I. Toàn cảnh thi công tầng hầm nhà phố xây chen tại Nha Trang
Nha Trang, thành phố du lịch phát triển nhanh chóng, đang chứng kiến sự bùng nổ của các công trình khách sạn cao tầng. Nhiều dự án được xây dựng theo hình thức xây chen trong các khu dân cư hiện hữu, với diện tích hạn chế từ 200m² đến 500m². Thực trạng này đặt ra một bài toán phức tạp về thi công tầng hầm nhà phố và phần ngầm, nơi tiềm ẩn nhiều rủi ro ảnh hưởng trực tiếp đến các công trình lân cận. Việc đào móng sâu trong điều kiện đất nền đặc thù và mực nước ngầm cao đòi hỏi một giải pháp kết cấu và biện pháp thi công tầng hầm toàn diện, khoa học. Theo nghiên cứu của Lâm Nguyên Khải (2019), hầu hết các sự cố nghiêm trọng như sụt lún nhà bên cạnh, nứt tường, thậm chí sụp đổ, đều xuất phát từ giai đoạn thi công phần ngầm. Do đó, việc hiểu rõ các thách thức và lựa chọn phương án phù hợp ngay từ khâu thiết kế là yếu tố tiên quyết. Bài viết này sẽ đi sâu phân tích các vấn đề cốt lõi và đề xuất những giải pháp kỹ thuật tối ưu, dựa trên cơ sở nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm thực tiễn tại Nha Trang, nhằm đảm bảo an toàn, hiệu quả và tuân thủ các quy định xây dựng nhà chen hiện hành.
1.1. Thực trạng xây dựng công trình cao tầng xây chen
Sự phát triển của ngành du lịch đã thúc đẩy việc xây dựng các khách sạn cao tầng (trên 20 tầng) chen lấn trong các khu dân cư đông đúc tại Nha Trang, đặc biệt trên các tuyến đường như Nguyễn Thiện Thuật, Hùng Vương, Trần Quang Khải. Các công trình này thường có mặt tiền hẹp nhưng chiều cao lớn, gây áp lực nặng nề lên nền móng và các công trình liền kề. Việc thi công phần ngầm để làm hầm xe, bể kỹ thuật thường yêu cầu đào sâu từ 3-5m, trong khi móng của nhà dân xung quanh chủ yếu là móng đơn, móng băng nông, được xây dựng từ lâu. Sự chênh lệch về chiều sâu và quy mô móng này là nguồn gốc chính của các rủi ro. Nếu không có biện pháp thi công tầng hầm phù hợp, các sự cố như lún, nứt, sụp đổ công trình lân cận là điều khó tránh khỏi, dẫn đến tranh chấp kéo dài và ảnh hưởng đến tiến độ dự án.
1.2. Đặc điểm địa chất và mực nước ngầm tại Nha Trang
Kết quả khảo sát địa chất Nha Trang tại nhiều công trình trung tâm cho thấy cấu trúc nền đất khá đồng nhất và phức tạp. Lớp bề mặt chủ yếu là cát mịn đến cát vừa, có chiều dày từ 25-30m. Bên dưới là lớp sét dẻo cứng. Đặc biệt, mực nước ngầm tĩnh thường chỉ cách mặt đất tự nhiên từ 1.8m đến 2.5m. Điều kiện này cực kỳ bất lợi cho việc đào hố móng sâu. Khi đào đất qua mực nước ngầm, áp lực nước lớn kết hợp với nền đất cát dễ bị rửa trôi, gây ra hiện tượng xói ngầm, tạo thành các hầm ếch dưới móng nhà lân cận. Đây là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến mất ổn định, gây sụt lún nhà bên cạnh. Do đó, việc xử lý nền đất yếu và kiểm soát mực nước ngầm là hai trong số những thách thức lớn nhất khi triển khai thiết kế kết cấu tầng ngầm tại đây.
