Nền đất yếu, tải trọng công trình lớn, nếu chỉ sử dụng các loại móng thông thường sẽ không đủ khả năng chịu tải dễ dẫn đến sụt, lún, nghiêng, nứt. Mặt khác, dự án dân dụng, công nghiệp xây dựng lâu năm, nền móng xuống cấp, hư hại cũng dẫn đến nhiều rủi ro tiềm ẩn.
Vậy trong những trường hợp nào cần gia cố nền móng? Cụ thể các phương pháp gia cố nền móng là gì? Áp dụng như thế nào? Chuyên gia Thi công biệt thự ở Hà Nội sẽ phân tích, giải đáp kỹ lưỡng để chủ đầu tư lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất.
Tìm hiểu về nền móng
Nền móng là gì?
Nền móng là tổng thể các lớp đất, đá nằm phía dưới chân của một công trình xây dựng. Nền móng được gia cố chắc chắn nhằm tạo ra phản lực chống lại lực tác dụng cho toàn bộ tải trong của công trình. Bao gồm cả tải trọng động và tải trọng tĩnh.
Nhiệm vụ của nền móng với công trình xây dựng
Từ định nghĩ ở trên ta thấy nền móng có nhiệm vụ cực kỳ quan trọng đối với sự ổn định và an toàn của công trình xây dựng phía trên nó. Nền móng là bộ phận kiến thiết tất yếu. Chỉ khi nền móng được xây dựng hoàn thiện thì công trình mới có thể khởi công.
Nền móng được cấu tạo từ tập hợp các lớp đất đá khác nhau. Một số công trình sử dụng hoàn toàn bằng đá nguyên khối. Lại có dự án sử dụng đá từ nơi khác đến, cộng thêm các lớp đất, cát gia cố nền móng. Mỗi lớp vật liệu có tính chất khác nhau trong quá trình chịu tải trọng.
Vì vậy, chủ thầu cần phải tính toán, khảo sát kỹ lưỡng khu đất, các tầng đất ở sâu. Từ đó lựa chọn lựa chọn loại móng phù hợp. Đồng thời kết hợp với các phương pháp gia cố cần thiết tùy vào tính chất đất. Nếu bỏ qua bước này, công trình xây dựng có thể bị sụt lún, nghiêng, nứt, thậm chí là đổ sập hoàn toàn.
Khi nào cần áp dụng phương pháp gia cố nền móng?
Gia cố nền móng nhằm mục đích khắc phục những khiếm khuyết của nền móng công trình. Từ đó, đảm bảo tiến độ thi công xây dựng, độ an toàn trong và sau khi hoàn thiện. Đây là vấn đề kỹ thuật quan trọng đòi hỏi nhà thầu và kiến trúc sư có kinh nghiệm thực tế để triển khai.
Vậy, đơn vị thi công sẽ cần gia cố nền móng trong trường hợp tải trọng của công trình lớn; hoặc nền đất phía dưới yếu, không đảm bảo độ chịu tải. Bên cạnh đó, các phương pháp gia cố còn được áp dụng khi bộ phận kết cấu chịu lực của công trình đã thi công nhưng kết cấu móng phát sinh vấn đề. Hoặc dự án xây dựng từ lâu và có dấu hiệu xuống cấp móng. Lúc này, cần gia cố móng kịp thời để phục hồi khả năng chịu tải của móng. Gia cố móng công trình có tính chất tạm thời hoặc vĩnh viễn tùy theo kết cấu móng.
Cụ thể, gia cố nền móng công trình xây dựng dựa trên 3 yếu tố: tuổi thọ hiện thời, đặc điểm tác động và hiện trạng kết cấu. Khi một trong 3 yếu tố này gặp vấn đề, chủ đầu tư buộc phải tính đến phương án gia cố phù hợp.
Tuổi thọ công trình
Trên thực tế, các công trình xây dựng sẽ được phân loại theo tuổi thọ để làm cơ sở lựa chọn phương pháp gia cố móng phù hợp:
- Công trình trên 150 năm tuổi thuộc loại kết cấu cổ xưa
- Công trình từ 50 – 150 năm tuổi thuộc kết cấu hiện thời
- Công trình dưới 50 năm tuổi thuộc loại kết cấu hiện đại
Đặc điểm công trình
Dự án sử dụng đang gặp phải các vấn đề sau:
- Nền móng hiện tại không ổn định, không đủ khả năng chịu tải trọng của toàn bộ công trình.
