Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P1


Tổng quan về sự cố công trình xây dựng

PGS. TS. Trần Chủng
1. Mở đầu

Trong một vài năm gần đây, trên thế giới và cả ở nước ta không ít công trình xây dựng kể cả những công trình hiện đại, phức tạp đã bị sự cố. Có thể kể ra những sự cố điển hình như sập đổ bể bơi AquaPark ở Matxcơva; sập ga Hàng không sân bay S. Đơ Gôn ở Pari; sập 2 nhịp neo cầu Cần thơ đang thi công; vỡ 50m đập chính đang thi công của công trình hồ chứa nước Cửa Đạt (xem các ảnh 1,2,3); sụp toàn bộ trụ sở Viện KHXH miền Nam do tác động của việc thi công tầng hầm cao ốc Pacific tại TP Hồ Chí Minh; hay là sự phá hoại công trình khi xảy ra động đất, lũ lụt và bão;…Tất cả những sự cố trên không chỉ liên quan tới những tác động đặc biệt của thiên nhiên, của việc khai thác sử dụng quá khả năng cho phép hoặc của các nhân tố chủ quan khác mà còn liên quan tới những quan niệm đã lỗi thời về độ an toàn của chính bản thân công trình như một hệ thống phức tạp cần đảm bảo độ bền vững lâu dài tổng thể trong một khỏi niệm rộng hơn về chất lượng cụng trỡnh xõy dựng. Thực tế cho thấy, những sự cố xảy ra trong những năm qua đều trong giai đoạn đang thi công và có chung nguồn gốc là sự hiểu biết của chúng ta còn chưa đầy đủ về những tác động đặc biệt của thiên nhiên, sự thiếu độ dự trữ về độ bền, độ ổn định của chính bản thân các giải pháp trong quá trình xây dựng… Điều này đặt ra một câu hỏi: liệu những công trình càng hiện đại, phức tạp thì càng ẩn chứa nhiều rủi ro? Hay những nhận thức và cỏc qui định kỹ thuật hiện có đã không tiếp cận được các tiến bộ trong kỹ thuật xây dựng ngày nay? Trước thực trạng này, việc xác định rõ nguyên nhân của sự cố, rút ra các bài học để quản lý an toàn (QLAT) công trình xây dựng là nội dung hết sức quan trọng trong tiến trình đổi mới hệ thống quản lý chất lượng cụng trỡnh xây dựng ở nước ta.

Chúng ta chỉ có thể tránh khỏi các rủi ro khi đã xác định rõ các nguyên nhân rủi ro để chủ động có các giải pháp phòng ngừa trong quản lý chất lượng công trình được quỏn xuyến suốt cỏc giai đoạn chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và khai thác sử dụng. Vì vậy, việc phân tích nguyên nhân sự cố, sai sót kỹ thuật nên được coi là một lĩnh vực cần được đầu tư nghiên cứu một cách hệ thống trong chiến lược phát triển KHCN xây dựng nước nhà. Điều tra sự cố công trình là một công việc cực kỳ phức tạp không chỉ đòi hỏi trình độ chuyên môn cao mà cần có tinh thần trách nhiệm cao trước cộng đồng. Do đó, việc điều tra bất kỳ một sự cố nào cần phải được tổ chức một cách khoa học, khách quan với sự tham gia của các chuyên gia có kinh nghiệm và các trang thiết bị kỹ thuật hiện đại tùy theo cấp độ của sự cố công trình hay những sai sót kỹ thuật. Nói cách khác, bất kỳ một sai sót nhỏ làm sai lệch bức tranh toàn cảnh sự cố thì sẽ đưa ra những kết luận không khách quan hoặc thậm chí sai lầm và như vậy nó chẳng giúp ích gì cho sự phát triển bền vững ngành xây dựng.

2. Một số khái niệm liên quan đến sự cố công trình xây dựng

 

Ảnh 1. Toàn cảnh khu nhà chờ 2E – Sân bay Charles de Gaulle
sau khi sập đổ ngày 23/5/2004

Trong nội dung của Hệ thống chỉ tiêu thống kê quốc gia hàng năm có phần thống kê của các địa phương, ngành về sự cố các công trình xây dựng[2]. Để đảm bảo sự tiếp cận một cách thống nhất, Bộ Xây dựng đã ban hành Hệ thống chỉ tiêu và chế độ báo cáo thống kê tổng hợp ngành xây dựng hướng dẫn chi tiết nội dung kê khai này[3]. Tuy vậy, nội dung hướng dẫn này vẫn chưa cụ thể còn định tính.

Định nghĩa sự cố: Sự cố công trình là những hư hỏng vượt quá giới hạn an toàn cho phép làm cho công trình có nguy cơ sập đổ, đã sập đổ một phần, toàn bộ công trình hoặc công trình không sử dụng được theo thiết kế ( khoản 29 điều 3 Luật Xây dựng) [1].

Theo định nghĩa này, sự cố cú thể được phõn chi tiết hơn thành các loại sau:

Sự cố sập đổ: bộ phận công trình hoặc toàn bộ công trình bị sập đổ phải dỡ bỏ để làm lại.

Sự cố về biến dạng: Nền, móng bị lún; kết cấu bị nghiêng, vặn, võng…làm cho cụng trỡnh cú nguy cơ sập đổ hoặc không thể sử dụng được bình thường phải sửa chữa mới dùng được.

