Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 2 (Tái bản năm 2021) do Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội phát hành, được biên soạn bởi tập thể giảng viên thuộc Bộ môn Công nghệ và Tổ chức sản xuất xây dựng, Khoa Xây dựng, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội. Ban biên soạn công trình học thuật này gồm TS. Đỗ Đình Đức (Chủ biên), PGS. Lê Kiều, TS. Lê Anh Dũng, ThS. Lê Công Chính, ThS. Cù Huy Tình và ThS. Nguyễn Cảnh Cường.

Tài liệu giữ vị trí học phần chuyên ngành bắt buộc trong khung chương trình đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật Xây dựng (chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp). Đây là phần tiếp nối của Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 1 (xuất bản năm 2004), chuyển trọng tâm từ các công tác thi công đất, cọc, bê tông toàn khối sang công nghệ thi công lắp ghép kết cấu định hình và hoàn thiện công trình.

Mục tiêu học tập của giáo trình là trang bị cho người học hệ thống lý thuyết về cấu tạo công trình lắp ghép, nguyên lý vận hành - tính toán lựa chọn thiết bị nâng chuyển, quy trình công nghệ chế tạo cấu kiện đúc sẵn, biện pháp định vị và liên kết mối nối kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu thép, kết cấu không gian, công trình dạng tháp cùng các kỹ thuật xây, trát, ốp, lát, trần.

Cấu trúc giáo trình chia thành hai phần chính gồm 13 chương:

  • Phần 1: Kỹ thuật thi công lắp ghép (Chương 1 đến Chương 10).
  • Phần 2: Công tác xây và hoàn thiện công trình (Chương 11 đến Chương 13).

Cách tiếp cận của tài liệu dựa trên nguyên tắc kết hợp giữa phân tích cơ học kết cấu lắp ghép với phương pháp tính toán tham số công nghệ cơ giới hóa và sơ đồ hóa các bước thi công thực tế tại công trường.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

  1. Chương 1: Sơ đồ cấu tạo các loại nhà lắp ghép (TS. Đỗ Đình Đức): Phân loại công trình theo mức độ lắp ghép (lắp ghép toàn bộ và bán lắp ghép). Cấu tạo nhà dân dụng panen, nhà blôc, giải pháp sàn đúc sẵn kết hợp bê tông toàn khối và lõi cứng thi công trượt (điển hình tại Khách sạn Hilton Hà Nội và Khu đô thị Trung Hòa - Nhân Chính). Sơ đồ phân cắt kết cấu nhà công nghiệp một tầng, nhiều tầng (lưới cột $6\times6\text{ m}$) và nhà khung thép công nghiệp tiền chế Zamil (Zamilsteel) kèm hệ giằng ổn định không gian.
  2. Chương 2: Các thiết bị và máy dùng trong công tác lắp ghép (ThS. Nguyễn Cảnh Cường): Cấu tạo cáp thép, dây cẩu đơn/kép, pu-li, ròng rọc, tời tay, tời điện. Phương pháp tính toán ổn định và sức chịu tải của hố thế neo ngầm (chịu lực $3 - 40\text{ tấn-lực}$), neo bê tông gia trọng ($4,25\text{ tấn}$). Đặc tính kỹ thuật, biểu đồ tính năng và phương pháp tính chọn cần trục tự hành (bánh xích, bánh hơi, ô tô KATO, ADK, TATANO), cần trục cổng, cần trục tháp và cần trục bay (trực thăng tải trọng $4 - 16\text{ tấn}$).
  3. Chương 3: Sản xuất các kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn (ThS. Nguyễn Cảnh Cường): Công nghệ bãi đúc (sân đúc nhất thời, sân đúc vĩnh cửu có gia công nhiệt sấy hơi, sàn in bê tông cốt thép). Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa khuôn gỗ và khuôn thép. Cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật đối với mối nối khô (hàn chi tiết thép chôn sẵn), mối nối ướt (đổ bù bê tông) và mối nối hỗn hợp. Nguyên tắc kê đệm, vận chuyển cấu kiện (cường độ vận chuyển $R_{vc} \ge 70% R_{28}$, chiều cao xếp $\le 3,8\text{ m}$) và kỹ thuật khuyếch đại cấu kiện nhịp lớn ($24 - 36\text{ m}$).
  4. Chương 4: Lắp ghép các kết cấu bê tông cốt thép (ThS. Cù Huy Tình): Trình tự chuẩn bị, treo buộc và định vị móng đơn cốc. Kỹ thuật dựng cột từ trạng thái nằm sang đứng theo phương pháp kéo lê hoặc phương pháp quay. Kỹ thuật cố định tạm và căn chỉnh tim trục, cao trình đáy cột, độ thẳng đứng bằng quả rọi, máy thủy bình, máy kinh vĩ, nêm chêm (sắt, gỗ $>25\text{ cm}$), thanh chống xiên, kích thủy lực và khung dẫn thép trước khi đổ bê tông chèn cốc móng có mác cao hơn kết cấu tối thiểu $20%$.
  5. Chương 5 & Chương 6: Gia công, liên kết và lắp ghép kết cấu thép (TS. Đỗ Đình Đức): Công nghệ liên kết bu lông, đinh tán, đường hàn và quy trình cẩu lắp khung dầm, dàn vì kèo, cột thép.
  6. Chương 7 & Chương 8: Lắp ghép công trình dân dụng và công nghiệp (TS. Lê Anh Dũng): Trình tự lắp ghép tổng hợp theo phân đoạn, tạo lập ô khung cứng bất biến hình.
  7. Chương 9: Lắp ghép nhà không gian nhịp lớn (ThS. Cù Huy Tình): Biện pháp thi công kết cấu dàn không gian, mái vòm, hệ mái treo.
  8. Chương 10: Lắp dựng công trình cao dạng tháp (PGS. Lê Kiều): Biện pháp lắp dựng cột điện cao thế, tháp truyền hình, ống khói bằng cần trục leo hoặc cẩu chuyên dụng.
  9. Chương 11, 12, 13: Công tác xây và hoàn thiện (ThS. Nguyễn Cảnh Cường, ThS. Lê Công Chính, ThS. Cù Huy Tình): Kỹ thuật xây gạch, khối xây đá; quy trình công nghệ trát, láng, ốp, lát và làm trần công trình.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ học tính toán thiết bị nâng chuyển: Xác định sức chịu kéo cho phép của cáp thép $R_{cp} = R_d / k$ với hệ số an toàn $k$ quy chuẩn ($k = 3,5$ cho dây neo giằng; $k = 4,5 - 5,0$ cho ròng rọc; $k = 6,0$ cho vật cẩu $>50\text{ tấn}$; $k = 8,0$ khi dây bị uốn cong). Tính lực kéo trong nhánh dây cẩu xiên $S = \frac{1}{\cos\alpha}\frac{P}{m} = a\frac{P}{m}$.
  • Nguyên lý cân bằng ổn định của kết cấu tạm: Thiết lập phương trình chống lật cho khung tời ($Qb + Gc = kSa$), cân bằng lực giữ hố thế ngầm ($Q + T \ge k N_y$) và ổn định chống trượt, chống lật của khối neo bê tông đặt nổi ($Qb \ge k S l_0$).
  • Giải tích tối ưu hóa thông số cần trục: Mô hình hóa toán học xác định chiều dài tay cần tối thiểu $L_{min}$ và góc nghiêng tay cần tối ưu $\alpha_{opt}$ khi cẩu cấu kiện qua vật cản: $$\tan\alpha = \sqrt[3]{\frac{H_y - h_1}{a + e - l_m \cos\beta}}$$
  • Nguyên lý truyền lực và liên kết kết cấu: Cấu tạo mối nối chịu lực; điều kiện khống chế cường độ bê tông mối nối phải đạt tối thiểu $70% R_{tk}$ trước khi lắp các tầng kết cấu phía trên.