- Thi công công trình lân cận làm ảnh hưởng đến địa chất, khả năng chịu tải của lớp nền đất đá phía dưới móng công trình hiện tại. Từ đó làm cho nền móng bị yếu, gây ra hiện tượng nứt, lún, nghiêng.
- Công trình xây dựng ở nơi có nhiều nguy cơ ảnh hưởng bởi thiên tai. Vì vậy cần gia cố để tăng độ vững chắc, bảo vệ tài sản.
- Phát sinh thêm các tầng, công năng sử dụng phía trên dự án cũ. Khi đó, độ chịu tải của móng sẽ tăng lên. Cần áp dụng phương pháp gia cố phù hợp để tăng độ chịu tải trọng của móng.
- Dự án có những lỗi sai trong quá trình thi công, sử dụng:
- Kiến trúc sư tính toán sai trong quá trình thi công nền móng ban đầu. Hậu quả làm cho công trình bị lún, sụt, cần gia cố móng để khắc phục tình hình.
- Công trình xây dựng lâu đời, chủ nhà có nhu cầu cải tạo, nâng cấp thay vì đập đi xây lại.
Hiện trạng khảo sát, xây dựng, sử dụng
Các kỹ sư thiết kế sẽ căn cứ vào hiện trạng sau khi khảo sát công trình. Có nhiều lý do buộc họ phải đưa ra giải pháp gia cố, đó là:
- Cọc gỗ, cọc tre dùng cho nền móng trước đây đã bị mất dần khả năng chịu lực. Do đó, dẫn đến nền móng công trình bị sụt lún. Nguyên nhân có thể do độ sâu của mực nước ngầm đã có biến động.
- Các lớp đất, cát dưới nền móng bị ảnh hưởng bởi mực nước ngầm, giảm khả năng chịu tải.
- Công trình xây dựng trên nền đất yếu nhưng không có phương pháp gia cố tốt, dẫn đến sụt, lún, nghiêng… Làm sao để nhận biết được nền đất yếu? Bạn có thể tìm hiểu tại bài viết này: Cách nhận biết nền đất yếu
Nguyên tắc gia cố nền móng công trình
Nguyên tắc chung khi gia cố nền móng công trình là mở rộng kết cấu móng cũ. Đồng thời đặt kết cấu móng cũ đó nằm trên lớp nền đất có khả năng chịu tải trọng tốt hơn. Nguyên tắc này nhằm phân bổ tải trọng của toàn bộ công trình một cách đồng đều, tránh sụt, lún, nghiêng không đồng đều.
Các phương pháp gia cố nền móng phổ biến hiệu quả cao
Phương pháp gia cố bằng cọc kích thước nhỏ
Gia cố nền móng bằng cọc kích thước nhỏ là sử dụng cọc có đường kính từ 150mm – 300mm ép vào đất. Phương pháp này phù hợp với công trình xây dựng trên nền đất phức tạp; tải trọng từ phần móng của công trình phải truyền xuống lớp đất sâu hơn 5m. Đây là loại móng có tải trọng lớn, gánh đỡ một phần tải trọng của công trình nếu muốn gia cố hoặc thêm tầng.
Ưu điểm của cọc kích thước nhỏ là tránh được ảnh hưởng của mực nước ngầm và thường ít lún. Từ đó tăng độ ổn định hơn cho những dự án xây dựng cao tầng. Chủ đầu tư có thể dùng cọc gỗ, cọc tre, cọc bê tông hoặc bê tông cốt thép. Trong đó, cọc bê tông cốt thép được sử dụng phổ biến hơn cả.
Nếu móng hiện tại là móng băng, có thể thêm 1 – 2 hàng cọc bê tông cốt thép ở 1 hoặc 2 bên móng.
Nếu móng hiện tại là móng đơn, sẽ bố trí cọc bê tông kích thước nhỏ xung quanh móng. Nó có tác dụng tạo thành đế vững chắc cho nền móng.
