GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu chung
Trong bối cảnh phát triển kinh tế Việt Nam, ngành xây dựng đã nhanh chóng đáp ứng nhu cầu về nhà ở và công trình xã hội trong 10 năm qua Tại các thành phố lớn, với diện tích đất hạn chế và mật độ dân cư cao, nhu cầu về không gian sống và làm việc ngày càng gia tăng Đặc biệt, vấn đề chỗ đậu xe trở thành thách thức lớn cho các nhà đầu tư khi diện tích xây dựng bị giới hạn Để giải quyết vấn đề này, nhiều dự án đã thiết kế tầng hầm nhằm tối ưu hóa không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích, chủ yếu là để đáp ứng nhu cầu bãi đậu xe và lắp đặt hệ thống kỹ thuật của tòa nhà Hiện nay, các công trình xây dựng đa dạng về số lượng tầng hầm và phức tạp trong thiết kế và thi công.
Việc xây dựng công trình có tầng hầm hiện nay yêu cầu áp dụng nhiều biện pháp thi công khác nhau Các đơn vị thiết kế và thi công cần lựa chọn biện pháp chắn giữ phù hợp để bảo vệ thành hố đào, đảm bảo an toàn và ổn định kỹ thuật, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả kinh tế Ngoài ra, cần chú trọng hạn chế tác động đến môi trường và không ảnh hưởng xấu đến các công trình lân cận đã được xây dựng trước.
Xác định vấn đề nghiên cứu
Tầng hầm có đặc điểm nằm sâu trong đất, khiến cho công tác thiết kế và thi công trở nên phức tạp Việc chọn biện pháp thi công phụ thuộc vào nhiều yếu tố và cần người quyết định có kinh nghiệm Hiện nay, các phương pháp thi công chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân mà thiếu cơ sở khoa học để xác định giải pháp tối ưu Nhiều dự án đã áp dụng biện pháp thi công không hiệu quả, dẫn đến kết quả không cao cho dự án.
Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật cho dự án xây dựng có tầng hầm, việc lựa chọn biện pháp thi công cần xem xét nhiều yếu tố như chi phí, tiến độ, đặc điểm thi công, tác động môi trường và ảnh hưởng đến công trình xung quanh Nâng cao chất lượng dự án có thể đạt được thông qua cải tiến công tác thiết kế và chuẩn bị Tuy nhiên, phương pháp nghiên cứu hiện tại chưa phù hợp và chưa xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng Do đó, cần có phương pháp hỗ trợ quyết định thông minh giúp kỹ sư thiết kế và các bên liên quan ước lượng giải pháp thi công tối ưu cho tầng hầm.
Việc áp dụng mô hình AHP (Analytic Hierarchy Process) trong nghiên cứu lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm nhằm xác định phương án thi công phù hợp nhất cho từng dự án, dựa trên việc xem xét toàn diện các yếu tố ảnh hưởng Một biện pháp thi công hợp lý không chỉ nâng cao chất lượng mà còn góp phần vào sự thành công của dự án.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này nhằm áp dụng hệ thống hỗ trợ ra quyết định cho các đơn vị thiết kế và thi công, giúp lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm dựa trên cơ sở khoa học Hệ thống này xem xét kết hợp nhiều yêu cầu và tiêu chí khác nhau của dự án, nhằm tối ưu hóa quy trình thi công Các mục tiêu cụ thể của nghiên cứu sẽ được trình bày chi tiết trong bài viết.
− Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm
− Ứng dụng phương pháp AHP (Analytic Hierarchy Process) để xây dựng quy trình hỗ trợ ra quyết định cho người tham gia lựa chọn biện pháp thi công
− Áp dụng phương pháp này để lựa chọn biện pháp thi công cho dự án thực tế.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào các thành phố lớn như Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng, nơi có nhiều công trình với tầng hầm, với quy mô từ 1 đến 6 tầng hầm và được xây dựng trong khoảng 10 năm qua Việc lựa chọn các thành phố lớn làm địa điểm khảo sát là do sự đa dạng về số lượng và quy mô của các dự án tầng hầm Mục tiêu của nghiên cứu là tìm hiểu biện pháp thi công của các dự án này, từ đó xác định các yếu tố lựa chọn biện pháp thi công cho các dự án tương lai Đối tượng khảo sát bao gồm các chuyên gia và kỹ sư xây dựng tham gia vào giai đoạn chuẩn bị, thiết kế và thi công tầng hầm.
Đóng góp dự kiến của nghiên cứu
Hiện nay, việc thi công tầng hầm tại Việt Nam ngày càng đa dạng và phổ biến, với nhiều kỹ thuật và giải pháp khác nhau Quyết định chọn biện pháp thi công chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của các nhà thiết kế và thi công, đòi hỏi người có trách nhiệm phải có hiểu biết sâu rộng về các loại hình tầng hầm với chiều sâu, quy mô và số tầng khác nhau Tuy nhiên, sự gia tăng nhu cầu xây dựng tầng hầm đã làm cho các yếu tố tác động trở nên phức tạp, yêu cầu lựa chọn biện pháp thi công phải dựa trên cơ sở khoa học để đảm bảo tính thuyết phục Vì vậy, nghiên cứu này mong muốn đóng góp một phương pháp lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm có giá trị lý luận và thực tiễn.
Nghiên cứu này đã giới thiệu một phương pháp hỗ trợ ra quyết định dựa trên lý thuyết toán học cho quản lý xây dựng tầng hầm, một lĩnh vực đã phát triển lâu dài tại Việt Nam Tuy nhiên, hiện nay, việc lựa chọn biện pháp chủ yếu vẫn dựa vào kinh nghiệm, điều này cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả quản lý.
Nghiên cứu đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm tại Việt Nam, đồng thời phát triển quy trình hỗ trợ quyết định cho các bên tham gia dự án Bằng cách áp dụng phương pháp này, người tham gia có thể dễ dàng lựa chọn biện pháp thi công phù hợp, tiết kiệm thời gian và tăng độ tin cậy Phương pháp cũng giúp thuyết phục các bên liên quan và đáp ứng tốt các tiêu chí của dự án, từ đó nâng cao chất lượng và hiệu quả cho chủ đầu tư Đối với nhà thầu, việc lựa chọn biện pháp thi công hợp lý không chỉ nâng cao năng lực cạnh tranh mà còn góp phần quyết định đến kết quả trúng thầu.
TỔNG QUAN
Khái niệm
Hiện nay, nhu cầu sử dụng tầng hầm tại Việt Nam ngày càng phổ biến trong các công trình như chung cư, cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại và khách sạn Các bể chứa nước ngầm thường được đặt dưới mặt đất, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng không gian Thi công tầng hầm được chia thành hai loại: hố đào nông (thường dưới 5m) và hố đào sâu (thường trên 5m).
Tầng hầm được sử dụng chủ yếu làm bãi đỗ xe và là không gian cho các thiết bị vận hành của tòa nhà, bao gồm hệ thống thông gió, máy phát điện và hệ thống xử lý nước thải.
