Ứng dụng tấm côppha bê tông trong thi công sàn bê tông toàn khối nhà cao tầng

Các công trình cao tầng hiện nay hầu hết là nhà kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Sự phát triển của bê tông và cốt thép cường độ cao đã đưa đến khái niệm về kết cấu BTCT nhà cao tầng. Để có thể sử dụng các loại vật liệu cường độ cao này, đòi hỏi phải có các thiết bị cũng như biện pháp thi công mới.

Lịch sử công nghệ nhà cao tầng đã trải qua nhiều giai đoạn. Trong thế kỷ 20, trước năm 1946, hầu hết các nhà cao trên 20 tầng là kết cấu thép. Từ đầu những năm 50 và đặc biệt 25 năm gần đây các công trình bằng BTCT đã bắt đầu cạnh tranh chiều cao với các công trình kết cấu thép. Trước đây việc vận chuyển vật liệu lên cao chủ yếu bằng tháp nâng khung gỗ, động cơ xăng, bê tông trộn tại chỗ 3-4m3 và đưa đến vị trí bằng máng nghiêng, đổ bê tông bằng xe đẩy và kết hợp với nhân công.

Đầu những năm 50 đã áp dụng tời trên khung thép với động cơ điện, bê tông và các vật liệu khác có thể vận chuyển cao tới 150m với tốc độ 120m/phút. Ngày nay việc sử dụng vận thăng kết hợp với cẩu tháp tự leo đang là những thiết bị tiên tiến và phù hợp nhất.

Bê tông trộn sẵn ở trạm trộn tập trung (bê tông thương phẩm) có mức độ cơ giới hoá cao và vận chuyển đến công trình bằng xe trộn lưu động đáp ứng mọi nhu cầu tiến độ. Công nghệ vật liệu và hoá chất xây dựng cũng đã đạt nhiều thành tựu đáng kể cho phép nâng cao công nghệ xây dựng nhà cao tầng.

Nói đến thi công công trình cao tầng, chúng ta cần quan tâm đến một vấn đề hết sức quan trọng đó là kết cấu bê tông đổ tại chỗ hay kết cấu lắp ghép kết hợp đổ bê tông tại chỗ để có thể đưa ra sự lựa chọn cho phù hợp. Hiện nay, trong các công trình cao tầng ở nước ta một công nghệ mới đang được áp dụng đó là tấm côppha bê tông sàn đúc sẵn, thay thế cho côppha sắt hoặc gỗ là một phần của tấm sàn BTCT toàn khối. Với công trình nhà cao tầng khối lượng đổ bê tông tại chỗ lớn, nên công tác ván khuôn đóng vai trò khá quan trọng trong quy trình và kỹ thuật thi công công trình Giá thành ván khuôn thi công cho một công trình cũng có một vai trò đáng kể trong giá thành xây dựng chung. Mặt khác công tác thi công ván khuôn còn quyết định một phần tiến độ thi công.

Các nước phát triển trên thế giới trước đây cũng như ở nước ta từ khi bắt đầu xây dựng các công trình cao tầng đã áp dụng rất nhiều phương pháp để thi công côppha sàn và các loại côppha có những tên gọi chuyên dùng sau đây:

– Ván khuôn sàn lắp ráp sử dụng giáo chống; ván khuôn bản rộng cẩu lắp theo phương pháp ván khuôn bay; Ván khuôn trượt tường hầm thang và các ô cứng; Ván khuôn bản lớn; Ván khuôn leo thi công tường vách; Ván khuôn định hình bằng nhựa hoặc bằng sắt; Ván khuôn BTCT cho sàn đổ bê tông toàn khối.

Khác với côppha thông tường được làm bằng gỗ hoặc ván ép hoặc côppha định hình bằng thép sau khi đổ bê tông chờ cho đến khi bê tông đạt cường độ tiêu chuẩn mới được tháo dỡ côppha sau đó phải bảo dưỡng hoặc sửa chữa, thì tấm côppha BTCT được đổ bằng bê tông đá nhỏ có cốt thép bên trong thường dày từ 60 ÷ 100mm và mác bê tông thường lớn hơn mác bê tông của sàn. Hình dáng của tấm có thể là hình chữ nhật, hình thang, kích thước được xác định theo tính toán để đảm bảo phù hợp với sức nâng của cần cẩu độ bền của tấm trong quá trình thi công không bị gẫy khi cẩu vào vị trí và đảm bảo sự làm việc của tấm với phần bê tông đổ sau như một khối thống nhất theo sơ đồ kết cấu ban đầu. Mặt tiếp giáp giữa mặt trên của tấm và phần bê tông đổ sau không bị trượt qua nhau. Mối nối ướt giữa tấm và phần bê tông đổ sau không bị phá hoại.

