Trang chủ . Tin chuyên nghành

CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ MÓNG NÔNG



Tóm tắt :               

              

Đối với một công trình bất kỳ sau khi đưa vào sử dụng, người chủ luôn muốn điều chỉnh thay đổi công năng, không gian bên trong công trình để phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng của mình. Điều này trực tiếp dẫn đến những thay đổi về tải trọng xuống móng của công trình. Do đó, để đảm bảo khả năng chịu lực cho công trình, người ta phải thực hiện các biện pháp cải tạo, gia cố móng. Ngoài ra, khi tính toán người thiết kế có thể mắc lỗi trong việc tính toán tải trọng ngang tác động vào công trình, đặc biệt là lực động đất, việc này dẫn đến tải trọng tác động lên móng thực tế lớn hơn so với thiết kế tính toán, việc gia cố móng trong trường hợp này là rất cần thiết. Công tác gia cố móng đa phần phải thực hiện trong điều kiện không thuận lợi nên đòi hỏi sử dụng các công nghệ cũng như vật liệu xây dựng đặc biệt, việc thi công gặp rất nhiều khó khăn khi sử dụng các phương tiện cơ giới hay cung cấp những vật liệu cần thiết tới công trường.

Những vấn đề trong công tác gia cố móng hiện nay gần như hoàn toàn không được nhắc đến trong tiêu chuẩn cũng như trong các chỉ dẫn kỹ thuật thông dụng. Bài viết mô tả một số giải pháp gia cố móng nông đang được sử dụng rộng rãi hiện nay và có hiệu quả lớn trong việc tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình. Tuy nhiên, việc lựa chọn giải pháp phù hợp sẽ được những kỹ sư cân nhắc và chọn lựa tuỳ theo các điều kiện thực tế trên công trường.

 

1. Giới thiệu: 

                        

Nhu cầu của chủ công trình rất đa dạng, có thể là thay đổi vị trí hoặc thay thế máy móc thiết bị cũ, các kết cấu nhỏ, hay cũng có thể là kéo dài nhịp các gian nhà, thêm không gian tầng hầm để chứa vật liệu, hàng hoá, vv. Tất cả các trường hợp này đều dẫn đến thay đổi tải trọng truyền xuống móng, những giải pháp gia cố móng là thật sự cần thiết  để giúp cho hệ kết cấu có thể làm việc trong điều kiện không thuận lợi do những thay đổi này gây nên. Cải tạo, gia cố móng công trình trong đa số các trường hợp đều thực hiện trong công trình cũ, điều kiện không thuận lợi, gặp rất nhiều hạn chế trong việc sử dụng các phương tiện cơ giới và khó khăn trong việc cung cấp vật liệu cho công trường. Do đó, người ta phải sử dụng những công nghệ thi công và các loại vật liệu đặc biệt, đồng thời tăng nhân công để giảm thiểu thời gian thi công, dẫn đến chi phí cho công tác cải tạo, gia cố thường cao hơn so với chi phí xây dựng mới công trình.

Công tác gia cố sẽ dẫn những thay đổi về sơ đồ chịu lực hoặc kích thước móng để đảm bảo móng có thể làm việc trong điều kiện mới sau khi có những thay đổi công năng phía trên công trình hoặc người ta muốn thay thế một số cấu kiện trên đã bị phá huỷ, không đảm bảo khả năng chịu lực dẫn đến thay đổi nội lực truyền xuống móng. Ngoài ra, trong một số trường hợp, việc gia cố móng phải thực hiện do tải trọng động đất, tải trọng này có thể gây ra nhiều vấn đề cho móng cũng như là tăng tải trọng ngang cho các kết cấu bên trên.

Móng của công trình là cấu kiện chịu tải trọng lớn trong thời gian dài. Do đó, cũng không phải là quá lạ lùng nếu móng bị phá hoại trước thời gian tính toán trong thiết kế. Đặc biệt nếu móng đặt ở môi trường có độ ăn mòn cao hay tiếp xúc trực tiếp với nước ngầm, lớp bảo vệ bê tông bị phá huỷ và cốt thép bị ăn mòn rất nhanh. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp làm móng bị phá hoại và mất khả năng chịu lực, dẫn tới việc gia cố móng là không thể tránh được.

