View Categories

Chương 9,10 – Thi công/Giám sát

Mục lục

Chương 9 Hồ sơ Thi công

9.1 Hình thức Đấu thầu – Thiết kế – Thi công (Design–Bid–Build Procurement)

9.1.1 Bản vẽ, Quy định kỹ thuật và Dự toán (Plans, Specifications and Estimates)

Bản vẽ thường được lập để thể hiện vị trí móng, kích thước và chi tiết cốt thép, cao độ móng yêu cầu, cũng như chiều sâu chôn móng và kích thước phần lấp đất lại. Thông thường, một bảng dữ liệu nền móng cũng được cung cấp để trình bày tóm tắt số liệu địa tầng trong mối quan hệ không gian với các móng. Mô tả vật liệu, mực nước ngầm, số liệu SPT và các thông tin khảo sát địa chất dưới bề mặt khác đặc biệt có giá trị đối với nhà thầu trong việc đánh giá công tác đào đất, chống đỡ, hạ nước và các chi tiết thi công khác vốn thường được giao cho nhà thầu thiết kế hoặc lựa chọn. Báo cáo địa kỹ thuật cần được cung cấp cho các nhà thầu.

Bản vẽ cần nêu rõ các yêu cầu về thoát nước và lấp đất lại đối với mố cầu và tường chắn. Đối với cầu, khu vực mố cầu là khu vực quan trọng vì nó thực hiện nhiều chức năng. Để ngăn hiện tượng xóc ở đầu cầu thường gặp, phần đất lấp sau mố phải được đầm chặt thích hợp và không dễ bị mất vật liệu do sự dịch chuyển của vật liệu hạt mịn. Tham khảo Soils and Foundations Workshop Reference Manual (Cheney & Chassie, 2000) để biết các chi tiết cụ thể về những loại vật liệu có thể quy định nhằm bảo đảm đầm chặt tốt phần đất lấp. Có thể quy định sử dụng vật liệu lọc cho hệ thống tiêu thoát ngầm hoặc các loại ống thoát nước địa kỹ thuật composite chế tạo sẵn để ngăn hiện tượng dịch chuyển đất hạt mịn. Cần cung cấp các chi tiết thoát nước để ngăn sự tích tụ áp lực nước lỗ rỗng phía sau tường thân.

Các quy định kỹ thuật thường bao gồm các yêu cầu đối với bê tông, cốt thép và quy trình thi công. FHWA Standard Specifications (FHWA, 1996) bao gồm Mục 208, “Đào và lấp lại cho các kết cấu chính”; Mục 209, “Đào và lấp lại kết cấu”; Mục 552, “Bê tông kết cấu”; và Mục 554, “Thép cốt”. Những nội dung được đề cập trong các quy định này bao gồm yêu cầu về vật liệu, việc chuẩn bị và đầm chặt tại cao độ đặt móng thích hợp trong đất hoặc đá, mái dốc đào tạm và chống đỡ tạm, yêu cầu đối với bản vẽ thi công chi tiết, bảo vệ điều kiện nền móng trong quá trình thi công, yêu cầu về vận chuyển và đổ bê tông, yêu cầu bảo dưỡng và yêu cầu nghiệm thu.

(FP-24)

Standard Specifications for Construction of Roads and Bridges on Federal Highway Projects

Các quy định kỹ thuật cần viện dẫn việc có sẵn của báo cáo địa kỹ thuật. Có thể cần các điều khoản đặc biệt trong trường hợp phải xử lý đặc biệt đất/đá nền móng hoặc kiểm soát nước ngầm. Các loại đất nền mềm hoặc có khả năng hóa lỏng có thể cần được xử lý đặc biệt để tạo ra điều kiện nền móng ổn định. Khi thi công trong những khu vực chật hẹp và nhạy cảm, chẳng hạn sát các móng công trình hiện hữu, có thể cần những yêu cầu chống đỡ đặc biệt.