Sự cố sai lệch vị trí: Móng, cọc móng sai lệch vị trí, hướng; sai lệch vị trí quá lớn của kết cấu hoặc chi tiết đặt sẵn… cú thể dẫn tới nguy cơ sập đổ hoặc khụng sử dụng được bỡnh thường phải sửa chữa hoặc thay thế.

Sự cố về công năng: công năng không phù hợp theo yờu cầu; chức năng chống thấm, cách âm, cách nhiệt không đạt yêu cầu; thẩm mỹ phản cảm…phải sửa chữa, thay thế để đáp ứng công năng của công trình.


Ảnh 2: Toàn cảnh 2 nhịp neo cầu Cần Thơ
sau sự cố sập đổ ngày 26/9/2007


Ảnh 3. Toàn cảnh đập Cửa Đạt cao trình 50
đang thi công bị phá hoại do lũ ngày 4/11/2007

Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P2


Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P2

Phụ thuộc vào đặc điểm công trình, cấp độ nghiêm trọng của sự cố xảy ra mà tiến hành tổ chức với quy mô phù hợp để thực hiện điều tra sự cố. Có thể cần thiết phải thành lập Ủy ban Quốc gia khi sự cố đó là cấp đặc biệt nghiêm trọng có phạm vi ảnh hưởng toàn quốc hoặc quốc tế


3. Trình tự và kỹ năng điều tra sự cố cụng trình xây dựng

3.1. Công tác tổ chức


Cầu qua sông Missisipi gần TP Minneapolis
(bang Minnesota, Mỹ) xụp gãy ngày 1/8/2007


Phụ thuộc vào đặc điểm công trình, cấp độ nghiêm trọng của sự cố xảy ra mà tiến hành tổ chức với quy mô phù hợp để thực hiện điều tra sự cố. Có thể cần thiết phải thành lập Ủy ban Quốc gia khi sự cố đó là cấp đặc biệt nghiêm trọng có phạm vi ảnh hưởng toàn quốc hoặc quốc tế. Đương nhiên giúp việc cho Ủy ban này cần thiết phải huy động các chuyên gia giỏi, nhiều kinh nghiệm trong nước, khi cần cả chuyên gia quốc tế cùng với sự tham gia của các tổ chức tư vấn chuyên nghiệp để trực tiếp khảo sát, thí nghiệm và tính toán định lượng kết cấu phục vụ việc phân tích nguyên nhân và hậu quả của sự cố. Song phần lớn cỏc sự cố cụng trỡnh xõy dựng thường được giao cho một tổ chức tư vấn cú các chuyên gia có đủ kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn liên quan, có đủ trang thiết bị phục vụ công tác kiểm định thực hiện. Người lãnh đạo bộ phận khảo sát phải là người thông hiểu các luật lệ, có trình độ chuyên môn cao, có kinh nghiệm trong điều tra sự cố công trỡnh xõy dựng để có thể đề ra nội dung khảo sát thích hợp, đồng thời có khả năng trong việc tổ chức phân tích tìm ra nguyên nhân của sự cố.

3.2. Cách thực hiện

Cần tiến hành song song công tác khảo sát ngoài hiện trường với công tác nghiên cứu phân tích trong phòng để bổ trợ cho nhau. Khi có sự nghi ngờ có thể thực hiện các bước lặp lại.

Cần tìm hiểu mối quan hệ tương hỗ giữa tải trọng tác động với khả năng chịu tải của kết cấu. Xác định được các dạng tải trọng thực tế đã tác động lên kết cấu: có thể là tĩnh tải, hoạt tải, nhiệt độ hay tải trọng động lực, trong đó phải kể đến các dạng tải trọng không mong muốn như các tải trọng động đất, gió bão lớn, tải trọng tai nạn như nổ gas, bom, va chạm do thiết bị vận chuyển? Cần ghi rõ được bằng chứng sự có mặt của các dạng tải trọng thực tế đã tác động lên công trình. Đối với khả năng chịu tải của kết cấu, cần kiểm tra độ bền vật liệu bằng các phương pháp (không phá hủy mẫu) ở hiện trường kết hợp với kiểm tra tính năng cơ lý tại phòng thí nghiệm. Cần kiểm tra cụ thể tại vị trí hư hỏng cấu tạo của kết cấu như độ bền các liên kết, số lượng và quy cách cốt thép, kích thước kết cấu, … khi có hiện tượng ăn mòn, cần thiết phải kiểm tra mức độ bị ăn mòn, hóa chất ăn mòn.

Khi kiểm tra các khe nứt, ngoài việc xác định chiều dài, độ sâu và bề rộng vết nứt, cần phải chú ý hướng và sự phát triển của vết nứt. Điều này giúp cho việc chẩn đoán nguyên nhân gây nên các vết nứt và cỏch thức khắc phục. Trong trường hợp có nghi ngờ về khả năng chịu tải, cần tiến hành thử tải.

3.3. Thời gian triển khai công việc điều tra

Việc tiếp cận và thu thập số liệu về sự cố cần được thực hiện thận trọng nhưng cần đẩy nhanh tốc độ với mục đích:

- Đảm bảo việc cứu hộ, cứu nạn được thực hiện khẩn trương, nhưng các thông tin, chứng cứ cần được thu thập song hành.