 

2. Những giải pháp chung cho gia cố móng nông:

 

Việc lựa chọn giải pháp gia cố móng nông phụ thuộc vào các nguyên nhân ảnh hưởng đến móng ví dụ như là cốt thép, đặc điểm móng hiện trạng hay các điều kiện địa chất tại vị trí xây dựng công trình.

Chúng ta đều biết rằng việc thiết kế gia cố, cải tạo khó hơn rất nhiều so với thiết kế một công trình hoàn toàn mới. Mỗi công trình có những đặc điểm khác nhau, do đó khi thiết kế, các kỹ sư đều phải xem xét tổng thể nhiều yếu tố như là: điều kiện thi công, khả năng chịu lực, biến dạng của các cấu kiện, các liên kết trong công trình trước khi đưa ra phương án cải tạo.

Các giải pháp gia cố móng nông hiện nay đang thường được sử dụng bao gồm những loại sau:

1)  Gia cố móng bằng cách chèn vữa xi măng vào các vị trí phá hoại trên móng.

2)  Thay thế một phần bản cánh móng khi xuất hiện những hư hỏng nghiêm trọng.

3)  Bổ sung, lắp đặt thêm hệ thống đai nẹp hoặc kết cấu áo bọc gia cường mà không mở rộng kích thước đáy móng.

4)  Mở rộng kích thước đáy móng (khi tải trọng xuống móng tăng lên đáng kể)

5)  Gia cố bằng cọc đúc sẵn (khi tải trọng tăng lên đáng kể và lớp đất dưới đáy móng là cứng, đồng thời điều kiện thi công không quá khó khăn)

6)  Gia cố bằng cọc thi công tại hiện trường (cọc khoan nhồi) (khi tải trọng công trình tăng lên đáng kể và lớp đất dưới đáy móng dày và yếu, đồng thời điều kiện thi công gặp nhiều khó khăn)

7)  Truyền một phần tải tới phần móng bố trí thêm ( trong điều kiện nội lực tại vị trí móng cần gia cố rất phức tạp)

8)  Chuyển móng đơn thành móng băng (khi mà các móng đơn có sự chênh lún lớn). Khi có sự thay đổi tải trọng đáng kể, phương pháp này cũng cần lắp đặt thêm một số thiết bị hỗ trợ khác.

 

3. Gia cố móng bằng cách bọc bê tông:

 

Móng các công trình nhà dân dụng và công nghiệp xây dựng vào nửa đầu của thế kỷ 20 thường được xây bằng đá hộc, bê tông gạch vỡ hoặc gạch nung. Sau thời gian dài sử dụng, những vật liệu này dần mất khả năng chịu lực và rất dễ bị phá hoại bởi các yếu tố bên ngoài như nước ngầm, ăn mòn vật liệu, nhiệt độ và nhiều yếu tố khác. Trong trường hợp này, nhiều vị trí trên mặt móng xuất hiện bong tróc, hư hỏng.

Vữa xi măng được sử dụng để cải tạo và gia cố khả năng chịu lực cho móng. Vữa được trộn với tỉ lệ 1:1 đến 1:2 và phụt vào những lỗ hổng, khuyết tật trong móng dưới áp suất 0.2-1 MPa. Móng cũng có thể được gia cố bằng cách bọc vữa cát thô, hoặc phun bê tông lên lưới thép đã bố trí bọc sẵn xung quanh móng cũ. Trong trường hợp việc phun bê tông quá khó khăn, móng có thể được bọc áo bê tông trên toàn bộ chiều cao của móng hoặc tại một số điểm định sẵn (Hình 1). Người ta có thể bố trí sẵn những ống phun trên kết cấu áo bọc này để thuận tiện cho việc bơm vữa vào trong móng, điều này hạn chế được vữa xi măng chảy từ trong móng xuống đất.

Khi vết nứt xuất hiện ở phần phía đáy móng, móng sẽ được gia cố bằng cách đặt các dầm bê tông dọc dưới đáy móng (Hình 2). Sau đó toàn bộ móng sẽ được bọc bê tông thành một khối thống nhất cùng với dầm móng. Tuỳ vào mức độ tăng tải trọng, móng có thể được gia cố liên tục hoặc cục bộ từng vị trí, kích thước đáy móng tăng lên khi gia cố trong khi chiều sâu chôn móng là không đổi.