II. Rủi ro và thách thức khi thi công ngầm nhà xây chen liền kề
Thi công phần ngầm của các công trình xây chen luôn là giai đoạn tiềm ẩn nhiều nguy cơ nhất, đặc biệt tại một khu vực có điều kiện địa chất phức tạp như Nha Trang. Sự cố không chỉ gây thiệt hại về tài chính cho chủ đầu tư mà còn đe dọa trực tiếp đến an toàn và tài sản của các hộ dân xung quanh. Những rủi ro chính bao gồm việc mất ổn định hố đào, sụt lún công trình lân cận, và các vấn đề pháp lý phát sinh. Luận văn của Lâm Nguyên Khải đã chỉ ra nhiều trường hợp thực tế, như sự cố tại số 111 Nguyễn Thiện Thuật hay 76 Lý Thánh Tôn, nơi việc thi công thiếu chuyên nghiệp đã gây sụp đất nền nhà dân. Nguyên nhân sâu xa thường đến từ việc lựa chọn giải pháp kết cấu không phù hợp, như đưa cột và vách cứng ra sát biên, kết hợp với biện pháp thi công chống đỡ tạm bợ. Việc kiểm soát chất lượng thi công, đặc biệt là công tác chống thấm tầng hầm và trám khe cọc vây, nếu không được giám sát thi công chặt chẽ, sẽ để lại hậu quả nghiêm trọng. Hiểu rõ các rủi ro này là bước đầu tiên để xây dựng một kế hoạch thi công an toàn và hiệu quả.
2.1. Nguyên nhân chính gây sụt lún nứt vỡ công trình lân cận
Hiện tượng sụt lún nhà bên cạnh chủ yếu xảy ra do hai nguyên nhân chính. Thứ nhất, việc đào hố móng sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất trong đất, gây ra chuyển vị ngang của tường chắn và làm nền đất dưới móng công trình liền kề bị biến dạng. Thứ hai, và nguy hiểm hơn, là việc hạ mực nước ngầm không được kiểm soát. Khi nước ngầm bị hút đột ngột, dòng chảy sẽ cuốn theo các hạt cát mịn bên dưới móng nhà dân, tạo ra các khoảng rỗng và gây sụp lún. Tài liệu nghiên cứu đã ghi nhận các trường hợp tường cừ Larsen hoặc hệ cọc vây không đủ kín, khiến cát và nước chảy vào hố đào, tạo thành các hàm ếch. Các công trình cũ với kết cấu móng nhà liền kề yếu (móng đá hộc, móng gạch) đặc biệt nhạy cảm với những thay đổi này, dẫn đến các vết nứt tường lớn và nguy cơ sụp đổ.
2.2. Hậu quả pháp lý và thiệt hại kinh tế khi xảy ra sự cố
Khi sự cố xảy ra, hậu quả không chỉ dừng lại ở các vấn đề kỹ thuật. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng Nha Trang sẽ phải đối mặt với các khiếu nại, kiện tụng kéo dài từ các hộ dân bị ảnh hưởng. Công trình có thể bị đình chỉ thi công, gây chậm tiến độ nghiêm trọng và phát sinh chi phí khổng lồ cho việc bồi thường, khắc phục. Việc không tuân thủ các quy định xây dựng nhà chen và các tiêu chuẩn an toàn không chỉ dẫn đến xử phạt hành chính mà còn làm tổn hại uy tín của các bên liên quan. Do đó, việc đầu tư vào một giải pháp thi công an toàn ngay từ đầu, bao gồm cả hệ thống quan trắc lún, nghiêng và bảo hiểm công trình, là một quyết định kinh tế khôn ngoan hơn rất nhiều so với việc xử lý hậu quả sau này.
III. Phương pháp thi công tường vây an toàn cho công trình lân cận
Để đảm bảo an toàn cho công trình lân cận, việc lựa chọn hệ thống tường chắn giữ ổn định thành hố đào là yếu tố quan trọng hàng đầu. Thay vì các biện pháp tạm thời, thiếu an toàn như cừ U100 đã gây ra sự cố ở công trình số 10 Phương Câu, các giải pháp hiện đại và hiệu quả hơn cần được ưu tiên. Hai giải pháp phổ biến và được khuyến nghị cho điều kiện Nha Trang là hệ tường cọc vây và tường barrette. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với quy mô và độ sâu tầng hầm khác nhau. Tường cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (cọc vây) thường được sử dụng cho các công trình có 1 tầng hầm, trong khi tường vây barrette là giải pháp tối ưu cho các tầng hầm sâu hơn. Việc thi công các hệ tường này phải được thực hiện trước khi đào đất, tạo thành một hàng rào vững chắc ngăn chặn sự dịch chuyển của đất và dòng nước ngầm, từ đó bảo vệ nền móng của các nhà liền kề. Sự thành công của giải pháp này phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng thi công và sự giám sát thi công liên tục.
