CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG VÀ SIÊU CAO TẦNG 1. Khái niệm và lịch sử phát triển nhà siêu cao tầng 1. Khái niệm nhà siêu cao tầng NSCT là những công trình nhà dân dụng hoặc công nghiệp (trong đó đa số là nhà dân dụng) có đặc điểm chung là gồm nhiều tầng, với kích thước tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều lần chiều cao công trình. NSCT được đặc trưng bởi số tầng của nó.
Khái niệm về NSCT có thể khác nhau tuỳ theo từng quốc gia và từng khu vực. Ở nước ta hiện nay có phân loại nhà cao tầng và siêu cao tầng theo Ủy ban NCT Quốc tế [44] như sau: Cao tầng nhóm một: từ 9 tầng đến 16 tầng (H < 50 m); Cao tầng nhóm hai: từ 17 tầng đến 25 tầng (H < 75 m); Cao tầng nhóm ba: từ 26 tầng đến 40 tầng (H < 100 m); Cao tầng nhóm bốn: từ 40 tầng trở lên, có chiều cao H > 100 m gọi là NSCT Ngoài cách phân loại theo số tầng, NSCT còn được phân loại theo như sau: - Phân loại theo mục đích sử dụng: nhà ở; nhà làm việc và các dịch vụ khác; - Phân loại theo hình dạng: Nhà tháp: mặt bằng hình tròn, tam giác, vuông, đa giác đều cạnh, trong đó giao thông theo phương đứng tập trang vào một khu vực duy nhất. Nhà dạng thanh: mặt bằng chữ nhật, trong đó có nhiều đơn vị giao thông theo phương thẳng đứng. - Phân loại theo vật liệu cơ bản dùng để thi công kết cấu chịu lực: nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép; nhà cao tầng bằng thép; nhà cao tầng có kết cấu tổ hợp bằng Bê tông cốt thép và thép.
- Phân loại theo dạng kết cấu chịu lực: kết cấu thuần khung; kết cấu tấm (vách); kết cấu hệ lõi “Kết cấu hệ ống”; kết cấu hỗn hợp. 8 Các nước trên thế giới tùy theo sự phát triển NCT và NSCT của mình mà có cách phân loại khác nhau. Hiện nay ở nước ta đang có xu hướng theo sự phân loại của Ủy ban NCT Quốc tế. Lịch sử phát triển nhà siêu cao tầng 1.
Trên thế giới Từ đầu thế kỉ XX đến nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật (như công nghệ vật liệu, công nghệ chế tạo máy.) đã đưa thế giới vào một cuộc chạy đua xây dựng các công trình chọc trời. Do vậy NSCT xuất hiện và trở thành biểu tượng cho sự phồn thịnh và phát triển của các Quốc gia trên thế giới. - Năm 1913 cao ốc Woolworth Building được xây dựng (57 tầng, 241 m) - Năm 1930 xây dựng cao ốc Chrysler chiều cao 319m; sau vài tháng tòa nhà Empire State Building được xây dựng cao 102 tầng, tính cả ăngten - cao 448m - Sau đó tháp đôi World Trade Center ra đời cao 415 và 417 m - Năm 1973 xây dựng Sears Tower ở Chicagol, cao 442 m. - Jin Mao Tower ShangHai cao 421 m (86 tầng); - Petronas Tower Malaysia cao 450 m (95 tầng) - Taipei 101 - Đài Loan cao 508 m (101 tầng) - Burj Khalifa tại Dubai cao 828m (162 tầng) Hình 1.
Tòa nhà Trung tâm thương Hình 1. Tòa nhà Lotte World Tower mại thế giới (Hoa Kỳ) (Hàn Quốc) 9 Hình 1. Tòa nhà Trung tâm Tài chính Hình 1. Tòa tháp Thượng Hải Quốc tế Bình An (Trung Quốc) (Trung Quốc) Hình 1.
