Tường vây (diaphragm wall hay slurry wall) là kết cấu tường chắn đất và ngăn nước bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ trong lòng đất thông qua quy trình đào hào sâu được ổn định bởi dung dịch giữ thành bentonite hoặc polymer, đóng vai trò kết cấu vách chắn giữ hố đào sâu và trở thành tường vĩnh cửu của tầng hầm nhà cao tầng hoặc công trình ngầm đô thị.
Quy trình thi công tường vây bê tông cốt thép
Thi công tường vây bao gồm chuỗi các công đoạn kỹ thuật nghiêm ngặt đòi hỏi độ chính xác cao:
- Thi công tường dẫn (Guide wall): Xây dựng hai dải tường bê tông cốt thép song song nông trên mặt đất để định vị tuyến đào hào, dẫn hướng gầu đào và ngăn ngừa sạt lở tầng đất mặt.
- Đào rãnh và giữ thành bằng dung dịch bentonite: Sử dụng gầu ngoạm cơ/thủy lực hoặc máy đào phay đất chuyên dụng (hydromill/cutter) đào các tấm panel (thường dài từ 4 m đến 7 m, sâu từ 20 m đến hơn 60 m). Dung dịch bentonite hoặc polymer luôn được duy trì đầy trong hào để tạo áp lực thủy tĩnh cân bằng áp lực đất và nước ngầm.
- Xử lý lắng cặn và làm sạch đáy hào (Desanding): Tách cát và bùn mịn lắng đọng dưới đáy panel trước khi hạ lồng thép nhằm đảm bảo sức chịu tải mũi và tiếp xúc đáy.
- Lắp đặt gioăng chống thấm và hạ lồng thép: Hạ các lồng cốt thép gia công sẵn kết hợp gioăng cao su waterstop (hoặc cọc cừ CWS) tại các mối nối tiếp giáp giữa các panel liền kề.
- Đổ bê tông bằng phương pháp rút ống tremie: Đổ bê tông dâng từ đáy hào lên qua ống tremie kín, đẩy dung dịch bentonite nổi lên trên để thu hồi và tái sử dụng.
Hệ kết cấu chống đỡ và ổn định hố đào sâu
Trong quá trình đào đất tầng hầm, tường vây chịu áp lực đất chủ động và áp lực nước ngầm rất lớn từ phía ngoài. Để hạn chế biến dạng ngang của tường và chuyển vị lún của nền đất xung quanh, các hệ giằng chống được áp dụng linh hoạt:
- Hệ thanh chống thép hình (Steel Strutting System): Sử dụng dầm biên (waler) và các thanh chống thép hình chữ H hoặc ống tròn kích hoạt lực nén trước (preloading) theo từng tầng đào.
- Neo trong đất (Ground Anchors): Khoan và bơm ép vữa neo ứng suất trước vào tầng địa chất tốt phía sau tường vây, tạo không gian thi công thông thoáng trong lòng hố đào.
- Phương pháp thi công Top-Down hoặc Semi-Top-Down: Sử dụng chính các sàn bê tông cốt thép vĩnh cửu của tầng hầm làm hệ chống đỡ tường vây trong lúc đào đất dâng dần xuống dưới.
Kiểm soát biến dạng và phân tích tương tác đất - kết cấu
Chuyển vị ngang tối đa của tường vây và độ lún mặt đất lân cận là hai chỉ tiêu an toàn quan trọng nhất trong địa kỹ thuật đô thị để bảo vệ các công trình lân cận và mạng lưới hạ tầng ngầm. Các mô hình phần tử hữu hạn 2D và 3D tiên tiến (như mô hình Hardening Soil Model trong phần mềm PLAXIS) được sử dụng để mô phỏng tương tác đất - tường vây theo từng giai đoạn hạ mực nước ngầm và đào đất.