Thi công tầng hầm và hố đào bao gồm nhiều bước quan trọng như thi công tường chắn, đào đất, hạ mực nước ngầm, lắp dựng và tháo dỡ hệ chống đỡ, cũng như thi công móng và sàn tầng hầm Các giải pháp thi công tường chắn bao gồm tường barret, tường cừ thép, tường cọc nhồi, tường secant piles, tường cọc xi măng đất, và tường soldier piles Hệ chống ngang có thể được thi công bằng hệ giằng chống bằng thép hình hoặc hệ neo Đối với thi công đào đất, có các phương pháp như đào mở theo kiểu open cut, đào mở theo kiểu consol, hoặc kết hợp với hệ giằng chống ngang, chống xiên, và thi công top-down Chi tiết về trình tự thi công, ưu nhược điểm, và phạm vi áp dụng của từng biện pháp sẽ được trình bày trong chương 3 của luận văn này.
Vai trò của việc lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm
Mỗi dự án có tầng hầm thường có nhiều biện pháp thi công khả thi, tuy nhiên, mỗi biện pháp đều có ưu và nhược điểm riêng cần phân tích kỹ lưỡng Việc lựa chọn giải pháp tầng hầm phải xem xét nhiều yếu tố liên quan đến điều kiện của từng dự án Một giải pháp hợp lý không chỉ mang lại nhiều lợi ích mà còn giúp hạn chế thiệt hại cho chủ đầu tư và các bên liên quan.
− Có thể rút ngắn được tiến độ thi công cho công trình
− Có thể tiết kiệm được chi phí cho chủ đầu tư
− Có thể hạn chế hoặc tránh các sự cố đối với công trình xung quanh
− Có thể hạn chế hoặc tránh được các sự cố về tai nạn lao động trong thi công
− Có thể hạn chế hoặc tránh những ảnh hưởng xấu như ô nhiễm môi trường và tiếng ồn đối với môi trường xung quanh
− Có thể nâng cao chất lượng cho công trình,…
Quy trình thiết kế và lựa chọn biện pháp thi công tầng hầm
Quy trình thiết kế biện pháp thi công tầng hầm theo tác giả Chang-Yu Ou như hình 2.1
Hình 2.1: Quy trình thiết kế biện pháp thi công tầng hầm [2]
Khảo sát điều kiện các công trình lân cận
Xác đ ịnh các tiêu chí thiết kế
Xác định biện pháp đào đất
Xác định biện pháp g ia cường/g ia cố
Xác địn h độ sâu của t ường chắn
Hiệu q uả kinh tế h ay không?
Xác định qu y trình đào đất Phân tích biến dạng
Kiểm tra s ự th ỏa mãn của các tiêu chí thiết kế?
Thiết kế ch i tiết của hệ thống tường chắn và hệ chống
Bố trí hệ thống quan trắc
Phân tích ổn định về lật của tường chắn
Phân tích h iện tượng cát chảy
Thiết kế biện pháp hạ mực nước ngầm
Phân tích sự thay đổi của mực nước
CóXác định điều kiện cô ng trường của hố đào
Thiết kế biện pháp thi công hố đào sâu bao gồm các yếu tố quan trọng như hệ thống tường chắn, hệ thống chống, hệ thống hạ mực nước ngầm, quy trình đào đất, hệ thống quan trắc và biện pháp bảo vệ công trình lân cận Các bước này được sắp xếp theo trình tự đề xuất của tác giả Chang-Yu, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.
Khảo sát địa chất đóng vai trò quan trọng trong việc xác định điều kiện địa chất và mực nước ngầm, ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại tường chắn phù hợp Qua đó, phân tích ứng xử của hố đào giúp đánh giá các tác động đối với khu vực xung quanh và kiểm tra khả năng chịu lực của tường chắn.
Để đảm bảo an toàn trong quá trình thi công hố đào sâu, việc xác định điều kiện của các công trình hiện hữu xung quanh là rất quan trọng Thi công có thể gây dịch chuyển mặt đất, ảnh hưởng đến các nhà lân cận và dẫn đến lún nứt, thậm chí phá hoại Do đó, cần tiến hành điều tra cụ thể các điều kiện của nhà và tiện ích xung quanh nhằm đưa ra phương án kiểm soát hợp lý.
Để xác định điều kiện công trường cho hố đào, cần tiến hành điều tra các đặc điểm như hình dạng, diện tích và cao độ của khu vực xây dựng Bên cạnh đó, việc xem xét điều kiện địa chất, mực nước ngầm và các công trình xung quanh là rất quan trọng Những thông tin này sẽ giúp người thiết kế đưa ra các phương án khả thi cho dự án.
Để tầng hầm đạt hiệu quả cao khi hoàn thiện và đưa vào sử dụng, việc xác định các tiêu chí thiết kế là rất quan trọng Các tiêu chí cơ bản bao gồm phương pháp phân tích ổn định, phân tích biến dạng, phân tích ứng suất, quy trình hạ nước ngầm và thiết kế các hệ kết cấu.
Việc thu thập thông tin về lịch sử của các hố đào lân cận là rất quan trọng, vì mặc dù có thể đưa ra các phương án hợp lý dựa trên lý thuyết và điều kiện hiện tại, nhưng phân tích ứng xử của hố đào không luôn phản ánh chính xác thực tế Khảo sát địa chất có thể không đầy đủ trong việc thể hiện tính chất của tất cả các lớp đất, do đó, việc thu thập dữ liệu sẽ cung cấp thông tin bổ sung cho người quyết định, giúp họ lựa chọn phương án tối ưu hơn.
Để đáp ứng các tiêu chí thiết kế hoặc giảm chi phí, cần xác định các biện pháp gia cường và hỗ trợ, bao gồm việc gia cố đất nền và cấu trúc nhà lân cận.
Phân tích hố đào bao gồm ba yếu tố chính: ổn định, biến dạng và ứng suất Phân tích ổn định được chia thành ba phần quan trọng: phân tích cát chảy, phân tích ổn định về lật và phân tích đẩy trồi của hố đào.
− Thiết kế hệ chống: gồm hệ chống ngang, chống xiên hoặc neo
Bố trí hệ thống quan trắc là rất quan trọng để theo dõi ứng xử của hố đào, từ đó giúp kiểm soát và điều chỉnh các biện pháp thi công khi cần thiết.
Tác giả Nguyễn Bá Kế có đề xuất quy trình của công tác thiết kế và thi công tầng hầm như hình 2.2
Quy trình này yêu cầu sự tham gia của nhà thầu để phối hợp với đơn vị tư vấn thiết kế và quản lý dự án của chủ đầu tư, nhằm đưa ra các phương án so sánh trước khi thực hiện thiết kế chi tiết Việc phối hợp này rất cần thiết để lựa chọn giải pháp cuối cùng, giúp giảm thiểu sự cố và thay đổi không mong muốn trong quá trình thực hiện dự án Sau khi hoàn thành thi công móng và tầng hầm, nhà thầu cần tổng kết kinh nghiệm, phân tích ưu nhược điểm để cải tiến phương pháp và nâng cao chất lượng cho các dự án tương tự trong tương lai.