Gia cố móng bằng áo bọc bê tông có thể thực hiện mà không nhất thiết phải tăng diện tích chịu tải ở đáy móng, kể cả khi đất nền không có cường độ tương xứng, móng bị phá huỷ một phần hoặc tải trọng xuống móng tăng đáng kể trong quá trình cải tạo. Hình (3.a) là giải pháp bọc áo bê tông cho phần trên của móng, điều này làm tăng khả năng chịu tải phân bố cho cánh móng mà không làm tăng kích thước đáy móng. Trong khi hình (3.b) là giải pháp gia cố móng đồng thời mở rộng đáy móng. Hình 4 là phương pháp gia cố cho móng đơn.

 

Hình 1: Giải pháp gia cố móng băng; 1- Móng; 2- Dầm BTCT;
3- Áo bọc BTCT; 4- Tường công trình; 5- Dầm thép ngang;

6- Bê tông toàn khối[1]

 

Hình 2: Tải trọng truyền qua dầm dọc và dầm ngang [3]

Hình 3: a) Giải pháp gia cố móng không mở rộng đáy móng

1- Bu lông; 2-Lưới thép hàn; 3- Kết cấu áo bọc

             b) Giải pháp gia cố móng có mở rộng đáy móng       

    1- Móng; 2- Kết cấu bọc gia cường; 3- Tường móng[1]

 

Hình 4: Giải pháp gia cố móng đơn

1- Móng; 2- Kết cấu áo bọc; 3- Cột; 4- Cốt thép [1]

 

Khi thực hiện việc gia cố móng bằng áo bọc bê tông, không phải lúc nào ta cũng có thể đảm bảo chất lượng liên kết giữa bê tông mới và bê tông móng cũ. Để giải quyết vấn đề này, người ta có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau như là: đập bỏ lớp bê tông bảo vệ và hàn các râu thép, bu lông neo hoặc các cấu kiện khác vào móng cũ, chát vữa xi măng tươi lên mặt nhám của móng cũ hay thay đổi thành phần cốt liệu trong bê tông… để tăng cường liên kết tại những vị trí tiếp giáp.

 

4. Giải pháp gia cố bằng cách mở rộng đáy móng:

 

Gia cố móng nông bằng mở rộng đáy móng đồng thời tăng chiều sâu chôn móng bằng cách thêm các kết cấu chống đỡ phía dưới móng cũ. Người ta đặt thêm bản bê tông cốt thép ở phía dưới móng cũ, giải pháp này không làm thay đổi đáng kể chiều sâu chôn móng mà vẫn tăng khả năng chịu lực cho móng. Đất dưới móng cũ được đào cục bộ 1-2m và bản bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ được bố trí thêm trong những hố đào này (Hình 5).

 

       Hình 5: Những giải pháp khác nhau để mở rộng đáy móng

      1- Móng; 2- Cột; 3- Hố đào; 4- Tường; 5- Bản BTCT; 6- Cốt thép [1]

 

Sau khi thi công xong phần bản gia cố, đất dưới đáy móng được nén chặt bởi kết cấu móng mới, khoảng trống còn lại trong hố đào được lấp đầy bằng bê tông đầm chặt. Trong một số trường hợp để tránh nguy hiểm, người ta phải làm giảm tải trọng xuống móng trong quá trình cải tạo bằng cách lắp đặt thêm hệ chống đỡ tạm thời hoặc cừ thép.

 

5. Giải pháp gia cố bằng cách chuyển đổi loại móng:

 

Trong công tác gia cố móng đơn, đôi khi người ta cải tạo móng đơn thành móng băng hoặc móng băng thành móng bè. Trường hợp này xảy ra khi lớp đất dưới đáy móng có biến dạng lớn, giữa các móng đơn có sự chênh lún đáng kể, tải trọng cũng như điều kiện làm việc của móng thay đổi do công năng và kết cấu bên trên công trình có sự thay đổi, độ cứng của công trình cần được tăng lên và một vài nguyên nhân khác. Tường bê tông cốt thép được thêm vào với vai trò liên kết các móng đơn cũ với nhau để chuyển móng đơn dưới cột thành móng băng (Hình 6).

