Việc luận chứng giải pháp móng có ý nghĩa rất quan trọng, từ đó mới có thể đề xuất dạng công tác, khối lượng khảo sát hợp lý, đầy đủ.
Việc luận chứng được tiến hành trên cơ sở đã có tài liệu khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn trước và quy mô công trình dự kiến. Việc chúng ta là luận chứng giải pháp móng cho phù hợp. Người khảo sát địa chất công trình phải có kiến thức nhất định về nền móng để có thể tư vấn cho bên thiết kế giải pháp móng phù hợp (nếu công trình đó không có gì đặc biệt).
Đầu tiên chúng ta phải hiểu công tác khảo sát địa chất công trình giúp cho nhà thiết kế lựa chọn giải pháp móng kinh tế nhất, nhưng phải đảm kỹ thuật, an toàn. Tức là bao giờ cũng chọn giải pháp móng chi phí thấp nhất, thi công đơn giản nhất.
Sau khi tính toán về ổn định (theo sức chịu và biến dạng), phương án móng đó đảm bảo thì được chọn. Nếu không đảm bảo ổn định, phương án móng khác sẽ được lựa chọn nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, đương nhiên chi phí sẽ tốn kém hơn. Mức độ chi phí tăng dần (so sánh một cách tương đối) theo các kiểu móng như (móng băng đơn giản; móng băng được gia cố cọc tre, cừ tràm, đệm cát…; móng cọc đóng; móng cọc ép; móng cọc khoan nhồi)
Phần kết cấu móng chiếm một tỷ trọng đáng kể trong giá thành xây dựng phần thô công trình. Với những công trình xây chen, công trình có tầng hầm, phần móng-cọc có thể chiếm từ 30%-40% giá thành xây dựng phần thô công trình. Ngoài ra phần kết cấu móng có những đặc điểm cần lưu ý:
– Kết cấu móng liên quan trực tiếp đến đất, nước, mặt bằng. Các yếu tố địa chất này thay đổi, và khó nắm bắt. Dù có khảo sát thì cũng chưa để đại diện hoàn toàn cho tính chất của toàn bộ lô đất xây dựng.
– Khi khi thi công xong phần kết cấu, toàn bộ phần móng được lấp lại. Vì vậy nếu có sai sót, rất khó phát hiện, và nếu phát hiện ra cũng rất khó khắc phục.
– Liên quan trực tiếp tới an toàn cho công trình, an toàn cho công trình xung quanh. Với những nhà xây chen thì việc thi công móng phải được lên phương án khi thiết kế.
Như vậy, thiết kế-thi công kết cấu móng là giải quyết một sự mâu thuẫn khá gay gắt: cần sự an toàn cao nhưng có giá thành thấp nhất. Để giải quyết mâu thuẫn trên thì chỉ có cách: thiết kế tiết kiệm, kỹ càng, thi công đảm bảo chất lượng.
Theo kinh nghiệm thiết kế, thi công nhiều công trình từ thấp tầng tới cao tầng, từ nhà ở gia đình đến các công trình lớn của các tổ chức, chúng tôi đã giải quyết mâu thuẫn trên như sau:
Khảo sát địa chất công trình trước khi thiết kế
Công tác khảo sát địa chất công trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc cung cấp các thông tin thiết yếu nhằm:
– Đánh giá chi tiết mức độ thích hợp của môi trường và địa điểm đối với công trình dự kiến được xây dựng.
– Xác định các biến đổi của môi trường địa chất do hoạt động kinh tế – công trình của con người, và ảnh hưởng của những biến đổi này đối với bản thân công trình cũng như các công trình lân cận.
– Lựa chọn, thiết kế giải pháp móng tối ưu,hợp lý và tiết kiệm cho công trình.
– Đề xuất biện pháp thi công thích hợp và hữu hiệu nhất, đồng thời dự đoán trước được những khó khăn, trở ngại có thể phát sinh trong thời gian thi công.
– Đánh giá chính xác mức độ an toàn của các công trình đang tồn tại, thiết kế cải tạo nâng cấp công trình hiện có đồng thời nghiên cứu các trường hợp đã xảy ra gây hư hỏng công trình.
Tuy nhiên thực tiễn phần lớn Chủ nhà/Chủ đầu tư không chú ý đúng mực đến công tác nàyvà từ đó dẫn đến những thiết kế móng không tối ưu: Thường không khảo sát vì thấy không cần thiết, hoặc khảo sát chỉ mang tính thủ tục. Điều này dẫn đến mất an toàn vì không có thông tin địa chất, hoặc lãng phí (vì có ít thông tin nên phải thiết kế thiên về an toàn), hoặc dẫn đến phương án móng vừa mất an toàn, vừa lãng phí; có những trường hợp lãng phí rất lớn, mà chưa chắc đã an toàn.