- Kết thúc giai đoạn cứu hộ, cứu nạn, phải kết hợp việc thu dọn hiện trường với việc thu thập tang chứng để tìm ra nguyên nhân của sự cố.

- Tổ chức điều tra sự cố phải có biện pháp ngăn ngừa việc cố ý xóa bỏ hiện trường nhằm phi tang che dấu nguyên nhân thực sự của những người có trách nhiệm trong việc thi công công trình.

- Kết quả khảo sát với đầy đủ các thông tin và chứng cứ giúp cho người khảo sát xác định được chính xác nguyên nhân chính gây ra sự cố, kịp thời đưa ra được các giải pháp xử lý, ngăn chặn sự cố tiếp diễn đối với phần công trình còn lại hoặc là bài học cho các công trình tương tự.

- Việc khảo sát bổ sung khi cần thiết, cần được tổ chức thực hiện ngay để tránh tình trạng mất cơ hội thực hiện do hiện trường đã bị xóa bỏ.

Vì vậy việc khẩn trương tổ chức điều tra là rất cần thiết trong mọi trường hợp sự cố xảy ra.

Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P3


Tổng quan về sự cố công trình xây dựng

Phương pháp điều tra là: Đầu tiên cần liệt kê mọi nguyên nhân có thể được đề cập đến. Sau đó dùng phương pháp loại trừ dần để tìm ra nguyên nhân chính, chủ yếu. Bài toán không đơn giản mà cần dựa trên những nhận xét

3.4. Phân tích nguyên nhân và diễn biến của sự cố

Để xác định được nguyên nhân gây ra sự cố cần tiến hành xem xét lại toàn bộ hồ sơ công trình gồm hồ sơ khảo sát, thiết kế, các diễn biến trong quá trình thi công. Đồng thời căn cứ trên kết quả khảo sát tại hiện trường, ngoài ra còn cần phải tìm hiểu thêm quá trình vận hành sử dụng công trình nếu công trình đã được đưa vào sử dụng. Phương pháp điều tra là: Đầu tiên cần liệt kê mọi nguyên nhân có thể được đề cập đến. Sau đó dùng phương pháp loại trừ dần để tìm ra nguyên nhân chính, chủ yếu. Bài toán không đơn giản mà cần dựa trên những nhận xét sau:

- Sự cố xảy ra đầu tiên nơi có ứng lực lớn nhất, vượt quá khả năng chịu tải của kết cấu?

- Trường hợp ứng lực không lớn nhưng cường độ vật liệu không đảm bảo?

- Trường hợp ứng lực không lớn, độ bền vật liệu đảm bảo thì sự cố xảy ra đồng thời với hiện tượng kết cấu mất ổn định?

Sau đây là nội dung chi tiết các bước điều tra cần thực hiện:

a. Kiểm tra thiết kế:


Vì kèo sập đổ hoàn toàn do tải trọng mái vượt khả năng chụi lực của vì kèo (lỗi tại thiết kế)


- Rà soát lại toàn bộ các số liệu cung cấp cho thiết kế như số liệu về địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng, các tải trọng được sử dụng trong quá trình vận hành,…

- So sánh tải trọng thiết kế với tải trọng thực tế. Trong thực tế thi công và quá trình sử dụng công trình, những tải trọng thực tế không hoàn toàn trùng khớp với tải trọng đã dự tính trong khi thiết kế. Một trong những nguyên nhân gây ra sự cố tại cụng trỡnh rạp hỏt Hà Đông năm 1980 là tải trọng mái thực tế đã vượt xa khả năng chịu lực của giàn kốo mỏi vỡ đây là giàn kèo điển hỡnh với chất lợp nhẹ nhưng người thiết kế không hề tính toán mà đó thay bằng kết cấu mỏi nặng gấp nhiều lần (ảnh 4).

- Việc thay đổi chức năng của công trình cũng có thể gây ra những thay đổi về tải trọng. Chẳng hạn, từ phòng học chuyển sang làm phòng lưu trữ, thư viện, các tải trọng tăng lên đáng kể. Cũng tương tự như vậy, việc chất kho hoặc thay đổi thiết bị với tải trọng lớn hơn hay tính năng hoạt động khác nhau, chế độ nhiệt khác nhau, tính chất rung động, va chạm mạnh hơn sẽ làm tăng thêm tải trọng sử dụng làm vượt quá tải trọng đã được dự tính khi thiết kế.

Mặt khác về khía cạnh khách quan cũng phải đề cập đến những trường hợp đặc biệt, đột xuất. Đó là trường hợp tải trọng động đất hoặc gió bão vượt quá giá trị theo tiêu chuẩn đã quy định. Còn phải kể đến trường hợp tai nạn như cháy nổ, va đập do phương tiện vận chuyển gây ra.

- Sơ đồ tính toán không phù hợp với sơ đồ chịu lực thực tế? Trường hợp này xảy ra là do các giả thiết đơn giản hóa không đúng với trạng thái làm việc của kết cấu. Một ví dụ khác khi tính toán coi liên kết đầu cột với giàn vì kéo là khớp nhưng cấu tạo lại là liên kết ngàm thành ra khi chịu tải đầu cột xuất hiện mô men và bẻ gẫy đầu cột góp phần gây nên sự cố nghiêm trọng. Do cấu tạo không hợp lý cho nên khi chịu tải có thể sẽ xuất hiện các khớp dẻo, dẫn đến sự phân phối lại ứng lực, làm thay đổi ứng lực đã dự tính. Trường hợp này cũng có thể xảy ra khi có hiện tượng lún hoặc biến dạng.

Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P4


Tổng quan về sự cố công trình xây dựng

Khi thi công mảng tường hồi không chú ý đến tình trạng mất ổn định nên tường có thể bị sụp đổ gây tai nạn

b. Kiểm tra sai sót trong thi công:

- Chứa vật liệu xây dựng quá tải đối với sàn vừa mới thi công?

- Khi thi công mảng tường hồi không chú ý đến tình trạng mất ổn định nên tường có thể bị sụp đổ gây tai nạn (Ảnh 5)

- Những nội lực phát sinh khi thi công bê-tông ứng lực trước?

- Chất lượng thi công không đảm bảo?

+ Vật liệu không đúng chủng loại, sử dụng thép có cường độ yếu hơn thiết kế yêu cầu, bê-tông không đúng chủng loại, mác bê-tông không đạt,…



Ảnh 5: Tường hồi nhà để xe 1 tầng sập ngày 5/12/1997


+ Đặt thiếu hoặc đặt sai cốt thép.

+ Các liên kết không đảm bảo, mối hàn không đạt chất lượng.

+ Kích thước tiết diện kết cấu không đảm bảo theo thiết kế.

+ Trình tự thi công không đúng gây nên biến dạng hoặc mất ổn định.

c. Kiểm tra sai sút trong quá trình vận hành sử dụng công trình:

Việc thay đổi chức năng công trình, làm thay đổi tải trọng tác động lên công trình.

Có biện pháp thích hợp chống ăn mòn bảo vệ công trình.

- Có kế hoạch bảo trì.

3.5. Nhận định về mức độ hư hỏng

Để xác định được mức độ hư hỏng và khả năng chịu lực còn lại của kết cấu có thể tiến hành phân tích tính toán căn cứ vào các số liệu đo được tại hiện trường, nhưng tốt nhất là nên áp dụng phương pháp thử tải. Tuy phương pháp này đòi hỏi tốn kém và nhiều thời gian nhưng cho độ tin cậy cao nhất.

3.6. Phân định trách nhiệm liờn quan đến sự cố

Bất kỳ một sự cố nào xảy ra, ngoại trừ trường hợp thiên tai bất khả kháng thì có thể quy nạp: nguyên nhân chủ quan tức là đều do con người gây nên. Căn cứ vào nguyên nhân gây nên sự cố mà xác định trách nhiệm kỹ thuật đối với việc để xảy ra sự cố. Theo quy định của luật xây dựng và được cụ thể hóa tại Nghị định NĐ 209/2004/NĐ-CP thì khi đã xác định được nguyên nhân chính ở khâu nào thì chủ thể nào thực hiện phải là người chịu trách nhiệm chính. Pháp luật quy định các chủ thể này phải chịu trách nhiệm về chất lượng sản phẩm do mình làm ra và phải đền bù thiệt hại do lỗi của mình gây ra.

Trong nhiều trường hợp việc xác định nguyên nhân và việc quy kết trách nhiệm kỹ thuật đối với việc để xảy ra sự cố rất không đơn giản. Khi sự cố do nhiều nguyên nhân gây ra thì cần phải xác định nguyên nhân chính trực tiếp nhất dẫn đến sự cố. Chủ thể tương ứng với nguyên nhân này phải chịu trách nhiệm chính trước pháp luật về việc để sự cố xảy ra. Các chủ thể tương ứng với các nguyên nhân không trực tiếp khác cũng phải chịu trách nhiệm trong những phần việc mà chủ thể đó đã không thực hiện đầy đủ các chức năng của mình, gián tiếp góp phần để xảy ra sự cố. Việc đánh giá mức độ trách nhiệm của các chủ thể phải do một hội đồng chuyên gia thực hiện một cách khách quan, độc lập và phải căn cứ vào mức độ thiếu sót, sai sót của các chủ thể này, căn cứ vào các chức năng của các chủ thể đã được quy định trong các văn bản quy phạm pháp luật, quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng và tài liệu cực kỳ quan trọng là hợp đồng giao nhận thầu. Căn cứ vào các tài liệu trên, căn cứ vào nguyên nhân kỹ thuật gây sự cố, trong đó có nguyên nhân chính khởi nguồn và các nguyên nhân bổ trợ, chúng ta cú thể phân định trách nhiệm của các chủ thể.


Bảng phân cấp mức độ hư hỏng kết cấu công trình và phương hướng xử lý


1. Rất nhẹ
Không có biểu hiện biến dạng, ít bị nứt, số dầm bị nứt không quá 10%, khe nứt cực đại dưới 0,8 mm, khả năng chịu tải còn lại 90%.

2. Nhẹ
Không quan sát được biến dạng bằng mắt thường. Khe nứt phát hiện được trên sàn, tường ngăn, số dầm bị hỏng không quá 20%, khe nứt cực đại dưới 3,0 mm, cửa sổ cửa đi hơi bị kẹt, khả năng chịu tải còn lại > 80%.

