Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO AN TOÀN LAO ĐỘNG KHI THI CÔNG TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG 1. Tổng quan chung về nguy cơ rủi ro khi thi công tầng hầm Tầng hầm là công trình thường gặp trong xây dựng nhà cao tầng ở các đô thị lớn hoặc các công trình đặc thù có hố móng nằm sâu dưới mặt đất. Đây là hạng mục công trình ngầm thi công phức tạp do sự tương tác giữa môi trường đất đá với kết cấu móng, tường vây đồng thời với sự có mặt của nước dưới đất. (2014) [5], việc phân loại hố đào có thể được tiến hành theo nhiều phương pháp nhưng phương pháp phân loại theo kết cấu neo giữ hoặc biện pháp thi công như trình bày trong bảng 1 là phổ biến.
Tùy từng điều kiện cụ thể của nền, kết cấu phía trên bảng 1.1 và điều kiện mặt bằng, các công trình lân cận cũng như tiến độ, thời gian thi công…. mà có giải pháp gia cố hố móng cho phù hợp Bảng 1. Phân loại tầng hầm theo kết cấu neo giữ Kết cấu neo giữ/PP STT Phạm vi áp dụng thi công Thường dùng cho hố đào nông, kết cấu sử dụng là cọc ván thép, cọc BTCT đổ tại chỗ. tùy theo 1 Tường ngầm chiều sâu hố đào, cấu trúc nền đất.
công trình xung quanh, tiến độ thi công… mà sử dụng từng loại cọc cho phù hợp Khi yêu cầu khống chế chuyển vị khắt khe hơn, Tường có neo, thanh 2 hố móng đào sâu hơn… cần có các giải pháp gia chống gia cường cường chủ động (neo) hoặc bị động (thanh chống) Vách hầm kết hợp thi Sử dụng biện pháp thi công kết hợp vách tường công sàn chống đỡ từ 3 hầm để thi công từ trên xuống hoặc kết hợp rồi trên xuống (top- đảo từ dưới lên down/semi top-down) Gia cố đất ở nền bằng phụt vữa xi măng áp lực 4 Gia cố xử lý nền cao (jet grouting), đỉnh đất, phụt vữa áp lực thấp… Nguồn: Tác giả tổng hợp 6 Các nghiên cứu trong và ngoài nước thường tập trung vào phân tích các bài toán kết cấu chống đỡ, tương tác giữa kết cấu và môi trường đất đá để đánh giá hệ số an toàn tổng thể của tầng hầm, chuyển vị ngang của tường cũng như độ lún của mặt đất quanh hố móng. (2014) [16], đã trình bày nguyên lý tính toán thiết kế chi tiết khi thi công tầng hầm sâu với các bài toán cơ bản đến phức tạp, có ý nghĩa tham khảo tốt cho kỹ sư thực hành về tầng hầm sâu. Các tác giả Ahmed [5], BCA-Singapore [8], Van Tol và Korff (2012), Yongan, L. (2009) đã tổng hợp các nghiên cứu mới nhất về đánh giá ổn định khi thi công tầng hầm sâu, các sự cố trong quá trình thi công cũng như các biện pháp khắc phục thường được sử dụng, ví dụ như sự cố tầng hầm tại đường hầm lên nhánh cao tốc Nicoll ở Singapore, sự cố thi công tại đường hầm metro Amsterdam, Hà Lan cũng như các sự cố tầng hầm tại các nước khác như Trung Quốc, Ai Cập, Đức….
Nhóm các sự cố cũng đã được tổng kết lại trong các nghiên cứu này, trong đó các nghiên cứu tập trung vào môi trường nền, kết cấu chống đỡ, biện pháp thi công, thời gian thi công, các hiệu ứng về kích thước hình học…. và đề xuất các phương pháp tiếp cận nghiên cứu từ truyền thống - tính toán giải tích, mô hình số đến các phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo, mô hình vật lý cũng như quan trắc, cảnh báo. Nhìn chung, đánh giá sự cố tầng hầm, tính toán ổn định hố đào. là các bài toán tương đối cơ bản hiện đang được cải tiến công nghệ tính toán, dự báo cho phù hợp với xu hướng phát triển khoa học công nghệ.
