Ứng dụng công nghệ thi công hầm tbm trong xây dựng đường hầm metro ở thành phố hồ chí minh,luận văn thạc sỹ xây dựng cầu hầm

Luận văn “Ứng dụng công nghệ thi công hầm TBM trong việc xây dựng đườnghầm Metro ở Thành phố Hồ Chí Minh” đã được thực hiện từ tháng ../2011 đến 11/2012 với mục đích nghiên cứu đưa ra đư

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Trang 2

Luận văn “Ứng dụng công nghệ thi công hầm TBM trong việc xây dựng đường

hầm Metro ở Thành phố Hồ Chí Minh” đã được thực hiện từ tháng /2011 đến

11/2012 với mục đích nghiên cứu đưa ra được phương pháp tính toán, lựa chọn

giải pháp thi công đường hầm Metro hợp lý ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Đề tài cũng đưa ra một số khuyến cáo về cơ sở lựa chọn chiều sâu đặt hầm, ảnh

hưởng đến các công trình lân cận Luận văn cũng đưa ra ví dụ mô phỏng, tính

toán một số dự án tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh với số liệu địa chất, thủy

văn được thu thập đáng tin cậy

Luận văn được hoàn thiện với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của PGS.TS

Trần Đức Nhiệm, Chủ nhiệm Bộ môn Cầu Hầm, Trường Đại Học Giao Thông

Vận Tải

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Đức Nhiệm và quý Thầy Cô Khoa

Công trình, Trường Đại Học Giao Thông Vận tải, bạn bè đồng nghiệp đã cung

cấp tài liệu, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng không quên gửi lời cảm ơn đến mọi người trong gia đình đã hỗ trợ,

tạo động lực, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và

thiếu sót; Rất mong nhận được sự cảm thông và đóng góp xây dựng của Quý

Thầy Cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Võ Văn Nam

Lớp Cao học Cầu Hầm K18

Formatted: Indent: First line: 0.2", Space Before: 6 pt

Trang 3

MỤC LỤC

Chương 0 Mở đầu

Chương 1 Tổng quan

1.1 Hiện trạng giao thông đô thị ở thành phố Hồ Chí Minh

1.2 Tổng quan về các công nghệ thi công xây dựng đường hầm giao

thông đô thị

1.2.1.3 Giới thiệu về công nghệ thi công hầm bằng TBM

1.3.1 Giới thiệu chung

1.3.2 Cấu tạo khiên

2.5 Điều tra thu thập số liệu hạ tầng hiện trạng

Chương 3: Tính toán thiết kế đường hầm đô thị đặt sâu thi công bằng công

nghệ TBM:

Formatted: Outline numbered + Level: 3 + Numbering

Style: 1, 2, 3, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 1" + Indent at: 1.5"

Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Outline numbered

Trang 4

3.2.3.3 Trình tự và nội dung thi công đoạn tuyến hầm bằng công nghệ

TBM

3.4 Xây dựng mô hình phân tích kết cấu hầm thi công bằng công nghệ

TBM

3.2.1.3.4.1 Mô hình tính toán theo JSCE - 1996

3.4.2 Xây dựng mô hình tính toán theo phương pháp PTHH

3.4.2.1 Thiết lập áp lực cân bằng bề mặt gương đào

3.4.2.2 Thiết lập mất mát hướng tâm trong quá trình đào bằng

máy TBM3.4.2.3 Thiết lập môi trường khô trong hầm

3.4.2.4 Tính toán mô hình 3D bằng chương trình Plaxis 3D

3.6.2 Cơ sở ,căn cứ để chọn loại khiên TBM

3.6.3 Căn cứ điều kiện địa chất khu vực Tp.Hồ Chí Minh chọn phương

Formatted: Normal, Justified, Space Before: 6 pt, Line

spacing: Multiple 1.15 li, Outline numbered + Level: 4 + Numbering Style: 1, 2, 3, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.75" + Indent at: 1.5"

Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Line spacing:

Multiple 1.15 li, Outline numbered + Level: 2 + Numbering Style: 1, 2, 3, … + Start at: 1 + Alignment: Left + Aligned at: 0.25" + Indent at: 0.75"

Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, Not Italic

Multiple 1.15 li

Trang 5

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Phân loại hầm ở Việt Nam theo tiêu chí kiểu/loại hầm

Bảng 2.1 Đặc tính địa chất công trình của lớp A

Bảng 2.2 Đặc tính địa chất công trình của lớp B

Bảng 2.3 Đặc tính địa chất công trình của lớp C

Bảng 2.4 Đặc tính địa chất công trình của lớp D

Bảng 2.5 Đặc tính địa chất công trình của lớp E

Bảng 3.2 Bảng tra hệ số ứng suất tập trung

Bảng 3.3 Bảng phân loại tải trọng tác dụng lên hầm

Bảng 5.1 Một số đường hầm xây dựng trên thế giới bằng phương phá

p khiên đào 85

Bảng 5.2 Bảng phân loại khiên áp dụng trong các địa tầng thích ứng

Bảng 6.1 Bảng quan hệ hệ số kiên cố – bề dày vòm

theo khoảngcách xây dựng hầm 2

Bảng 6.6 Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị và nội lực hầm trên hầm

1

theo khoảngcách xây dựng hầm 2

Multiple 1.15 li

Formatted: Justified, Indent: Left: 0.3", First line: 0.33",

Space Before: 6 pt, Line spacing: Multiple 1.15 li

Multiple 1.15 li

Multiple 1.15 li, Tab stops: Not at 6.45"

Trang 6

Hình 1.3 Phương php khin đo p dụng cho hầm qua sơng Thames (Anh)

H́nh 1.4 Phương pháp khin đào chia gương

Hình 1.5 Ổn định mặt gương đào bằng bentonit

Hình 1.6 Khiên cân bằng áp lực đất

Hình 1.7 Khiên thi công nhiều tim

Hình 1.8 Chi tiết khiên đào

Hình 1.16 Khiên đào kiểu ngang

Hình 1.17 Giếng đứng bố trí lắp đặt máy đào TBM

Hình 1.18 Ảnh mô tả hoạt động của máy đào TBM

Hình 1.19 Khiên hầm đôi

Formatted: Font: 14 pt, Italic Formatted: Font: 14 pt Formatted: Font: 14 pt, Italic

Formatted: Font: 14 pt, Italic

Trang 7

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế lớn của cả nước nói chung và khu vực miền nam nói riêng, với tốc độ phát triển kinh tế nhanh và mạnh, thu hút sự đầu tư của các doanh nghiệp trong và ngoài nước.Chính điều này góp phần làm gia tăng mật độ dân số, gây sức ép trực tiếp lên hạ tầng giao thông hiện có của thành phố

Những năm gần đây vấn nạn kẹt xe ở thành phố Hồ Chí Minh đang ngày càng trở nên nhức nhối, là mối quan tâm của các cấp các ngành.Giải pháp nào để giải quyết vấn đề này đã được các cấp , ngành liên quan nghiên cứu cụ thể Đưa giao thông vào lòng đất là một trong nhiều giải pháp nhằm giải quyết vấn nạn trên.Và các tuyến đường sắt – metro được thiết kế và chuẩn bị đi vào thi công đã và đang cụ thể hóa giải pháp trên

Biện pháp thi công các tuyến Metro đi ngầm là một trong nhiều khó khăn cần được giải quyết nếu lựa chọn giải pháp trên