3. Vừa

Biến dạng không lớn. Tình trạng nứt nhiều, cả trong và ngoài nhà. Số dầm bị hỏng không quá 30%, bề rộng khe nứt cực đại 12 mm, cửa bị kẹt, đường ống nước và khí bị rò ra ngoài. Khả năng chịu tải còn lại trên 70%.

4. Nặng

Biến dạng tương đối lớn, vượt quá giới hạn cho phép, nứt trầm trọng cả trong và ngoài nhà. Số dầm bị hỏng không quá 40% với bề rộng khe nứt không quá 25 mm. Cửa bị kẹt, đường ống nước và khí bị rò. Khả năng chịu tải còn lại trên 60%.

5.Rất nặng

Biến dạng lớn, có chỗ đã phải chống tạm. Nứt trầm trọng cả trong và ngoài nhà. Số dầm bị hỏng quá 40%, bề rộng vết nứt trên 25 mm. Cửa bị kẹt, đường ống nước và khí bị rò. Khả năng chịu tải còn lại dưới 60%.

6. Sụp đổ

ổng quan về sự cố công trình xây dựng - P5


Tổng quan về sự cố công trình xây dựng
Không phát hiện được hoặc phát hiện không đầy đủ quy luật phân bố không gian (theo chiều rộng và theo chiều sâu) các phân vị địa tầng, đặc biệt các đất yếu hoặc các đới yếu trong khu vực xây dựng và khu vực liên quan khác

4. Một số nguyên nhân sự cố thường gặp

4.1. Giai đoạn khảo sát xây dựng

Các sai sót trong hoạt động khảo sát xây dựng thường biểu hiện ở các khía cạnh sau:

Không phát hiện được hoặc phát hiện không đầy đủ quy luật phân bố không gian (theo chiều rộng và theo chiều sâu) các phân vị địa tầng, đặc biệt các đất yếu hoặc các đới yếu trong khu vực xây dựng và khu vực liên quan khác;

Đánh giá không chính xác các đặc trưng tính chất xây dựng của các phân vị địa tầng có mặt trong khu vực xây dựng; thiếu sự hiểu biết về nền đất hay do công tác khảo sát địa kỹ thuật sơ sài. Đánh giá sai về các chỉ tiêu cơ lý của nền đất.

Không phát hiện được sự phát sinh và chiều hướng phát triển của các quá trình địa kỹ thuật có thể dẫn tới sự mất ổn định của công trình xây dựng.

Không điều tra, khảo sát công trình lân cận và các tác động ăn mòn của môi trường,…

Những sai sót trên thư­ờng dẫn đến những tốn kém khi phải khảo sát lại (nếu phát hiện trư­ớc thiết kế), thay đổi thiết kế (phát hiện khi chuẩn bị thi công). Còn nếu không phát hiện đư­ợc thì thiệt hại là không thể kể đ­ược khi đã đư­a công trình vào sử dụng.

4.2. Giai đoạn thiết kế xây dựng

4.2.1. Thiết kế nền móng

Những sai sót th­­ường gặp:

Không tính hoặc tính không đúng độ lún công trình;

Giải pháp nền móng sai;

Quá tải đối với đất nền.

Quá tải đối với đất nền là trư­ờng hợp đối với tiêu chuẩn giới hạn thứ nhất (về độ bền) đã không đạt. Thư­­ờng xảy ra đối với các lớp đất yếu hoặc thấu kính bùn xen kẹp, và một số trư­ờng hợp đất đắp tôn nền không đư­ợc xem là một loại tải trọng, cùng với tải trọng của công trình truyền lên đất nền bên d­ưới và gây cho công trình những độ lún đáng kể (xem ảnh 6)

Độ lún của các móng khác nhau dẫn đến công trình bị lún lệch.

Móng đặt trên nền không đồng nhất.

Móng công trình xây dựng trên sư­ờn dốc.


Ảnh 6. Nền bị lún do tải trọng của lớp đất đắp, tôn nền4.


4.2.2. Thiết kế kết cấu công trình

- Sai sót về kích thước

Nguyên nhân của sai sót này là do sự phối hợp giữa các nhóm thiết kế không chặt chẽ, khâu kiểm bản vẽ không được gây nên nhầm lẫn đáng tiếc xẩy ra trong việc tính toán thiết kế kết cấu công trình. Cùng với sai sót đó là thiếu sự quan sát tổng thể của người thiết kế trong việc kiểm soát chất lượng công trình.

- Sai sót sơ đồ tính toán

Trong tính toán kết cấu, do khả năng ứng dụng mạnh mẽ của các phần mềm phân tích kết cấu, về cơ bản, sơ đồ tính toán kết cấu thường được người thiết kế lập giống công trình thực cả về hình dáng, kích thước và vật liệu sử dụng cho kết cấu. Tuy nhiên, việc quá phụ thuộc vào phần mềm kết cấu cũng có thể gây ra những sai lầm đáng tiếc trong tính toán thiết kế.

- Bỏ qua kiểm tra điều kiện ổn định của kết cấu

Khi tính toán thiết kế, đối với những thiết kế thông thường, các kỹ sư thiết kế thường tính toán kiểm tra kết cấu theo trạng thái giới hạn thứ nhất. Tuy nhiên, trong trạng thái giới hạn thứ nhất, chỉ tính toán kiểm tra đối với điều kiện đảm bảo khả năng chịu lực, bỏ qua kiểm tra điều kiện ổn định của kết cấu. Đối với những công trình có quy mô nhỏ, kích thước cấu kiện kết cấu không lớn, thì việc kiểm tra theo điều kiện ổn định có thể bỏ qua. Tuy nhiên, đối với các các công trình có quy mô không nhỏ, kích thước cấu kiện lớn thì việc kiểm tra theo điều kiện ổn định là rất cần thiết.

