Đồ án Thiết kế và tổ chức thi công hầm đường sắt đô thị đoạn tuyến từ km 0+200 đến km 1+200

Luận văn tốt nghiệp gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về hệ thống giao thông thành phố Hồ Chí Minh Chương 2: Thiết kế cơ sở Chương 3: Thiết kế kỹ thuật Chương 4: Thiết kế tổ chức thi côn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG HẦM ĐƯỜNG SẮT

ĐÔ THỊ ĐOẠN TUYẾN TỪ KM 0+200 ĐẾN KM 1+200

GVHD: ThS NGUYỄN ANH TUẤN SVTH: LÊ ĐỨC ANH

MỤC LỤC Trang

LỜI NÓI ĐẦU 01

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH… ……….03

1.1 Hiện trạng giao thông thành phố Hồ Chí Minh 03

1.1.1 Giao thông đường bộ 03

1.1.2 Giao thông đường thủy 04

1.1.3 Giao thông hàng không 04

1.1.4 Giao thông đường sắt 06

1.1.5 Tình hình vận chuyển hành khách công cộng 06

1.1.5.1 Vận tải hành khách công cộng bằng xe Bus 07

1.1.5.2 Vận tải hành khách đô thị bằng đường sắt 09

1.2 Các vấn đề tồn tại của giao thông Tp Hồ Chí Minh và vai trò của giao thông ngầm 09

1.2.1 Các vấn đề tồn tại của giao thông thành Tp Hồ Chí Minh 09

1.2.2 Vai trò của giao thông ngầm 10

1.2.3 Khả năng phù hợp của giao thông ngầm ở Tp Hồ Chí Minh trong tương lai 11

1.3 Ưu điểm của tàu điện ngầm metro và các phương án tuyến metro ở Tp Hồ Chí Minh 13