Hình 2.2: Sơ đồ về lộ trình của công tác thiết kế và thi công hố móng sâu [1] Đào và chắn giữ hố móng Đơn vị ủy thác khảo sát
Thăm d ò và điều tra n ền đất, đá
Khảo sát địa chất công trình và đ ịa chất thủy văn Điều tra điều kiện xung quanh
Phương án h ạ nước ngầm ở hố móng
Kiến nghị phương án đào và chắn giữ hố móng sâu
Báo cáo khảo sát Mời thầu thi công
So sánh phương án đào, chắn giữ, hạ nước n gầm v v và giá thành, thời hạn thi công
Phương pháp hạ mực nước
Sự cố có thể xảy ra v à cách khắc phục Ảnh hưởng đối với xung quanh Thời hạn Giá thành
Sơ bộ định phương án
Khi hố móng s âu quá 7m phải qua một hội đồng chuyên gia th ẩm duyệt
Thiết kế kết cấu chắn giữ thiết kế hạ mực nước Đơn v ị th iết kế Đơn vị thi công
Thiết k ế biện pháp thi cô ng đào, chắn giữ hố móng và hạ mực nước
Thi cô ng việc đào, ch ắn giữ hố móng và hạ mực nước
Quan trắc Ứ ng cứu xử lý tình huống nguy hiểm có thể xảy ra
NGHIỆM THU Không đạ t Đạt
Lấp đất, th áo dỡ kết cấu chắn giữ
Hoàn cô ng côn g việc về móng Tổng k ết cô ng việc thi công móng
Các nghiên cứu trước về các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp lựa chọn
ắ Khi trỡnh bày trong hội nghị quốc tế về cỏc biện phỏp thi cụng tầng hầm ở Hong Kong
[5], tác giả Raymond W M Wong (2002) đã đưa ra 8 yếu tố theo kinh nghiệm cần phải xem xét để lựa chọn biện pháp thi công như sau:
− Quy mô của tầng hầm
− Kích thước của công trường
− Hình dạng và điều kiện về địa hình của công trường
− Điều kiện của các công trình và tiện ích lân cận hiện hữu
− Điều kiện địa chất, thủy văn
− Bố trí tầng hầm bên trong công trường hoặc các kết cấu khác liên quan
− Sự có sẵn nguồn lực cho dự án
− Tính phù hợp của biện pháp thi công được lựa chọn
Nghiên cứu này chưa đưa ra phương pháp lựa chọn cụ thể, mà chỉ chỉ ra các yếu tố liên quan và kinh nghiệm từ các dự án đã thi công trước đó Tác giả S.S Due và Y.C Tan (1998) trong nghiên cứu về lựa chọn biện pháp thiết kế thi công tầng hầm cho các dự án ở Malaysia đã dựa vào 9 yếu tố quan trọng.
− Loại móng của các công trình và tiện ích lân cận
− Giới hạn chuyển vị của tường chắn và mặt đất xung quanh công trình
− Điều kiện về địa chất và nước ngầm
− Yêu cầu về không gian thi công và các ràng buộc của công trường
− Tính linh động của mặt bằng bố trí thi công
− Kinh nghiệm địa phương và sự có sẵn của các máy móc thiết bị
− Sự duy trì ổn định của tường chắn và hệ thống chống trong điều kiện lâu dài
Nghiên cứu này chỉ phân tích các biện pháp thi công và phạm vi áp dụng của từng biện pháp mà chưa đưa ra phương pháp lựa chọn khoa học Trong tài liệu "Deep Excavation, Theory and Practice", tác giả Chang-Yu Ou (2006) đã dựa vào 8 yếu tố kinh nghiệm để xem xét thiết kế và thi công cho tầng hầm và hố đào sâu.
− Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn
− Điều kiện các công trình lân cận
− Điều kiện vệ sinh môi trường
Để chọn biện pháp thi công phù hợp, cần liệt kê các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp có thể áp dụng Sau đó, đánh giá các biện pháp này theo ba mức độ: tốt, chấp nhận được và không tốt, như được thể hiện trong bảng 2.1 dưới đây.
Bảng 2.1: Phương pháp đánh giá đề xuất lựa chọn biện pháp thi công tường chắn [2]
Tính chắn nước và độ cứng Điều kiện thi công
Chi Sét phí mềm Cát Sỏi cứng
Tính chắn nước Độ cứng
Tiếng ồn và sự rung động
Xử lý đất bùn thải
Lún mặt đất xung quanh
Sự cản trở hệ thống ngầm Soldier pile X O O1 X X X2 © X O X © ©
Ghi chú các kí hiệu: ©: Tốt (good), O: Có thể sử dụng được (acceptable), X: Không tốt (not good)
1: Nên được áp dụng với máy đóng cọc có sự hỗ trợ của thiết bị khoan dẫn
2: Nếu ép vào trong đất bằng cách ép rung tĩnh, có thể giảm được tiếng ồn và sự chấn động
Bảng đánh giá cung cấp thông tin về phạm vi áp dụng cùng với ưu và nhược điểm của từng loại tường chắn, nhưng chưa có số liệu tổng kết định lượng cụ thể Một nghiên cứu khác, do các tác giả Navid Hosseini, Kazem Oraee và Mehran thực hiện, đã lựa chọn biện pháp thi công hệ chống trong lĩnh vực đào hầm khai thác mỏ ở Iran.
Gholinejad, 2009 Có 10 phương án dược đưa ra để xem xét lựa chọn dựa trên 7 yếu tố ảnh hưởng sau đây:
− Chuyển vị theo phương đứng tại điểm 1
− Chuyển vị theo phương đứng tại điểm 2
− Chuyển vị theo phương đứng tại điểm 3
− Chuyển vị theo phương ngang tại điểm 4
− Chi phí thi công hệ thống chống
− Các vấn đề về thi công hệ thống chống
Hình 2.3a: Lựa chọn các điểm quan trọng để đo chuyển vị [7]
Hình 2.3b: Các yếu tố ảnh hưởng quyết định lựa chọn hệ thống chống [7]
Nghiên cứu này sử dụng phần mềm FLAC 3D (2002) để mô hình hóa biện pháp thi công đào hầm, qua đó xuất ra kết quả về chuyển vị và hệ số an toàn cho từng biện pháp chống Phương pháp AHP (Analytical Hierarchy Process) được áp dụng để lựa chọn biện pháp thi công tối ưu, bên cạnh đó, nghiên cứu còn sử dụng hai phương pháp hỗ trợ ra quyết định khác là TOPSIS và PROMETHEE để so sánh Kết quả cho thấy AHP và TOPSIS đưa ra lựa chọn biện pháp giống nhau Tương tự, M Ataei và các cộng sự (2008) cũng đã áp dụng mô hình AHP để lựa chọn biện pháp thi công đào hầm mỏ tại Iran Nghiên cứu này xem xét 6 phương án dựa trên 13 yếu tố ảnh hưởng.