- Sai sót về tải trọng

Việc tính toán tải trọng tác dụng lên kết cấu cũng thường gây ra những sai sót, trong đó sai sót tập trung chủ yếu ở việc lựa chọn giá trị tải trọng, lấy hệ số tổ hợp của tải trọng (xem ảnh 4).

- Bố trí cốt thép không hợp lý

Trong kết cấu BTCT, cốt thép đ­ược bố trí để khắc phục như­­ợc điểm của bê tông là chịu kéo kém. Việc bố trí cốt thép không đúng sẽ dẫn đến bê tông không chịu đ­ược ứng suất và kết cấu bị nứt.

- Giảm kích thư­ớc của cấu kiện BTCT

Trong cấu kiện BTCT, bê tông chịu lực cắt là chủ yếu, vì lý do nào đó tiết diện bê tông tại những vùng có lực cắt lớn phải giảm bớt tiết diện, sẽ làm giảm khả năng chịu lực cắt của cấu kiện. Khi giảm bớt tiết diện của bê tông, nhà thiết kế không kiểm tra đã dẫn đến cấu kiện bị nứt và xẩy ra sự cố công trình.

Dầm mái của hội tr­­ường T là một ví dụ: Để giảm trọng l­­ượng của dầm người ta đã khoét bỏ những lỗ trên bê tông (nhìn theo chiều đứng), các lỗ này đ­ược khoét sát đến đầu dầm là vùng có lực cắt lớn, tiết diện còn lại và cốt thép không đủ khả năng chịu lực cắt, dầm đã xuất hiện các vết nứt.

- Thiết kế sửa chữa và cải tạo công trình cũ

Các công trình xây dựng thư­­ờng có tuổi thọ từ hàng chục năm đến trăm năm. Trong quá trình sử dụng và khai thác công trình, thì mục đích sử dụng nhiều khi có những thay đổi so với thiết kế ban đầu, để đáp ứng nhu cầu sử dụng, phải sửa chữa, cải tạo, nâng cấp công trình hiện có để thay đổi tính năng, quy mô đáp ứng đ­ược chức năng mới mà sử dụng yêu cầu. Trong quá trình thiết kế, nhiều khi các nhà thiết kế đã không xác định tuổi thọ còn lại của công trình cần cải tạo, tuổi thọ của phần công trình đ­ược để lại của công trình cải tạo, xem tuổi thọ của chúng còn tương đ­ương với tuổi của phần công trình đư­ợc nâng cấp cải tạo hay không dẫn đến tình trạng tuổi thọ của từng phần của công trình đ­ược cải tạo không đồng đều và tuổi thọ của toàn bộ công trình bị giảm.

Đồng thời nhà thiết kế ch­ưa quan tâm đến sơ đồ chịu lực của công trình cũ và sơ đồ chịu lực của công trình sau khi cải tạo. Sự khác biệt quá xa của sơ đồ kết cấu mới sau khi cải tạo và sơ đồ kết cấu của công trình cũ, đã dẫn đến sự can thiệp quá sâu vào kết cấu của công trình cũ và dẫn đến sự cố của công trình xây dựng.

Điển hình cho nguyên nhân này là sự cố của trư­ờng Quốc Học Huế xảy ra năm 1996 (xem ảnh 7).


Ảnh 7. Công trình gạch đá cũ bị sập do chọn sai giả pháp cải tạo


- Những nguyên nhân về thiết kế liên quan đến môi tr­­ường.

Một trong những vấn đề nóng cần bàn tới trong mối quan hệ giữa chất lượng công trình và an toàn môi trường là những can thiệp “thô bạo” của các đồ án thiết kế gây ra những bất ổn cho sự làm việc an toàn của công trình trong suốt tuổi thọ của nó. Vốn dĩ vỏ trái đất này đã tồn tại ổn định hàng triệu triệu năm. Người thiết kế đã vô tình và phần lớn là cố ý vì những mục đích hẹp hòi đã tạo cho một phần của vỏ trái đất bị biến dạng gây mất ổn định cục bộ. Sự mất ổn định này sẽ làm xuất hiện một xu thế đi tìm sự cân bằng mới. Quá trình này đôi khi thực sự “khốc liệt” và sẽ không có điểm dừng một khi trạng thái cân bằng mới không được tái lập (xem ảnh 8). Vì vậy, trong các dự án xây dựng có ảnh hưởng tới môi trường thường được xem xét rất chi tiết vấn đề an toàn môi trường. Song, do những nhận thức còn hạn hẹp về vai trò của an toàn môi trường trong sự bền vững của công trình xây dựng và thực trạng chỉ coi trọng lợi ích trước mắt, công trình xây dựng đã, đang và sẽ bị thiên nhiên tác động phá hoại và làm hao tổn tuổi thọ.



Ảnh 8. Sạt taluy dương do bạt núi làm đường.


- Những nguyên nhân về thiết kế liên quan đến môi tr­­ường ăn mòn

Những sai sót của ng­­ười thiết kế dẫn đến công trình xây dựng bị sự cố do tác động ăn mòn của môi tr­­ường như­­:

Quy định sai về chiều dày lớp bảo vệ.