1.3.1 Ưu nhược điểm và nhược điểm của các tuyến metro 13

1.3.1.1 Ưu điểm 13

1.3.1.2 Nhược điểm 14

1.4 Giới thiệu tuyến Metro số 1: Bến Thành – Suối Tiên 14

1.4.1 Cơ sở hình thành tuyến 14

1.4.2 Đặc điểm địa chất thủy văn tuyến đi qua 14

1.4.3 Điều kiện địa hình 16

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ SỞ 17

2.1 Các thông số cơ bản tuyến metro số 1 17

2.1.1 Thông số kết cấu tầng trên 17

2.1.2 Các vị trí ga trên tuyến 18

2.2 Lựa chọn đoạn tuyến thiết kế và thi công 20

2.2.1 Đặc điểm về dân cư và các công trình trên mặt đất 20

2.2.2 Đặc điểm địa chất đoạn tuyến đi qua 20

2.3 Thiết kế phương án sơ bộ 27

2.3.1 Phương án hầm đơn một hầm cho hai đường 27

2.3.2 Phương án hai hầm đơn cho hai đường kết hợp chạy song song 33

2.3 Lựa chọn đoạn tuyến thiết kế và thi công 20

2.3.1 Đặc điểm về dân cư và các công trình trên mặt đất 20

2.3.2 Đặc điểm địa chất đoạn tuyến đi qua 20

2.4 Ưu nhược điểm của các phương án 38

2.4.1 Phương án một hầm đơn cho hai đường 38

2.4.2 Phương án hai hầm đơn chạy song song……… 39

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 41

3.1 Thiết kế bình diện và trắc dọc đoạn tuyến 41

3.1.1 Các thông số hình học liên quan khi thiết kế trắc dọc hầm 41

3.1.2 Kiểm toán các điều kiện về cong nằm 41

3.1.3 Vuốt dốc siêu cao 44

3.1.4 Kiểm tra tĩnh không trong hầm 44

3.2 Thiết kế kết cấu tầng trên 46

3.2.4 Ghi đường và lòng đường 49

3.3 Thiết kế hệ thống thoát nước 50

3.4 Thiết kế hệ thống chiếu sáng 52

3.5 Thiết kế hệ thống cáp điện – tiếp điện, hệ thống thông tin liên lạc 52

3.6 Thiết kế hệ thống thông tin liên lạc 53

3.7 Thiết kế hệ thống thông gió 54

3.7.1 Thành phần khí độc hại trong hầm 58

3.7.2 Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp 59

3.7.3 Thông gió trong đường hầm đặt sâu 63

3.7.4 Tính toán các thông số cho hệ thống thông gió 64

3.8 Thiết kế hệ thống thoát hiểm 65

3.8.1 Sơ đồ bố trí hệ thống thoát hiểm cho vị trí hai hầm đơn song song 65

3.9 Tính toán các tải trọng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm 68

3.9.1 Các tải trọng tác dụng 68

3.9.2 Tổ hợp tải trọng 72

3.9.3 Tính toán kết cấu vỏ hầm 73

3.10 Thiết kế cốt thép vỏ hầm 74

3.10.1 Kết quả tính toán nội lực vỏ hầm 74

3.10.2 Kiểm toán nội lực các tiết diện 86

3.10.3 Tính toán bố trí cốt thép 88

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 93

4.1 Các vấn đề chung 93

4.1.1 Đặc điểm thi công công trình ngầm 93

4.1.2 Tình hình và nhiệm vụ của đơn vị thi công 94

4.1.3 Giới thiệu công nghệ đào hầm TBM 94

4.2 Thiết kế thi công hầm 95

4.3 Công tác chuẩn bị thi công 101

4.3.1 Công tác chuẩn bị kỹ thuật 101

4.3.2 Công tác chuẩn bị điều kiện vật chất ở hiện trường 102

4.4 Thiết kế tổ chức thi công chi tiết 103

4.4.1 Thiết kế thi công giếng đứng 103

4.4.2 Kiểm tra lắp ráp khiên 104

4.4.3 Các thiết bị phụ trợ cho thi công khiên 106

4.4.4 Công tác lắp ráp khiên đào 109

4.4.5 Vận hành khiên đào 111

4.4.6 Vận chuyển chất thải lên mặt đất 115

4.4.7 Biện pháp lắp ráp các phiến hầm 116

4.4.8 Những điểm cần chú ý trong quá trình thi công 117

4.4.9 Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm 118

4.4.10.Quy trình sản xuất các phiến vỏ hầm 121

4.4.11.Biện pháp lắp đặt đường ray 123

4.5 Tính toán thi công 123

4.5.1 Trình tự thi công TBM (Sử dụng máy TBM cân bằng áp lực đất) 123

4.5.2 Tổ chức thi công 131

4.5.3 Các biện pháp an toàn trong quá trình xây dựng 132

KẾT LUẬN 133

TÀI LIỆU THAM KHẢO 134

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Xu hướng phân bố phương tiện giao thông của thành phố

khi có các dự án về đường sắt đô thị 12

Bảng 1.2 Bảng thống kê một số sông trên tuyến 16

Bảng 2.1 Thống kê một số thông sô cơ bản 17

Bảng 2.2 Thống kê vị trí ga và tuyến số 1 18

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 1 20

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 2 21

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 3 22

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 4 23

Bảng 2.7 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 5a 24

Bảng 2.8 Tổng hợp các thông số đất nền 25

Bảng 2.9 Thông số vật liệu 25

Bảng 2.10 Bảng thống kê kích thước kết cấu vỏ hầm phương án 1 27

Bảng 2.11 Thống kê kích thước kết cấu vỏ hầm phương án 2 33

Bảng 3.1 Các yếu tố cong của tuyến 41

Bảng 3.2 Tốc độ trong đường cong theo bảng B1 TCVN 8585:2011 42

Bảng 3.3 Siêu cao ray 43

Bảng 3.4 Thông số đạo mở rộng khổ giới hạn 45

Bảng 3.5 Trị số mở rộng ray đoạn đường cong 48

Bảng 3.6 Số lượng tà vẹt lắp đặt 48

Bảng 3.7 Chiều dài nhỏ nhất ray thép ngắn ken và giữa ghi đường 49

Bảng 3.8 Hàm lượng khí cho phép trong hầm 55

Bảng 3.9 Tổng hợp tỷ lệ thành phần khí thải của động cơ tàu 59

Bảng 3.10 Kích thước kết cẩu vỏ hầm 73

Bảng 3.11 Các đặc trưng về khiên TBM và vỏ hầm cho bài toán Plaxis 74

Bảng 3.12 Tổng hợp kết quả tính toán đối với 2 hầm đơn chạy song song 86

Bảng 3.13 Thống kê cốt thép kiểm tra chịu Momen 90

Bảng 4.1 Độ nhảy của khiên 97

Bảng 4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật tham khảo khi lựa chọn khiên đào 100