3.1. Kỹ thuật cọc khoan nhồi mini cọc vây và cừ Larsen
Hệ tường cọc vây sử dụng các cọc khoan nhồi đường kính nhỏ (thường là D300) được khoan liền kề nhau tạo thành một bức tường trong đất. Để đảm bảo độ kín khít, khoảng cách giữa các cọc không quá 150mm và khe hở phải được trám kỹ bằng vữa xi măng hoặc bê tông. Giải pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc chống sạt lở nền cát. Đối với các hố đào nông hơn, cừ Larsen cũng có thể được sử dụng, nhưng cần đảm bảo kỹ thuật ép cừ không gây rung động ảnh hưởng đến kết cấu nhà bên cạnh. Luận văn nhấn mạnh rằng phương pháp khoan gầu xoay nên được ưu tiên hơn khoan tuần hoàn để hạn chế xáo trộn đất nền. Trên đỉnh các cọc vây cần có dầm giằng bê tông cốt thép để liên kết chúng thành một hệ thống đồng nhất, tăng cường khả năng chống lại áp lực ngang của đất.
3.2. Giải pháp tường vây barrette cho tầng hầm sâu và phức tạp
Với các công trình có 2 tầng hầm trở lên hoặc điều kiện địa chất đặc biệt phức tạp, tường vây barrette là giải pháp vượt trội. Đây là dạng tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ, có chiều dày lớn (600-800mm) và khả năng chịu lực cao. Tường barrette không chỉ có vai trò làm tường chắn trong quá trình thi công mà còn có thể được thiết kế để trở thành một phần của kết cấu chịu lực vĩnh cửu của công trình. Việc thi công tường barrette đòi hỏi công nghệ cao, sử dụng gầu ngoạm chuyên dụng và dung dịch bentonite để giữ ổn định thành vách. Ưu điểm của giải pháp này là tạo ra một bức tường liền khối, có khả năng chống thấm tầng hầm rất tốt và hạn chế tối đa chuyển vị, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình lân cận.
IV. Giải pháp kết cấu móng nhà liền kề thi công Top down
Bên cạnh giải pháp tường chắn, thiết kế kết cấu tầng ngầm đóng vai trò quyết định trong việc giảm thiểu rủi ro. Một trong những giải pháp đột phá và hiệu quả nhất được đề xuất trong nghiên cứu là sử dụng hệ dầm chuyển tại tầng hầm. Thay vì bố trí các vách, cột chịu lực chính sát ranh giới đất, gây khó khăn cho việc đào móng, giải pháp này cho phép lùi hệ kết cấu vào bên trong ở tầng hầm. Một hệ dầm chuyển lớn sẽ được thiết kế để đỡ toàn bộ tải trọng của các cột, vách ở các tầng trên và truyền xuống hệ móng cọc. Giải pháp này tạo ra một khoảng không gian an toàn giữa hố đào và móng nhà bên cạnh. Kết hợp với dầm chuyển là các biện pháp thi công tiên tiến như phương pháp top-down hoặc sử dụng hệ chống văng, chống nghiêng để gia cố hố đào, tạo thành một hệ thống thi công ngầm toàn diện, vừa an toàn vừa hiệu quả.
4.1. Thiết kế dầm chuyển tầng hầm để bảo vệ công trình lân cận
Giải pháp dầm chuyển là một thay đổi quan trọng trong tư duy thiết kế kết cấu tầng ngầm cho nhà xây chen. Cụ thể, tại tầng hầm, hệ cột được bố trí sát biên, trong khi các vách cứng được lùi vào trong. Tại sàn tầng 1, một hệ dầm chuyển có tiết diện rất lớn (ví dụ 800x2000mm) được cấu tạo để gánh đỡ các vách cứng của các tầng trên. Điều này giúp loại bỏ việc phải đào móng cho vách cứng ngay sát nhà dân, giảm thiểu rủi ro sạt lở và sụt lún. Việc tính toán và mô phỏng dầm chuyển cần được thực hiện cẩn thận bằng các phần mềm chuyên dụng như ETABS để đảm bảo khả năng chịu lực. Giải pháp này đã được áp dụng thành công tại các khách sạn như Rosaka và Gosia ở Nha Trang, chứng tỏ hiệu quả vượt trội trong việc bảo vệ an toàn cho công trình lân cận.