 

Hình 6: Giải pháp chuyển móng đơn thành móng băng [1]

1- Móng đơn; 2- Tường bê tông; 3- Cốt thép; 4- Phần móng được mở rộng

 

Để đảm bảo liên kết giữa tường BTCT đổ thêm và móng cũ, người ta đánh nhám, khía rãnh tại những vị trí tiếp xúc của cốt thép để hàn thép của tường mới với thép của móng cũ. Tuỳ từng trường hợp, nếu các kỹ sư chỉ muốn tăng độ cứng và giảm chênh lún giữa các móng cũ thì chỉ cần bố trí thêm tường là đủ, còn nếu muốn tăng khả năng chịu tải cho móng mới thì phần phía dưới chân tường có thể mở rộng ra để tăng diện chịu tải cho móng.

 

Giải pháp chuyển từ móng băng sang móng bè được thực hiện bằng cách thêm bản bê tông cốt thép nối chân của các móng băng với nhau (Hình 7). Người ta đục sẵn lỗ ở phần dưới của móng băng và bố trí các giằng bê tông cách nhau từ 3 đến 4m để tăng cứng cho bản bê tông nối đáy móng. Hình 8 là hình ảnh trên công trường thực tế thực hiện giải pháp gia cường móng thông qua bọc bê tông cốt thép và mở rộng kích thước của móng.

 

Hình 7:Giải pháp chuyển móng băng thành móng bè

3- Cốt thép; 5- Móng băng; 6- Lỗ trên móng băng

7- Bản bê tông cốt thép; 8- Giằng bê tông [1]

 

 

Hình 8: Đục trơ cốt thép móng cũ  để hàn với cốt thép áo bọc gia cố (trái),

Đào xung quanh móng cũ và bố trí thêm cốt thép để mở rộng móng (phải)

 

6. Giải pháp gia cố móng bằng cọc bê tông cốt thép:

 

Giải pháp này thường được sử dụng trong những trường hợp gia cố móng nông cực kỳ phức tạp, khi mà tải trọng của công trình phải truyền xuống lớp đất tốt nằm rất sâu đưới đáy móng, hay đặc biệt những móng đặt tại nơi có mực nước ngầm cao. Móng băng có thể được gia cường bằng cách bố trí thêm 1 hoặc 2 hàng cọc bê tông cốt thép ở một bên hoặc cả 2 bên cánh móng, trong khi đó đối với móng đơn thì người ta thường bố trí cọc xung quanh để tạo thành đế vững chắc cho móng.

 

Chiều sâu cọc phụ thuộc vào loại tiết diện cọc và điều kiện địa chất công trình. Trong trường hợp tải trọng lớn có thể phải bố trí đến 2 hàng cọc. Cọc được đặt trực tiếp dưới đáy móng nếu móng đủ rộng, trong trường hợp ngược lại cọc được đặt dưới kết cấu mở rộng ra từ móng cũ như thể hiện trọng hình 9.

 

Hình 9: Các giải pháp khác gia cố móng bằng cọc

           1- Móng; 2- Cc; 3- Dm bê tông ct thép; 4- Giằng [1]

 

Lỗ rỗng và rãnh phải được bố trí sẵn trên móng cũ hoặc các dầm bê tông nhô ra tại vị trí đầu cọc, các dầm này được giằng với nhau bằng giằng thép. Những dầm này thường là dầm liên tục vì phản lực đầu cọc sẽ được phân bố đều trên dọc chiều dài dầm và làm tăng độ cứng theo phương dọc móng. Người ta cũng có thể sử dụng cọc nghiêng, phương pháp này đặc biệt hiệu quả với công trình phải chịu tải trọng ngang lớn như động đất.

