Kiểm định nứt bê tông nền công trình công nghiệp

Một số thách thức trong xây dựng công trình công nghiệp ở khu vực nói trên đó là địa chất yếu, tải trọng máy sản xuất và hoạt tải sử dụng truyền lên sàn tầng 1 lớn (có thể từ 1÷5 tấn/m²), giới hạn chi phí xây dựng. Qua khảo sát nhiều nhà máy bị sự cố lún, nứt sàn tầng 1 cho thấy. Sau khi thi công và đưa vào sử dụng một thời gian nền tầng 1 công trình lún, nứt kết cấu sàn và ảnh hưởng đến khai thác sử dụng bình thường. Nhiều công trình gián đoạn sản xuất để khắc phục sự cố gây tổn thất vô cùng lớn do không đáp ứng kế hoạch sản xuất kinh doanh, mất thêm chi phí sửa chữa cải tạo, gây mệt mỏi cho các bên tham gia vào dự án và các đối tác. Chính vì vậy tác giả nghiên cứu các quá trình thực hiện xây dựng và khai thác sử dụng công trình, từ đó đưa ra khuyến cáo và chỉ dẫn cụ thể giúp cho các tổ chức tham gia thực hiện dự án đảm bảo chất lượng trong toàn bộ quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành.

2. Nội dung

2.1. Công tác khoan khảo sát địa chất

Công tác khoan khảo sát địa chất cần được tiến hành sau khi có nhiệm vụ khảo sát địa chất và đề cương khoan khảo sát. Ngoài ra, nội dung thực hiện tuân thủ chặt chẽ tiêu chuẩn khoan khảo sát.

Có một số lưu ý chủ đạo như sau cần được đáp ứng của công tác khoan khảo sát:

– Số lượng lỗ khoan với công trình công nghiệp trong nền đất yếu có thể đáp ứng tiêu chuẩn, nhưng để mang lại dữ liệu đầu vào tin cậy cao cho công tác thiết kế, có thể tăng mật độ lỗ khoan. Trong đó nên có 1/3 điểm khoan khống chế và 2/3 là số còn lại. Trong một số báo cáo khảo sát ở một số dự án tác giả nhận thấy lỗ khoan có chiều dày đồng đều nhau. Ví dụ Tài liệu hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất một số công trình có lỗ khoan khống chế.

– Chiều sâu lỗ khoan chỉ sâu hơn so với mũi cọc từ 1,5m đến 2m là không nên, bởi vì thiếu số liệu để kiểm tra về địa tầng và kiểm tra lún khối móng quy ước. Theo số liệu thực tế các dự án cho thấy, bài toán kiểm tra trạng thái giới hạn 2 của kết cấu móng thường bị thiếu. Vấn đề lún của công trình gây nhiều hệ quả xấu.

– Về số liệu thí nghiệm: Một số báo cáo khảo sát địa chất không có các kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu nén cố kết một trục không nở hông (không thí nghiệm) nên kết quả tính toán lún và ổn định lún không chính xác.

2.2. Công tác thiết kế

Hiện trạng nền của khu công nghiệp thường được xây dựng khu vực trước đó là cánh đồng canh tác nông nghiệp. Nhiều khu vực đã tôn nền bằng đất, đá vụn để nâng cao độ. Một số trường hợp nâng từ 1÷3 hoặc lớn hơn.

Theo một số kết quả kiểm định công trình cho thấy, với lớp đất đá lấp từ 2-3m là một lớp gia tải cho địa tầng công trình và theo thời gian đất nền bị lún. Kết quả quan trắc nhiều công trình và kết quả tính toán lún cố kết của đất khi chịu gia tải theo thời gian có sự tương đồng về thực trạng lún theo thời gian của đất. Tuy nhiên, một số dự án lựa chọn giải pháp thiết kế kết cấu nền tầng 1 là sàn bê tông cốt thép, trong đó cọc và nền đất tương tác đồng thời để đỡ sàn nền tầng 1. Sau một thời gian, phần nền đất lún xuống, do lớp đất san lấp gia tải khiến lớp đất dưới cố kết và lún xuống, toàn bộ sàn không còn phản lực của đất nền. Nội dung này dẫn đến sơ đồ làm việc thực tế khác với tính toán và theo hướng bất lợi. Nội lực trong sàn tăng cao và sàn bị võng, nứt. Khu vực sàn liên kết với móng có mô men âm và lực cắt lớn gây ra nứt mạnh.

Lưu ý quan trọng với địa tầng đất yếu, đất hiện trạng được tôn nền, kết cấu sàn tầng 1 không nên sử dụng phương án cọc và nền làm việc đồng thời để đỡ sàn. Vì theo thời gian nền bị lún, sơ đồ làm việc không như thực tế ban đầu và sàn nứt. Nên sử dụng giải pháp kết cấu sao cho toàn bộ tải trọng nền sàn tầng 1 truyền xuống móng và cọc.