Các hạng mục thanh toán có thể bao gồm đào kết cấu, đắp nền móng, lấp đất kết cấu, chống đỡ và giằng chống, cũng như đê quai. Bản thân các móng có thể được xem là một phần phụ thuộc của công tác xây dựng kết cấu. Ngoài ra, bê tông và thép sẽ được đo bóc và thanh toán theo khối lượng và đơn giá.

9.1.2 Khối đắp có kết cấu (Structural Fills)

Cần có các chi tiết và quy định kỹ thuật đặc biệt khi thi công một khối đắp kết cấu được đầm chặt để đỡ móng cầu, chẳng hạn như mố cầu. Hình 9-1, được điều chỉnh từ Cheney và Chassie (2000), trình bày các chi tiết khuyến nghị cho việc thi công nền đắp đường đầu cầu có tính kết cấu. Lưu ý các vùng vật liệu được chỉ định và các yêu cầu về đầm chặt. Các chỉ tiêu vật liệu được lựa chọn nhằm tạo ra một loại vật liệu có thể được đầm chặt đến trạng thái ổn định, không bị lún võng, phù hợp để đỡ móng mố cầu dạng spread footing. Quy định kỹ thuật đối với vật liệu chọn lọc được khuyến nghị trong Soils and Foundations Workshop Reference Manual (Cheney & Chassie, 2000) được đưa vào Phụ lục A. Các quy định kỹ thuật do các sở giao thông bang Washington, Nevada và Michigan ban hành đối với vật liệu đắp kết cấu bên dưới các mố cầu dùng spread footing cũng được đưa vào Phụ lục A.

Vật liệu đắp kết cấu chọn lọc và vật liệu đắp nền đường không được chứa vật liệu không thích hợp. Các quy định kỹ thuật đối với những vật liệu này cần cấm các vật liệu không thích hợp hoặc có hại như than bùn, bùn hữu cơ, gỗ, chất thải hữu cơ, than đá, than củi hoặc bất kỳ vật liệu nào khác có tính năng kém khi dùng trong nền đắp.

9.2 Hình thức Thiết kế–Thi công (Design–Build Procurement)

Phương thức thiết kế–thi công cần bao gồm dữ liệu địa kỹ thuật do chủ đầu tư cung cấp, ở mức đủ để phục vụ thiết kế móng thông thường. Khuyến nghị lập Báo cáo Dữ liệu Địa kỹ thuật (Geotechnical Data Report, GDR). Các Báo cáo Diễn giải Địa kỹ thuật và Báo cáo Cơ sở Địa kỹ thuật cũng có thể được lập để ghi nhận các điều kiện bề mặt và địa chất dưới bề mặt dự kiến. Những tài liệu này sẽ giúp giảm mức độ không chắc chắn trong quá trình đấu thầu và giảm khả năng phải tính thêm chi phí dự phòng rủi ro. GDR cần xác định mọi điều kiện đặc biệt có thể ảnh hưởng đến thiết kế/thi công vật liệu đắp kết cấu và móng nông, đồng thời cần cung cấp các kết quả thí nghiệm về các chỉ tiêu địa kỹ thuật cần thiết. Đôi khi, tuyến và vị trí kết cấu vẫn chưa được xác định cố định tại thời điểm thực hiện gói thiết kế–thi công; vì vậy, nhà thầu có thể cần thực hiện bổ sung công tác khảo sát và thí nghiệm.

Các điều khoản kỹ thuật đặc biệt cần nêu các yêu cầu mà cơ quan ký hợp đồng muốn áp dụng đối với nhà thầu nhằm đạt được tính năng làm việc mong muốn của móng — ví dụ, các tiêu chí thiết kế được quy định thành văn bản, tiêu chí độ lún cho phép, độ sâu xói ước tính, tiêu chí động đất và việc tuân thủ các quy định kỹ thuật tiêu chuẩn. Cần quy định rõ quy trình nộp hồ sơ và thẩm tra, cùng với một kế hoạch tối thiểu về kiểm soát và đảm bảo chất lượng.

