CHƯƠNG 18. THIẾT KẾ TẦNG BÁN HẦM VÀ KHÔNG GIAN TIẾP XÚC ĐẤT

CHUYÊN ĐỀ ĐÀO TẠO XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ TRÊN NÚI Tác giả: Henry Le – Lê Đình Hải

1. Đặc điểm tầng bán hầm trong công trình trên núi

Tầng bán hầm là giải pháp kiến trúc thường được sử dụng trong xây dựng nhà trên địa hình dốc. Nhờ sự chênh lệch cao độ tự nhiên, một phần tầng có thể nằm dưới mặt đất phía đỉnh dốc, trong khi phần còn lại mở ra phía thấp hơn. Cách tổ chức này giúp tận dụng địa hình, giảm nhu cầu san gạt và tạo thêm không gian phục vụ sinh hoạt, kỹ thuật hoặc lưu trữ.

Tuy nhiên, tầng bán hầm có điều kiện làm việc phức tạp hơn các tầng nổi. Tường và sàn tiếp xúc với đất phải chịu áp lực đất, có thể chịu áp lực nước ngầm và chịu ảnh hưởng của sự thay đổi độ ẩm, nhiệt độ. Nếu thiết kế không phù hợp, công trình có thể xuất hiện thấm nước, nứt kết cấu, ăn mòn cốt thép, tích tụ hơi ẩm hoặc mất an toàn do thoát nước kém.

Vì vậy, thiết kế tầng bán hầm phải được phối hợp ngay từ đầu giữa kiến trúc, kết cấu, địa kỹ thuật, chống thấm, thông gió và hệ thống thoát nước. Không nên xem tầng bán hầm chỉ là một tầng nhà thông thường được chôn một phần vào sườn đất.

2. Kiểm soát áp lực đất và nước ngầm

Tường tầng bán hầm tiếp xúc với đất cần được tính toán theo chiều cao đất giữ lại, đặc điểm địa chất, độ dốc bề mặt phía sau và tải trọng trên khu vực lân cận. Tải trọng từ đường giao thông, xe cơ giới, công trình kế cận hoặc đất đắp có thể làm tăng áp lực ngang tác dụng lên tường.

Đối với công trình trên núi, điều kiện địa chất có thể thay đổi đáng kể theo chiều sâu và theo phương ngang. Vì vậy, hồ sơ khảo sát cần xác định các lớp đất đá, vị trí đất yếu, đặc điểm phong hóa và điều kiện nước ngầm tại cao độ tầng bán hầm.

Ngoài áp lực đất, kỹ sư phải đánh giá áp lực nước có thể xuất hiện khi mưa lớn, nước thấm từ sườn dốc hoặc mực nước ngầm dâng cao. Không nên giả định đất phía sau tường luôn ở trạng thái khô nếu chưa có căn cứ khảo sát và giải pháp thoát nước đáng tin cậy.

Kết cấu tường, sàn và móng phải được kiểm tra về cường độ, độ võng, nứt, ổn định và khả năng chống nổi khi có nguy cơ xuất hiện áp lực nước bên dưới sàn. Trong những trường hợp bất lợi, cần xem xét các giải pháp kết cấu hoặc neo chống nổi phù hợp với điều kiện thực tế.

3. Thiết kế chống thấm và bảo vệ kết cấu ngầm

Chống thấm là yêu cầu quan trọng đối với tầng bán hầm vì các bề mặt tiếp xúc với đất thường khó tiếp cận để sửa chữa sau khi công trình hoàn thiện.

Giải pháp chống thấm cần được lựa chọn theo điều kiện tiếp xúc nước, loại kết cấu, mức độ yêu cầu khô ráo và khả năng thi công. Các hệ thống có thể bao gồm màng chống thấm bên ngoài, lớp phủ chống thấm phù hợp, phụ gia chống thấm trong bê tông hoặc giải pháp kết hợp nhiều lớp bảo vệ.

Đặc biệt, các vị trí tiếp giáp giữa sàn và tường, mạch ngừng thi công, khe co giãn, cổ ống xuyên tường và vị trí tiếp nối giữa các đợt đổ bê tông phải được thiết kế chi tiết. Đây là những vị trí dễ phát sinh đường thấm nếu không được xử lý đồng bộ.

Cần ưu tiên bảo vệ lớp chống thấm khỏi hư hỏng trong quá trình lấp đất. Vật liệu lấp phải phù hợp, tránh các vật sắc nhọn làm rách màng và phải thi công theo trình tự được phê duyệt.

Ngoài lớp chống thấm, cần kiểm soát chất lượng bê tông, chiều dày lớp bảo vệ cốt thép, xử lý vết nứt và điều kiện bảo dưỡng. Chống thấm hiệu quả không chỉ phụ thuộc vào vật liệu mà còn phụ thuộc vào chất lượng thi công và sự phối hợp giữa các bộ phận.

4. Hệ thống thoát nước quanh tầng bán hầm

Thoát nước cần được xem xét đồng thời với thiết kế tường chắn và xử lý mái dốc. Mục tiêu là hạn chế nước tập trung phía sau tường, giảm nguy cơ tăng áp lực nước và ngăn dòng chảy gây xói nền móng.

Tùy điều kiện địa hình, hệ thống có thể bao gồm rãnh thu nước phía trên sườn dốc, lớp vật liệu thoát nước sau tường, ống thu nước quanh móng và hố thu nước tại các vị trí thấp. Nước thu gom phải được dẫn đến điểm xả an toàn, không gây xói lở hoặc ảnh hưởng đến công trình bên dưới.

