Một số vấn đề tồn tại trong xây dựng phần ngầm nhà cao tầng tại Hà Nội

77 S¬ 27 - 2017 Một số vấn đề tồn tại trong xây dựng phần ngầm nhà cao tầng tại Hà Nội Some issues in construction of high-rise building underground in Hanoi Nguyễn Ngọc Thanh Tóm tắt Bài báo tập trung luận bàn, tìm hiểu một số vấn đề tồn tại trong xây dựng phần ngầm nhà cao tầng để từ đó sơ bộ tìm hiểu, phân tích các nguyên nhân, tìm cách khắc phục nâng cao chất lượng cho công trình. Từ khóa: Phần ngầm, nhà cao tầng, vấn đề tồn tại, xây dựng. Abstract The paper presents some issues in the underground construction of high-rise buildings. Thereof, preliminary investigation, cause analysis, solving way were proposed for enhancement of structure quality. Keywords: Underground section, high-rise buildings, issue, construction. TS. Nguyễn Ngọc Thanh Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: nnthanhdhkt@gmail.com 1. Đặt vấn đề Trong khoảng 20 năm gần đây, các công trình nhà cao tầng đã và đang được triển khai xây dựng không ngừng tại Hà Nội. Số lượng tầng hầm của các công trình này thường được thiết kế phổ biến từ 1 tới 3 tầng hầm, lớn nhất lên tới 5 tầng hầm. Trong tương lai, dự kiến các công trình xây dựng tại Hà Nội sẽ có yêu cầu bắt buộc về số lượng diện tích hầm tối thiểu tùy thuộc loại công trình. Mặt khác bên cạnh những thành công bước đầu trong việc xây dựng trong thời gian vừa qua, ta còn thấy tồn tại nhiều vấn đề bất cập trong xây dựng phần ngầm dẫn đến nảy sinh những vấn đề không mong muốn thậm chí là nguyên nhân gây ra những sự cố đáng tiếc. Những vấn đề tồn tại này sẽ được bài báo này giới thiệu, phân tích đánh giá từ khâu khảo sát, thiết kế, thi công tới việc sử dụng từ đó để có phương hướng, biện pháp để hạn chế những rủi ro và sự cố có thể gặp phải trong xây dựng phần ngầm các công trình cao tầng hiện nay. 2. Một số vấn đề tồn tại trong xây dựng phần ngầm nhà cao tầng tại Hà Nội 2.1. Những sự cố nghiêm trọng Những sự cố nghiêm trọng trong xây dựng phần ngầm mà ta có thể liệt kê như: - Một bộ phận phần ngầm hoặc toàn bộ phần ngầm bị phá hoại, mất ổn định kết cấu móng và nền, kết cấu tường vách hay sàn tầng hầm bị hư hại, mất ổn định... - Có những sai sót trong biện pháp thi công công trình ngầm gây sụp đổ trong quá trình đổ bê tông do chống đỡ không đảm bảo, lắp dựng kết cấu thép không đồng bộ gây sụp đổ, neo giữ không đảm bảo bị tuột, bị đứt, các tấm panel tường vây bị xô lệch, các mối nối không đảm bảo, đổ cẩu làm hư hỏng công trình... - Các vấn đề liên quan đến thương vong của con người (ngã cao, đổ tường, sạt lở, vùi lấp, sập hầm). - Các vấn đề làm làm sập, hư hỏng các công trình liền kề, lân cận. 2.2. Các vấn đề tồn tại ảnh hưởng đến chất lượng phần ngầm Từ các thống kê các vấn đề tồn tại ảnh hưởng đến chất lượng phần ngầm trong quá trình xây dựng tại Hà Nội ta có thể liệt kê như sau: - Các vấn đề về biến dạng, chuyển vị quá mức: Nền móng, tường tầng hầm bị lún quá lớn, kết cấu tường, kết cấu móng, sàn, dầm tầng hầm bị nghiêng, vặn, võng không thể sử dụng bình thường, tường bị nghiêng quá mức quy định phải chi phí sửa chữa. Nền nhà bị biến dạng lún sụt, mất ổn định, mái dốc và nền nhân tạo bị sạt, mất ổn định. - Các vấn đề liên quan đến khả năng chịu tải của kết cấu phần ngầm: do nguyên nhân bên trong của kết cấu (do tính toán thiếu, do thi công đặt thiếu thép, mối nối không đúng ) hoặc do sử dụng vượt tải (thiếu tải khi tính toán, tải thi công, tải do tải xe cứu hỏa, tải do động đất, chấn động...), do tính toán thiếu chưa kể tới