Hình 9-1: Chi tiết đắp kết cấu đường đầu cầu (theo Cheney & Chassie, 2000)

Chương 10 – Kiểm tra và Giám sát thi công

Do những hạn chế của công tác khảo sát địa kỹ thuật và diễn giải địa chất, luôn tồn tại khả năng gặp phải những sai khác đáng kể so với các điều kiện địa chất dưới bề mặt đã dự kiến. Ngoài ra, các hoạt động thi công có thể làm thay đổi ứng xử của đất tại chỗ, cũng như khả năng đỡ móng và tính ổn định của các công trình lân cận. Vì vậy, khuyến nghị nên có sự quan sát của một kỹ sư địa kỹ thuật có kinh nghiệm trong quá trình thi công để nhận diện các vấn đề phát sinh tại hiện trường và điều chỉnh thiết kế khi cần thiết.

Nhân sự thi công của cơ quan chủ quản hợp đồng thường thực hiện công tác kiểm tra và quan trắc. Báo cáo địa kỹ thuật cần thảo luận về các điều kiện nền đất dự kiến tại cao độ chịu tải của móng. Ngoài ra, kỹ sư địa kỹ thuật cần giải thích cách nhận biết các điều kiện nền đất dự kiến cho nhân sự kiểm tra hiện trường và bảo đảm rằng các kiểm tra viên biết cách liên hệ với đơn vị thiết kế nếu quan sát thấy bất kỳ điều kiện đáng nghi ngờ nào. Nhân sự địa kỹ thuật có thể cần đến hiện trường để quan sát các điều kiện địa chất dưới bề mặt bất thường và giám sát việc đo đạc bằng các thiết bị chuyên dụng.

Thông tin trao đổi và hướng dẫn về công tác kiểm tra và quan trắc có thể tìm thấy trong Guide to Earthwork Construction (TRB, 1990).

10.1 Kiểm tra

Chất lượng kiểm tra thi công móng chỉ tốt tương ứng với trình độ và kinh nghiệm của người kiểm tra. Có thể tránh được phần lớn các vấn đề nếu, ngoài việc có một nhà thầu đủ năng lực và hợp tác, còn có một kiểm tra viên có năng lực, tuân theo quy trình kiểm tra và lập hồ sơ một cách hệ thống, đồng thời trao đổi các vấn đề phát sinh với đơn vị thiết kế móng. Người kiểm tra cần nhận thức được các điều kiện có thể ảnh hưởng đến khả năng làm việc dự kiến của móng và công trình. Điều này có thể đạt được bằng cách xem xét bản vẽ và quy định kỹ thuật, cùng với báo cáo địa kỹ thuật, và trao đổi với kỹ sư địa kỹ thuật. Móng thường được thiết kế để:

  • Làm việc trong giới hạn độ lún cho phép,
  • Duy trì hệ số an toàn đầy đủ đối với phá hoại sức chịu tải,
  • Cung cấp sức kháng ma sát chống trượt,
  • Cung cấp sức kháng đối với áp lực đất ngang, và
  • Cung cấp khả năng đỡ đầy đủ để ngăn ngừa mất ổn định mái dốc.

Việc chấp nhận vật liệu hoặc quy trình khác với quy định có thể làm ảnh hưởng đến ý đồ thiết kế và có khả năng dẫn đến hư hỏng hoặc phá hoại. Việc vượt quá một chỉ tiêu nào đó đôi khi có thể dẫn đến các vấn đề như đầm quá mức phía sau tường mố, từ đó có thể làm tăng ứng suất tác dụng lên bộ phận móng.