Đối với tầng bán hầm có sàn thấp hơn cao độ thoát nước tự nhiên, có thể cần bố trí hố thu và bơm thoát nước. Hệ thống phải được tính toán theo lưu lượng dự kiến, có phương án bảo trì và xem xét nguồn điện dự phòng khi việc ngập nước có thể gây hậu quả nghiêm trọng.

Không được phụ thuộc hoàn toàn vào bơm nếu công trình có nguy cơ chịu áp lực nước lớn mà chưa có giải pháp bảo vệ phù hợp. Đồng thời, các đường ống thoát nước phải được bố trí để thuận tiện kiểm tra, vệ sinh và xử lý tắc nghẽn.

5. Thông gió, chiếu sáng và tổ chức công năng

Do một phần không gian nằm dưới mặt đất, tầng bán hầm có thể thiếu ánh sáng tự nhiên và khó trao đổi không khí. Nếu không được tổ chức hợp lý, khu vực này dễ tích tụ hơi ẩm, mùi khó chịu và các chất ô nhiễm trong không khí.

Trong thiết kế kiến trúc, nên tận dụng mặt thoáng phía thấp của sườn dốc để bố trí cửa sổ, cửa ra vào hoặc giếng lấy sáng khi điều kiện an toàn cho phép. Các khoảng mở cần được thiết kế để hạn chế nước mưa chảy vào, đồng thời bảo đảm yêu cầu chống thấm và an ninh.

Thông gió tự nhiên có thể được sử dụng khi hình dạng không gian và điều kiện khí hậu đáp ứng yêu cầu. Đối với phòng kín, khu vực kỹ thuật hoặc không gian có nguy cơ tích tụ khí, cần xem xét hệ thống thông gió cơ khí theo công năng thực tế.

Việc bố trí công năng phải tuân thủ các yêu cầu áp dụng về chiếu sáng, thông gió, phòng cháy chữa cháy, lối thoát nạn và điều kiện sử dụng. Không nên mặc định tầng bán hầm thích hợp cho mọi loại phòng chỉ vì có thêm diện tích sàn.

6. Chi tiết tiếp giáp giữa kết cấu ngầm, tường chắn và kiến trúc nổi

Tầng bán hầm thường nằm tại vị trí chuyển tiếp giữa phần công trình tiếp xúc với đất và phần kiến trúc nổi. Do đó, các mối nối giữa móng, tường tầng bán hầm, tường chắn, sàn tầng trệt và hệ mặt dựng phải được thiết kế đồng bộ.

Cần phân định rõ chức năng của từng cấu kiện. Tường tầng bán hầm có thể đồng thời tham gia chịu lực và giữ đất nếu được thiết kế cho nhiệm vụ đó. Ngược lại, không nên mặc định một tường bao kiến trúc có khả năng thay thế tường chắn nếu chưa được tính toán đầy đủ.

Các chi tiết tiếp giáp phải giải quyết đồng thời vấn đề truyền lực, chống thấm, thoát nước và chuyển vị. Khi công trình sử dụng khe lún hoặc khe chuyển vị, giải pháp chống thấm tại khe phải phù hợp với chuyển động dự kiến và điều kiện tiếp xúc nước.

Ở mặt ngoài, lớp hoàn thiện cần được lựa chọn theo mức độ tiếp xúc với đất, nước mưa và độ ẩm. Vị trí chân tường, mép sàn, bậu cửa và các lỗ xuyên kỹ thuật cần có cấu tạo ngăn nước xâm nhập. Đồng thời, cần tránh tạo các điểm đọng nước hoặc đường dẫn nước vào bên trong công trình.

7. Kiểm soát thi công, nghiệm thu và bảo trì

Thi công tầng bán hầm phải tuân thủ trình tự đào đất, chống đỡ tạm, thi công móng, kết cấu ngầm, chống thấm và lấp đất theo phương án được phê duyệt. Việc đào đất sâu trên sườn dốc cần được đánh giá về ổn định mái đào và ảnh hưởng đến các công trình lân cận.

Trước khi lấp đất, phải nghiệm thu bề mặt kết cấu, lớp chống thấm, các mạch ngừng, khe nối và hệ thống thoát nước. Những bộ phận bị che khuất cần được ghi nhận bằng biên bản, hình ảnh và hồ sơ hoàn công.

Sau khi đưa vào sử dụng, cần kiểm tra định kỳ dấu hiệu thấm, nứt, bong lớp phủ, mùi ẩm, hiện tượng đọng nước và hoạt động của hệ thống bơm. Việc bảo trì sớm giúp hạn chế hư hỏng lan rộng và tránh chi phí sửa chữa lớn đối với những vị trí khó tiếp cận.

Kết luận

Thiết kế tầng bán hầm và không gian tiếp xúc đất là nhiệm vụ tổng hợp giữa kết cấu, địa kỹ thuật, chống thấm, thoát nước và tổ chức kiến trúc. Một tầng bán hầm an toàn phải được bảo vệ trước áp lực đất và nước, có hệ thống thông gió phù hợp, đủ điều kiện chiếu sáng và có các chi tiết tiếp giáp được xử lý đồng bộ.

Nguyên tắc cốt lõi là kiểm soát nước từ bên ngoài, bảo vệ kết cấu từ bên trong và phối hợp thiết kế ngay từ đầu. Khi những yêu cầu này được thực hiện nghiêm túc, tầng bán hầm sẽ trở thành không gian sử dụng hiệu quả, bền vững và an toàn trong công trình xây dựng trên núi.