Mặt trên của tấm côppha bê tông (mặt tiếp giáp với phần bê tông đổ sau) tuyệt đối không được xoa nhẵn, mà phải tạo nhám và có các gân bê tông để tạo lực dính bám với bê tông đổ sau. Mặt dưới của tấm có thể xoa phẳng nhẵn vì nó có thể là trần nhà. Cốt thep trong tấm được chia làm mấy loại như sau:
+ Lưới thép đặt trong tấm có cấu tạo như lưới thép của bản sàn và được xác định theo yêu cầu.
+ Thép chờ là thép cấu tạo thường bố trí vòng quanh chu vi của tấm để neo lưới cốt thép trên trong tấm vào phần sàn bê tông đổ sau.
+ Râu thép có thể coi như các móc cẩu, nhưng khi đã vào vị trí thì nó được coi như thép giá để định vị khoảng cách giữa hai tấm lưới thép.
+ Thép gia cố giữa các móc cẩu…

Tấm côppha bê tông thông thường cũng được thiết kế định hình để có thể sản xuất hàng loạt cho các tầng được đổ tại công trình, nếu có diện tích mặt bằng cho phép đổ tại chỗ hoặc được sản xuất tại nhà máy sau khi đủ ngày tuổi được vận chuyển đến công trường để cẩu lắp vào vị trí. Tấm côppha bê tông được đặt lên trên dàn giáo chống được lắp đặt phía dưới và cũng được thiết kế chi tiết.

Những tấm côppha này cũng có râu thép chờ để liên kết với nhau và có gờ để liên kết với phần bê tông đổ sau. Khi bê tông đổ sau đã liên kết với tấm côppha bê tông này và đủ cường độ tiêu chuẩn thì chỉ việc tháo dỡ cây chống hoặc giáo chống bên dưới là xong. Loại ván khuôn này góp phần đẩy nhanh tiến độ thi công một cách đáng kể. Phương pháp này được gọi là phương pháp thi công bán lắp ghép.

Với những công trình cao tầng và diện tích sử dụng lớn, việc sử dụng phương pháp thi công bán lắp ghép với các tấm côppha bê tông đúc sẵn – là một phần kết cấu sàn – sẽ làm cho giá thành công trình giảm.

Ở nước ta một số các công trình lớn đã và đang sử dụng biện pháp thi công này như Khách sạn Hà Nội Opera Hinton, Nhà làm việc Khoa Pháp văn Đại học Sư phạm Hà Nội.

Công trình nhà chung cư 17 tầng khu đô thị mới Trung Hoá – Nhân Chính do TCty Vinaconex thiết kế và thi công đã áp dụng biện pháp thi công bán lắp ghép với các tấm côppha bê tông – là một phần của kết cấu sàn.

Trình tự thi công sàn toàn khối khi sử dụng tấm côppha bê tông đúc sẵn:
– Chế tạo trước tấm côppha bê tông tại hiện trường hoặc nhà máy.
– Lắp dựng hệ thống cột hoặc giáo chống đỡ kết hợp các xà gồ đỡ.
– Sau khi lắp dựng xong hệ thống cột chống và giáo đỡ, thì tiến hành cẩu lắp các tấm côppha bê tông đúc sẵn lên trên hệ thống giàn giáo thay cho côppha đáy của kết cấu sàn BTCT đang thi công.
– Liên kết các mối nối giữa các phần tấm côppha bê tông đúc sẵn bằng các râu thép chờ sẵn, rải thép sàn trực tiếp lên tấm côppha bê tông này.
– Đổ bê tông phần kết cấu còn lại toàn khối với các mối nối giữa các phần kết cấu đã đúc sẵn, bảo dưỡng theo quy phạm.
– Tháo dỡ cây chống, dàn giáo chống, xà gồ để lại các tấm côppha bê tông đã được liên kết toàn khối với lớp bê tông đổ sau.

Như vậy có thể hiểu kết cấu sàn BTCT toàn khối đã được thi công thành hai lớp kết cấu có đặc trưng cơ lý khác nhau, nhưng làm việc tương tác với nhau giống như kết cấu hỗn hợp gồm nhiều thành phần vật liệu. Để có thể áp dụng công nghệ bán lắp ghép trong việc thi công các công trình bê tông kích thước lớn dạng tấm hoặc bản chúng ta cần phải: biết nguyên lý cấu tạo các tấm côppha bê tông và phương pháp tính toán loại kết cấu BTCT có cấu tạo hai lớp, trong đó một lớp là BTCT được chế tạo định hình sẵn và sử dụng như tấm côppha và lớp thứ hai là BTCT đổ tại chỗ sau khi lắp dựng xong các tấm côppha trên, có thể sử dụng tấm côppha bê tông theo các bước sau:

Bước 1: Tương tự như các côppha thông thường ta cũng tiến hành lắp dựng các cột chống đỡ côppha bê tông có thể bằng gỗ, bằng thép hoặc bằng khung dàn giáo. Sau đó tiếp tục lắp các xà gồ đỡ tấm nằm trên các đầu cột chống tương tự như biện pháp thông thường khi thi công cột – dầm dỡ côppha của các sàn sử dụng tấm côppha bằng gỗ hoặc bằng tấm thép. Thông thường nên lắp các xà gồ đỡ tấm song song theo một phương trong một ô bản sàn với khoảng cách giữa các xà gồ thông thường là 500 – 600mm.