Tác động của nước ngầm có thể rất nghiêm trọng, vì có thể góp phần làm xáo trộn đất tại chỗ. Khi có thể cần hạ nước, nội dung này cần được nêu trong phần các lưu ý thi công của báo cáo địa kỹ thuật. Việc khống chế nước ngầm bằng hố thu sẽ có tác động khác với việc dùng giếng hạ nước đối với đất nền móng và mái dốc. Chẳng hạn, sự ổn định của các hố đào có mái dốc tạm có thể bị ảnh hưởng nếu cho phép nước thấm trực tiếp từ thành hố đào để tháo vào hố thu. Trong trường hợp này, giếng hạ nước sẽ làm hạ mực nước ngầm cục bộ và cải thiện độ ổn định của mái dốc. Ngược lại, việc hạ nước trong nền đất sét có thể gây cố kết do độ lún của đất, làm tăng ứng suất hữu hiệu theo phương đứng, là một điều kiện mà kỹ sư địa kỹ thuật có thể chưa cho phép xét đến trong các tính toán độ lún.

Các phương pháp và quy trình thi công không phù hợp có thể dẫn đến phá hoại móng và mái dốc. Người kiểm tra cần thường xuyên quan sát tình trạng móng và mái dốc (ví dụ hằng ngày) để phát hiện các điểm yếu tiềm tàng cần được kỹ sư địa kỹ thuật xem xét và xử lý.

Nước mặt và mưa có thể làm suy giảm điều kiện của vật liệu nền móng chịu tải. Nếu các điều kiện nền đất dự kiến tại cao độ đặt móng được xem là nhạy ẩm, báo cáo địa kỹ thuật cần xác định khả năng này và đưa ra khuyến nghị rằng vật liệu chịu tải phải được bảo vệ khỏi tác động của ẩm bề mặt. Một số loại đá và IGM cũng có thể bị ảnh hưởng bất lợi bởi độ ẩm, sự thấm nước và sự trương nở do đào đất.

Đáy hố đào móng có thể được thăm dò bằng các thanh thép đường kính nhỏ để xác nhận sức kháng đỡ. Có thể thu được thông tin định lượng hơn bằng thí nghiệm xuyên côn và máy đo mật độ hạt nhân. Cần tránh đào hố khảo sát xuyên vào và xuống dưới tầng chịu tải vì sẽ khó đầm chặt phần đất lấp lại.

Công tác kiểm tra thường xuyên cần bao gồm việc kiểm tra xem các yêu cầu về quy trình có được tuân thủ hay không, vật liệu cung cấp có đáp ứng các chỉ tiêu tính năng hay không, và có thu được các kết quả thí nghiệm độ chặt/khối lượng thể tích thỏa đáng hay không. Người kiểm tra cần xem xét báo cáo địa kỹ thuật để nhận biết các vấn đề đặc biệt cần được quan sát trong quá trình thi công.

10.2 Vật liệu

10.2.1 Tim tuyến, cao độ và cao trình đặt móng

Kiểm tra viên của cơ quan chủ quản cần xác nhận rằng vị trí và cao độ đã được trắc đạc của các bộ phận móng phù hợp với bản vẽ thiết kế và bản vẽ thi công chi tiết. Khi cao độ và vị trí móng khác với giá trị quy định, các kích thước thực tế cần được lập hồ sơ và sau đó kiểm tra với đơn vị thiết kế để được chấp thuận.

10.2.2 Lớp đất/đá chịu lực

Tầng chịu tải tại chỗ bằng đất hoặc đá cần được kiểm tra để xác minh điều kiện thực tế tại hiện trường và mức độ cải thiện đạt được nhờ biện pháp xử lý nền do nhà thầu thực hiện. Một số loại đất có thể bị xáo động cấu trúc và suy yếu khi bị tác động. Nếu các điều kiện thực tế khác với những gì đã dự kiến trong báo cáo địa kỹ thuật và/hoặc trong bản vẽ và quy định kỹ thuật, cần tham khảo ý kiến kỹ sư địa kỹ thuật để xác định có cần áp dụng các biện pháp bổ sung hay không.