ảnh hưởng của nước ngầm, nước có áp, không tính toán tới yếu tố ăn mòn theo thời gian, không tính đến các vấn đề từ biến và mỏi trong quá trình sử dụng... - Các vấn đề về sai lệch vị trí: Cọc, móng, tường tầng hầm, cột vách, đường dốc sai lệch vị trí, sai sót về hướng, sai lệch vị trí quá lớn của kết cấu phần ngầm hoặc chi tiết đặt sẵn phải sửa chữa hoặc thay thế. - Các vấn đề về công năng sử dụng không đáp ứng yêu cầu sử dụng: chiều cao hầm quá thấp, gây khó khăn sử dụng hoặc không sử dụng một cách bình thường được, độ dốc của đường dốc quá lớn khiến việc sử dụng không bình thường. Tồn tại các hiện tượng thấm dột, cách âm, cách nhiệt, quá trình thi công không đạt yêu cầu. Các yêu cầu về thẩm mỹ không đáp ứng yêu cầu gây phản cảm phải sửa chữa thay thế để nâng cao công năng sử dụng. - Các vấn đề liên quan đến việc xuất hiện các vết nứt trong tường tầng hầm, nứt dầm và sàn tầng hầm, nứt cho các khối xây, nứt ở các khối bê tông lớn, nứt sàn đáy, nứt thềm... Tài liệu tham khảo 1. Vương Văn Thành và nnk. Tính toán thực hành nền móng công trình, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 3/2012. 2. Nguyễn Đức Nguôn. Cơ sở thiết kế và thi công công trình ngầm đô thị, NXB Xây dựng, Hà Nội, 1/2013. 3. Nguyễn Đức Nguôn. Địa kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm dân dụng và công nghiệp, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 10/2008. 78 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª - Các vấn đề liên quan vật liệu thi công không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật: bê tông và cốt thép không đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, sai chủng loại thép hoặc bê tông, bê tông bị rỗ, vị trí cốt thép, khoảng cách lớp bảo vệ không đảm bảo các yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, vật liệu thi công không phù hợp với môi trường xung quanh công trình như các công trình gần biển nhưng bê tông không có khả năng chống xâm thực. - Các vấn đề liên quan đến ảnh hưởng khi thi công các công trình tới các công trình liền kề, lân cận (lún, nứt, phá hoại, sụp đổ ). - Các vấn đề do sử dụng, khai thác không đúng thiết kế, sai công năng, không có các biện pháp bảo trì, bảo dưỡng phù hợp... 3. Một số nguyên nhân dẫn đến các tồn tại trong xây dựng phần ngầm tại Hà Nội 3.1. Khảo sát thiết kế Công tác khảo sát thiết kế hiện nay chưa cụ thể rõ ràng tương xứng với việc xây dựng phần ngầm bao gồm công tác lập đề cương khảo sát thường, nhiệm vụ khảo sát không khác gì so với các công trình xây dựng thông thường, chưa chú trọng đến các thông số liên quan đến quá trình đào đất (dỡ tải) và xét đến các yếu tố nở hông, chưa làm rõ các ứng xử của nền đất tương xứng với giai đoạn thi công và sử dụng khai thác, nói khác đi là chưa làm rõ các cơ chế thí nghiệm khác nhau cụ thể là thí nghiệm không cố kết không thoát nước, cố kết không thoát nước, và cố kết thoát nước. Việc khảo sát bằng các thí nghiệm hiện trường cũng chưa có các hiệu chỉnh cần thiết để kể tới độ sâu của nền đất, các yếu tố liên quan đến cong vênh... Các yêu cầu về khảo sát nước dưới đất cũng chưa được chú trọng đúng mức, do công tác khoan khảo sát thường được thực hiện trong một thời gian nào đó trong năm, nên thường cũng chưa làm rõ được mực nước dưới đất cao nhất, thấp nhất và mực nước tính toán. Các thí nghiệm để xác định hệ số thấm của đất cũng chưa được chú trọng đúng mức. Trong khi đó, các yếu tố mực nước dưới đất tại Hà Nội tương đối phức tạp và nó biến thiên theo các thời điểm cụ thể trong năm. Ngoài ra mật