− Các đặc điểm của địa chất, thủy văn
− Các đặc điểm về hình học và tính chất vật lý của lớp vỏ hầm
− Các yếu tố về kinh tế như chi phí xây dựng, chi phí điều hành, giá trị khoán vật được khai thác
− Các yếu tố về kỹ thuật như sự linh động của biện pháp thi công, máy móc thiết bị,…
− Các yếu tố về năng suất khai thác hàng năm
Sự ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe là một vấn đề quan trọng trong thi công hầm mỏ Tác giả A Bascetin (2007) đã nghiên cứu các biện pháp thi công cải tạo môi trường cho các hố đào mở tại Turkey Nghiên cứu này đã đưa ra năm biện pháp thi công khả thi, được xem xét dựa trên nhiều yếu tố chính và phụ, nhằm đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác.
− Các yếu tố về chi phí: chi phí xây dựng, chi phí quản lý
− Đặc điểm về cao độ địa hình
− Đặc điểm của thời tiết, khí hậu
− Đặc điểm địa chất, thủy văn
− Đặc điểm của hệ sinh thái địa phương, nguồn nước
− Các yếu tố văn hóa địa phương
− Kích thước và hình dạng của các hố đào mỏ
− Tình trạng sử dụng đất của khu vực lân cận
− Các đặc tính ô nhiễm môi trường
− Luật và quy định của địa phương
Trong lĩnh vực thi công cầu, các tác giả Mohamed A Youssef, Chimay J Anumba và Tony Thorpe (2005) đã áp dụng phương pháp AHP để đưa ra quyết định lựa chọn biện pháp thi công cho phần thân cầu tại Ai Cập Nghiên cứu này dựa trên 7 nhóm yếu tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án tối ưu trong 8 biện pháp được xem xét.
− Đặc tính vật lý của cầu: chiều dài nhịp, chiều cao của kết cấu, độ cong, mặt cắt nền cầu
Biện pháp thi công cần được xem xét dựa trên các đặc điểm quan trọng như: những phương pháp đã được áp dụng thành công trong quá khứ, khả năng cung cấp nguồn nhân lực và máy móc, ảnh hưởng của tải trọng thi công đối với kết cấu, tính toàn vẹn của hệ thống kết cấu, cùng với sức khỏe và an toàn của đội ngũ thi công.
Điều kiện môi trường xung quanh bao gồm sự hiện hữu của các công trình và tiện ích công cộng, vị trí dễ tiếp cận thiết bị, đặc điểm tự nhiên của khu vực, cùng với các yếu tố địa chất và địa hình.
− Các ràng buộc bên ngoài
− Các đối tượng tham gia
Nghiên cứu này đề xuất tách riêng yếu tố chi phí và lợi ích để dễ dàng so sánh các yếu tố ảnh hưởng Việc tính toán tỷ số giữa lợi ích và chi phí cho từng phương án cụ thể giúp xác định phương án thi công tối ưu, với phương án có tỷ số lớn nhất được chọn.
Giới thiệu phương pháp định lượng AHP (Analytic Hierarchy Process)
2.5.1 Nguồn gốc phương pháp định lượng AHP
Phương pháp định lượng AHP, được phát triển bởi Saaty vào thập niên 70, cung cấp một phương pháp ra quyết định đa tiêu chuẩn đơn giản nhưng có cơ sở lý thuyết vững chắc trong việc đánh giá các phương án Phương pháp này giúp phân loại mức độ ưu tiên tương đối cho các lựa chọn dựa trên tỉ lệ, dựa vào phán đoán của người ra quyết định và mức độ quan trọng của các phán đoán đó, đồng thời đảm bảo tính nhất quán trong việc so sánh các phương án AHP được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như lựa chọn hệ thống mua sắm, nhà thầu, phân phối nguyên vật liệu cho dự án, quản lý dự án, lựa chọn thiết bị thi công và biện pháp thi công.
2.5.2 Ưu điểm của phương pháp AHP
Phương pháp AHP mang lại một mô hình ra quyết định đồng nhất, dễ hiểu và linh hoạt, phù hợp với nhiều vấn đề chưa được định hình rõ ràng.
Phương pháp AHP thể hiện cấu trúc thứ bậc, phản ánh xu hướng tự nhiên của con người trong việc lựa chọn các yếu tố của hệ thống theo các mức độ khác nhau và phân nhóm chúng thành những nhóm tương đồng.
− Đo lường: Phương pháp AHP cung cấp một thước đo vô hình và một phương pháp thiết lập những thứ tự ưu tiên
− Tính nhất quán: Phương pháp AHP tuân theo những sự ổn định hợp lý của những sự đánh giá được dùng trong quyết định ưu tiên
− Tổng hợp: Phương pháp AHP đưa đến một ước lượng tổng quát của từng mục đích thay thế
Ngoài ra, phương pháp AHP còn có một số ưu điểm khác:
Có thể phân chia các tiêu chuẩn đánh giá thành nhiều cấp độ nhỏ hơn, giúp dễ dàng thu thập dữ liệu và thực hiện so sánh giữa từng cặp một cách hiệu quả.
Khi điều chỉnh trọng số của một tiêu chuẩn, chúng ta có thể ngay lập tức nhận thấy sự thay đổi trong các lựa chọn phương án trên các công cụ hỗ trợ ra quyết định Điều này cho phép chúng ta đánh giá mức độ ảnh hưởng và tác động của tiêu chuẩn đó đối với việc lựa chọn các phương án.
Áp dụng trong nhiều lĩnh vực và tình huống khác nhau, như quyết định chọn loại xe mua, dự đoán giá sản phẩm, bố trí nhân sự và quản lý dự án, giúp tối ưu hóa quy trình ra quyết định.
Việc nhập trực tiếp số liệu vào phần mềm giúp xử lý hiệu quả mà không tốn nhiều thời gian Để đạt được kết quả tốt trong việc ra quyết định, các thành viên tham gia cần là chuyên gia trong lĩnh vực liên quan và phải đảm bảo tính khách quan.
2.5.3 Các tiên đề của phương pháp AHP
Holden (1989) đã đề xuất bốn giả thuyết dưới dạng các tiên đề, tạo nền tảng cho phương pháp AHP trong việc thiết kế mô hình ứng dụng hiệu quả.
Đối với hai phương án i và j trong tập hợp các phương án A, người ra quyết định cần thực hiện một sự so sánh cặp, được ký hiệu là aij, dựa trên một tiêu chuẩn c trong tập hợp các tiêu chuẩn Sự so sánh này sử dụng thang đo tỉ lệ thuận nghịch, với quy tắc aij = 1/aji cho mọi i, j thuộc tập A.
Khi so sánh hai phương án i và j trong tập các phương án A, người ra quyết định không được đánh giá một phương án quan trọng vô hạn so với phương án kia đối với tiêu chuẩn c Điều này có nghĩa là aij không bao giờ bằng vô cực, với mọi i, j thuộc tập A.
− Tiên đề 3: Vấn đề cần quyết định có thể phân tích thành một cấu trúc thứ bậc (hierarchy)
Tất cả các phương án và tiêu chuẩn liên quan đến quyết định cần phải được thể hiện trong sơ đồ thứ bậc, nhằm đảm bảo sự hiểu biết rõ ràng của nhóm ra quyết định Điều này có nghĩa là các tiêu chuẩn và phương án không cần thiết có thể được loại trừ, giúp tăng tính minh bạch và hiệu quả trong quá trình ra quyết định.