Với phương pháp thi công này, lỗ rỗng và rãnh phải được bố trí sẵn trên móng xu hoặc dầm bê tông nhô ra ở đầu cọc. Sử dụng giằng thép để liên kết dầm với nhau. Phản lực đầu cọc phân bố đều dọc chiều dài của dầm và độ cứng của móng nên đây thường là dầm liên tục.
Phương pháp gia cố bằng cọc
Gia cố nền móng bằng cọc là bổ sung thêm cọc vào các cạnh kề nhau của tường nhà đặt trên đất yếu, móng xuống cấp. Một khối bê tông sẽ được bố trí xuyên qua tường, liên kết với các cọc, có vai trò như đài cọc. Lúc này, tải trọng công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc đã đóng trước đó, không truyền trực tiếp lên nền móng yếu ở giữa cọc.
Với phương pháp này người ta quy ước móng cọc là một khối móng gồm: cọc, đài cọc và đất ở giữa các cọc. Trong đó, cọc có thể làm từ nhiều vật liệu khác nhau như: tre, gỗ, bê tông cốt thép. Kỹ sư khắc phục sự cố cần phải tính toán tải trọng công tính, tính chất tải trọng và các yêu cầu kỹ thuật khác để lựa chọn kích thước cọc phù hợp.
Gia cố nền móng bằng cọc phù hợp với công trình có móng bị lún do xây trên đất ngập nước hoặc đất có tính xét cao.
Phương pháp gia cố bằng cách mở rộng đáy móng, đổ khối bê tông
Gia cố nền móng bằng cách đổ khối bê tông là phương pháp truyền thống phù hợp với kiểu móng nông. Phương pháp này được tiến hành bằng cách mở rộng đáy móng, đồng thời tăng chiều sâu móng đến lớp đất ổn định. Sau đó chôn thêm kết cấu khối bê tông vững chắc phía dưới móng cũ để tăng khả năng chịu lực.
Lớp đất phía dưới móng cũ thường được đào cục bộ với độ sâu từ 1 – 2m. Khối bê tông sử dụng để chôn đã được đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ. Truyền tải từ móng cũ xuống móng mới được liên kết bằng mối nối là một lớp xi măng và cát khô. Phương pháp này tương tối tiết kiệm chi phí và phù hợp với nhà dân dụng có hệ số tải trọng nhẹ, móng nông.
Phương pháp gia cố bọc bê tông
Gia cố nền móng cũ bằng bọc bê tông là dùng lưới thép bọc xung quanh móng cũ. Sau đó đổ vữa cát thô hoặc phun bê tông lên lưới thép. Nếu quá trình thực hiện khó khăn, chủ đầu tư có thể bọc áo bê tông lên toàn bộ chiều cao của móng hoặc một số vị trí cụ thể đã định sẵn.
Phương pháp này thường áp dụng cho những công trình xây dựng từ nửa đầu thế kỷ XX. Khi đó phần lớn móng được xây bằng đá hộc, bê tông, gạch vỡ, gạch nung. Trải qua nhiều năm sử dụng, các vật liệu mất dần khả năng chống chịu tải trọng; dễ vỡ hoặc bị mài mòn bởi yếu tố khách quan như nhiệt độ, độ ẩm, nước ngầm… Lúc này, sẽ bắt đầu xuất hiện nhiều vết bong trong, hư hỏng trên móng. Cần phát hiện và xử lý kịp thời để tránh hậu quả khôn lường.
Trường hợp có các vết nứt xuất hiện ở đáy móng, cần đặt dầm bê tông dọc dưới đáy móng. Sau đó mới bọc áo bê tông thành một khối thống nhất với dầm móng.
1- Móng nhà; 2 Dầm BTCT; 3- Áo bọc BTCT; 4- Tường công trình; 5- Dầm thép ngang; 6- Bê tông toàn khối
Ưu điểm của gia cố nền móng bằng bọc bê tông là có thể thực hiện mà không nhất thiết phải tăng diện tích chịu tải ở đáy móng. Ngay cả khi móng đã bị phá hủy một phần; nền đất có cường độ không tương xứng; tải trọng truyền xuống móng tăng lên khi cải tạo.