4.2. Biện pháp thi công Top down An toàn và tối ưu hóa tiến độ
Phương pháp thi công Top-down (từ trên xuống) là một kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt phù hợp với các công trình xây chen có tầng hầm. Với phương pháp này, sàn tầng trệt và các sàn tầng hầm được thi công trước, ngay trên mặt đất, sau đó mới tiến hành đào đất bên dưới. Các tấm sàn này đóng vai trò như những hệ chống văng, chống nghiêng vĩnh cửu, giúp giữ ổn định tuyệt đối cho hệ tường vây và hố đào. Ưu điểm lớn của phương pháp top-down là cho phép thi công đồng thời phần ngầm và phần thân, giúp rút ngắn đáng kể tổng tiến độ dự án. Mặc dù đòi hỏi kỹ thuật thi công phức tạp hơn, nhưng sự an toàn và hiệu quả mà nó mang lại là không thể phủ nhận.
4.3. Tầm quan trọng của hệ chống văng và quan trắc chuyển vị
Đối với phương pháp thi công truyền thống (đào hố móng trước), việc lắp đặt hệ chống văng, chống nghiêng bằng thép hình là bắt buộc để đảm bảo ổn định cho tường vây. Số lượng và vị trí các tầng chống phải được tính toán kỹ lưỡng dựa trên chiều sâu hố đào và áp lực đất. Song song với đó, công tác quan trắc lún, nghiêng phải được thực hiện liên tục trong suốt quá trình thi công. Các mốc quan trắc cần được gắn trên đỉnh cọc vây và trên tường của các công trình lân cận. Việc theo dõi số liệu chuyển vị theo thời gian thực giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó đưa ra biện pháp xử lý kịp thời, ngăn chặn sự cố trước khi nó xảy ra.
V. Ứng dụng thực tiễn giải pháp kết cấu thi công tại Nha Trang
Lý thuyết cần được chứng minh bằng thực tiễn. Nghiên cứu của Lâm Nguyên Khải đã phân tích cụ thể trường hợp của Khách sạn Gosia (80 Hùng Vương, Nha Trang) – một công trình cao 23 tầng với 1 tầng hầm, xây dựng chen giữa các công trình hiện hữu. Dự án này là một ví dụ điển hình cho việc áp dụng thành công tổ hợp các giải pháp được đề xuất. Từ khâu khảo sát địa chất Nha Trang chi tiết, lựa chọn kết cấu móng cọc khoan nhồi D800, đến việc thi công hệ cọc vây D300 bao quanh công trình, tất cả đều được lên kế hoạch bài bản. Điểm nhấn quan trọng nhất là việc sử dụng hệ dầm chuyển tại tầng hầm, cho phép tối ưu không gian sử dụng mà vẫn đảm bảo khoảng cách an toàn với nhà liền kề. Thành công của dự án không chỉ đến từ thiết kế thông minh mà còn nhờ vai trò không thể thiếu của công tác giám sát thi công chặt chẽ và việc xử lý nền đất yếu một cách khoa học, đảm bảo mọi công đoạn đều tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.
5.1. Phân tích case study thành công từ Khách sạn Gosia
Tại dự án Khách sạn Gosia, đội ngũ kỹ sư đã áp dụng giải pháp kết cấu dầm chuyển một cách hiệu quả. Thay vì đặt vách cứng chịu lực ra sát biên ngay từ móng, họ đã lùi vách vào trong ở tầng hầm và sử dụng hệ cột biên. Một hệ dầm chuyển lớn tại trần tầng hầm đã được tính toán bằng phần mềm ETABS để đỡ toàn bộ vách cứng từ tầng 1 trở lên. Đồng thời, một hệ tường cọc vây D300 được thi công bao quanh chu vi khu đất trước khi đào móng. Sự kết hợp này đã tạo ra một "vùng đệm" an toàn, ngăn chặn hiệu quả nguy cơ sạt lở và sụt lún nhà bên cạnh. Quá trình thi công được giám sát liên tục, đảm bảo chất lượng bê tông, cốt thép và các liên kết kết cấu, góp phần vào sự thành công chung của dự án.