độ, khoảng cách và vị trí khoan khảo sát cũng còn những bất cập khi chưa xét hết được các yếu tố bất lợi của địa tầng khu vực xây dựng. Còn thiếu và yếu các đánh giá khảo sát về các công trình lân cận, chưa có sự xem xét ảnh hưởng của các công trình lân cận, liền kề tới công trình và ngược lại. Trong khi đó, Hà Nội lại là nơi mà các công trình xây chen, liền kề, mật độ xây dựng khá lớn, việc xây dựng các công trình thường có những ảnh hưởng không nhỏ tới các công trình lân cận. 3.2. Thiết kế Việc thiết kế phần ngầm cho các công trình nhà cao tầng hiện nay chủ yếu do các kỹ sư xây dựng thiết kế mà không phải là các kỹ sư chuyên ngành địa kỹ thuật do đó cũng có những hạn chế nhất định về việc đánh giá các yếu tố địa kỹ thuật trong bài toán nền móng cũng như các phần ngầm nói chung. Ta có thể kể tới các lỗi về thiết kế: - Chưa làm rõ trụ địa tầng nền đất phục vụ lựa chọn giải pháp cho các trường hợp tính toán và kiểm tra. - Chưa kể tới hoặc tính toán thiếu ảnh hưởng của các công trình lân cận, công trình liền kể, công trình ngầm lân cận, phụ tải (của các công trình lân cận và tải trọng cứu hỏa...). - Bỏ qua công tác tính lún và kiểm tra lún, lún lệch và lún lệch tương đối (hoặc dự tính sai). - Đánh giá sai sức chịu tải của cọc, của nền đất: đưa ra dự báo sức chịu tải của cọc sai, có thể khi thử tải tại vị trí yêu cầu đạt nhưng ở những vị trí khác không đạt yêu cầu, chưa xét tới các yếu tố bất lợi trong địa tầng có thể gặp phải như gặp một thấu kính bùn, túi khí hay sự biến thiên không đồng nhất của địa tầng dẫn đến khả năng mũi cọc vẫn còn nằm ở các lớp đất yếu, các yếu tố do chất lượng thi công chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của người thiết kế. Tính toán thiếu phần kháng chấn cho cọc, phần ngầm (hoặc tính sai). Bố trí thép trong cọc nhất là thép dọc thân cọc còn nhiều sai sót chưa chú ý tới sự phân bố ứng suất thân cọc và biểu đồ lực dọc trong cọc. Sai sót trong tính toán phản lực đầu cọc và trong kiểm tra khả năng chịu tải của cọc, xem bài toán mô hình là vạn năng sử dụng mà không xem xét kỹ lưỡng các thông số đầu vào dẫn đến sai sót về mặt kết quả. - Tính toán độ bền của đài cọc còn sai sót hoặc không đầy đủ bao gồm chưa kiểm tra chọc thủng của cọc ở góc, phá hoại đài cọc theo các tiết diện nghiêng. Cũng vậy cũng còn khá nhiều sai sót về việc sử dụng mô hình tính toán, bố trí thép... - Chưa tính hoặc tính toán sai áp lực nước, áp lực đẩy nổi, áp lực dòng thấm, đẩy bùng, đẩy trồi hay xói, nhiều công trình đã để xảy ra các hiện tượng các bể nước ngầm bị đẩy nổi. Chưa quan tâm chú ý đến thiết kế trong điều kiện khu vực có nước có áp... - Thiết kế phương án móng chưa hợp lý, dùng nhiều loại cọc, nhiều loại chiều dài cọc, nhiều độ cứng khác nhau nhưng lại thiếu những tính toán cụ thể đến lún lệch và gây lún lệch, làm nứt kết cấu dầm, sàn. - Thiết kế chống thấm sai, hoặc thiếu chỉ dẫn đến những vấn đề thấm dột, ảnh hưởng tới quá trình sử dụng công trình. Không quy định, hoặc quy định nhưng thiếu cụ thể loại đất, độ đầm chặt của đất làm nền gây nứt, thấm sàn đáy. - Thiết kế kích thước panel tường vây, chiều dài cừ, hệ chống đỡ không hợp lý gây những sự cố về dịch chuyển tường quá mức cho phép, có thể ảnh hưởng tới hệ cột vách và kết cấu móng. Tính toán áp lực đất lên tường chắn còn nhiều sai sót; - Thiết kế biện pháp thi công không hợp lý hoặc sai sót, do có những nhầm lẫn đáng tiếc về điều kiện địa tầng, sử dụng các phần mềm tính toán nhưng chưa hiểu hết các thông số đầu vào và chưa có những đánh giá cụ thể về kết quả tính toán, chưa kể tới ảnh hưởng của các công trình lân cận, liền kề và tác động tương hỗ giữa chúng. 