Tòa nhà Burj Khalifa (UAE) Hình 1. Tòa tháp đôi Petronas Tower2 (Malaysia) Trên thế giới các tòa nhà cao tầng đã đạt đến chiều cao 400 - 500 m là khá phổ biến, đặc biệt có toà nhà Burj Khalifa tại Dubai cao 162 tầng (828 m) là toà nhà cao nhất thế giới hiện nay. Chiều cao các tòa nhà nổi tiếng trên thế giới 1. Ở Việt Nam Trong khoảng hai mươi năm trở lại đây, đất nước ta đã xây dựng rất nhiều công trình NCT.
Các công trình NCT đã đem lại cho các đô thị Việt Nam một cảnh quan mới, một không gian kiến trúc hiện đại. Tại Việt Nam trong những năm gần đây số lượng nhà có số tầng từ 20 trở lên tăng rất nhanh: SaiGon Plaza 33 tầng, Hanoi Tower 25 tầng, Vetcombank Tower 68 tầng (đang xây dựng), khu đô thị Trung Hòa 34 tầng, chung cư Sông Đà ở Km10 Nguyễn Trãi 34 tầng; Keangnam Hanoi Landmark Tower 345m (70 tầng), Trung tâm tài chính Bitexco 262,5m (68 tầng), Hanoi City Complex 195m (65 tầng). Một số công trình nhà cao tầng ở Việt Nam Công trình Số tầng Cao, m The Landmark 81 81 461,2 Keangnam Hanoi Landmark Tower 72 336 Lotte Center Hà Nội 65 267 Bitexco Financial Tower (TPHCM) 68 262,5 Vietcombank Tower (TPHCM) 40 206 Saigon One Tower (TPHCM) 42 195,3 Diamond Flower Tower (Hà Nội) 40 177 11 Hình 1. Toà nhà Bitexco Financial Tower Hình 1.
Toà nhà Keangnam Hanoi Hình 1. Toà nhà Lotte Center Hanoi Hình 1. Toà nhà The Landmark 81 1. Công tác trắc địa trong thi công nhà cao tầng và siêu cao tầng 1.
Đặc điểm công tác trắc địa khi thi công nhà cao tầng Trong thi công NCT có số tầng nhiều (công trình dưới 40 tầng), có chiều cao H ≤ 100 m, công tác trắc địa ở các tầng được lặp đi lặp lại nhiều lần, trị số sai lệch theo chiều đứng của kết cấu trực tiếp ảnh hưởng tới khả năng chịu lực của công trình cho nên trong đo đạc thi công yêu cầu độ chính xác của việc chuyển trục theo chiều thẳng đứng là rất cao, thiết bị đo và phương pháp đo phải thích hợp với loại hình kết cấu, phương pháp thi công và điều kiện của hiện trường. 12 Công tác trắc địa thi công các kết cấu kiến trúc rất phức tạp (đặc biệt là kết cấu thép), tiêu chuẩn về lắp đặt thiết bị và trang trí nội thất tương đối cao, hơn nữa lại có thang máy tốc độ cao nên độ chính xác đo đạc yêu cầu tới milimet. Mặt bằng kiến trúc và bố trí tạo hình mặt đứng phức tạp đa dạng nên yêu cầu đối với phương pháp bố trí công trình phải tuỳ theo từng công trình, từng thời điểm để có sự linh hoạt thích hợp, lại phải bố trí được thiết bị chuyên dụng tương ứng với từng công năng và áp dụng những biện pháp an toàn cần thiết. Do khối lượng công việc lớn, để bảo đảm tính tổng thể của công trình và độ chính xác của các phần thi công cục bộ, trước khi thi công phải lập lưới khống chế mặt bằng công trình và lưới khống chế độ cao với đầy đủ độ chính xác cần thiết.