Việc xây dựng công trình ngầm phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa chất và địahình của khu vực xây dựng nên việc áp dụng các biện pháp thi công cũng như tínhtoán mang tính khu vực. Để có phương pháp tính toán và biện phá

p thi công phùhợp nhất với khu vực xây dựng thì cần phải có các nghiên cứ

u cụ thể. Do đó việc

nghiên cứu cách tính toán và biện pháp thi công phù hợp với

điều kiện địa hình, địa chất là một việc làm cần thiết

Tiếp cận vấn đề thông qua hồ sơ đã được phê duyệt của dự án, từ đó tổng hợp

số liệu, tính toán, so sánh đưa ra kết luận

Với những tuyến hầm đặt sâu, qua các khu vực nội thành đông dân cư,

Trang 8

tiến và phù hợp là thực sự có ý nghĩa về mặt nghiên cứu khoa học và mang tính thực tiễn cao

nghệ TBM trong xây dựng đường hầm metro ở khu vựa thành phố Hồ Chí Minh” là thực sự cần thiết

II Kết cấu của luận văn:

Gồm phần mở đầu , 3 chương và phần kết luận kiến nghị, với nội dung chi tiết như sau:

1.3 Giới thiệu về công nghệ thi công hầm bằng TBM

1.3.1 Giới thiệu chung

1.3.2 Cấu tạo khiên

1.3.3 Tổ hợp khiên đào TBM

Chương 2: Điều tra thu thập số liệu của đoạn tuyến

2.1 Điều tra thu thập số liệu địa chất

2.2 Điều tra thu thập số liệu thủy văn

2.3 Điều tra thu thập số liệu hạ tầng hiện trạng

Chương 3: Xử lý số liệu

3.1 Kiểm tra tính phù hợp với điều kiện địa chất

3.2 Kiểm tra tính phù hợp với điều kiện thủy văn

3.3 Những vấn đề cần khắc phục

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trang 9

1.1 Hiện trạng giao thông đô thị ở thành phố Hồ Chí Minh và quy hoạch

phát triển mạng lưới đường sắt đô thị

1.1.1 Tình hình giao thông đô thị

1.1.1.1 Giao thông đường bộ

Mạng lưới giao thông đường bộ thành phố bao gồm các trục quốc lộ do trung ương quản lý và các đường tỉnh, đường liên tỉnh, đường nội đô do thành phố quản lý Tổng chiều dài đường các cấp hạng khoảng 3000km Đất dành cho giao thông rất thấp lại không đều trên địa bàn toàn thành phố:

 Ở các quận thuộc vùng Sài Gòn-Chợ Lớn cũ như quận 1, quận 3, quận 5 diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị đạt khoảng 17,4-21,4% song cũng chỉ đạt 0,31km/1000 dân do mật độ dân số quá cao

 Ở các quận cũ khác như quận 4, quận 6, quận 8, quận 10, quận 11, quận Bình Thạnh, quận Phú Nhuận, quận Tân Bình diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị chỉ đạt khoảng 5,2-15,0% ; 0,24 km/1000 dân là quá thấp

 Ở các quận mới như quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và các huyện ngoại thành diện tích đất dành cho giao thông còn thấp hơn nữa chỉ chiếm khoảng 0,2-3,1%, 0,84 km/1000 dân

Tình trạng kỹ thuật của mạng lưới đường trên các khu vực cũng có sự chênh lệch lớn: các đường ở các quận cũ hình thành khá rõ mạng ô bàn cờ thuận lợi cho giao thông, mặt đường thảm nhựa êm thuận, hệ thống thoát nước, chiếu sáng, vỉa hè, cây xanh hoàn chỉnh; các đường ở các quận mới có mặt đường thấp so với mực nước triều, vỉa hè hẹp, không có cây xanh; các đường ở các huyện ngoại thành phần lớn mới chỉ được láng nhựa, tiêu chuẩn hình học thấp Phần lớn các đường đều hẹp: chỉ có khoảng 14% số đường có lòng đường rộng trên 12m để có thể tổ chức vận chuyển hành khách bằng xe buýt được thuận lợi; 51% số đường có lòng đường rộng từ 7m đến 12m chỉ có thể cho các xe ô tô con trong đó có xe Micro-buýt lưu thông; 35% số đường còn lại có lòng đường rộng dưới 7m chỉ đủ cho xe hai bánh lưu thông