Kỹ năng phát triển

  • Tính toán thông số kỹ thuật cần trục ($Q, R, H, L$) phục vụ lập tổng mặt bằng thi công.
  • Thiết kế biện pháp neo giữ, tính chọn cáp cẩu, đòn treo và hố thế phục vụ cẩu lắp cấu kiện nặng.
  • Lập quy trình công nghệ và phân đoạn lắp dựng cho công trình công nghiệp khung thép, nhà lắp ghép tấm lớn và nhà nhiều tầng.
  • Thực hiện các thao tác trắc đạc kiểm tra tim trục, độ lệch phương vị, độ thẳng đứng và cao trình gối tựa trong quá trình căn chỉnh kết cấu đúc sẵn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hình phương pháp giảng dạy kỹ thuật kết hợp giữa mô hình hóa lý thuyết và phân tích quy trình công nghệ tại hiện trường.

  • Phương pháp tiếp cận: Đi từ cấu tạo chi tiết của cấu kiện, nguyên lý thiết bị cơ sở (dây cáp, tời, neo) đến bài toán tích hợp lựa chọn thiết bị cơ giới lớn (cần trục tháp, cần trục bánh xích, cần trục cổng) và quy trình cẩu lắp từng bộ phận công trình (móng, cột, dầm, sàn, mái).
  • Phân tích các tình huống kỹ thuật thực tế: Sử dụng sơ đồ bố trí vị trí đứng và vạch đường đi của cần trục theo điều kiện mặt bằng (nhà nhịp nhỏ $L = 12 - 30\text{ m}$ cẩu đi giữa; nhịp $>30\text{ m}$ cẩu đi biên); phân tích giải pháp thi công bán lắp ghép thực tế tại Khách sạn Hilton Hà Nội và Khu chung cư Trung Hòa - Nhân Chính.
  • Bài tập tính toán và đồ án: Giáo trình cung cấp hệ thống công thức giải tích trực tiếp hỗ trợ giải quyết các bài toán trong Đồ án môn học Kỹ thuật thi công 2 và Đồ án tốt nghiệp: tính chọn tải trọng cáp thép theo Bảng 2.1, tính toán kích thước khối hố thế ngầm, xác định khoảng cách an toàn đặt ray cần trục tháp gần hố móng ($b \ge \frac{A}{2} + H\cot\varphi + 0,8\text{ m}$).
  • Phương pháp đánh giá và tự học: Người học cần tự phân tích biểu đồ tính năng làm việc của máy trục ($Q-R-H$), nắm vững các giới hạn an toàn kỹ thuật (tiêu chuẩn loại bỏ cáp khi đứt quá $10%$ số sợi trong một bước bện, chu kỳ sửa chữa lớn của cốp pha sắt là 200 lần, cốp pha gỗ có sấy là 5 lần).