Bước 2: Sau khi đã lắp dựng xong cột chống, xà gồ đỡ tấm côppha bê tông ta căn chỉnh, kiểm tra cao độ của hệ xà gồ đỡ sao cho đúng cao độ thiết kế và bắt đầu tiến hành cẩu lắp tấm bê tông côppha vào vị trí đã được thiết kế trước. Các tấm cần được đánh số và đánh dấu vị trí lắp dựng tránh hiện tượng nhầm lẫn.Trong khi cẩu lắp các tấm, cần phải được nằm ngang, các dây cẩu phải căng đều không được lệch nhau. Sau khi lắp xong các tấm cho một khu sàn cần kiểm tra lại cao độ các tấm không hoàn toàn thẳng theo đúng thiết kế có thể cong vênh, khi tấm bắt đầu chịu tải trọng sinh ra hiện tượng nứt gẫy. Trước khi tiến hành bước 3 một công việc cũng hết sức cần thiết nữa là nếu đối với các tầng ở trên thì khi dùng khung giáo làm cột chống thì ta cần kiểm tra các chân khớp nối giữa các chân giáo đã xuống hết chưa hoặc các chân kích và đầu kích đã được tăng hết cỡ chưa. Còn đối với tầng một nếu chân giáo đặt trên nền đất yếu, cần phải kiểm tra nền đất hoặc kê kích sao cho khi bắt đầu chịu tải các giàn giáo không bị lún hoặc lún lệch.

Bước 3: Tiếp tục lắp các tấm côppha thành dầm (ở đây ta mới chỉ nghiên cứu việc làm côppha cho sàn, còn dầm cột và vách đổ bê tông tại chỗ), hoặc cho phần đổ bù giữa tấm này và tấm kia hoặc giữa các tấm với vách cứng. Việc ghép côppha này tiến hành theo đúng các phương pháp truyền thống. Đối với những phần bù thêm này khi ghép côppha (có thể bằng gỗ hoặc bằng sắt có chiều dày nhỏ hơn tấm côppha bê tông) cần chú ý cao độ của các tấm côppha này sao cho khi dỡ côppha phần bê tông đổ thêm này liền khối với phần bê tông của tấm. Vì phần bê tông của tấm có thể được sử dụng làm trần không cần trát mà chỉ cần bả lại và sơn hoàn thiện.

Bước 4: Sau khi tiến hành xong bước ba, ta cần vệ sinh rửa bề mặt côppha kể cả côppha bê tông vì trong qúa trình cẩu lắp tấm công nhân đi lại trên sàn hoặc những phần lắp ghép thêm côppha cho phần tiếp giáp của tấm với các phần khác có thể bằng gỗ sẽ làm bẩn bề mặt côppha làm ảnh hưởng đến khả năng bám dính của hai phần bê tông.Tiếp theo, tiến hành rải các lớp thép cấu tạo hoặc theo thiết kế của các phần nối và của sàn. Việc rải các lớp thép này tuỳ thuộc vào mối nối của tấm các phần còn lại mà các lớp thép có thể là cấu tạo hoặc là theo tính toán thiết kế.

Bước 5: Trước khi tiến hành bước đổ bê tông, cần tưới nước rửa lại ván khuôn và thép một lần nữa để đảm bảo cho bê tông được bám dính tốt hơn. Sau đó tiến hành đổ bê tông như bình thường. Và tiến hành bảo dưỡng bê tông theo đúng quy trình và quy định bảo dưỡng bê tông đã được đặt ra. Bước 6: Sau khi bê tông đã đủ thời gian quy định, thì tiến hành tháo dỡ cột chống và xà gồ của sàn, đồng thời tháo dỡ côppha của phần dầm hoặc phần nối giữa các tấm hoặc các tấm với phần khác. Lúc này tấm đã được gắn với phần bê tông đổ sau như một khối thống nhất.

Từ những tính chất nêu trên, chúng ta thấy rằng để tăng khả năng chịu lực và tăng nhịp (chiều dài, chiều rộng cho tấm), đồng thời giảm mác bê tông có thể sử dụng các loại tấm côppha bê tông ứng suất trước hoặc dùng vật liệu nhẹ làm phần lõi của kết cấu nhằm làm giảm trọng lượng của công trình và giảm giá thành xây dựng. Tuy nhiên, việc chế tạo sản xuất các tấm côppha bê tông này chi phí ban đầu cũng khá lớn. Để giảm giá thành trong xây dựng, chúng ta cần phải có nhiều công trình thiết kế sử dụng loại.