Nhược điểm của phương pháp này là không phải lúc nào cũng đảm bảo chất lượng liên kết giữa bê tông cũ và mới. Vì thế tùy vào từng trường hợp cụ thể, đơn vị thi công cần đạp bỏ lớp bê tông cũ và hàn bảo vệ râu thép, bu lông neo; Trát vữa xi măng tươi lên mặt nhám của móng cũ; hoặc đổi thành phần cốt liệu bê tông cho phù hợp…
Phương pháp gia cố bằng dầm gánh
Gia cố bằng dầm gánh được cải tạo từ phương pháp đào hố truyền thống. Áp dụng cho trường hợp kết cấu móng chỉ mở rộng theo một chiều (chiều sâu); công trình nằm trên mặt bằng có cột bên trong vững chắc.
Phương pháp này dễ thi công, khả năng chịu tải trọng cao. Tuy nhiên, nhược điểm là móng nằm sâu, tốn kém chi phí. Trong khi đó, hướng tiếp cận lại bị giới hạn.
Phương pháp gia cố móng bằng dầm và móng trụ
Gia cố móng bằng dầm và móng trụ là sử dụng dầm bê tông cốt thép đổ tại chỗ. Dầm này sẽ truyền tải trọng vào móng trụ bê tông ở bên dưới. Phương pháp này phù hợp với hầu hết các điều kiện địa chất địa hình. Và thường dùng để thay thế cho khối bê tông khi móng đào sâu ít hơn 6m.
Phương pháp gia cố bằng cách chuyển đổi móng phù hợp
Với phương pháp này, móng đơn có thể chuyển thành móng băng hoặc móng bè. Gia cố bằng cách chuyển đối móng đơn phù hợp với công trình được áp dụng khi lớp đất dưới đáy móng có độ biến dạng lớn; giữa các móng đơn có sự chênh lệch lớn; công năng, kết cấu bên trên công trình thay đổi dẫn đến tải trọng móng thay đổi, biến dạng.
Lúc này, tường bê tông cốt thép được xây dựng thêm ở phần móng đơn. Nó có tác dụng liên kết móng đơn cũ với nhau, chuyển móng đơn thành móng băng.
Chuyển móng đơn thành móng bằng
Cần tiến hành đánh nhám, khía rãnh ở vị trí tiếp xúc của cột thép hàn tường mới với thép móng cũ. Điều này cần thiết để tăng độ liên kết giữa bê tông cốt thép cũ và mới, tăng độ vững chắc cho nền móng công trình.
Chuyển móng băng thành móng bè
Móng băng cũng có thể chuyển sang móng bè nếu tải trọng công trình phía trên quá lớn. Lúc này, bố trí thêm bản bê tông cốt thép nối chân của các móng băng với nhau. Đục lỗ dưới móng băng, bố trí giằng bê tông với khoảng cách từ 3 – 4m. Cách này giúp tăng độ cứng cho bản bê tông nối đáy móng.
Cần lưu ý gì khi gia cố nền móng công trình?
Trước khi áp dụng phương pháp gia cố móng cho nhà nhiều tầng, cần gia cố tạm thời bằng cách truyền tải trọng sàn với kết cấu chống tạm. Lắp đặt các kết cấu này ở tầng hầm, tầng trệt sau đó là các tầng trên. Tải trọng của dự án sẽ truyền từ kết cấu chống tạp xuống mặt đất, cách tường từ 1,5 – 2m.
Chống tạm cho công trình trước khi gia cố móng
Kiến trúc sư và giám sát công trình phải luôn bám sát dự án. Đảm bảo tiến độ và các thông số kỹ thuật chuẩn theo yêu cầu. Bên cạnh đó, không quên nhắc nhở an toàn lao động đối với người thực hiện.
Tạm kết
Trên đây là các phương pháp gia cố nền móng được sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng. Tùy vào hiện trạng mà chủ đầu tư lựa chọn cách thức tiến hành phù hợp. Song, việc gia cố thêm sau khi đã thi công khó hơn và tốn kém chi phí hơn rất nhiều so với việc áp dụng giải pháp đúng đẵn ngay từ đầu. Vì thế, rất cần kiến trúc sư, kỹ thuật và chủ đầu tư nghiên cứu, khảo sát kỹ lưỡng trước khi thực thi.