 

7. Những giải pháp gia cố đặc biệt khác:

 

Việc gia cố móng nông phải được thi công và giám sát trực tiếp theo quy trình rất chặt chẽ. Các công việc phải thực hiện trong thời gian nhanh nhất có thể và hạn chế tối đa sử dụng máy móc cơ giới. Công tác bê tông thường thực hiện trong điều kiện khó khăn nhưng vẫn phải theo đúng trình tự, công tác tiếp theo chỉ được thực hiện khi bê tông đạt cường độ quy định. Các cấu kiện bê tông gia cố tiếp xúc trực tiếp với môi trường có độ ăn mòn cao thì phải được làm bằng bê tông nặng chống thấm với tỷ lệ trộn nước và xi măng là 0.55. Tỷ trọng của bê tông được chọn dựa trên độ ăn mòn của môi trường xung quanh. Xi măng pooc lăng mác cao là vật liệu thường xuyên được sử dụng khi thực hiện công tác gia cố. Thành phần hoá học của xi măng, tỷ trọng và cường độ của vữa cũng phải tuân theo những chỉ dẫn kỹ thuật nghiêm ngặt. Thép dọc, thép đai, bu lông… phải được kiểm tra kỹ trước khi đổ bê tông.

Khối lượng công tác bê tông thực hiện khi cải tạo công trình thường lớn hơn 1.5 đến 2 lần so với thông thường bởi vì cần cẩu hay các thiết bị đổ bê tông bằng cơ giới không thể sử dụng trong hầu hết các trường hợp. Phụ gia cũng có thể được sử dụng để làm giảm thời gian bê tông đạt cường độ cho phép.

Trước khi bắt đầu gia cố móng nhà nhiều tầng, chúng ta nên gia cố bằng cách truyền tải trọng sàn đến các kết cấu chống tạm (hình 10). Các thiết bị chống tạm này được lắp đặt trước tiên ở tầng hầm hoặc tầng trệt của công trình, sau đó là các tầng trên. Dầm gỗ hoặc dầm thép nằm ngang song song với dầm đỡ tường, đỡ chân của các thanh chống. Tải trọng công trình được truyền qua kết cấu chống tạm xuống mặt đất cách tường 1.5 đến 2m trong thời gian mà người ta thực hiện các công tác gia cố móng hoặc nền đất dưới đáy móng.

 

Hình 10: Bố trí chống đỡ khi thực hiện gia cố móng nông [1]

 

8. Kết luận:

 

Gia cố móng thường cần thiết khi có sự thay đổi về công năng của công trình; những thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị tải trọng thẳng đứng của hệ kết cấu. Ngoài ra, những lỗi xảy ra trong quá trình tính toán tải trọng khi thiết kế công trình, đặc biệt là lực ngang như động đất cũng là một vấn đề quan trọng dẫn đến việc cần thiết phải có các biện pháp gia cố móng. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình gia cố móng đều phải thực hiện trong điều kiện không thuận lợi. Do đó, công tác gia cố đòi hỏi sử dụng các công nghệ cũng như vật liệu xây dựng đặc biệt.

Công tác gia cố có thể làm thay đổi kết cấu hoặc kích thước của móng cũ để đảm bảo những cấu kiện này có thể làm việc trong điều kiện mới.

Việc lựa chọn các giải pháp gia cố móng nông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như là: cốt thép, đặc điểm của móng cũ hay điều kiện địa chất tại vị trí công trình.

Móng nông có thể được gia cố bằng nhiều cách khác nhau như là: Chèn vữa xi măng vào các vị trí khuyết tật, thay thế một phần bản móng, bọc áo bê tông cốt thép hoặc mở rộng đáy móng, gia cố bằng cọc đúc sẵn hoặc cọc thi công tại hiện trường, chuyển móng đơn sang móng băng, chuyển móng băng thành móng bè.

 

9. Tài liệu tham khảo:

 

 [1] L.K.Ginzburg, V.B.Shvets and V.I.Feklin, Reinforcement and Reconstruction of

Foundations, Balkema, 1996

[2] M.J.Tomlinson and R.Boorman, Foundation Design and Construction, Longman

Publication Group, 1995

[3] Foundation Retrofit and Rehabilitation, Alaska Building Research Series, 2001 [4] Robert W.Day, Geotechnical and Foundation Engineering: Design and

Construction, McGraw-Hill, 1999

[5] M.Saiid Saiidi, David Sanders and Suresh Acharya, Seismic Retrofit of Spread footings supporting bridge columns with short dowels, Construction and Building Materials, 2001

[6] Marcel Dekker, Wind and Earthquake Resistant Buildings, John A.Martin & Associates, 2005

 

BCHĐCS

 

 

 



Gửi abc

Thảo luận về dự án: (0 Comments)