Bảng 4.3 Sai số cho phép về độ tròn 105

Bảng 4.4 Sai số cho phép mức độ phẳng 105

Bảng 4.5 Tính năng kỹ thuật của xe vận chuyển 115

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Kẹt xe ở các tuyến đường 3

Hình 1.2 Cảng Nhà Rồng – cảng có vị trí trung tâm thành phố (Quận 4) 4

Hình 1.3 Bãi đậu máy bay sân bay Tân Sơn Nhất 5

Hình 1.4 Bản đồ đầu mối đường sắt thời Pháp thuộc 5

Hình 1.5 Nhà xưởng của nhà máy xe Dĩ An 6

Hình 1.6 Vận chuyển hành khách công cộng bằng xe bus 7

Hình 1.7 Sơ đồ 114 tuyến xe bus ở Tp Hồ Chí Minh 8

Hình 2.1 Mặt cắt dọc địa chất Km 0 + 100 – Km 1+200 26

Hình 2.2 Bình đồ tuyến phương án 1 28

Hình 2.3 Trắc dọc tuyến phương án 1 29

Hình 2.4 Mặt cắt hầm phương án 1 30

Hình 2.5 Kích thước kết cấu vỏ hầm phương án 1 31

Hình 2.6 Khổ giới hạn phương án 1 31

Hình 2.7 Giới hạn tĩnh không phương án 1 32

Hình 2.8 Kết cấu tầng trên phương án 1 32

Hình 2.9 Bình đồ tuyến phương án 2 34

Hình 2.10 Trắc dọc phương án 2 35

Hình 2.11 Mặt cắt ngang hầm chạy song song 36

Hình 2.12 Kích thước kết cấu vỏ hầm 37

Hình 2.14 Khổ giới hạn phương án 2 37

Hình 2.15 Khổ giới hạn khoảng tĩnh không phương án 2 38

Hình 2.16 Kết cầu tầng trên phương án 2 38

Hình 3.1 Khổ giới hạn 45

Hình 3.2 Khổ giới hạn mở rộng với R = 1000 46

Hình 3.3 Cấu tạo kết cấu tầng trên phương án kỹ thuật 46

Hình 3.4 Cấu tạo liên kết ray P50 47

Hình 3.5 Bố trí rãnh ngang và rãnh dọc thoát nước trong hầm 51

Hình 3.6 Mặt bằng hệ thống thoát nước hai hầm song song 51

Hình 3.7 Sơ đồ cung cấp điện năng cho tuyến 53

Hình 3.8 Biểu đồ hệ thống cấp điện 53

Hình 3.9 Mặt cắt ngang hệ thống thông gió hai hầm song song 56

Hình 3.10 Mặt bằng hệ thống thông gió hai hầm song song 57

Hình 3.11 Sơ đồ quạt ly tâm 65

Hình 3.12 Sơ đồ quạt hướng trục 65

Hình 3.13 Mặt cắt ngang hệ thống thoát hiểm hai hầm song song 66

Hình 3.14 Mặt bằng hệ thống thoát hiểm hai hầm song song 67

Hình 3.15 Mô hình tải trọng tác dụng lên hầm 77

Hình 4.1 Trình tự thi công bằng phương pháp TBM 93

Hình 4.2 Mô phỏng chiều dài đuôi khiên và đường kính ngoài của khiên 95

Hình 4.3 Chiều dài khiên kiểu cân bằng áp lực đất 96

Hình 4.4 Hình ảnh khiên đào thực tế 101

Hình 4.5 Cấu tạo giếng đứng 103

Hình 4.6 Vị trí kiểm tra sai số mức độ tròn 105

Hình 4.7 Vị trí kiểm tra sai số mức độ phẳng 105

Hình 4.8 Máy đo quang học kiểm tra khiên khi đào hầm 113

Hình 4.9 Sử dụng máy đo quang học để định hướng cho hầm 113

Hình 4.10 Sử dụng máy đo quang học để đo biến dạng và chuyển vị hầm 114

Hình 4.11 Cấu tạo một máy TBM đang hoạt động thi công 115

Hình 4.12 Lắp đặt mảnh khóa trong thi công thực tế 117

Hình 4.16 Ván khuôn dùng đúc các phiến vỏ hầm 121

Hình 4.17 Đổ bê tông cho phiến vỏ hầm 121

Hình 4.18 Bảo dưỡng bê tông trong điều kiện thích hợp 122

Hình 4.19 Lắp đặt chống thấm cho phiến vỏ hầm bằng miếng Gasket 123

Hình 4.20 Máy lắp ráp vỏ hầm hình vành tròn 125

Hình 4.21 Cấu tạo ván khuôn di động 126

Chí Minh em đã được các Thầy, Cô giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quan trọng, những bài học kinh nghiệm quý báu Rèn luyện tác phong làm việc và đạo đức làm người để chuẩn bị cho bản thân một hành trang để bước vào cuộc sống

Em vô cùng cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, cảm ơn tất cả các Thầy, Cô trong khoa Công trình giao thông và đặc biệt là các Thầy, Cô trong bộ môn Đường sắt – Metro đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu cũng như hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Anh Tuấn đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Với lượng kiến thức tích lũy sau bốn năm học và thời gian hoàn thành đồ án còn hạn chế do vậy trong quá trình hoàn thành đồ án không tránh được những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, phê bình và chỉnh sửa của Thầy, Cô cùng bạn bè để em

có thể hoàn thiện hơn về kiến thức của bản thân

Lời cuối em xin kính chúc toàn thể quý thầy cô lời chúc sức khỏe và hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lê Đức Anh

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Chữ ký

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Chữ ký

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện tại tốc độ lưu thông trung bình của xe ôtô khoảng 23km/h, dự báo sẽ giảm xuống còn khoảng 13km/h năm 2020 Một trong những trở ngại cho việc phát triển bền vững là sự gia tăng nhanh các phương tiện xe cơ giới, đặc biệt là xe hai bánh, chiếm tỷ lệ 94% tổng số lượng phương tiện lưu thông trong thành phố

Việc mở rộng xây dựng mới các tuyến đường nội đô, các nút giao, đường vành đai vẫn không đáp ứng sự gia tăng nhu cầu đi lại của người dân Điều này cũng là một trở ngại lớn cho việc thúc đẩy các hoạt động kinh tế - xã hội trong đô thị

Theo dự báo để khắc phục sự quá tải về giao thông trong các đô thị lớn như

Hà Nội, TP.HCM thì đến năm 2020 vận tải HKCC phải chiếm từ 30-50%

Để giải quyết được điều đó cần phải xây dựng một hệ thống tuyến đường sắt

đô thị vận chuyển khối lượng hành khách lớn

Việc xây dựng hệ thống tàu điện ngầm có ý nghĩa lớn trong giải quyết vấn đề giao thông đô thị, cho phép sử dụng đất đô thị hợp lý

Xuất phát từ vấn đề trên, cùng với mục đích nghiên cứu học tập với những

kiến thức đã được học trong trường, em chọn đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế và tổ chức thi công hầm đường sắt đô thị đoạn tuyến từ Km 0+200 đến Km 1+200”

Để hỗ trợ tính toán đơn giản, nhanh chóng với độ chính xác cao hơn trong quá trình làm bài thì em có dùng một số phần mềm như: Nova, Plaxis 8.2, Excel… Luận văn tốt nghiệp gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống giao thông thành phố Hồ Chí Minh

Chương 2: Thiết kế cơ sở

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật

Chương 4: Thiết kế tổ chức thi công

Trong quá trình hoàn thiện đồ án này, em rất cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình

của thầy Nguyễn Anh Tuấn cùng quý Thầy, Cô trong bộ môn Xây dựng Đường sắt

- Metro đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình hoàn thiện đề tài của mình

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và thời gian có hạn, tài liệu tham khảo chưa có nhiều và là một lĩnh vực còn khá mới nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy em rất mong muốn sự góp ý của các thầy cô, và các bạn sinh viên trong trường để em rút ra được nhiều kinh nghiệm hơn cho công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH

Thành phố Hồ Chí Minh (hiện nay vẫn được gọi phổ biến với tên cũ là Sài Gòn) là thành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục quan trọng của Việt Nam Trên cơ sở diện tích tự nhiên, thì thành phố Hồ Chí Minh là đô thị lớn thứ nhì Việt Nam (sau khi thủ đô Hà Nội được mở rộng) Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh và thủ đô Hà Nội là đô thị loại đặc biệt của Việt Nam Chính vì vậy cơ sở hạ tầng nói chung và hệ thống giao thông nói riêng chiếm một

vị trí đặc biệt quan trọng trong việc duy trì và thúc đẩy sự phát triển của thành phố Hệ thống giao thông trong thành phố rất đa dạng, bao gồm: hệ thống giao thông đường bộ, đường sắt, đường thuỷ và hàng không Trong bối cảnh nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ thì nhu cầu giao thông đi lại của người dân và nhu cầu vận chuyển hàng hóa giữa các loại hình giao thông cũng đòi hỏi được nâng cao, tuy nhiên giao thông cả nước nói chung và giao thông ở thành phố Hồ Chí Minh nói riêng hầu như không đáp ứng được các mục đích trên

1.1 Hiện trạng giao thông thành phố Hồ Chí Minh

1.1 1 Giao thông đường bộ

- Hiện nay ở thành phố dân số khoảng 13 triệu người vì thế nhu cầu đi lại trong

và ngoài thành phố rất cao, nhưng khả năng đáp ứng và mở rộng mạng lưới đường

bộ nội thành thành phố rất hạn chế Theo số liệu khảo sát thì đất dùng cho giao thông ở thành phố chưa đến 5% ( Theo quy định của Bộ Giao thông vận tải thì quỹ đất dùng cho giao thông ở các thành phố phải chiếm từ 8% - 10% tổng diện tích của

thành phố)

- Với tốc độ phát triển kinh tế của thành phố thì tình trạng kẹt xe diễn ra liên tục gây lãng phí thời gian, tiền bạc của người dân và quốc gia Nhất là vào những giờ cao điểm tình trạng kẹt xe xảy ra thường xuyên và có hệ thống tại các trục đường lớn nhỏ trong toàn thành phố, kéo theo đó là tai nạn giao thông thường xuyên gây

Hình1.1 Kẹt xe ở các tuyến đường

1.1.2 Giao thông đường thủy

- Hệ thống giao thông đường thủy của thành phố hầu như chưa có mặc dù hệ thống sông ngòi của thành phố khá dày đặc (chỉ có một số bến đỗ tàu thuyền của

các nơi khác neo đậu)

- Các cảng biển như Tân Cảng, Nhà Rồng, Khánh Hội, Bến Nghé, Tân Thuận nằm sâu trong nội thành, các cảng VICT, Nhà Bè cũng nằm không xa nội thành Năng lực các cảng khoảng 24.5 triệu tấn/năm Đường chuyên dùng nối với cảng không có mà sử dụng chung với các đường nội đô nên gây ùn tắc giao thông và không nâng cao năng lực của cảng

Hình 1.2 Cảng Nhà Rồng - cảng có vị trí ở trung tâm thành phố (Quận 4)

- Các cảng sông nằm ven các kênh Đôi, kênh Tẻ với tổng năng lực thông qua khoảng gần 2 triệu tấn/năm Ngoài ra còn các bến nhỏ khác Chiều dài mạng lưới giao thông bằng kênh rạch ở thành phố là 1200 Km, trong đó chịu sự quản lý hành chính có độ dài 850Km Cơ sở vật chất kỹ thuật các cảng sông, bến nghèo nàn, lạc hậu, tác nghiệp bằng thủ công là chính nên năng suất thấp

- Bên cạnh đó tình trạng lấn chiếm đất ra các hệ thống sông ngòi kênh rạch tự

nhiên ngày càng thu hẹp Hiện nay thành phố muốn giao thông nội đô bằng đường

sông cũng hết sức khó khăn do việc giải tỏa nạo vét … tốn kém và phức tạp

1.1.3 Giao thông đường hàng không

- Thành phố chỉ có hệ thống giao thông hàng không (Sân bay Tân Sơn Nhất) phục vụ cho vấn đề vận chuyển hành khách từ thành phố đi các nơi khác vào thành phố vì thế giao thông đường hàng không cũng không giải quyết được vấn đề giao

thông quá tải ở thành phố hiện nay

Hình 1.3 Bãi đậu máy bay sân bay Tân Sơn Nhất

1.1.4 Giao thông đường sắt

Tại thành phố Hồ Chí Minh hiện chỉ có một tuyến đường sắt quốc gia Bắc

-Nam vào đến ga Sài Gòn (tại Hòa Hưng)

Trong khi trước đây thời pháp thuộc có 4 tuyến đường sắt vào thành phố: Sài Gòn - Hà Nội, Sài Gòn - Mỹ Tho, Sài Gòn - Lái Thiêu - Thủ Dầu Một - Lộc Ninh

và Sài Gòn - Gò Vấp - Hóc Môn với ga trung tâm là ga Sài Gòn cũ (trước chợ Bến Thành); ngoài ra còn có 2 tuyến chuyên dụng nối ray tới cảng Sài Gòn và Tân Cảng

Hình 1.4 Bản đồ đầu mối đường sắt thời Pháp thuộc Thiết bị thông tin đang được hiện đại hóa thay dây trần bằng cáp quang, tổng đài kỹ thuật số Thiết bị tín hiệu trong ga được trang bị loại ghi hộp khóa điện, đài khống chế tín hiệu đèn màu Thiết bị tín hiệu khu gian dùng loại đóng đường bán tự động