Trường hợp không sử dụng cọc cho nền, mà toàn bộ sàn tầng 1 tựa nên nền đất thì cần có cấu tạo chia khe lún sao cho sàn lún đồng thời tránh bị nứt.

Khi thiết kế kết cấu cần tính toán kỹ độ lún đất san nền và địa tầng phía dưới để xác định độ lún dài hạn theo thời gian, phục vụ đánh giá kiểm tra quá trình sử dụng về sau.

2.3. Công tác thi công và nghiệm thu

Công tác thi công và nghiệm thu cần tuyệt đối tuân thủ hồ sơ thiết kế, chỉ dẫn kỹ thuật, tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng. Ngoài ra cần lập biện pháp thi công đảm bảo an toàn chất lượng. Đối với kết cấu phần ngầm và thi công nền tầng 1 ảnh hưởng đến chất lượng phần sàn nền, những công tác chính cần lưu ý như sau:

a. Công tác thi công cọc

Về thi công cọc cần tuyệt đối tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn thi công nghiệm thu, chỉ dẫn kỹ thuật chi tiết về thi công cọc và biện pháp thi công được duyệt. Nếu cọc thi công không đủ sức chịu tải hoặc bị lệch, gãy, nứt sẽ ảnh hưởng đến chịu tải kết cấu về sau. Trong đó có một số bất lợi sau thường gặp phải dẫn đến sự cố thi công cọc cần được lưu ý triệt để.

– Chuẩn bị mặt bằng máy thi công nền

Nền cho khu vực thi công ép cọc phải đảm bảo bằng phẳng, chắc chắn theo yêu cầu cho công tác tổ hợp máy, cấp tải cho công tác thí nghiệm. Một số dự án không làm tốt công tác này gây sai sót lớn về kỹ thuật do tác động dịch chuyển đất mặt nền khi ép cọc và vận chuyển trang thiết bị. Do vậy, nền phải chịu được tải trọng phát sinh khi tháo, lắp máy cho công tác ép cọc; các phương tiện vận chuyển và cẩu phục vụ, hạ hàng. Với máy ép cọc khi lắp dựng và thi công có thể mang tải trọng máy từ 600 tấn đến 1200 tấn, công tác làm nền là bắt buộc.

Đặc biệt ở các dự án xây dựng ở khu vực đất nền sét dẻo hoặc cát pha là nền yếu, công tác làm nền càng cần chặt chẽ. Giải pháp kiến nghị thực hiện là sử dụng đá dăm hoặc cát thô rải đều tạo phẳng. Cần có tính toán chiều dày san lấp, cao độ nền so với công trình thi công và công trình xung quanh. Có biện pháp lu nền đạt độ chặt khoảng K90 đến K95. Đồng thời nên có tính toán tải trọng máy ép tác dụng xuống nền trong quá trình di chuyển để phân tích nguy cơ dịch chuyển nền tác động nên cọc.

– Thực hiện ép cọc, kiểm tra độ thẳng đứng của cọc khi ép, kiểm tra vận tốc ép

Lưu ý đặc biệt cần đạt được là cọc phải đảm bảo độ lệch <1%.

+ Trong trường hợp cọc dưới bị nghiêng trên 1/100, Cọc được thử kéo ra và lắp lại theo quy định cho phép.

+ Tốc độ ép cọc cần kiểm soát theo quy định của TCVN 9394:2012. Do địa chất yếu, tốc độ ép cọc không kiểm soát, dẫn đến ép cọc quá nhanh gây ra nghiêng cọc, lệch cọc, dịch chuyển đất nền và dịch chuyển các cọc đã ép, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của hệ kết cấu cọc nền và cọc công trình gây lún và nứt về sau.

– Sơ đồ di chuyển máy ép

Máy ép nên di chuyển sao cho thứ tự ép cọc đảm bảo nguyên tắc tránh chèn ép đất của cọc ép sau đất nền đã ép và hạn chế đẩy trồi nền đất. Do cọc khi ép xuống sẽ chiếm chỗ của đất dưới nền công trình. Vì vậy biện pháp thi công khi lập có thể ép từ giữa công trình lan ra xung quanh biên. Hoặc ép từ đầu này đến đầu kia của công trình. Cần phải có bài toán tính toán đẩy trồi đất nền khi ép cọc và phương án khoan dẫn rút đất để giảm áp lực đất đẩy trồi khi cần thiết.

