Nguyễn Hồng Văn
Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư & Thiết kế xây dựng Việt Nam CDC. E-mail: [email protected]
Tòa Tháp VOV Mễ Trì được xây dựng trong khu vực Đài phát sóng phát thanh Mễ Trì, quận Nam Từ Liêm, thành phố Hà Nội. Công trình là một tổ hợp 29 tầng nổi với tổng chiều cao tính từ cao độ ±0.000 là 109.50m và 02 tầng hầm.
Dự án nằm trong khuôn viên rộng hơn 6000m2 và có 1 cây đa di sản cần phải bảo tồn, gìn giữ theo quy hoạch chi tiết khu đài phát sóng phát thanh Mễ Trì, và đã được UBND thành phố Hà Nội phê duyệt tại quyết định số 2119/QĐ-UBND ngày 11/05/2015.
Hình 1. Hình ảnh công trình và vị trí cây di sản cần bảo vệ khi thi công dự án
Các thách thức đặt ra
- Gìn giữ cây di sản: Khu vực xây dựng tầng hầm khối nhà 2 sát vị trí cây đa, thậm chí khi thiết kế phải lùi cả phần hầm vào nhường đất cho cây.
- Bảo vệ và phát triển cây: Trong quá trình thi công không di chuyển cây, cần tạo được bồn cây lớn khi thi công đào mở 2 tầng hầm của tháp. Khu vực thi công công trình khá hạn chế do thân cây to lớn, nhiều tán và không được chặt hay tỉa cành.
- Về địa chất và thủy văn: Trong quá trình khảo sát địa chất của dự án nhận thấy lớp đất từ bề mặt đến đáy hầm 2 là lớp số 2a: Cát pha, dẻo mềm đến dẻo chảy, dày gần 3m và có nước thấm từ tầng đáy lớp này nước tàng trữ trong phần này dễ gây sập lở thành hố đào và chảy vào hố móng làm bồn cây vỡ.
Các giải pháp xem xét
Yêu cầu đặt ra như nêu trên cần phải có giải pháp phù hợp trong quá trình thi công công trình nói chung và hố đào (tầng hầm) nói riêng phù hợp với điều kiện địa chất công trình, cũng như tính khả thi của biện pháp thi công. Về mặt lý thuyết, có nhiều giải pháp công trình để phòng chống sụt trượt, cơ bản gồm các nhóm như:
Giải pháp chống trượt cho gốc và toàn bộ cây đa khi thi công đến đáy móng hầm
Biện pháp phòng chống mất ổn định đất đá trên bờ dốc được áp dụng phổ biến hiện nay ở nước ta là các nhóm giải pháp như: đào hạ thấp hay tạo nhiều cơ nhằm giảm tải đất đá trên bờ dốc; tạo phản áp chân bờ dốc; kết cấu tường chắn cứng – tường kè (bê tông, bê tông cốt thép (BTCT), cọc BTCT, cọc thép, đá xây…) các giải pháp kiểm soát thoát nước mặt và nước ngầm ở chân dốc …
Giải pháp chắn giữ hố đào (khi thi công tầng hầm)
Các giải pháp kết cấu chắn giữ trong quá trình thi công hố đào sâu thường được sử dụng hiện nay như: Cừ Larsen; Tường vây (tường barrette); Cọc cừ bê tông cốt thép dự ứng lực; Cọc khoan nhồi Secant pile… Tuỳ vào từng điều kiện cụ thể sẽ lựa chọn kết cấu chắn giữ phù hợp.
Dự án ở đây có hai tầng hầm, độ sâu đào hố móng từ vỉa hè hiện tại xuống khoảng 7.5m. Việc thi công biện pháp chắn giữ hố đào bằng cừ thép Larsen, cọc BTCT dự ứng lực có thể ép qua và ngàm vào sâu dưới đáy hố đào. Khả năng liên kết cũng như tính đồng bộ với giải pháp chống trượt sườn dốc là phù hợp nhưng không gian thi công khó khăn do tán và cành lá cây lớn không triển khai được máy móc.