Hình 1.5 Nhà xưởng của nhà máy toa xe Dĩ An

Nhà máy toa xe Dĩ An là nơi đại tu và sản xuất toa xe khách và hàng Xí nghiệp đầu máy Sài Gòn là nơi vận dụng, bảo trì đầu máy diesel tàu khách, tàu hàng Xí nghiệp toa xe khách Sài Gòn là nơi vận dụng và bảo trì toa xe khách, do mặt bằng chật hẹp nên phải sử dụng cả ga Sài Gòn để chứa xe

Hiện chưa có đường sắt nội đô như Monorail hay tàu điện ngầm, xe điện…

Hệ thống đường sắt Bắc Nam chạy qua khu vực nội thành thành phố, không những không giúp giải quyết được tình hình giao thông của thành phố mà còn gây tắc nghẽn giao thông của thành phố do giao cắt với đường dân sinh vì không có biển

báo và rào chắn hợp lý

1.1.5 Tình hình vận chuyển hành khách công cộng

1.1.5.1 Vận tải hành khách công cộng bằng xe Bus

- Công tác quản lý và điều hành hoạt động của hệ thống xe buýt được thực hiện bởi Trung tâm Quản lý và Điều hành vận tải Hành khách Công cộng thuộc sở Giao thông vận tải thành phố

Hình 1.6 Vận chuyển hành khách công cộng bằng xe bus

- Cho dù hệ thống xe bus thời gian gần đây đã có nhiều cải tiến, số người sử dụng xe bus tăng nhanh nhưng thị phần hiện nay của GTCC vẫn kém, chỉ khoảng 6% trong khu vực thành phố

- Hiện nay tại thành phố Hồ Chí Minh có 30 đơn vị vận chuyển hành khách bằng xe bus, trong đó có 01 đơn vị quốc doanh, 01 đơn vị hợp doanh, 01 công ty TNHH và 27 hợp tác xã Tổng số xe hoạt động là 3208 xe chạy trên 148 tuyến (113 tuyến có trợ giá và 34 tuyến không trợ giá) Trong 6 tháng đầu năm 2008, bình quân mỗi ngày lượng xe buýt chạy 21508 chuyến với tổng lượng hành khách trung bình 1,2 triệu người/ngày Bình quân 1 xe có 41 hành khách Thời gian trung bình hoạt động của 1 tuyến khoảng 14 giờ 45 phút

Hình 1.7 Sơ đồ 114 tuyến xe bus ở Tp Hồ Chí Minh

- Tổng chiều dài các tuyến xe buýt là 2795 km, hiện còn chạy trùng lặp tuyến (chỉ số phủ mạng xe buýt chỉ là 1,15 km/km) Hiệu quả hoạt động kém do có 35% mạng lưới đường rộng dưới 7m Nguyên nhân chính là do kết cầu hạ tầng không theo kịp với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội Để phát triển vận tải Hành Khách

công cộng bằng xe bus cần phải cải tạo và cải thiện hạ tầng cơ sở, có giá cước thích hợp và tăng cường chất lượng phục vụ

1.1.5.2 Vận tải hành khách đô thị bằng đường sắt

Đường sắt là phương thức vận chuyển khối lượng lớn, trước giải phóng đã từng chở công nhân đi làm tại các đô thị vệ tinh liền kề (khu công nghiệp Biên Hòa) Hiện nay dịch vụ này không được thực hiện vì những nguyên nhân sau:

- Đường sắt khu vực thành phố Hồ Chí Minh chưa tạo thành mạng;

- Chỉ có một tuyến đường sắt quốc gia Bắc - Nam còn các tuyến đường sắt cũ nối ra các đô thị vệ tinh như Sài Gòn - Bến Lức - Tân An - Mỹ Tho, Sài Gòn - Gò Vấp - ngã tư Ga - cầu Phú Long - Lái Thiêu - Thủ Dầu Một và đường sắt Sài Gòn -

Gò Vấp - Hóc Môn được xây dựng thời Pháp thuộc bị phá hủy trong thời gian chiến tranh đến nay vẫn chưa được khôi phục

- Tuyến đường sắt quốc gia Bắc - Nam vẫn chỉ là đường đơn; đoạn trong nội

thành bị giao cắt cùng mức với 14 đường phố tạo ra sự xung đột nguy hiểm với giao thông đường phố khi phát tàu với tần suất cao;

- Chưa cải tạo nâng ke khách lên cao ngang sàn toa để thoát khách nhanh;

- Chưa có toa xe thích hợp với việc vận chuyển khách đô thị;

- Cự ly giữa các ga, trạm khách quá dài, chưa thuận tiện cho hành khách;

- Để chạy tàu nội - ngoại ô cần bố trí trong nội thành khoảng 1-2 km/trạm khách; ở ngoại thành khoảng 2-3km/trạm;

- Hệ thống bán và soát vé chưa phù hợp: chưa trang bị máy bán vé tự động, chưa bán vé tháng, soát vé rườm rà;

- Chưa nối mạng xe bus ở các ga đầu, cuối để tổ chức vận chuyển khách “từ cửa đến cửa” nên chưa thu hút được khách