Hệ thống các vành đai đã được hoạch định nhưng hầu hết chưa được xây dựng, các trục hướng tâm đã và đang được cải tạo, nâng cấp tuy nhiên vẫn

Trang 10

là giao cắt đồng mức; năng lực thông qua của các nút thấp Hiện chỉ có 9 nút đang được xây dựng là nút giao khác mức

Hệ thống bến-bãi đỗ xe ở thành phố Hồ Chí Minh gồm có:

 5 bến xe ô tô liên tỉnh chính: bến xe Miền Đông, bến xe Miền Tây, bến xe Chợ Lớn, bến xe Ngã 4 Ga và bến xe Quận 8 với tổng diện tích khoảng 15,08 ha, công suất phục vụ 27,9 triệu hành khách/năm;

 1 bến xe buýt chính bố trí ở khu vực chợ Bến Thành với diện tích 0,22 ha

và các điểm đầu cuối tuyến nằm trong các bến xe Miền Đông, bến xe Miền Tây, bến xe Chợ Lớn, bến xe An Sương, khuôn viên trường Đại học Nông Lâm - Thủ Đức, các khu vui chơi giải trí Đầm Sen, Suối Tiên

 3 bãi đỗ xe tải bố trí ở vành đai 2 với tổng diện tích 3,8 ha, trong đó có 1

bãi đậu xe sẽ chuyển công năng;

 7 bãi đỗ xe taxi với tổng diện tích khoảng 3,2 ha;

 6 bến kỹ thuật dành cho xe buýt với tổng diện tích khoảng 8 ha ở quận Gò Vấp, quận Tân Bình, quận 11, huyện Hóc Môn

Nhìn chung, số lượng và diện tích bến - bãi còn ít chỉ chiếm khoảng 0,1% diện tích đô thị Các bến xe liên tỉnh do tập trung ở trong nội đô, có vị trí không phù hợp, bị hạn chế về mặt bằng nên làm phức tạp thêm cho giao thông

đô thị; hệ thống bến-bãi chuyên nghiệp chưa hình thành

1.1.1.2 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 – GòVấp - 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

Tuyến đường sắt quốc gia Bắc - Nam vào thành phố giao cắt cùng mức với

14 đường phố gây ra ùn tắc và mất an toàn giao thông

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

Trang 11

điện, đài khống chế tín hiệu đèn mầu Thiết bị tín hiệu khu gian dùng loại đóng đường bán tự động

Nhà máy toa xe Dĩ An là nơi đại tu và sản xuất toa xe khách và hàng Chí Hòa là ga khách kỹ thuật phục vụ cho ga khách Sài Gòn Trong đó, 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

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 - Mỹ Tho, Sài Gòn - Lái Thiêu - Thủ Dầu Một - Lộc Ninh và 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 chạy tàu với tần xuất cao;

 Trong ga đều là ke khách thấp lên xuống tàu khó khăn, thời gian bị kéo dài;

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

 Cự ly giữa các ga, trạm khách quá dài, không thuận tiện cho vận chuyển khách đô thị; 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 buýt ở các ga đầu, cuối để tổ chức vận chuyển khách

“từ cửa đến cửa” nên chưa thu hút được khách

1.1.1.3 Hệ thống vận tải công cộng

Trang 12

Hồ Chí Minh như sau: phương tiện công cộng khoảng 3,2%, 96,8% còn lại là dùng phương tiện cá nhân trong đó chủ yếu là xe 2 bánh

nhưng hiện chưa có giao thông bánh sắt đô thị Năm 1976 toàn thành phố có khoảng 1000 xe buýt các loại đáp ứng 10% nhu cầu đi lại cho khoảng 3 triệu dân thành phố lúc đó Năm 2004 toàn thành phố có 2840 xe buýt các loại song chỉ đáp ứng 3,2% nhu cầu đi lại Điều này phản ánh sự suy giảm nghiêm trọng của vận tải hành khách công cộng Nguyên nhân chủ yếu là do kết cấu

hạ tầng không theo kịp với tốc độ phát triển kinh tế-xã hội và vận tải hành khách công cộng chưa được quan tâm một cách đúng mức