10.2.3 Vật liệu có kết cấu (Structural Fill Materials)

Các yêu cầu đối với vật liệu đắp phải được tuân thủ nghiêm ngặt, vì khối đắp phải làm việc trong các giới hạn dự kiến về cường độ (sức chịu tải) và, quan trọng hơn, trong giới hạn cho phép về độ lún lệch. Đôi khi, khu vực thi công đắp có quy mô nhỏ, chẳng hạn như phần lấp sau mố cầu và tường cánh, nên có thể cần sử dụng thiết bị đầm có kích thước nhỏ hơn.

10.3 Giám sát

Giám sát Thi công và Quan trắc cho Móng Nông

Khi giám sát việc thi công lớp đắp có kết cấu (structural fills) nhằm hỗ trợ móng nông, cần đặc biệt lưu ý các điểm sau:

  • Vật liệu: Cần được kiểm tra về thành phần hạt (gradation) và độ bền với tần suất đầy đủ để đảm bảo vật liệu được đổ đáp ứng đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Độ đầm nén: Phải đạt được mức độ đầm nén quy định trong lớp đắp. Việc thử nghiệm (nếu có) nên được thực hiện theo các quy trình vận hành tiêu chuẩn và tại các khoảng thời gian hoặc số lượng thử nghiệm được khuyến nghị.
  • Tải trọng gia tải (Surcharge fill): Nếu yêu cầu đắp gia tải để nén trước (pre-loading), phải xác minh rằng trọng lượng đơn vị của lớp đắp gia tải đáp ứng giá trị đã giả định trong thiết kế.

Giám sát Cao độ và Độ lún

Cao độ của các móng đã thi công nên được kiểm tra trước và sau khi áp dụng tải trọng cấu trúc. Việc này sẽ đóng vai trò là cơ sở (baseline) để giám sát cầu dài hạn. Sau đó, các phép đo khảo sát bổ sung có thể được thực hiện để xác nhận hiệu suất đạt yêu cầu hoặc để xác định xem có hiện tượng lún gây hại tiềm tàng nào đang xảy ra hay không.

Việc kiểm tra mức độ hoàn thành lún của lớp đắp trước khi thi công móng là rất quan trọng nếu bên dưới có các lớp đất mềm dễ nén (ví dụ: sử dụng bàn đo lún, thiết bị đo nghiêng ngang, v.v.). Tiềm năng dịch chuyển ngang có thể lớn hơn các chuyển vị đứng; do đó, nếu điều kiện cho phép, việc giám sát cũng có thể bao gồm tọa độ khảo sát đầy đủ và các thiết bị đo đạc chính xác hơn.

Tác động đến Khu vực Lân cận và Thiết bị Quan trắc

Việc giám sát cũng có thể cần thiết để đánh giá tác động lên nền đất và các công trình lân cận. Các mối quan ngại này có thể được theo dõi bằng các đường dây đo đạc đơn giản (với mốc chuẩn và các đầu mối giám sát) và các thiết bị đo thông số (telltales) để đo độ lệch ngang và độ sụt lún/trồi đứng.

Kỳ vọng về độ tin cậy cao hơn có thể yêu cầu các thiết bị tinh vi hơn như:

  • Inclinometers: Máy đo nghiêng.
  • Strain gages: Máy đo biến dạng.
  • Extensometers: Máy đo độ giãn dài.
  • Tiltmeters: Máy đo độ dốc.

Việc khảo sát tình trạng hiện hữu của các cấu trúc lân cận có thể rất giá trị, đặc biệt là ở các khu vực đô thị đông đúc.

Chương trình Quan trắc

Chương trình thiết bị quan trắc nên được phát triển dựa trên việc xem xét hiệu suất dự kiến, rủi ro và các hậu quả tiềm tàng. Cần xác định các thông số quan trọng đối với sự thành công của dự án và lựa chọn thiết bị phù hợp. Chìa khóa để sử dụng thiết bị quan trắc thành công là đo lường, vẽ sơ đồ và giải thích dữ liệu một cách kịp thời để có thể đưa ra các biện pháp khắc phục nếu cần thiết.