– Phối hợp giữa công tác ép cọc và đào đất

Một số trường hợp do mặt bằng rộng, dự án chia phân khu ép cọc và phân khu khác đào đất thi công cọc. Tuy nhiên, biện pháp này không kiểm tra kỹ lưỡng có thể dẫn đến việc đất nền dịch chuyển ngang và gãy cọc, xô cọc. Do vậy cần chia phân khu đào đất và phân khu ép cọc sao cho bài toán dịch chuyển đất nền không xảy ra do tác động giữa biện pháp đào đất gây chênh lệch áp lực và ép cọc gia tải gây dịch chuyển đất.

b. Về thi công kết cấu đài giằng móng và sàn tầng 1

Về thi công kết cấu nền thông thường được các dự án làm tuân thủ tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Tuy nhiên lưu ý đặc biệt là cần có phân đoạn và chia mạch ngừng cũng như xử lý mạch ngừng thi công phù hợp.

Cần quan trắc lún công trình, lún nền trong suốt quá trình thi công để có dữ liệu phản hồi và cảnh báo về giải pháp khảo sát, thiết kế và công nghệ thi công.

2.4. Về khảo sát và sử dụng

Một số dự án có sơ đồ chất tải sử dụng trên mặt bằng là đa dạng có phân khu 1 tấn/m², có khu vực 5 tấn/m², phụ thuộc vào các dây chuyền công nghệ sản xuất. Bài toán này có thể thay đổi trong thực tế, nếu không được kiểm soát thì nhiều khu vực chất tải vượt so với thiết kế ban đầu, gây ra nội lực bất lợi.

Do vậy cần luôn đảm bảo tuân thủ chỉ dẫn kỹ thuật. Các phân khu tải trọng sản xuất cần tuân thủ đúng theo thiết kế sao cho hoạt tải sử dụng không được vượt quá tải trọng thiết kế.

Khi đưa vào vận hành sử dụng cần quan trắc lún công trình, lún nền, lún hạ tầng để có đánh giá và cảnh báo về công tác vận hành và bảo trì.

3. Kết luận và kiến nghị

– Kết luận

Một số dự án nhà máy, nhà xưởng sản xuất được xây dựng tại khu vực nền đất yếu đã xảy ra sự cố lún, nứt nền. Do vậy, quản lý chất lượng các công tác khảo sát, thiết kế, thi công và vận hành khai thác là quan trọng, trong đó có một số lưu ý đặc thù dành cho công tác trên do các sự cố xảy ra xuất phát từ nguyên nhân phổ biến.

Về công tác khảo sát: Cần cung cấp đầy đủ thông tin và số liệu địa chất công trình phục vụ tính toán sức chịu tải cọc công trình và tính lún cho đất nền công trình. Đặc biệt bài toán lún theo thời gian của nền đất.

Đối với công tác thiết kế: Cần có giải pháp thiết kế nền công trình phù hợp. Cụ thể với địa chất yếu, chỉ số SPT nhỏ nên thiết kế giải pháp toàn bộ nền sàn tầng 1 có  hệ thống truyền tải lên các dầm, giằng móng và truyền xuống cọc. Không nên sử dụng giải pháp cọc và nền đồng thời làm việc cùng nhau. Trường hợp không sử dụng cọc đỡ nền tầng 1, toàn bộ sàn tầng 1 truyền lên nền đất đã san lấp và lu lèn. Công tác thiết kế cần có tính toán chi tiết về lún cố kết theo thời gian dài hạn và có chi tiết cấu tạo chia khe co và khe lún cho sàn nền tầng 1.

Công tác thi công xây dựng: Tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu, đặc biệt là thi công ép cọc trong địa chất yếu. Do rủi ro đến từ việc gia tải của máy thi công, gây tải trọng phụ gây dịch chuyển đất nền và dẫn đến xô dịch và gãy cọc ngầm. Kết cấu sàn có mặt bằng lớn cần chia phân đoạn thi công để đảm bảo bài toán hạn chế co ngót gây nứt. Cần có quan trắc lún công trình trong quá trình thi công và giai đoạn sử dụng phục vụ việc đánh giá phản hồi về chất lượng công trình.

Giai đoạn sử dụng vận hành: Tuyệt đối tuân thủ chỉ dẫn kỹ thuật về bố trí tải trọng theo hồ sơ thiết kế và chỉ dẫn kỹ thuật được duyệt. Không để tải trọng bị vượt quá.

– Kiến nghị

Chủ đầu tư khi tổ chức công tác lập dự án đến giai đoạn thực hiện dự án xây dựng cần mời đơn vị tư vấn quản lý dự án chuyên nghiệp để đảm bảo chất lượng các công đoạn triển khai từ thiết kế cho đến công tác thi công

Tạp chí Vật liệu Xây dựng