Đồng thời do có công trình ngầm với diện tích lớn hoặc bao trùm toàn bộ mặt bằng công trình nên công việc bố trí thi công trên hiện trường có rất nhiều biến đổi, cho nên yêu cầu phải áp dụng các biện pháp thích hợp, cần thiết, cho các điểm của lưới khống chế cơ sở được bảo vệ chắc chắn và chính xác trong suốt thời gian thi công cho tới khi hoàn thành công trình, sau đó bàn giao cho đơn vị Chủ đầu tư tiếp tục sử dụng. Công việc này là cơ sở bảo đảm cho toàn bộ quá trình đo đạc thi công được tiến hành thuận lợi, và cũng là việc khó khăn của công tác đo đạc thi công NCT hiện nay. Do việc áp dụng phương pháp thi công ba chiều xen kẽ, hạng mục thi công nhiều, để đảm bảo sự phối hợp ăn khớp giữa các công đoạn thi công, công tác đo đạc thi công phải phối hợp chặt chẽ với các bên thiết kế và thi công, đồng thời phải làm trước và làm tốt công tác chuẩn bị, xác định giải pháp đo đạc bố trí đồng bộ và khả thi với bên thi công. Quy trình công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng Tuỳ thuộc vào chiều cao công trình (số tầng), dạng kết cấu và phương pháp thi công mà nội dung công tác trắc địa có thay đổi, nhưng về cơ bản công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng bao gồm: - Thành lập xung quanh công trình một lưới khống chế, có đo nối với lưới khống chế trắc địa Nhà nước 13 Mạng lưới này có tác dụng định vị công trình trong hệ tọa độ sử dụng ở giai đoạn khảo sát thiết kế, nghĩa là định vị nó so với các công trình lân cận.
Đối với nhà cao tầng, lưới khống chế bên ngoài công trình chủ yếu phục vụ cho thi công phần dưới mặt đất của ngôi nhà, là cơ sở để chuyển tọa độ vào bên trong công trình. - Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm khống chế Các trục chính này được dùng cho thi công phần móng công trình. Chúng được đánh dấu trên khung định vị hoặc bằng các mốc chôn sát mặt đất. - Bố trí chi tiết khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình Nội dung công việc bao gồm: + Bố trí và kiểm tra thi công cọc móng; + Bố trí và kiểm tra thi công đài móng; + Bố trí ranh giới móng và các bộ phận trong móng.
Độ chính xác của các công tác này được xác định theo Tiêu chuẩn xây dựng hiện hành, hoặc yêu cầu riêng nêu trong thiết kế cho từng công trình. - Thành lập lưới khống chế chuyên dụng trên mặt bằng móng Mạng lưới này có tác dụng để bố trí phần trên mặt đất của công trình, kể từ mặt bằng móng (mặt bằng gốc) trở lên. Do yêu cầu của công tác bố trí, lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng móng có độ chính xác cao hơn so với mạng lưới thành lập trong giai đoạn thi công móng. Để đảm bảo tính thẳng đứng của công trình, các điểm của lưới chuyên dụng trên mặt bằng móng được chiếu theo phương thẳng đứng lên các mặt bằng xây dựng, từ đó thành lập hệ thống trục bố trí đảm bảo công tác bố trí chi tiết trên từng tầng.
- Chuyển tọa độ và độ cao các điểm cơ sở lên các mặt bằng xây dựng Để đảm bảo độ thẳng đứng của tòa nhà trên suốt chiều cao, các trục công trình tại tất cả các tầng xây dựng đều phải được định vị sao cho cùng nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng đi qua các trục tương ứng trên mặt bằng gốc. Điều này cũng có nghĩa là các điểm của lưới trắc địa chuyên dụng đã lập trên mặt bằng gốc (mặt bằng cơ sở) cần được chuyển lên mặt sàn thi công xây dựng của các tầng theo một đường thẳng đứng. 14 Để chiếu các điểm khống chế chuyên dụng trên mặt bằng móng lên cao có thể sử dụng một trong các phương pháp sau: + Phương pháp dùng dọi chính xác; + Phương pháp dựa vào mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ; + Phương pháp chuyền tọa độ bằng máy toàn đạc điện tử; + Phương pháp chiếu đứng quang học và lade.