9 9,2-15,2 13,0-19,3 Dung trọng ướt   (g/cm 3 ) 1,552 1,981 1,999 1,896 2,007 1,992 Dung trọng khô   (g/cm 3 ) 0,880 1,647 1,667 1,667 1,648 1,671 SPT (N) 2 15 17 23 32 57 Module biến dạng E (kN/m 2 ) 1.532 11.490 13.022 17.618 24.512 43.662 Hình 5: Hệ tường chắn và thanh chống Hình 6: Các kích điều chỉnh chuyển vị của tường Hình 7: Mặt cắt đòa chất công trình Bài toán mô phỏng ứng xử của tường vây trong quá trình đào đất thi công sàn hầm hố bơm được thực hiện trên chương trình tính PLAXIS 7.2 qua 23 phase tính toán (bảng 2). Hình 8 và 9 minh họa kết quả tính toán theo lý thuyết. Kết quả tính toán lý thuyết và đo đạc thực tế được trình bày ở bảng 3. Bảng 2: Các giai đoạn tính toán Phase Nội dung 0 Trạng thái ban đầu của đất nền 1 Thi công hệ tường chắn BTCT 2 Tải trọng phân bố tác dụng trên bề mặt 3 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố móng tới cốt -1.500 4 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -1.000 (lớp thứ 1) 5 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố móng tới cốt -3.500 6 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -3.000 (lớp thứ 2) 7 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố móng tới cốt -6.000 8 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -5.500 (lớp thứ 3) 9 Đào đất tới cốt và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -7.000 10 Đào đất tới cốt và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -8.000 11 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -7.500 (lớp thứ 4) 12 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -9.000 13 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -10.500 14 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -11.500 15 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -11.000 (lớp thứ 5) 16 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố tới cốt -13.500 17 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -13.000 (lớp thứ 6) 18 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố móng tới cốt -15.500 19 Đào đất và hạ mực nước ngầm bên trong hố móng tới cốt -17.500 20 Lắp đặt hệ thanh chống cốt -17.000 (lớp thứ 7) 21 Đào đất tới cốt và hạ mực nước ngầm bên trong hố tới cốt -19.500 22 Đổ lớp bê tông cốt thép đáy hố móng cốt -19.500 23 Tháo dỡ thanh chống lớp thứ 6 và thứ 7 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 65.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 Bending moment Extreme bending moment 1.94*10 3 kNm/m Hình 8: Biểu đồ moment uốn của tường sau khi đào tới cốt -19.500 (phase thứ 21) Hình 9: Biến dạng của đất nền và tường sau khi tháo dỡ thanh chống thứ 6 và 7 Tổng biến dạng lớn nhất 94,46mm (phase thứ 23) Bảng 3. Kết quả tính toán lý thuyết và đo thực tế lực dọc tác dụng lên các lớp thanh chống A A -10.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 Deformed Mesh Extreme total displacement 94.46*10 -3 m (displacements scaled up 20.00 times) Lớp thanh chống Cao độ so với cốt tự nhiên (±0.00) Kết quả (kN/m) Phase 21 Phase 23 Tính theo lý thuyết Đo thực tế Sai biệt giá trị ở cột 4 so với cột 3 (%) Tính theo lý thuyết Đo thực tế Sai biệt giá trị cột 7 so với cột 6 (%) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 -1.000 +134,95 +157,16 2 -3.000 -130,17 -160 +22,90 -91,50 -76 -16,94 3 -5.500 -146,02 -480 +228,72 -123,82 -506 +308,65 4 -7.500 -254,91 -266 +7,88 -339,45 -512 +50,83 5 -11.000 -454,55 -483 +6,26 -1113,83 -982 -11,83 6 -13.000 -870,26 -778 -10,60 7 -17.000 -659,39 -767 +16,32 Sàn đáy -19.500 -773,36 Qua kết quả tính toán và so sánh trên, cho thấy việc tính toán theo phương pháp xét sự làm việc đồng thời giữa đất nền và hệ kết cấu bằng phần mềm PLAXIS 7.2 cho phép tính toán kiểm tra các giai đoạn thi công khác nhau và xác đònh được chuyển vò, biến dạng và nội lực phát sinh trong đất nền và hệ kết cấu. Tuy nhiên, một số kết quả tính toán lực phát sinh ở thanh chống theo lý thuyết và thực tế đo đạc khá phù hợp, không có sự chênh lệch lớn nhưng có một số vò trí thanh chống có sự chênh lệch khá lớn. Từ nhận xét đó trong thực tế thi công cần thiết có đo đạc thường xuyên hệ kết cấu về mặt ổn đònh và biến dạng và luôn có phương án dự phòng. Qua thực tế quản lý công trình có phần ngầm trên đòa bàn quận 5 và từ thí dụ trên, tác giả có nhận xét và kiến nghò sau: - Sự quan tâm của chủ đầu tư và các đơn vò tham gia xây dựng công trình ngầm cần có kinh nghiệm chuyên môn trong lãnh vực thực hiện như thiết kế nền móng, công tác khảo sát đòa chất công trình và đòa chất thủy văn là hết sức quan trọng và cần thiết. - Trước khi thi công phần công trình ngầm, ngoài giải pháp thiết kế và thi công cần tiến hành thực hiện khảo sát đánh giá hiện trạng các công trình lân cận; cần có sự thẩm đònh về phương án thi công phần ngầm và đánh giá tác động đối với công trình lân cận bao gồm cả ảnh hưởng bởi tải trọng động do thiết bò thi công gây nên và khi thi công cần có phương án dự phòng, tính toán mô phỏng các trường hợp khác nhau - Yêu cầu các chủ đầu tư bao gồm cả nhà dân tự xây dựng khi hoàn thành công trình cần có hồ sơ hoàn công (mức độ yêu cầu có thể khác nhau tùy theo công trình). Hiện tại chúng ta rất thiếu tài liệu kỹ thuật các công trình đã được xây dựng nhất là nhà dân tự xây dựng và khi cần xử lý liên quan đến phần ngầm công trình phải tiến hành kiểm đònh rất mất nhiều thời gian, tốn kém và nhiều trường hợp không thể xác đònh được. - Cần thực hiện các công tác đo đạc tính ổn đònh và biến dạng công trình ngầm để kòp thời xử lý những tình huống phát sinh và tạo cơ sở dữ liệu cần thiết trong công tác quản lý và tránh có những lãng phí không cần thiết. - Những khu vực và tuyến đường có dự kiến công trình ngầm đi qua cần có nghiên cứu những tác động và dự báo trước nhằm khuyến cáo trước các chủ đầu tư trong quá trình đầu tư xây dựng công trình. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bá Kế, Thiết kế và thi công hố móng sâu, NXB Xây dựng, (2002). [2] Lê Văn Pha, Châu Ngọc Ẩn, Tính toán hệ kết cấu bảo vệ hố móng sâu bằng phương pháp phân tích sự làm việc đồng thời giữa đất nền và kết cấu, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ (Đại học Quốc gia TP.HCM) tập 10, 2007. . VÀI Ý KIẾN VỀ QUẢN LÝ, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH CÓ PHẦN NGẦM VÀ XÂY CHEN TRONG ĐÔ THỊ THS. LÊ VĂN PHA Trưởng phòng Quản lý đô thò Quận 5 TÓM TẮT: Nhu cầu sử dụng phần không. biệt khi cấp phép xây dựng các công trình lân cận. Qua theo dõi về công tác quản lý chất lượng xây dựng trên đòa bàn, nghiên cứu thực đòa công trình thi công có công trình ngầm, cho thấy một. khai và kêu gọi đầu tư xây dựng nhiều công trình có sử dụng công trình ngầm theo tuyến như hệ thống cống thoát nước và xử lý nước, hệ thống tàu điện ngầm, tầng ngầm để xe… Việc xây dựng các công