Phương pháp định lượng AHP dựa trên những tiên đề cơ bản nhằm giải quyết vấn đề ra quyết định thông qua cấu trúc thứ bậc và suy luận đánh giá bằng hình thức so sánh từng cặp.
2.5.4 Qui trình thực hiện phương pháp AHP:
Nhà toán học người Mỹ Saaty (1980) [25] đã đưa ra bốn nguyên tắc cơ bản trong việc xây dựng mô hình theo phương pháp AHP bao gồm:
− Phân tích và thiết lập sơ đồ thứ bậc của vấn đề cần ra quyết định ( Decomposition)
− Tính toán các độ ưu tiên (Priorization)
− Đo lường sự không nhất quán
1) Phân tích và thiết lập cấu trúc thứ bậc: a Phân loại thứ bậc:
Có hai loại thứ bậc là thứ bậc theo cấu trúc và thứ bậc theo chức năng:
Thứ bậc theo cấu trúc là một hệ thống phức tạp, trong đó các thành phần được sắp xếp theo thứ tự giảm dần dựa trên các đặc tính như kích thước, hình dáng và màu sắc.
Thứ bậc là phương pháp phân tích hệ thống phức tạp bằng cách chia nhỏ thành các thành phần cơ bản và xác định mối quan hệ giữa chúng Nguyên tắc hình thành cấu trúc thứ bậc giúp tổ chức thông tin một cách logic và dễ hiểu, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu và ứng dụng.
− Mỗi một loại các thành phần chức năng chiếm một bậc trong thứ bậc
− Cấp cao nhất chỉ có một thành phần gọi là tiêu điểm, tức là mục tiêu bao trùm cả cấu trúc hay vấn đề cần giải quyết
Các cấp kế tiếp bao gồm nhiều thành phần hoặc tiêu chuẩn chính, mỗi thành phần hay tiêu chuẩn này có thể được chia nhỏ thành các cấp độ chi tiết hơn hoặc có thể hoạt động độc lập, tùy thuộc vào mức độ chi tiết của mô hình.
Ứng dụng của phương pháp AHP trong quản lý xây dựng
Phương pháp AHP đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quản lý nói chung
Trong lĩnh vực quản lý xây dựng, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng quan trọng, bao gồm việc lựa chọn nhà thầu chính, nhà thầu phụ, người chủ nhiệm dự án, đơn vị tư vấn quản lý dự án, máy móc thiết bị thi công, dự án đầu tư xây dựng, nhà đầu tư, nhà cung cấp, biện pháp thi công, và biện pháp phá dỡ công trình Bài viết này sẽ tóm tắt một số nghiên cứu liên quan đã được thực hiện tại Việt Nam và trên thế giới.
Bảng 2.4: Một số luận văn nghiên cứu ứng dụng AHP trong lĩnh vực quản lý xây dựng ở Việt Nam
Tt Lĩnh vực áp dụng Tác giả
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp định lượng
AHP để xây dựng mô hình lựa chọn chủ nhiệm dự án [23]
Nguyễn Thanh Phong, 2007 CR= CI
2 Nghiên cứu lựa chọn nhà thầu phụ trong điều kiện
Việt Nam [32] Nguyễn Trung Hưng, 2008
Nghiên cứu ứng dụng mô hình AHP để lựa chọn nhà thầu dựa trên cung ứng vật liệu và máy móc thiết bị thi công
4 Nghiên cứu ứng dụng mô hình AHP để lựa chọn thiết bị thi công nhà cao tầng Nguyễn Hồng Quan, 2008
Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ quy trình ra quyết định đánh giá lựa chọn nhà đầu tư dự án xây dựng bằng phương pháp AHP
6 Đánh giá rủi ro giữa các dự án chung cư và quản lý rủi ro trong điều kiện Việt Nam [31] Nguyễn Anh Huy, 2011
Bảng 2.5: Một số bài báo và luận văn nghiên cứu ứng dụng AHP trong lĩnh vực quản lý xây dựng trên thế giới
Tt Lĩnh vực áp dụng Tác giả
Lựa chọn hệ thống chống trong thi công đường hầm bằng cách sử dụng công cụ ra quyết định đa tiêu chí [7]
Selection of Tunnel Support System By Using
Multi Criteria Decision–Making Tools
Navid Hosseini, Kazem Oraee, Mehran Gholinejad, 2009
Lựa chọn phương pháp thi công đường hầm bằng phương pháp AHP [8]
Mining method selection by AHP approach
M Ataei, M Jamshidi, F Sereshki, and S.M.E Jalali, 2008
Hệ thống hỗ trợ quyết định sử dụng AHP trong thi công cải tạo môi trường của những hố đào mở khi thai thác than [9]
A decision support system using analytical hierarchy process (AHP) for the optimal environmental reclamation of an open-pit mine
Lựa chọn hợp lý biện pháp thi công cầu bê tông ở Ai Cập [3]
Intelligent Selection of Concrete Bridge
Mohamed A Youssef , Chimay J Anumba and Tony Thorpe, 2005
The decision support system for selecting distribution methods in the transit industry is crucial for optimizing project outcomes According to Kamran Ghavamifar (2009), effective delivery method selection enhances operational efficiency and improves service quality in transportation projects Implementing a structured approach to decision-making can significantly impact the success of distribution strategies within the industry.
Lựa chọn người quản lý dự án bằng cách sử dụng phương pháp AHP [17]
The Selection of Construction Project
Manager by using Analytical Hierarchy
Lựa chọn phương tiện sản xuất sản phẩm mới bằng phương pháp AHP [13]
Selection of new production facilities with the
Lựa chọn các yếu tố để thuê đơn vị tư vấn quản lý [18]
Selection Criteria to Hire Management
Phương pháp lựa chọn nhà thầu phụ sử dụng
10 Ứng dụng AHP trong quản lý dự án [11]
Application of the AHP in Project
Kamal M Al-Subhi Al-Harbi, 2001
11 Ứng dụng AHP trong việc lựa chọn nhà cung cấp hệ thống truyền thông [21]
An application of the AHP in vendor selection of a telecommunications system
Sử dụng AHP để ước lượng nhà cung cấp và lựa chọn công ty sản xuất thép [12]
AHP approach for supplier evaluation and
Selection in a steel manufacturing company
Farzad Tahriri; M Rasid Osman; Aidy Ali; Rosnah Mohd Yusuff; Alireza Esfandiary, 2008
Mô hình ước lượng đa tiêu chí trong lựa chọn đơn vị tư vấn thiết kế kiến trúc [22]
Multi-Criteria Evaluation Model for
Franco K T Cheung1 , Judy Leung Fung Kuen1 and Martin Skitmore, 2002
Mô hình lựa chọn hệ thống mua sắm cho dự án [4]
By T Alhazmi1 and R McCaffer,2 Members, ASCE, 2000
15 Lựa chọn thiết bị để thi công đào các hố đào Bascetin, 2003 mở trong khai thác than [10]
Optimal equipment selection in open pit mining
Kết luận
Số lượng công trình xây dựng có tầng hầm tại Việt Nam đang gia tăng, tuy nhiên, quy trình lựa chọn phương án thi công vẫn chưa được thực hiện một cách chặt chẽ và thiếu cơ sở khoa học.