1.2 Các vấn đề tồn tại của giao thông TP Hồ Chí Minh và vai trò của giao thông ngầm

- Vấn đề ô nhiễm môi trường khói bụi

- Thành phố chưa có những chiến lược phát triển giao thông hợp lý

- Ý thức tham gia giao thông của người dân còn thấp…

1.2.2 Vai trò của giao thông ngầm

- Song song với sự phát triển về xã hội và kinh tế, các phương tiện giao thông nói chung và các phương tiện giao thông trong thành phố nói riêng cũng có sự phát

triển mạnh mẽ

- Theo các phân loại về loại hình có các phương tiện giao thông công cộng như:

xe bus, xe điện và các phương tiện giao thông cá nhân như: Xe đạp xe máy, ô tô, tàu

- Theo cách phân loại về nguyên tắc hoạt động có phương tiện thô sơ; Phương

tiện chạy bằng động cơ: Động cơ điện, động cơ xăng; Phương tiện chạy bằng đệm

từ

- Khi đô thị phát triển nhanh, khối lượng vận chuyển hành khách lớn đến mức mạng lưới giao thông hành khách hiện tại trên mặt đất ( tàu điện, ô tô bus, ) không thể đáp ứng được Dẫn đến yêu cầu phải có 1 loại phương tiện khác giải quyết vấn

đề đó Ngày nay, tàu điện ngầm là dạng giao thông vận tải hành khách lớn nhất, tiện

nghi và hoàn thiện nhất

- Tàu điện ngầm có đại bộ phận tuyến đường nằm sâu trong lòng đất, có thể có những đoạn chạy trên mặt đất, cầu cạn hoặc đê can để phù hợp với mạng lưới giao

thông chung và để tiết kiệm đầu tư xây dựng

+ Nhược điểm của tàu điện ngầm:

 Chi phí xây dựng tuyến đường rất đắt: Khoảng 100 triệu USD/1km

 Thời gian xây dựng một tuyến dài 20km mất từ 5 đến 15 năm

 Khả năng thu hồi vốn lâu

 Kỹ thuật thi công phức tạp, đòi hỏi công nghệ hiện đại, trình độ cao

 Duy tu bảo dưỡng tốn kém và phức tạp

+ Tuy nhiên, tàu điện ngầm cũng có những ưu điểm nổi bật không thể phủ

 Yêu cầu về phòng hóa, giảm chấn, cách âm rất khắt khe nên có tính an toàn cao, tạo thoải mái cho hành khách

 Giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng

 Tăng mỹ quan cho quy hoạch giao thông

1.2.3 Khả năng phù hợp của giao thông ngầm ở Tp Hồ Chí Minh trong tương lai

- Với những đặc điểm trên của thành phố Hồ Chí Minh, thì tiêu chí để đưa ra

một hình thức vận tải hành khách công cộng hợp lý là như sau:

+ Phù hợp với giao thông ở TP Hồ Chí Minh cho phép đáp ứng được nhu cầu của người dân thành phố và hạn chế các phương tiện cá nhân

+ Phù hợp với “ Sơ đồ quy hoạch tổng thể phát triển đô thị và hệ thống đường sắt đô thị đến năm 2020”, đồng thời cho phép phát triển các dự án đô thị và kinh tế của thành phố cũng như các trung tâm văn hóa và du lịch

+ Phù hợp với khả năng tài chính của thành phố Hồ Chí Minh

+ Một hệ thống tiên tiến, hiện đại và có khả năng mở rộng tuyến để khai thác khi nhu cầu đi lại của người dân tăng cao

+ Cho phép tái tổ chức có hiệu quả những mạng lưới giao thông công cộng khác ( xe bus và hệ thống đường sắt khác)

- Sự phát triển của hình thức giao thông đường sắt nội đô, nhất là hệ thống tàu tàu điện ngầm, được coi là một hình thức vận tải hiệu quả hiện đại tại Châu Âu và Châu Mỹ, cũng như một số thành phố lớn khác của các nước trên thế giới sẽ phù

hợp với sơ đồ phát triển hệ thống đường sắt nội đô đến năm 2020 vì:

+ Hệ thống tàu điện ngầm đặt sâu đảm bảo sự thuận lợi cho việc đi lại của dân

cư tại các vùng đô thị và tăng cường các điều kiện về an toàn giao thông

+ Việc di chuyển trên một tuyến đường riêng, khổ tĩnh không riêng và di chuyển ngầm dưới đất làm giảm tối đa tiếng ồn đặc trưng của đường sắt

+ Tính ưu việt của hệ thống càng tăng lên khi giá thành đất đô thị ngày càng tăng và kỹ thuật thi công ngày càng phát triển, trong khi rất cần duy trì không gian của thành phố nhất là tại các khu phố cổ Khi điều kiện địa chất công trình và thuỷ văn thuận lợi thì việc xây dựng công trình ngầm tại các đô thị có thể rất hiệu quả + Không những vậy với khả năng vận chuyển hành khách lớn, tốc độ cao các tuyến tàu điện ngầm sẽ đáp ứng nhu cầu đi lại dễ dàng hơn

Vì thế tất cả những biện pháp đó đã giúp cho giao thông công cộng trở nên hấp dẫn hơn với người tham gia giao thông

Bảng 1.1: Xu hướng phân bố phương tiện giao thông của thành phố

khi có các dự án về đường sắt đô thị

1.3 Ưu nhược điểm của tàu điện ngầm metro và các phương án tuyến metro ở

TP Hồ Chí Minh

1.3.1 Ưu điểm và nhược điểm của các tuyến metro

- Với thành phố trên 1 triệu dân thì yêu cầu phải có hệ thống Metro trong khi đó thành phố Hồ Chí Minh có hơn 10 triệu dân nên việc xây dựng hệ thống Metro là cần thiết

- Từ những thực trạng về giao thông ở TP Hồ Chí Minh chính phủ và thành phố đã đề xuất phương án tàu điện ngầm