Tương tự với tường Barrette thường sử dụng chủ yếu là trọng lượng của gầu đào để cạp đất, nhưng trong trường hợp này khả năng bị đứt rễ cây rất cao cùng thời gian thi công sẽ kéo dài và chi phí tăng lên rất nhiều.
Để thoả mãn các điều kiện trên, Tư vấn thiết kế lựa chọn giải pháp tường chắn đất cọc khoan nhồi đường kính nhỏ trong phạm vi cây di sản và kết hợp hệ cừ Larsen ngoài phạm vi cây di sản này. Bởi khả năng khoan xuyên qua các lớp đất đá rắn chắc, tính cách nước cao, khả năng chịu lực khi kết hợp với hệ neo đất, thanh chống… có thể đảm bảo yêu cầu ổn định. Bên cạnh đó hiện nay các biện pháp thi công cọc khoan nhồi với nhiều đường kính khác nhau đã tương đối phổ biến tại Việt Nam. Mặt khác các đơn vị thi công luôn có sẵn các thiết bị thi công cọc với chi phí hợp lý. Do vậy giải pháp tường chắn đất bằng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ thay thế một phần cừ thép Larsen là phù hợp trong điều kiện của dự án.
Dự án này được thiết kế hệ tường chắn đất bằng cọc khoan nhồi có đường kính 400mm, chiều sâu 14,0m so với mặt đất hiện trạng cho kết quả tính toán và với chi phí hợp lý được chủ đầu tư chấp thuận.
Hình 2: Mặt bằng tầng hầm và vị trí phần cọc D400
Tính toán ổn định giải pháp được chọn
Trong tính toán, để tăng mức độ an toàn, sử dụng hố khoan HK-4 vừa đảm bảo gần vị trí cây và có điều kiện địa chất công trình bất lợi hơn các lỗ khoan khảo sát khác.
Cọc khoan nhồi D400, chiều sâu tính từ mặt đất tự nhiên có chiều dài là 14,0m. Vật liệu dùng để thi công là bê tông mác M350 (B25), cốt thép CB400V và 1 dầm BTCT khoá đỉnh hệ cọc.
Phụ tải mặt đất tải trọng công trình liền kề và thiết bị thi công được qui đổi thành tải phân bố đều với cường độ lấy q = 300kN và trong phạm vi từ mép ngoài tường chắn là 7,0m.
Sử dụng mô đun Sheeting Check và Slope Stability trong bộ phần mềm Địa kỹ thuật Geo5 để kiểm tra, kết quả cho các trường hợp thi công đào đất.
Bố trí cốt thép cho cọc
Hình 7: Bố trí cốt thép hệ cọc
Kết quả tính toán và đánh giá
Kết quả phân tích bằng phần mềm Geo5 modul Sheeting Check và Slope Stability cho phép rút ra một số nhận xét sau:
- Tường chắn thay thế cừ thép Larsen sử dụng hệ cọc khoan nhồi BTCT có đường kính nhỏ D400 đảm bảo ổn định theo yêu cầu. Có thể kết hợp hài hoà với giải pháp tường chắn đất phía dưới.
- Biện pháp tường chắn đất sử dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ D400 đảm bảo tính khả thi thi công và ổn định khi sử dụng khai thác công trình.
- Quá trình thi công hố đào tầng hầm cho kết quả tường chắn đảm bảo khả năng chịu lực. Chuyển vị của hệ tường cọc nằm trong giới hạn cho phép. Khả năng cách nước của tường tốt, trong hố đào luôn được giữ khô ráo, không bị mất nước cho cây.
- Qua dự án thực tế này cho thấy, việc sử dụng tường chắn đất bằng hệ cọc BTCT có đường kính nhỏ khi thi công phần ngầm các công trình có địa hình và không gian bị giới hạn như toà tháp VOV Mễ Trì nói riêng có nhiều ưu điểm và triển vọng mở rộng áp dụng.
- Có thể thay thế các giải pháp truyền thống khác như tường cừ Larsen, tường barrette trong trường hợp bị giới hạn không gian thi công …
Hình ảnh thực tế từ dự án
Hình 9: Thi công xong phần hầm và thân công trình
Hình 10: Công trình đang hoàn thiện