Sử dụng mác bê tông thấp không đảm bảo hàm l­­ượng xi măng tối thiểu.

Không sử dụng các biện pháp cần thiết để tăng khả năng chống ăn mòn cho kết cấu.

- Các trư­­ờng hợp khác

Khi tính toán tác giả có một số quan niệm không thích hợp với điều kiện thực tế thi công, như­­ng không chú thích rõ ràng đầy đủ trong bản vẽ chi tiết, để người thi công thực hiện.

Không có biện pháp cấu tạo, để công trình chịu sự thay đổi của nhiệt độ, khi nhiệt độ thay đổi làm kết cấu bị co giãn, công trình bị nứt ở kết cấu chịu tác động của nhiệt, tạo điều kiện cho các tác nhân khác ăn mòn kết cấu dẫn đến kết cấu bị h­­ư hỏng.

Tổng quan về sự cố công trình xây dựng - P6


Vi phạm phổ biến của các nhà thầu là hạ cấp chất lư­­ợng vật liệu. Đặc biệt, việc hạ cấp chất lư­­ợng vật liệu thực sự là khó kiểm soát khi không có các mô hình giám sát quản lý chất lư­­ợng hiệu quả.

4.3. Giai đoạn thi công xây dựng

Trong thi công, nhà thầu không thực hiện đúng các quy trình quy phạm kỹ thuật đã dẫn đến sự cố công trình xây dựng:

Không kiểm tra chất lư­­ợng, quy cách vật liệu trư­ớc khi thi công.

Không thực hiện đúng trình tự các b­­ước thi công.

Vi phạm các quy định về tổ chức, quản lý, kỹ thuật thi công.

Cụ thể:

- Khối lư­­ợng và chất l­ượng vật liệu:

Vi phạm phổ biến của các nhà thầu là hạ cấp chất lư­­ợng vật liệu. Đặc biệt, việc hạ cấp chất lư­­ợng vật liệu thực sự là khó kiểm soát khi không có các mô hình giám sát quản lý chất lư­­ợng hiệu quả.

Trong cuộc đấu thầu gần đây có nhiều công trình có giá trúng thầu rất thấp so với giá dự toán đư­­ợc duyệt. Thậm chí có những nhà thầu bỏ thầu thấp hơn rất nhiều so với chi phí cần thiết. Do không có giám định về giá cả vật liệu nên các nhà thầu có thể đư­­a ra các chỉ tiêu chất l­­ượng cao và giá thấp để trúng thầu. Song khi thực hiện thi công xây lắp các nhà thầu đã giảm mức chất lư­­ợng, chủng loại, xuất xứ, đ­ưa các thiết bị, vật liệu chất lư­­ợng kém vào trong công trình và tìm cách bớt xén các nguyên vật liệu để bù chi phí và có một phần lợi nhuận.

- Chất l­­ượng biện pháp thi công:

Trong hồ sơ đấu thầu xây lắp, hầu hết các nhà thầu đều đ­ưa ra đ­ược phần thuyết minh biện pháp thi công hoàn hảo với một lực l­­ượng lao động hùng hậu, thực tế lại không như­­ vậy. Lực lư­­ợng công nhân phổ biến ở các công trư­­ờng hiện nay hầu hết là thợ “nông nhàn”. Việc sử dụng lực l­­ượng lao động này là một điều rất đáng lo ngại, không những ảnh h­­ưởng tới chất lư­­ợng công trình mà còn có nguy cơ để xảy ra tai nạn lao động nhiều nhất (một sự cố xảy ra giữa năm 1998 làm chết 5 ngư­­ời và 11 ng­ư­ời bị thư­ơng đều là những ngư­ời thợ xây dựng “ bất đắc dĩ ” đó). Bên cạnh đó, đội ngũ cán bộ quản lý kỹ thuật cũng đ­­ược sử dụng không đúng với chuyên môn. Nhiều các kỹ s­­ư vật liệu trẻ mới ra trư­­ờng không có việc làm lại đư­­ợc thuê làm kỹ thuật giám sát kiểm tra thi công cọc khoan nhồi mà khi hỏi các kỹ s­­ư này không hiểu cọc khoan nhồi là gì? Chính vì sử dụng những lực l­ư­ợng lao động như­­ vậy đã làm cho công trình không đảm bảo chất lượng.

Biện pháp thi công không phù hợp luôn chứa đựng yếu tố rủi ro về chất lượng; có khi còn gây ra những sự cố lớn không lư­­ờng


Ảnh 9. Sập sàn BTCT đang thi công do hệ giàn giáo vi phạm tiêu chuẩn


Vi phạm khá phổ biến trong giai đoạn thi công là sự tùy tiện trong việc lập biện pháp và qui trình thi công. Những sai phạm này phần lớn gây đổ vỡ ngay trong quá trình thi công và nhiều sự cố gây thương vong cho con người cũng như sự thiệt hại lớn về vật chất (ảnh 10).


Ảnh 10. Sập nhà do đang xử lý móng để nâng tầng


4.4. Giai đoạn khai thác, vận hành, sử dụng

Những sai sót trong quá trình sử dụng dẫn đến sự cố công trình xây dựng:

- Để nước trên mặt, nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, ngấm xuống nền móng.