1.3.1.1 Ưu điểm

- Nhanh và chính xác: Tàu đến,dừng và chuyển động ở mỗi ga thường không quá 1 phút (giờ cao điểm) Nếu bạn đến công sở hay hẹn gặp ai đó mà không muốn

bị lỡ hẹn, tốt nhất nên đi metro

- Hạn chế ô nhiễm môi trường: Có thể nói rằng tàu điện ngầm là phương tiện công cộng sạch nhất Không thải ra các loại khí gây ô nhiễm môi trường Người ta thường xuyên lau chùi, quét dọn Hiếm khi thấy rác rưởi, bụi bặm ở đây Để giữ được sự sạch đẹp như thế, ngoài công sức của các nhân viên phục vụ, còn phụ thuộc vào ý thức cao của hành khách

- An toàn: Trong một ngày đêm có tới gần 400 đoàn tàu xuôi ngược trong lòng đất, các tàu chạy cách nhau từ 1 – 3 phút, tốc độ trung bình là 70 – 75 km/h, nhưng rất hiếm khi có tai nạn Một vài trường hợp xảy ra đều không tuân thủ nội quy đi tàu

- Chở nhiều người: Hệ thống metro có thể chở 10 triệu lượt người/ngày (Từ 5h sáng hôm trước đến 1h sáng hôm sau) Nghĩa là trong 20 giờ chuyển động liên tục, metro có thể chở được toàn bộ số dân của Hungary

- Thuận tiện, dễ tìm: Việc thiết kế 1 tuyến metro là đã đảm bảo tất cả các yếu tố

về không gian Được bố trí tại những nơi trọng điểm giao hướng tuyến, nút giao thông thuận tiện

1.3.1.2 Nhược điểm

- Chi phí xây dựng và bảo dưỡng tốn kém: Theo nghiên cứu của các chuyên gia trên thế giới và dựa vào 1 số công trình thực tế đã thi công thì chi phí cho xây dựng metro là 100 triệu USD/1km Và thi công xây dựng cũng như vận hành, duy tu, bảo dưỡng đòi hỏi trình độ và kỹ thuật tiên tiến hiện đại

- Tại các ga chiếm diện tích lớn: Vì phục vụ vận tải hành khách với số lượng lớn nên cần không gian đón tiễn rất rộng

- Gây tiếng ồn (ở những đoạn trên cao)

- Khi xảy ra tai nạn thì tổn thất rất lớn:

1.4 Giới thiệu tuyến Metro số 1: Bến Thành – Suối Tiên( đoạn tuyến từ

Km 0+200 đến Km 1+200)

1.4.1 Cơ sở hình thành tuyến

- Tên dự án :Tuyến đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh, đoạn Bến Thành- Suối Tiên

- Cơ quan chủ quán dự án : Ban quản lý đường sắt đô thị Tp Hồ Chí Minh

- Nguồn vốn đầu tư : Dự án đầu tư theo hình thức sử dụng vốn vay từ từ nguồn vốn hỗ trợ phát triển chính thức (ODA) của ngân hàng hợp tác quốc tế Nhật Bản (JBIC) và nguồn vốn đối ứng trong nước

- Địa điểm xây dựng : Điểm đầu ga nhà hát Thành Phố, điểm cuối ga Suối Tiên

1.4.2 Đặc điểm địa chất thủy văn tuyến đi qua

1.4.2.1 Đặc điểm khí hậu

Nằm trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh, điều kiện khí tượng thủy văn trong khu vực mang các nét đặctrưng khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, hàng năm có hai mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa; khí hậu có tính ổn định cao, sự thay đổi giữa các năm nhỏ, hầu như không có bão lụt hoặc chỉ bị ảnh hưởng nhẹ, không đáng kể

Nhiệt độ

Nhiệt độ không khí ít thay đổi giữa các tháng trong năm, biên độ giao

động khoảng 100C-150C nhiệt độ trung bình hằng năm là 270C

Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí rất cao, vào các tháng mùa mưa độ ẩm không khí lên đến mức bão hòa 100%, vào các tháng mùa khô độ ẩm giảm

Lượng nước bốc hơi

Lượng bốc hơi hằng năm tương đối lớn, lượng bốc hơi lớn trong các tháng mùa khô, bình quân trong các tháng nắng :5-6 mm/ngày

Chế độ mưa

- Lượng mưa vào mùa mưa chiếm 95% lượng mưa cả năm

- Lượng mưa vào mùa mưa chiếm 5% lượng mưa cả năm

- Số ngày mưa trung bình 154 ngày

- Số ngày mưa trong tháng 22 ngày

- Lượng mưa trung bình 1979mm

Hướng Tây Nam : tần suất 63%, xuất hiện từ tháng 7-10, tốc độ gió trung bình từ 4-8m/s, tốc độ lớn nhất 28m/s

Hướng Đông Nam : tần suất 30%, xuất hiện từ tháng 2-6, tốc độ gió trung bình từ 1-12m/s, tốc độ lớn nhất 24m/s

Hướng Đông Bắc : tần suất thấp nhất 7%, xuất hiện từ tháng 11 năm trước đếntháng 6 năm sau, tốc độ gió trung bình từ 1-8m/s, tốc độ lớn nhất 24m/s

Tốc độ v=28m/s khoảng 25 năm 1 lần

Tốc độ v=33m/s khoảng 50 năm 1 lần

Nói chung, khí tượng thời tiết không ảnh hưởng đến việc thi công công trình, tuy nhiên nên hạn chế thi công trong mùa mưa để tránh ngập nước