Phương pháp AHP được lựa chọn cho nghiên cứu này do những ưu điểm nổi bật và tính ứng dụng cao trong thực tiễn Nhiều nghiên cứu trước đây trên thế giới cũng đã áp dụng rộng rãi mô hình này trong việc lựa chọn biện pháp thi công.
Việc áp dụng mô hình AHP trong ra quyết định cần xem xét nhiều yếu tố ảnh hưởng để tiến hành so sánh các phương án Do đó, việc xác định các yếu tố này cùng với các phương án cần so sánh là rất quan trọng Nội dung này sẽ được trình bày chi tiết trong các chương tiếp theo.
GIỚI THIỆU CÁC BIỆN PHÁP THI CÔNG TẦNG HẦM
Giới thiệu chung các biện pháp thi công tầng hầm
Khi thi công các công trình có tầng hầm, việc lựa chọn biện pháp thi công phù hợp là yếu tố quyết định cho sự thành công của dự án Thi công tầng hầm bao gồm các công đoạn như thi công tường chắn, đào đất, lắp dựng hệ chống đỡ, thi công móng và sàn tầng hầm Để chọn được biện pháp thi công tối ưu, cần xem xét nhiều yếu tố như điều kiện địa chất thủy văn, môi trường, thời gian và chi phí thi công, cũng như thiết bị xây dựng có sẵn.
Tác giả Nguyễn Bá Kế đã có những tổng kết kinh nghiệm lựa chọn biện pháp thi công hố đào sâu như sau:
Bảng 3.1: Lựa chọn kết cấu chắn giữ [1] Độ sâu hố đào
Lựa chọn kết cấu chắn giữ
Bùn và đất yếu Đất sét thông thường
Cọc nhào trộn ximăng đất cấp I và cấp II trở lên yêu cầu đào đất có mái dốc Để đảm bảo tính ổn định, sử dụng cọc bê tông D600 kết hợp với tay chống hoặc thanh neo và tường ngăn nước.
(b) Làm mái dốc kết hợp giếng thu nước
(c) Cọc đóng (cọc thép, bê tông cốt thép dự ứng lực + tường máng ngăn nước + tay chống hoặc thanh neo + dầm ở ngang lưng tường)
(c) Mái dốc cục bộ + tường đinh đất, (hoặc phun neo chống giữ)
(d) Tường gạch chắn giữ, làm mái dốc cục bộ + gia cố tầng mặt
(e) Làm mái dốc cục bộ, cọc nhồi
6mD), tạo ra một khoảng hở nhỏ giữa hai cọc.
Hình 3.8: Hình dạng tường cọc nhồi cách khoảng (contiguous piles)
Trong thi công cọc, có hai phương pháp chính là không có grouting và có grouting Đường kính và khoảng cách giữa các cọc được xác định thông qua tính toán, phù hợp cho đất có tính dính kết và không có nước ngầm hoặc chỉ ở mức thấp Hiện nay, cọc có thể được thi công với nhiều kích thước khác nhau, từ 300mm trở lên, với đường kính phổ biến là 400, 500 và 600mm Nếu nước ngầm xuất hiện cao, cần bổ sung cọc vữa xi măng tại vị trí khoảng hở giữa hai cọc để đảm bảo tính ổn định.
Trình tự thi công: (hình 3.9)
Hình 3.9 : Trình tự thi công cọc khoan nhồi cho tường chắn
DUNG DÒCH BENTONITE CON KEÂ BEÂ TOÂNG
BƯỚC 2: THI CÔNG KHOAN TẠO LỖ BƯỚC 3: LẮP ĐẶT CỐT THÉP BƯỚC 1: THI CÔNG LẮP ĐẶT ỐNG CASING
MẶT ĐẤT THIEÁT BÒ KHOAN
Hình 3.9 : Trình tự thi công cọc khoan nhồi cho tường chắn (tiếp theo)
Sau khi hoàn thành thi công cọc nhồi, quy trình thi công tầng hầm cho tường này tương tự như tường cừ thép Trong quá trình đào đất, tường chắn cọc nhồi có thể được hỗ trợ bằng hệ neo trong đất hoặc hệ chống thép hình, hoặc có thể không cần hệ chống nếu hố đào nông và đất tốt.
Hình 3.10: Tường chắn cọc nhồi được giữ ổn định bằng hệ neo trong đất
(Dự án Đà Lạt Center (3 tầng hầm), Tp Đà Lạt)
BƯỚC 4: LẮP ỐNG ĐỔ BÊ TÔNG
KHÍ, BUỉN, BENTONITE ẹệA VEÀ HOÁ THU BENTONITE
BƯỚC 5: VỆ SINH HỐ KHOAN ỐNG ĐỔ BÊ TÔNG ĐƯỢC NHẤC DẦN LÊN TRONG KHI ĐỔ BÊ TÔNG
BƯỚC 6: ĐỔ BÊ TÔNG CỌC NHỒI
Hình 3.11: Tường chắn cọc nhồi được giữ ổn định bằng hệ chống thép hình
(Dự án Nam Sông Tiền (2 hầm), quận Phú Nhuận, Tp.HCM) Ưu điểm:
− Ít gây ồn hay chấn động hơn thi công cừ thép hay cọc chống soldier piles
− Có thể thay đổi linh động chiều sâu của cọc
− Độ cứng lớn hơn so với cọc soldier hay cừ thép
− Áp dụng biện pháp này trong điều kiện không có nước ngầm hoặc mực nước ngầm ở mức thấp sẽ tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với tường vây
− Cọc có đường kính nhỏ nên khó kiểm soát chất lượng, cọc dễ bị khuyết tật
− Thi công chậm hơn so với cừ thép hay cọc chống
− Độ cứng nhỏ hơn tường vây
Khi thi công trong đất có nước, cần áp dụng biện pháp hạ nước ngầm hoặc sử dụng vữa grouting Tuy nhiên, khả năng ngăn nước của phương pháp này vẫn thấp hơn so với việc sử dụng tường vây và cừ thép.
Biện pháp này có thể áp dụng cho hầu hết các loại đất, nhưng đặc biệt hiệu quả nhất đối với đất có tính dính, nhất là ở những khu vực có mực nước ngầm thấp.