3.3. Thi công Việc thi công chưa đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra, các đơn vị thi công và tư vấn giám sát chưa làm tròn nhiệm vụ, hoặc do năng lực hạn chế, chưa có những biện pháp phòng ngừa sự cố xảy ra trong xây dựng phần ngầm, các sai sót gồm: - Sử dụng chủng loại, kích thước bê tông, thép không đúng thiết kế, hoặc chất lượng không đáp ứng yêu cầu. Chưa tuân thủ các yêu cầu và chỉ dẫn kỹ thuật về khoảng cách thép, lớp bảo vệ, vị trí nối chồng, yêu cầu về các vị trí liên kết, nối thép, nhất là các yêu cầu cụ thể khi sử dụng mối nối ren bằng coupler; 79 S¬ 27 - 2017 - Chưa tuân thủ vấn đề đầm lèn yêu cầu cấp phối hạt của nền đất phía dưới sàn, móng. Các vấn đề liên quan đến chống thấm chưa làm đúng quy trình; - Định vị sai vị trí cọc, móng, cột, thép chờ định vị sai, các vị trí lỗ mở, vị trí đổ bù vữa đỉnh cột còn có những sai sót... - Thi công cọc chưa đáp ứng được yêu cầu bao gồm chưa đáp ứng được yêu cầu về lực ép đầu cọc, chiều dài cọc, tốc độ ép chưa đảm bảo yêu cầu thiết kế, chất lượng cọc khoan nhồi, cọc ba rét (sập vách, bê tông phân tầng, mũi cọc chưa đảm bảo, khoảng cách thép không đảm bảo) không đảm bảo yêu cầu.... - Chưa chú trọng đến sự lệch tâm đáng kể giữa cột và móng do kiến trúc hoặc do biện pháp thi công chưa tốt dẫn đến có sự chuyển dịch đáng kể trong thi công; - Phân chia khu vực đổ bê tông, mạch ngừng thi công không hợp lý dẫn đến những vấn đề nứt, võng không đáng có; - Thi công bê tông khối lớn không tuân thủ quy trình, chỉ dẫn kỹ thuật đổ bê tông khối lớn; - Chưa chú trọng đến khảo sát, quan trắc các công trình lân cận, quan trắc lún nghiêng, chuyển vị ngang trong khi xây dựng các công trình từ ngay giai đoạn thi công phần ngầm; - Không có các biện pháp đề phòng, phòng ngừa các rủi ro trong xây dựng phần ngầm khiến khi sự cố xẩy ra hoàn toàn bị động, không xử lý được kịp thời; - Các vấn đề liên quan đến an toàn - vệ sinh lao động còn yếu (sự cố giàn dáo, sự cố lắp dựng kết cấu thép, sự cố điện, sự cố vết nứt, lỗ mở không có lan can, cảnh báo). 3.4. Trong quá trình khai thác sử dụng Trong quá trình khai thác sử dụng các sai sót, tồn tại chủ yếu nằm ở các vấn đề: - Sử dụng sai công năng mục đích sử dụng, tải trọng tác dụng lên hầm vượt quá mức cho phép, không phù hợp thiết kế; - Đục phá, sửa chữa kết cấu mà không có tính toán kiểm tra lại thiết kế, thẩm tra thẩm định như yêu cầu; - Không có các phương án bảo trì, giữ gìn vệ sinh an toàn lao động và không có các biện pháp quan trắc trong quá trình sử dụng. 4. Cách khắc phục và biện pháp phòng tránh Từ những nguyên nhân đã trình bày nêu ở trên, việc tối quan trọng và cấp thiết hiện nay liên quan đến việc cần phải trước tiên là cần phải làm đúng và đủ theo các yêu cầu của quy trình, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành từ khâu khảo sát, tới thiết kế, thi công và sử dụng đúng cách. Bên cạnh đó, một trong những vấn đề quan trọng có lẽ là ta cần: thay đổi các quan điểm về việc xây dựng phần ngầm giống như các phần việc thông thường khác mà quên đi những đặc điểm riêng của phần ngầm là nó nằm trong đất, chịu ảnh hưởng trực tiếp của nền đất và có tác dụng tương hỗ lên nền đất. Vì vậy, cần có những kỹ sư am hiểu và có kinh nghiệm về địa chất công trình, địa chất thủy văn để có một đầu bài về đề cương và nhiệm vụ khảo sát phù hợp với đặc điểm công trình ngầm, chú trọng đến chất lượng khảo sát hiện trường để từ đó