1.4.2.2 Điều kiện thủy văn

Khu vực có hệ thống sông ngòi khá nhiều đã gây những khó khăn nhất định trong quá trình vạch tuyến và thi công xử lý nền móng, tuyến cũng chịu ảnh hưởng của các tuyến sông cụ thể là phải đi qua sông Sài Gòn

Diện tích và chiều dài của các sông chính trong lưu vực như sau :

Bảng 1.2 Bảng thống kê một số sông trên tuyến Tên sông Diện tích lưu vực

(km2)

Chiều dài (km)

1.4.3 Điều kiện địa hình

Đoạn đầu tuyến ( Quận 1, quận Bình Thạnh) có địa hình bằng phẳng, cao độ trung bình là 1.5m, sau khi vượt sông Sài Gòn tuyến bắt đầu lên cao dần: Thảo Điền 1.6m, Rạch Chiếc 2.1m, Bình Thái 8.5m, Thủ Đức 21.5m, Chợ Nhỏ 31.1m, Khu công nghệ cao 10.5m Suối Tiên 16.7m

Như vậy địa hình tuyến đoạn từ cầu Sài Gòn đến Suối Tiên thuộc vùng đồi thấp dốc thiên nhiên trung bình là 15 ‰  35 ‰

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ SỞ 2.1 Các thông số cơ bản của tuyến metro số 1

2.1.1 Thông số kết cấu tầng trên

Tổng chiều dài toàn tuyến : 19.7km với vận tốc thiết kế 80km/h, trong đó:

- Đoạn đi ngầm : 2.6km

- Đoạn đi trên cao : 17.1km

Bảng 2.1 Thống kê một số thông số cơ bản

6 Tĩnh không cầu vượt Đ.S 6.5m tính từ mặt ray

7 Nền đường

Nền đường bằng bê tông cho đoạn đi ngầm và đi trên cao Nền đường bằng đá balát cho đoạn đi trên mặt đất và đoạn có

tường chắn

8 Độ dày nền đường:

- Nền bê tông 500mm từ đỉnh ray đến bề mặt

10 Cự ly tối thiểu giữa 2 tim đường 3.8 m

Đạo trên cao+ mặt đất: 130m

14 Kỹ thuật – công nghệ đường sắt Nhật Bản

Thay đổi vị trí theo

hướng tuyến mới

Km 4+361

Ga số 6

(ga Thảo Điền)

Cạnh ngã ba đường Quốc Hương – Xa lộ Hà Nội

Km 5+497

Thay đổi vị trí để thu

hút khách từ khu vực Thảo Điền và Thủ Thiêm

(ga Suối Tiên)

Trước mặt Công viên Suối Tiên và Trường Đại học quốc gia

Km 16+689

Ga mới

2.2 Lựa chọn đoạn tuyến thiết kế và thi công

2.2.1 Đặc điểm về dân cư và các công trình mặt đất

- Đoạn tuyến lựa chọn thiết kế và thi công là từ km 0+200 đến km 1+200, chạy từ đầu đường Lê Lợi đến đường Nguyễn Siêu, đoạn tuyến có chiều dài là 1km

- Đoạn tuyến đi qua khu vực đông dân cư trên mặt đất có nhiều đường bộ giao nhau vì thế trong quá trình thi công rất dễ ảnh hưởng đến các hoạt động trên mặt đất

- Đoạn tuyến cũng đi qua khu vực có nhiều công trình nhiều cơ sở hạ tầng của thành phố như nhà hát, chợ Bến Thành, các tòa nhà cao tầng vì thế khi thi công đoạn tuyến rất dễ ảnh hưởng đến hệ thống móng và các kết cấu ngầm của các kiến trúc này

22.2 Đặc điểm địa chất đoạn tuyến đi qua

- Kết quả khảo sát địa chất như sau:

 Lớp K: Đất đắp dạng bê tông nhựa, cát, sỏi sạn Với bề dày lớp thay đổi từ

0.8m đến 1.5m

 Lớp 1: Bùn sét kẹp cát (CL), Màu xám đen, đôi chỗ lẫn hữu cơ Lớp có

cao độ dày thay đổi từ -1.80m đến -16.70m, bề dày biến thiên từ 2.3m đến 17.7m

Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Dung trọng tự nhiên ( kg/cm3) 1.58

 Lớp 2 : sét cát (CL), xám vàng, xám nhạt, đôi chỗ kẹp cát, trạng thái dẻo

mềm Cao độ đáy lớp là -7.10m Bề dày lớp là 7.6m

Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

 Lớp 3: Cát sét/cát lẫn bột (SC/SM), hạt trung, hạt nhỏ, lẫn ít sỏi

sạn, màu xám nhạt, đỏ nâu, xám vàng, kết cấu chặt vừa, đầu tầng kết cấu rời rạc Cao độ đáy lớp thay đổi từ -32.70m đến -40.30m Bề dày thay đổi từ 16m đến 38.2m

Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

 Lớp 4: Sét kẹp cát/sét cát,(CH/CL) màu xám xanh, xám vàng, xám nâu,

trạng thái nửa cứng-cứng, Đáy hầu hết các lỗ khoan chưa qua hết lớp 4

Bề dày lớp khoan biến thiên từ 8.7 đến 15.5m

Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bảng 2.7 Các chỉ tiêu cơ lý lớp đất 5 Thành phần hạt

- Hàm lượng % hạt cát

- Hàm lượng % hạt bột

- Hàm lượng % hạt sét

59 25.1 15.9

Hình 2.1 Mặt cắt dọc địa chất Km 0+100 – Km 1+200