- Hệ thống thoát nước của công trình bị hư hỏng.

- Nhà ở không được sửa chữa hư hỏng kịp thời và duy tu bảo d­ưỡng thường xuyên.

- Sử dụng nhà sai mục đích thiết kế ban đầu (chức năng ban đầu).

- Cơi nới ở xung quanh nhà làm tăng độ lún cho công trình.

- Cơi nới, sửa chữa thay đổi tuỳ tiện kết cấu trong nhà làm tăng tải trọng dẫn đến kết cấu bị quá tải.

- Các công trình chịu tác dụng ăn mòn của môi trường, hoá chất không được bảo dư­ỡng sửa chữa kịp thời và thường xuyên.

Khi sửa chữa làm tăng tải trọng của công trình.

5. Bài học từ các sự cố cụng trình xây dựng

Để tránh được những kết quả mập mờ và không có cơ sở khoa học, từ các sự cố trong nước [4] và nước ngoài [6] cho phép rút ra một số bài học từ các sự cố xảy ra trong thời gian qua và có thể phân thành 3 nhóm cơ bản sau:

Nhóm thứ nhất gồm những lỗi và vi phạm các tiêu chuẩn, định mức trong thiết kế và thi công. Kinh nghiệm cho thấy rằng, khi mắc những lỗi này thì sự phá hoại một phần hoặc toàn bộ công trình về nguyên tắc sẽ xảy ra ngay trong giai đoạn thi công. Nhiều trường hợp như vậy đã được biết đến trong thực tế.

Nhóm thứ hai có thể gồm một loạt nguyên nhân mà sự kết hợp của chúng có thể dẫn tới sự cố. Trước hết đó là những thiếu sót và những lỗi khác nhau trong thiết kế và thi công đã làm giảm mức dự trữ độ bền của các chi tiết kết cấu riêng rẽ. Những công trình bị những thiếu sót dạng này cũng chưa đủ gây nên sự cố. Để làm giảm đáng kể chất lượng hoặc gây phá hoại công trình còn phải kể đến những tác động trong quá trình khai thác sử dụng.

Ví dụ về các tác động theo thời gian và gia tăng trong quá trình khai thác sử dụng như: lún không đều của nền, móng; sự mỏi của kết cấu; sử dụng sai công năng… Việc làm rõ và đánh giá được những loại sai sót khác nhau và những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng công trình là nhiệm vụ của việc thẩm tra thiết kế, giám sát thi công xây dựng và giám sát quá trình khai thác sử dụng.

Nhóm thứ ba là những tác động nguy hiểm từ môi trường địa kỹ thuật và môi trường thiên nhiên mà các kết cấu của công trình không được thiết kế để sẵn sàng tiếp nhận. Một số công trình bị sự cố thời gian qua đó minh chứng một hiện tượng là nguyên nhân khởi nguồn nằm ngoài những gì mà tiêu chuẩn kỹ thuật qui định hoặc tiêu chuẩn kỹ thuật không qui định. Đối với nhiều công trình, chúng ta cần thiết phải nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình để đối chiếu với kết quả tính toán, đồng thời cần giành thời gian, tiềm lực về người và kinh phí để thực hiện nghiên cứu, điều tra thật kỹ lưỡng các điều kiện đặc thù trước khi thiết kế, thi công.

Những bài học này được giải thích bởi sự phát triển kỹ thuật và công nghệ, việc nâng cao những yêu cầu đối với khai thác sử dụng công trình không còn phù hợp với yêu cầu cũ trong hệ thống các qui định kỹ thuật. Mặt khác, về chủ quan, con người thực thi các nhiệm vụ mà đặc biệt là người chủ trì vẫn chưa đủ năng lực chuyên môn và kinh nghiệm để hiểu được một cách hệ thống công trình phức tạp có đòi hỏi rất cao về sự an toàn, về sự bền vững tổng thể trong suốt quá trình xây dựng và khai thác. Phải chăng chúng ta đang thiếu những Tổng chủ trì thiết kế; Tổng công trình sư, những Kỹ sư trưởng, những Kỹ sư chính thực thụ trên công trường? Nên chăng chúng ta sớm hình thành đội ngũ này một cách chuyên nghiệp.

6. Kết luận

Thông tin về các sự cố công trình là hết sức bổ ích đối với thực tiễn nhưng tiếc thay chúng ta chưa có thói quen là cần phổ biến. Cách nhìn nhận của chúng ta về sự cố công trình vẫn còn nặng về trách nhiệm của tổ chức và cá nhân liên quan tới sự cố đó. Như đã phân tích ở trên, giá trị của việc phổ biến sự cố sẽ mang lại giá trị thực sự lớn đó là bài học giúp chúng ta phòng ngừa để không tái lặp những sự cố tương tự. Vì vậy, mục tiêu quan trọng nhất của bất kỳ cuộc điều tra sự cố công trình hay điều tra sự xuống cấp sớm là tìm nguyên nhân kỹ thuật của sự việc đó để từ đó tìm ra bài học để những sự cố, sự xuống cấp đó không xảy ra trong tương lai. Khi đã có nguyên nhân được xác định một cách khoa học, khách quan, chính xác thì việc phân định lỗi của tổ chức, cá nhân mới thực sự công bằng và “tâm phục, khẩu phục”.