Điểm nổi bật và cập nhật

So với các tài liệu kỹ thuật thi công giai đoạn trước, giáo trình tái bản năm 2021 có các cập nhật công nghệ cụ thể:

  • Lược bỏ công nghệ lạc hậu: Cắt giảm các nội dung về công nghệ cẩu lắp thủ công hoặc các kết cấu bán lắp ghép không còn phù hợp với thực tế sản xuất tại Việt Nam.
  • Cập nhật công nghệ thi công hiện đại: Bổ sung phân tích chi tiết về kết cấu nhà công nghiệp khung thép tiền chế Zamil (Zamilsteel) sử dụng tiết diện tổ hợp, xà gồ thép định hình chữ U, I, L, Z và hệ giằng thép không gian.
  • Bổ sung thiết bị cơ giới hóa mới: Đưa vào tài liệu các dòng cần trục ô tô có tay cần thay đổi chiều dài bằng hệ thống thủy lực (như ADK, KATO, TATANO); hệ thống cần trục tháp tự nâng phục vụ thi công nhà cao tầng trên 10 tầng; nguyên lý cẩu lắp cấu kiện công trình tháp bằng máy bay trực thăng (cần trục bay tải trọng $4 - 16\text{ tấn}$).
  • Công nghệ liên kết và vật liệu: Cập nhật kỹ thuật thi công kết cấu liên hợp: cột, dầm, sàn đúc sẵn liên kết với lớp bê tông cốt thép đổ toàn khối tại chỗ và lõi cứng thi công bằng công nghệ ván khuôn trượt.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đại học: Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên năm thứ 3 và thứ 4 ngành Kỹ thuật Xây dựng (chuyên ngành Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Quản lý Xây dựng, Công nghệ Xây dựng) tại các trường đại học khối kỹ thuật.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở ngành gồm: Sức bền vật liệu, Cơ học kết cấu, Máy xây dựng, Trắc địa công trình, Kết cấu bê tông cốt thép, Kết cấu thép và Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 1 (công tác đất, cọc, cốp pha và bê tông toàn khối).
  • Giảng viên và kỹ sư công trình: Tài liệu dùng làm đề cương bài giảng môn học Kỹ thuật thi công 2, hướng dẫn Đồ án môn học Kỹ thuật thi công và Đồ án tốt nghiệp; đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu tính toán cho kỹ sư tại các ban quản lý dự án, nhà thầu xây dựng khi lập Thuyết minh biện pháp thi công và Bản vẽ tổ chức thi công lắp ghép.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ sinh viên đại học, học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình, giảng viên giảng dạy học phần Thi công xây dựng và các kỹ sư xây dựng phụ trách thiết kế biện pháp thi công công trình lắp ghép.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần nắm vững kiến thức về Cơ học kết cấu, Sức bền vật liệu, Kết cấu Bê tông cốt thép, Kết cấu Thép, Máy xây dựng và toàn bộ nội dung công tác bê tông toàn khối trong Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 1.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình tích hợp các số liệu tính toán cụ thể về hệ số an toàn thiết bị cẩu, công thức giải tích xác định thông số cần trục khi qua vật cản, đồng thời dẫn chứng trực tiếp các giải pháp kết cấu hiện đại tại Việt Nam như nhà khung thép tiền chế Zamil và thi công sàn lắp ghép kết hợp lõi trượt.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học nên kết hợp đọc lý thuyết cấu tạo trong Phần 1 với việc tự giải các bài toán xác định sức nâng, độ với, tầm với của cần trục; đọc hiểu biểu đồ tính năng kỹ thuật máy móc và đối chiếu quy chuẩn kỹ thuật an toàn được nêu tại từng chương.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Tài liệu cần được sử dụng song hành với Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 1 (NXB Xây dựng, 2004), các Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) về an toàn thiết bị nâng, quy chuẩn thi công và nghiệm thu kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn và kết cấu thép hiện hành.


Kết luận

Giáo trình Kỹ thuật thi công Tập 2 cung cấp cơ sở lý thuyết và công thức tính toán phục vụ thi công lắp ghép các dạng công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, công trình nhịp lớn và dạng tháp. Nội dung sách gắn kết chặt chẽ giữa tính toán cơ học thiết bị nâng chuyển, cấu tạo mối nối liên kết và trình tự công nghệ hiện trường. Tài liệu tạo lập nền tảng để người học tiếp cận học phần Tổ chức thi công xây dựng và thực hiện đồ án tốt nghiệp kỹ sư xây dựng.