Phân tích rủi ro và quản lý rủi ro TNLĐ được phát triển và ứng dụng trong nhiều chuyên ngành kỹ thuật xây dựng như kết cấu, thủy công, địa kỹ thuật…. và được đề xuất ứng dụng trong quản lý rủi ro khi thi công tầng hầm sâu. (2011) [14] có trình bày các phương pháp quản lý rủi ro trong thi công tầng hầm sâu nhưng mỗi nghiên cứu chỉ đề cập đến các khía cạnh khác nhau. Trong công trình nghiên cứu của mình, Abdel-Rahman A.
(2007) [6] đã dựa vào kết quả quan trắc để đưa ra những cảnh báo như những 7 tiếp cận truyền thống cho hố đào metro ngầm ở Cairo, Ai Cập. Trong các nghiên cứu của Huang H. (2011) [14] lại chỉ tập trung giới thiệu sơ lược phương pháp lý thuyết mà không có ví dụ áp dụng. Thuật ngữ “rủi ro” đã được đề cập nhiều nhưng đa phần là tiếp cận định tính, phân tích nguyên nhân và diễn giải cách thức khắc phục sự cố.
Việc lượng hóa rủi ro luôn là nhân tố quan trọng, có ý nghĩa quyết định trong việc đề xuất giải pháp quản lý và giảm thiểu rủi ro. (2007) [9], trong công trình nghiên cứu về thi công tầng hầm Vrouwenvelder, A.,(2009) [10], cùng với Vrijling, J. (1998) [20] có đề cập chi tiết cách tiếp cận lượng hóa rủi ro, là cơ sở cho thiết kế theo xác suất, đã được phát triển thành cơ sở tính toán trong EUROCODE. Một số nghiên cứu mới của Sekhavatian, A., Jiao, (2020) [11] còn đưa các lý thuyết tập mờ, trí tuệ nhân tạo.
để dự báo rủi ro cho tầng hầm dựa trên các tập dữ liệu trong quá khứ và phân tích của các mô hình dự báo. Ở Việt Nam, Nguyễn Đức Công và cộng sự [1] có trình bày tổng quan các vấn đề Nghiên cứu về quản lý rủi ro trong xây dựng đã được thực hiện, nghiên cứu áp dụng cho nhiều loại hình dự án, đối tượng, sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật bởi các nhà khoa học trên thế giới đã đạt được kết quả và thành tựu nhất định. Tại Việt Nam, mặc dù đã có những nghiên cứu về quản lý rủi ro trong xây dựng, tuy nhiên hiệu quả quản lý rủi ro tại các dự án là chưa cao. Bài viết này đã tổng kết lại các nghiên cứu về quản lý rủi ro trong xây dựng trên thế giới và tại Việt Nam góp phần làm thay đổi nhận thức của các nhà quản lý dự án và hình thành hướng nghiên cứu mới về rủi ro và quản lý rủi ro trong dự án đầu tư xây dựng.
Nguyễn Văn Trung và Vũ Thị Nga [3] có đề cập khái niệm rủi ro kỹ thuật trong phân tích nguyên nhân sự cố các dự án giao thông ở Việt Nam. Tuy nhiên, những tác giả trên cũng chỉ dừng ở mô tả sơ lược khái niệm và nguyên nhân rủi ro mà chưa có nghiên cứu chuyên sâu. Phạm Quang Tú, Nguyễn Ngọc Toàn (2020) 4 đã sử 8 dụng phương pháp tổng hợp kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước kết hợp phân tích mô hình số và phân tích theo lý thuyết rủi ro để hoàn thiện và phát triển nguyên lý phân tích rủi ro cho hố đào sâu ở Việt Nam. Thông qua phân tích định tính và định lượng, tác giả đã giới thiệu quy trình lý thuyết, từ mô tả hệ thống, nhận diện rủi ro, phân tích định tính và định lượng, từ đó đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro.