5.2. Vai trò của giám sát thi công và xử lý nền đất yếu
Kinh nghiệm từ các dự án tại Nha Trang cho thấy, một thiết kế tốt có thể trở nên vô nghĩa nếu công tác giám sát thi công bị xem nhẹ. Đội ngũ giám sát có vai trò kiểm tra, nghiệm thu vật liệu, theo dõi quy trình thi công, đặc biệt là các công đoạn quan trọng như khoan cọc, đổ bê tông tường vây, và lắp đặt hệ chống đỡ. Việc xử lý nền đất yếu như gia cố nền bằng cọc xi măng đất hoặc các phương pháp khác nếu cần thiết, phải dựa trên kết quả khảo sát địa chất chi tiết. Hơn nữa, việc quản lý và kiểm soát hệ thống hạ mực nước ngầm, đảm bảo bơm 24/24 và có nguồn điện dự phòng, là yếu tố sống còn để ngăn ngừa sự cố xói ngầm và sụt lún.
VI. Hướng tới tương lai xây dựng nhà xây chen an toàn bền vững
Việc xây dựng nhà cao tầng xây chen tại các đô thị như Nha Trang là một xu thế tất yếu. Để quá trình này diễn ra một cách an toàn và bền vững, cần có sự phối hợp đồng bộ giữa các bên: chủ đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu xây dựng Nha Trang. Các giải pháp kỹ thuật tiên tiến như tường cọc vây, tường vây barrette, dầm chuyển tầng hầm và phương pháp top-down đã chứng tỏ được hiệu quả vượt trội và cần được ưu tiên áp dụng. Bên cạnh đó, các cơ quan quản lý nhà nước cần siết chặt hơn nữa việc thẩm định thiết kế và cấp giấy phép xây dựng tầng hầm, đồng thời tăng cường công tác thanh tra, kiểm tra trong suốt quá trình thi công. Việc đầu tư vào nghiên cứu, áp dụng công nghệ và nâng cao năng lực của đội ngũ kỹ sư là chìa khóa để giảm thiểu rủi ro, đảm bảo an toàn cho công trình lân cận và góp phần xây dựng một diện mạo đô thị hiện đại, an toàn và bền vững cho Nha Trang.
6.1. Tổng kết các giải pháp kết cấu móng cọc hiệu quả nhất
Dựa trên phân tích, tổ hợp giải pháp hiệu quả nhất cho nhà xây chen cao tầng tại Nha Trang bao gồm: (1) Sử dụng hệ kết cấu móng cọc khoan nhồi để truyền tải trọng xuống lớp đất chịu lực tốt. (2) Thi công hệ tường chắn kiên cố (cọc vây D300 hoặc tường barrette) trước khi đào đất. (3) Áp dụng thiết kế kết cấu tầng ngầm có dầm chuyển để tạo khoảng cách an toàn với móng nhà liền kề. (4) Lựa chọn biện pháp thi công phù hợp như Top-down hoặc sử dụng hệ chống văng kết hợp quan trắc chuyển vị liên tục. Việc áp dụng đồng bộ các giải pháp này sẽ giảm thiểu tối đa rủi ro sự cố.
6.2. Yêu cầu về giấy phép xây dựng tầng hầm và an toàn lao động
Quy trình xin giấy phép xây dựng tầng hầm cho nhà xây chen cần được thực hiện nghiêm ngặt. Hồ sơ thiết kế phải trình bày rõ ràng, chi tiết biện pháp thi công phần ngầm và giải pháp bảo vệ các công trình lân cận. Cơ quan chức năng cần thẩm định kỹ lưỡng năng lực của đơn vị thiết kế và nhà thầu. Ngoài ra, an toàn lao động trong không gian chật hẹp của tầng hầm là vấn đề cần được đặc biệt quan tâm. Các nhà thầu phải trang bị đầy đủ hệ thống thông gió, chiếu sáng và các biện pháp phòng chống cháy nổ, đảm bảo môi trường làm việc an toàn cho công nhân, tuân thủ mọi quy định xây dựng nhà chen hiện hành.