− Có thể áp dụng cho những dự án trong thành phố, có nhiều công trình lân cận
− Áp dụng cho những tầng hầm hay hố đào có chiều sâu đào nhỏ hoặc trung bình (không vượt quá 2 tầng hầm)
Các biện pháp thi công đào đất
Hiện nay, có nhiều biện pháp thi công đào đất như đào mở, đào sử dụng hệ giằng chống, đào sử dụng neo, thi công top-down và thi công từ giữa ra ngoài Trong số đó, biện pháp sử dụng hệ giằng chống là phổ biến nhất Việc chọn lựa biện pháp thi công phù hợp cần xem xét nhiều yếu tố như ngân sách, thời gian thi công, các hố đào hiện hữu, thiết bị thi công sẵn có, điều kiện công trường và hiện trạng các công trình xung quanh Các kỹ sư cần dựa vào những yếu tố này cùng với kinh nghiệm để đưa ra quyết định Bài viết này sẽ giới thiệu đặc điểm của các biện pháp thi công đào đất phổ biến hiện nay.
3.3.1 Biện pháp thi công đào mở ( Full open cut method)
Biện pháp thi công đào mở bao gồm đào mở có mái dốc và đào mở kiểu consol Đào mở có mái dốc giúp tiết kiệm chi phí khi các hố đào nông, nhưng nếu hố đào sâu, cần đào một khối lượng đất lớn và phải lấp lại mái dốc, dẫn đến chi phí không còn tiết kiệm.
Hình 3.21: Biện pháp thi công đào mở có mái dốc α
MẶT ĐẤT KẾT CẤU TẦNG HẦM
Hinh 3.22: Thi công tầng hầm đào mở có mái dốc
(Dự án Lotus Garden, quận Tân Phú, Tp.HCM)
Biện pháp đào mở kiểu consol được minh họa trong Hình 3.23, trong đó độ cứng của tường chắn giữ ổn định cho hố đào mà không cần hệ giằng chống Phương pháp này yêu cầu thi công tường chắn, nhưng không cần đào mái dốc để lấp đất lại, do đó chi phí có thể tương đương hoặc không cao hơn so với biện pháp đào mái dốc Việc lựa chọn phương pháp thi công phù hợp nhất phụ thuộc vào kết quả thiết kế và phân tích định lượng các yếu tố liên quan.
Hình 3.23: Biện pháp thi công đào mở kiểu consol
TƯỜNG CHẮNKEÁT CAÁU TAÀNG HAÀM
Hinh 3.24: Biện pháp đào mở kiểu consol (Cantilevered open cut) (Dự án Nhà hàng tiệc cưới Đông Phương, quận 10, Tp.HCM) Ưu điểm:
− Tiến độ thi công nhanh
− Tiết kiệm chi phí do không sử dụng hệ giằng
− Khi gặp trời mưa kéo dài có thể xảy ra sạt lở mái dốc nếu không có phương án bảo vệ mái dốc
Đào mở kiểu consol có nguy cơ gây chuyển vị đầu tường chắn, ảnh hưởng đến khu vực xung quanh Do đó, việc thực hiện quan trắc và theo dõi chuyển vị là cần thiết để có biện pháp xử lý kịp thời.
− Thường được áp dụng cho những khu vực đất tốt và có chiều sâu đào đất tương đối nông, thường khoảng 1 tầng hầm
− Thường được áp dụng phù hợp cho những khu vực không có hoặc rất ít công trình lân cận
3.3.2 Biện pháp thi công đào đất sử dụng hệ giằng (Braced excavation method)
Biện pháp đào đất sử dụng hệ giằng là thi công lắp dựng hệ giằng chống ngang theo tường chắn nhằm chống lại áp lực đất phía sau tường Hệ giằng chống bao gồm các thanh ngang, thanh biên, thanh chống xiên, thanh góc và kingpost Thanh biên có chức năng truyền áp lực đất vào hệ giằng, trong khi thanh chống xiên và thanh góc giúp điều chỉnh khoảng cách giữa các thanh ngang, giảm nhịp chịu lực của thanh biên mà không cần tăng số lượng thanh chống ngang Kingpost hỗ trợ hệ giằng, ngăn không cho hệ giằng bị võng do trọng lượng của chính nó.
Hình 3.25a: Mặt bằng bố trí hệ giằng chống trong quá trình đào đất
Hình 3.25b: Mặt cắt bố trí hệ giằng chống trong quá trình đào đất
Trong trường hợp đào các tầng hầm sâu, quy trình thi công thường được chia thành nhiều giai đoạn Một trong những biện pháp thi công điển hình là sử dụng hệ giằng chống để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình đào đất.
CAO ĐỘ ĐÀO ĐẤT BƯỚC 1
CAO ĐỘ ĐÀO ĐẤT BƯỚC 2
CAO ĐỘ ĐÀO ĐẤT BƯỚC 3
1- Thi công tường chắn (các biện pháp tường chắn nêu trong phần 3.2)
2- Thi công ép kingpost đỡ hệ giằng Kingpost có thể được gắn vào hệ cọc nhồi trong giai đoạn thi công cọc nhồi cho móng hoặc có thể được ép trực tiếp vào đất
3- Thi công đào đất bước 1
5- Lặp lại các công việc tiếp theo như quá trình 3 và 4 ở trên, tiến hành đào đất cho đến độ sau thiết kế
6- Thi công móng, sàn và vách tầng hầm
7- Tháo dỡ hệ giằng phía trên móng
8- Thi công sàn phía trên hệ giằng vừa tháo dỡ
9- Lặp lại các quy trình 6 và 7 đến khi thi công đến sàn trệt Ưu điểm:
− Thi công tháo lắp hệ giằng đơn giản Có thể thực hiện gia tải trước cho tường chắn khi lắp kích thủy lực vào hệ giằng
− Vật liệu thép ngày càng phổ biến nên sử dụng biện pháp này tương đối hiệu quả kinh tế
− Việc bố trí hệ giằng chống có thể gây cản trở và làm chậm cho công tác đào đất
Chiều dài hạn chế của thanh chống đơn yêu cầu phải nối nhiều thanh lại với nhau để phù hợp với chiều rộng hố đào, điều này gây khó khăn trong việc giữ cho các thanh giằng thẳng hàng Hệ quả là khả năng chịu lực của hệ giằng tại các vị trí liên kết bị giảm sút.
− Vì phải bố trí hệ kingpost nên sau khi tháo hệ chống và nhổ kingpost, cần phải vá lại các vị trí giao kingpost với sàn
Mặc dù hệ giằng và kingpost có thể gây khó khăn trong quá trình đào đất, nhưng đây vẫn là biện pháp phổ biến nhất hiện nay, phù hợp cho cả các tầng hầm sâu và nông.
− Biện pháp này ít phù hợp cho những nơi có sự thay đổi lớn về cao độ
− Hạn chế áp dụng hệ chống ngang cho những tầng hầm có kích thước lớn
Hinh 3.26: Thi công đào đất tầng hầm sử dụng hệ giằng chống
(Dự án khách sạn Novotel, Tp Đà Nẵng)
3.3.3 Biện pháp thi công đào đất sử dụng công nghệ neo trong đất (Anchored excavation method)
Biện pháp đào đất sử dụng neo trong đất là phương pháp thay thế hệ neo cho hệ giằng nhằm chống lại áp lực đất ngang Hình 3.27 minh họa cấu tạo của neo trong quá trình này.