giúp tư vấn thiết kế có được một thiết kế phù hợp. Để làm được điều ấy, ngoài việc xác định đúng các tính chất cơ lý của nền đất như hệ số nở hông, hệ số thấm, hệ số áp lực ngang của đất, mô đun biến dạng và mô đun chống trượt của đất ứng với quá trình dở tải ta còn phải tăng cường mật độ khảo sát và vị trí khảo sát, tăng cường các thí nghiệm hiện trường như xuyên tĩnh, ép nước lỗ ngang, thí nghiệm cắt cánh và các thí nghiệm trong phòng có kết quả phản ánh khá sát thực tế làm việc của nền đất như thí nghiệm ba trục. Cần làm rõ được mực nước mặt, mực nước dưới đất, nước có áp và ảnh hưởng của chúng tới công trình sẽ xây dựng. Thiết kế cần phải ngoài việc tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật đặt ra còn phải có những am hiểu về địa kỹ thuật, biết dự trù về các yếu tố bất lợi trên thực tiễn (chẳng hạn như các trụ địa chất công trình), xem xét đầy đủ bài toán đầy đủ trên các phương diện như khả năng chịu lực, ổn định công trình, chuyển vị ngang, lún, nứt trong kết cấu phần ngầm. Cần có những sửa đổi bổ sung các quy định của pháp luật liên quan đến các chủ thể các khâu từ khảo sát đến thiết kế, giám sát và thi công. Trong đó quy định rõ trách nhiệm liên đới của cá nhân, đơn vị khảo sát tới thiết kế, thi công và tư vấn giám sát phải có chứng chỉ hành nghề và có những am hiểu về địa kỹ thuật. Công nhân thi công trực tiếp cần phải được đào tạo cơ bản để hiểu biết về công việc họ thực hiện cũng như cách phòng tránh rủi ro và đảm bảo an toàn vệ sinh lao động liên quan đến xây dựng phần ngầm. Xem xét bổ sung thêm các yêu cầu về tăng số lượng khảo sát, thử tải, hệ số an toàn, quan trắc trên công trường, quan trắc các công trình lân cận, liền kề. Tăng cường các quy định bắt buộc về phương pháp kiểm tra hiện trường với việc áp dụng các thiết bị tiên tiến để đảm bảo chất lượng công trình (Đo mật độ thép, kiểm tra siêu âm, mối hàn, cường độ bê tông, thép, vữa...). Coi trọng, tăng cường công tác giám sát tác giả, các yêu cầu về báo cáo các vấn đề tồn tại của đơn vị thiết kế, thi công và giám sát thi công. Trên cơ sở đó, cần phải thống kê, tập hợp những báo cáo đầy đủ về các vấn đề tồn đọng ở mỗi công trình để từ đó phân loại sự cố, các vấn đề tồn đọng trong xây dựng phần ngầm giúp cho việc điều chỉnh các quy trình quy phạm cho phù hợp hơn, tránh được các lỗi lặp đã được cảnh báo trước và tìm ra các nguyên nhân nhanh chóng. Cuối cùng, ta cần phải bổ sung các chế tài xử phạt nghiêm minh đối với các cá nhân, đơn vị nếu để xảy ra sự cố, để xảy ra nhiều vấn đề tồn tại. 5. Kết luận Để hạn chế, giảm thiểu những tồn tại và rủi ro trong xây dựng phần ngầm của nhà cao tầng ta cần phải chú ý: - Thực hiện nghiêm túc các quy định từ khâu khảo sát, thiết kế tới thi công, giám sát tới việc sử dụng đúng cách. Nâng cao, năng lực của các chủ thể tham gia xây dựng phần ngầm, bổ sung các yêu cầu về kiến thức chuyên môn về Địa kỹ thuật. - Cần tăng cường công tác báo cáo hiện trường, giám sát tác giả, kiểm tra đối chứng tại hiện trường, sự tăng cường ý thức và trách nhiệm về an toàn cho đội ngũ kỹ sư, giám sát và công nhân trên công trường. Sự điều chỉnh quy trình quy phạm cho phù hợp điều kiện thực tế tại Hà Nội. Luôn chú trọng quan trắc công trình, quan trắc công trình lân cận và đề cao các biện pháp phòng ngừa để hạn chế rủi ro. - Cần phải có thêm chế tài, biện pháp để gắn trách nhiệm của từng chủ thể tham gia vào quá trình xây dựng, có xử phạt công minh đối với những sai phạm gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng công trình./.