Cách làm đúng nhất là Khảo sát địa chất công trình – địa chất thuỷ văn đầy đủ so với yêu cầu kỹ thuật. Không chỉ đơn thuần chỉ khoan khảo sát và lấy mẫu thí nghiệm; cần kết hợp cả địa vật lý và các phương pháp thí nghiệm hiện trường phù hợp để có những kết quả tối ưu nhất; và có giá thành phù hợp. Nhưng cụ thể thì cần có một đơn vị tư vấn khảo sát và thiết kế am hiểu để lập nhiệm vụ khảo sát địa kỹ thuật phù hợp nhất và tư vấn cho Chủ nhà/Chủ đầu tư.
Thiết kế tối ưu kết cấu móng
Thiết kế móng tối ưu ở đây là theo nghĩa là đạt được những mong muốn đề ra ngay từ khi bắt đầu thiết kế. Những yêu cầu ở đây là:
– Phù hợp với kiến trúc, cơ điện, kết cấu phần thân
– Phù hợp với điều kiện thi công, và khả thi về biện pháp thi công phần móng/phần ngầm
– An toàn, thông thường được hiểu là:
+ Đơn vị thiết kế khẳng định an toàn, và bảo vệ được (điều này là mặc nhiên);
+ Được thẩm tra bởi một đơn vị khác và đánh giá an toàn.
– Có giá thành phần kết cấu móng nhỏ nhất: đây là một hàm tối ưu quan trọng.
Đầu tiên phải nói đến tải trọng công trình truyền xuống móng, có 2 kiểu là truyền xuống cột (tải trọng tập trung, tính trên 1 cột, thường tính cho đài cọc) và tải trọng rải đều, tính theo chiều dài móng (móng băng). Tải trọng truyền xuống có liên quan đến phương án móng.Tư duy lối mòn cứ nhà thấp tầng là móng nông, trung tầng là móng cọc ép hoặc cọc đóng, cao tầng phải là cọc khoan nhồi là không đúng.
Hiện nay, thiết kế và thi công phần móng có những thói quen rất phổ biến:
– Với nhà dân từ 3-5 tầng: thì dùng móng băng, hoặc chủ nhà lo lắng thì dùng móng cọc tiết diện 20x20cm;
– Với nhà từ 6-11 tầng: thường dùng móng cọc, cọc ép với các tiết diện khác nhau;
– Với nhà cao tầng từ 12 tầng trở lên: dùng cọc khoan nhồi.
Thực tế, có rất nhiều phương án móng để lựa chọn:
– Phương án móng nông:
+ Móng đơn:
+ Móng băng:
+ Móng bè:
+ Móng bè có sườn:
+ Móng hộp: móng bè có sườn cao, và kết hợp với sàn tầng hầm, sàn tầng 1 để thành một hệ móng rất cứng và có thể kết hợp, biến đổi các loại móng trên cho phù hợp với từng công trình.
– Phương án móng sâu:
+ Cọc ép: cọc đặc vuông, cọc rỗng vuông ly tâm, cọc tròn rỗng ly tâm;
+ Cọc nhồi: cọc nhồi tròn, cọc barrette, cọc nhồi tiết diện nhỏ
+ Cọc xi măng-đất
– Kết hợp giữa móng sâu và móng nông: đài lớn và cọc cùng chịu tải đồng thời.
– Ngoài ra có thể kết hợp với rất nhiều các biện pháp gia cường nền đất:
+ Cọc tre, cừ tràm
+ Đệm cát, cọc cát
+ Bấc thấm, vải địa kỹ thuật
+ Cọc xi măng đất
Như đã đề cập ở trên, để chọn đuợc giải pháp nền móng tối ưu của công trình thì phải dựa vào nhiều yếu tố nhưng cơ bản nhất là phải đảm bảo lớp dất nền duới đáy móng phải đủ khả năng chịu tải trọng công trình. Hầu như trong mọi trường hợp phải lựa chọn lớp dất tốt dể làm nền cho công trình. Nghĩa là giải pháp nền móng phụ thuộc rất lớn vào điều kiện địa chất công trình. Thông thường những loại đất nền sau đây không nên dùng làm lớp đất chịu lực: cát bụi bão hoà nước (e>0,8), bùn sét, bùn sét hữu cơ. Những loại đất thường được chọn là đất sét nửa cứng đến cứng, cát hạt thô, cát lẫn sỏi sạn, đá… nhưng vẫn do quy mô công trình và yêu cầu thiết kế để quyết định cho phù hợp.
(Tác giả: KS. Nguyễn Việt Phương)