Hình 3.27: Hình dạng cấu tạo điển hình của neo
Cấu tạo của đoạn neo bao gồm ba phần chính: (1) đoạn neo giữ, chịu trách nhiệm chịu lực neo; (2) đoạn tự do, có chức năng truyền lực neo tới đầu neo; và (3) đầu neo, bộ phận khóa các dây cáp và truyền tải lực neo đến kết cấu.
Trình tự thi công hệ neo trong đất : (hình 3.28) ĐẦU NEO ĐOẠN TỰ DO ĐOẠN NEO GIỮ
UPVC SPACER LỔ KHOAN CEMENT GROUT
1- Thi công tường chắn (Tường cọc nhồi, cừ thép, tường vây, …)
2- Thi công đào đất bước giai đoạn 1
3- Thi công hệ neo đầu tiên: a Khoan tạo lỗ neo b Đặt cáp neo vào lỗ khoan c Bơm vữa ximăng vào vùng neo rồi bảo dưỡng d Lắp đầu neo, kéo cáp dự ứng lực và khóa đầu neo
4- Tiếp tục thi công đào đất các giai đoạn tiếp theo, tức là lặp lại các bước 2 và 3 như trên đến khi hoàn thành công tác đào đất đến độ sâu thiết kế Sau đó tiến hành thi công móng và kết cấu tầng hầm Ưu điểm:
− Thi công hố đào gọn gàng, đào đất nhanh, rút ngắn thời gian thi công tầng hầm
Có thể áp dụng phương pháp này cho các dự án tầng hầm có địa hình phức tạp, với diện tích lớn và quy mô đào sâu đa dạng.
− Biện pháp thi công ít gây ô nhiễm môi trường
MẶT ĐẤT ĐÀO ĐẤT ĐỢT 2 ĐÀO ĐẤT ĐỢT 3
HEÄ NEO 2 ĐÀO ĐẤT ĐỢT 2
Trình tự thi công các lớp neo điển hình
Thi công lớp neo thứ 2 của dự án
Richland Hill Complex, quận 9, Tp.HCM
− Neo lấn chiếm không gian xung quanh hố đào
− Vấn đề xin phép và thỏa thuận với các chủ nhà lân cận còn khó khăn
− Không phù hợp với đất hạt thô hay đất sét mềm
Biện pháp neo trong đất gặp khó khăn khi áp dụng ở khu vực đất yếu và có mực nước ngầm cao, đòi hỏi quy trình thi công khoan và lắp đặt phải cẩn thận để tránh lỗ hở Chất lượng thi công không đạt có thể dẫn đến chuyển vị lớn cho tường vây Hơn nữa, vấn đề pháp lý cũng khiến biện pháp này ít được sử dụng ở các khu trung tâm thành phố và khu vực có nhiều công trình lân cận.
Hình 3.30: Trở ngại khi mực nước ngầm cao hơn vị trí khoan neo [1]
3.3.4 Biện pháp đào đất và thi công từ giữa ra ngoài (Island excavation method)
Trình tự thi công biện pháp thi công này có thể được tóm tắt như sau:
1- Trước hết thi công đào đất ở chính giữa công trình và giữ lại phần đất sát tường chắn để tạo thành mái dốc
2- Thi công phần kết cấu chính ở giữa, lắp dựng hệ chống ngang (hoặc xiên) giữa tường chắn và phần kết cấu vừa thi công
3- Thi công đào đất phần mái dốc sát tường chắn
Tình hình áp dụng các biện pháp thi công tầng hầm ở Việt Nam
Hiện nay, các công trình lớn có tầng hầm chủ yếu tập trung tại các thành phố lớn như Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng Các dự án này có quy mô đào sâu đa dạng, với công trình lớn nhất lên đến 6 tầng hầm, áp dụng biện pháp thi công topdown và sử dụng tường barret Số lượng tầng hầm phổ biến thường dao động từ 1 đến nhiều tầng.
Biện pháp thi công cho công trình 1 tầng hầm rất đa dạng, bao gồm các phương pháp như đào mở có mái dốc, đào mở kiểu consol, và sử dụng hệ giằng chống ngang hoặc chống xiên Các loại tường chắn phổ biến trong thi công gồm tường cừ thép, tường cọc nhồi, và tường cọc xi măng đất Tùy thuộc vào điều kiện và yêu cầu cụ thể của từng dự án, biện pháp thi công có thể khác nhau đáng kể.
Biện pháp thi công cho các dự án có 2 tầng hầm rất đa dạng, bao gồm tường barret kết hợp hệ giằng chống, hệ neo trong đất, hoặc phương pháp thi công top-down Các lựa chọn khác như tường cọc nhồi, tường cừ thép, tường cọc soldier và tường cọc secant piles cũng có thể được sử dụng kết hợp với hệ giằng chống hoặc neo Đặc biệt, đối với các dự án tại các thành phố lớn, tường chắn cần phải đáp ứng yêu cầu chống thấm nước, do đó, việc lựa chọn biện pháp thi công cần được xem xét kỹ lưỡng.
Dự án với quy mô từ 3 tầng hầm trở lên sẽ phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định liên quan đến nước ngầm Vì vậy, giải pháp tường barret thường được ưu tiên lựa chọn, kết hợp với các biện pháp đào đất như hệ neo, hệ giằng chống, hoặc thi công theo phương pháp top-down.
Mỗi biện pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng Trong thiết kế, cần xem xét tính khả thi của biện pháp tường chắn dựa trên điều kiện địa chất của công trình, khả năng chắn nước của tường, và cuối cùng là phân tích ứng suất và biến dạng để đảm bảo an toàn cho tường chắn.
Việc lựa chọn biện pháp thi công phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều sâu hố đào, điều kiện địa chất thủy văn, môi trường, công trình lân cận, kích thước công trường, thiết bị sẵn có, tiến độ thi công và chi phí Kỹ sư phải đối mặt với thách thức trong việc chọn giải pháp phù hợp, nhằm đáp ứng hầu hết các yêu cầu đặt ra, dựa trên kiến thức và kinh nghiệm của mình.
Kết luận
Trong chương này, tác giả đã giới thiệu các biện pháp thi công tầng hầm phổ biến tại Việt Nam, phân loại theo kiểu tường chắn gồm 7 loại: tường cọc chống kết hợp chèn khe hở, tường cừ thép, tường cọc nhồi cách khoảng, tường cọc nhồi liên tục, tường barret, tường cọc xi măng đất và tường đinh đất Ngoài ra, nếu phân loại theo kiểu đào đất và hệ thống chống, có 6 loại biện pháp: thi công đào mở mái dốc, thi công đào mở kiểu consol, thi công đào đất sử dụng hệ giằng chống, thi công đào đất sử dụng hệ neo trong đất, thi công theo trình tự từ giữa ra ngoài và thi công top-down.
Mỗi biện pháp thi công được phân tích kỹ lưỡng về ưu điểm, nhược điểm, quy trình thực hiện và phạm vi áp dụng, điều này giúp xác định sơ bộ phương án thi công cho các dự án có tầng hầm Chương 3 cung cấp cơ sở để nhận diện các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất các phương án khả thi khi áp dụng mô hình lựa chọn AHP trong các chương tiếp theo.