Kết quả áp dụng cho hố đào sâu Đông Hội là minh chứng một phần cho phương pháp. Với các ngưỡng kiểm soát chuyển vị cừ, lún mặt đất, mực nước ngầm sau tường cừ, tác giả đưa ra các mức phân loại rủi ro theo ma trận (tham khảo các ngưỡng của Singapore về kiểm soát rủi ro hố đào sâu). Một số sự cố khi thi công tầng hầm ở Việt Nam 1. Sự cố tại tòa văn phòng ở quận Hai Bà Trưng - Hà Nội Đây là công trình xây chen, có diện tích mặt bằng 163,735 m2, cao 8 tầng, có một tầng hầm, mặt tiền ở mặt phố, xây ngay sát ngôi nhà cũ 4 tầng, có kết cấu khung, móng băng với cốt đáy khoảng -1,2 m.
Để thi công móng cọc ép và tầng hầm cho ngôi nhà mới, người ta ép tường cừ xung quanh chu vi móng và tầng hầm bằng cọc ván thép U200 dài 6 m. Cọc ép làm móng chỉ cách tường nhà bên 0.5 m nên lúc thi công đã thấy ảnh hưởng đến móng và độ ổn định của công trình bên cạnh. Sau khi thi công xong tường vây hố móng, người ta đã đào hố để hút nước phục vụ thi công đài cọc và tầng hầm. Theo số liệu quan trắc lún từ 22/20/2007 đến 28/2/2008 thì độ lún của nhà bên cạnh về phía hố đào của công trình mới đạt tới 5cm.
Do đó công trình đã làm xong móng và tầng hầm đã phải ngừng thi công và tìm biện pháp xử lý. Nguyên nhân của sự cố này là do thi công ép cọc ván thép tường cừ đã chấn động đến nền và móng cũ, mặt khác khi hút nước trong hố đào đã làm cho nền đất của móng cũ lún. Độ lún của nhà không đều làm cho nó nghiêng về phía hố đào đang xây dựng tầng hầm. Sự cố xây dựng nhà văn phòng trên đường Hà Nội –Hà Đông Đây là ngôi nhà theo thiết kế 15 tầng, có 2 tầng hầm.
Công trình có hố đào sâu 10m được bảo vệ bằng tường cừ Larsen và bơm hút nước trong hố móng đã làm cho nền đất dưới móng nông của một số nhà 4 tầng gần đó bị lún không đều gây nứt tường nhà. Công trình đã phải ngừng thi công và chờ xử lý. Nguyên nhân ở đây có thể do chân tường cừ chưa được đặt vào tầng đất sét dẻo cứng cách nước và đặt vào tầng cát pha chứa nước, bão hòa nước. Trong khi đó mực nước ngầm ngoài hố móng chỉ cách mặt đất khoảng 1 m.
Vì vậy khi bơm nước hạ mức nước trong hố móng đã hạ mực nước chênh lệch gần chục m làm cho áp lực nước trong lỗ rỗng thay đổi và làm cho nền đất dưới móng bị lún. Một phần do tường vây bằng cọc Larsen cũ không kín nước và làm cho nước ở trong và ngoài hố đào thông nhau qua chân và thân tường vây. Sự cố tầng hầm cao ốc Residence (TP. Hồ Chí Minh) Công trình có 13 tầng, trong đó có 01 tầng hầm.
Theo tài liệu khi đào ở độ sâu -8 m dưới đáy hố móng có phát hiện nước ngầm phun lên rất mạnh kèm theo cát hạt nhỏ. Hậu quả dẫn đến ngày 31/10/2007 vỉa hè đường Nguyễn Siêu có hố sụt rộng 4* 4 m và sâu khoảng 3 – 4 m, chung cư Casaco trên đường Thi Sách – Quận 1 bị lún nghiêm trọng.