Mạng xe buýt hiện nay do 1 doanh nghiệp nhà nước (21% số xe), 1 doanh nghiệp liên doanh (2% số xe), 2 công ty TNHH (3% số xe) và 29 hợp tác xã (74% số xe) quản lý, điều hành Các doanh nghiệp này hoạt động dưới sự giám sát của trung tâm quản lý và điều hành vận tải hành khách công cộng

thuộc sở Giao thông công chính

Nhìn chung cách quản lý này chưa gắn chặt lợi nhuận kinh doanh với trách nhiệm phục vụ của doanh nghiệp cũng như chưa tạo được một cơ chế phối hợp hoạt động giữa các doanh nghiệp với nhau

Hệ thống xe buýt hiện chưa hình thành mạng liên hoàn, hầu hết các tuyến hoạt động đơn độc Vì vậy, việc chuyển tuyến gây bất tiện cho hành khách Cuối năm 2004 toàn thành phố có 144 tuyến xe buýt (gồm các tuyến xe buýt thử nghiệm, xe buýt thường, các tuyến đưa rước công nhân, học sinh, sinh viên) với tổng chiều dài các tuyến là 2.793 km, chiều dài bình quân của tuyến

là 19,4 km Nếu so với diện tích toàn thành phố là 2095 km2, mật độ tuyến là 1,3 km/km2; so với diện tích nội đô (là 494 km2 ) của 19 quận hiện nay thì mật độ mạng đạt trên 5 km/km2, cao hơn so với tiêu chuẩn để mạng xe buýt hoạt động có hiệu quả là 4 km/km2 Chỉ số phủ mạng xe buýt (chỉ tính các đường có lòng đường rộng từ 7m trở lên) là 1,15 km/km cho thấy có nhiều sự trùng lặp tuyến Ngoài ra, do có tới 35% mạng lưới đường rộng dưới 7m cũng làm giảm mức độ bao phủ thực tế của mạng, giảm hiệu quả khai thác

Năm 2002 toàn thành phố có 2100 xe buýt các loại, đến năm 2004 đã tăng lên 2840 xe, trong đó có 1400 xe buýt từ 26 đến trên 39 chỗ, 1440 xe còn lại

Trang 13

Thành phần kinh tế Số đơn vị Phương tiện

Song song với việc tăng số lượng, chất lượng xe buýt cũng được cải thiện

nhiều so với năm 2002 Những xe buýt không đúng tiêu chuẩn theo Nghị định

92/CP đã được thay thế Dự án 1.300 xe do thành phố hỗ trợ lãi suất đã giúp

các đơn vị khai thác vận tải hành khách công cộng giảm được khó khăn trong

việc đổi mới, nâng cao chất lượng phương tiện

Vừa do cản trở của các phương tiện giao thông khác lưu thông trên cùng

làn, vừa do chưa đủ số đầu xe đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật-an toàn, vừa do cơ

chế quản lý-điều hành chưa phù hợp nên các tuyến xe buýt không đảm bảo

được tần suất và thời gian chạy xe theo biểu đồ vận hành; việc trung chuyển

giữa các tuyến cũng chưa tiên lợi mà đây lại là những yếu tố sống còn của

giao thông công cộng

Giá vé xe buýt ở những tuyến do Nhà nước quản lý được đánh giá là rẻ so

với các phương tiện giao thông khác hiện có như: Taxi, xe máy, xích lô Yếu

tố này cũng đã giúp duy trì một số lượng ổn định hành khách đảm bảo hoạt

động tối thiểu của hệ thống

Nhận xét:

Hệ thống vận tải hành khách công cộng thành phố Hồ Chí Minh hiện

chưa hình thành và phát triển đồng bộ với quy mô dân số, thiếu hẳn hệ thống

vận chuyển bánh sắt Nguyên nhân chủ yếu là do kết cấu hạ tầng không theo

kịp với tốc độ phát triển kinh tế-xã hội và vận tải hành khách công cộng chưa

được quan tâm một cách đúng mức

Trang 14

1.1.2 Qui hoạch mạng lưới metro thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020

Qui hoạch phát triển GTVT Thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 đã được Bộ Xây dựng thẩm định và trình Chính phủ phê duyệt (tờ trình số 44/TTr-BXD ngày 11/08/2006) Ngày 22/01/2007 Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Qui hoạch phát triển GTVT Thành phố Hồ Chí Minh đến năm

2020 và tầm nhìn sau năm 2020” tại quyết định số 101/QĐ-TTg

Theo đó dự án Đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh, tuyến Bến Thành - Suối Tiên là tuyến số 1 trong hệ thống 6 tuyến tàu điện ngầm (mêtro) của Tp.Hồ Chí Minh, bao gồm:

 Tuyến số 1: Bến Thành - Suối Tiên

Trang 15

Hình 1.1 Bản đồ qui hoạch mạng lưới Metro tại TP Hồ Chí Minh

 Tuyến số 2: Bến xe Tây Ninh - Trường Chinh - Tham Lương - Cách mạng tháng Tám - Bến Thành - Thủ Thiêm

 Tuyến số 3: Quốc lộ 13 - Bến xe miền Đông - Xô Viết Nghệ Tĩnh - Nguyễn Thị Minh Khai - Trần Phú - Hùng Vương - Hồng Bàng - Cây

Gõ

 Tuyến số 4: Cầu Bến Cát - đường Thống Nhất - đường 26/3 - Nguyễn Oanh - Nguyễn Kiệm - Phan Đình Phùng - Hai Bà Trưng - Bến Thành - Nguyễn Thái Học - Khánh Hội - Lê Văn Lương - Nguyễn Văn Linh

 Tuyến số 5: Bến xe Cần Giuộc mới - Quốc lộ 50 - Tùng Thiên Vương -

Lý Thường Kiệt - Hoàng Văn Thụ - Phan Đăng Lưu - Bạch Đằng - Điện Biên Phủ - cầu Sài Gòn

 Tuyến số 6: Bà Quẹo - Âu Cơ - Luỹ Bán Bích - Tân Hoá - vòng xoay Phú Lâm

1.2 Tổng quan về các công nghệ thi công xây dựng đường hầm giao thông

đô thị

Có thể phân loại thi công xây dựng đường hầm theo hai nhóm phương pháp gồm nhóm phương pháp thi công lộ thiên, nhóm phương pháp thi đào kín/ngầm

1.2.1 Nhóm phương pháp thi công lộ thiên :

Nhóm các phương pháp thi công lộ thiên bao gồm các phương pháp sau đây:

 Phương pháp đào hố móng

 Phương pháp dùng vì kéo di động

 Phương pháp thi công tường trong đất

Trang 16

với hệ thống chống vách đến độ sâu cần thiết đặt hầm Sau đó tiến hành lắp đặt các cấu kiện BTCT định hình sẵn hoặc đổ bê tông toàn khối tại chỗ, xây dựng kết cấu chống thấm rồi lấp đất trở lại, khôi phục mặt đất tự nhiên hoặc xây dựng những công trình ngầm trên mặt đất như đường xá, vỉa hè… Để chống đỡ vách hố móng thẳng đứng dùng cọc cừ hoặc cọc cừ kết hợp với neo Phương pháp thi công dùng hố móng đặc trưng bằng việc cơ giới hóa cao quá trình thi công, cho khả năng áp dụng các kết cấu kiểu công nghiệp hóa, các máy làm đất và các thiết bị nâng hạ có công suất lớn Tuy nhiên trong điều kiện thành phố có công trình xây dựng dày đặc, mật độ giao thông lớn không phải lúc nào cũng áp dụng phương pháp cũng có hiệu quả Việc đào các hố móng rộng kéo dài trên đoạn 100m-150m sẽ dẫn đến phá hoại giao thông đường phố trong suốt thời kỳ xây dựng, gây khó khăn cho cuộc sống bình thường của đô thị Khi thi công hầm bằng phương pháp hố móng thường đòi hỏi chi phí lớn về kim loại, gỗ gia cố tạm Ví dụ để gia cố hố móng sâu 6 -

b Phương pháp dùng vì kéo di động

Để cơ giới hóa tối đa công tác đào, xúc đất và xây dựng vỏ hầm trong điều kiện thành phố có thể sử dụng vì chống di động bằng kim loại có tiết diện hở Vì chống di chuyển bằng cách đẩy kích khiên lên vỏ hầm lắp ghép (hoặc vách đào) phía sau.Việc sử dụng vì chống di động cho phép:

 Không cần sử dụng vì chống tạm và giảm nhẹ khó khăn khi xây dựng vì chống tạm

 Giảm khối lượng công tác đất khi đào hố móng và lấp trở lại sau khi xây dựng xong kết cấu (do giảm khe hở thi công giữa kết cấu và vách hố móng)

 Giảm chiều dài của đoạn thi công có phá hoại do điều kiện bề mặt xuống đến 30-40m

 Nâng cao mức độ cơ giới hóa, giảm khó khăn trong thi công

 Nâng cao tốc độ xây dựng hầm

 Giảm tiếng ồn và chấn động

Trang 17

 Giảm nguy hiểm do chuyển vị, biến dạng bề mặt, nhà cửa và những công trình dọc theo tuyến hầm

Việc thi công có sử dụng vì chống di động có thể tiến hành trong bất cứ loại đất không cứng nào, loại trừ bùn và cát chảy Khi có mực nước ngầm cao phương pháp này cũng có thể áp dụng cùng với việc hạ mực nước ngầm nhân tạo

c Phương pháp tường trong đất

Khi bố trí công trình ngầm đặt nông, gần các công trình nhà cửa cũng như trong điều kiện giao thông thành phố dày đặc có thể áp dụng phương pháp tường trong đất

Đầu tiên ở những chỗ sẽ xây dựng tường của công trình ngầm, người ta đào hào và gia cố nó theo từng bước, rộng 0,6 - 0,8m, sâu đến 18 - 20m trong

đó sẽ xây dựng kết cấu tường của công trình ngầm Sau đó tiến hành đào hố móng đến cao độ nóc công trình rồi đặt tấm trần đã xây xong được bảo vệ bằng phòng nước rồi lấp đất trở lại, khôi phục các công trình trên mặt đất như mặt đường, vỉa hè Dưới sự bảo vệ của tường và trần đã tiến hành đào đất trong lõi, xây dựng tấm đáy và các vách ngăn …

Việc xây dựng các kết cấu tường công trình ngầm có thể từ BTCT toàn khối hoặc áp dụng công nghệ tường lắp ghép trong đất tạo điểu kiện giảm bớt khối lượng công tác đất, giảm chi phí bê tông cốt thép, tiết kiệm thời gian và giá thành xây dựng

Phương pháp tường trong đất có ưu điểm hơn phương pháp hố móng là không đòi hỏi dùng tường cừ, đảm bảo ổn định cho nhà cửa và các công trình bên cạnh Phương pháp này có thể áp dụng trong đất không cứng dạng bất kỳ (kể cả đất rời lẫn đất sét chặt) trừ loại đất bùn chảy, đất có lỗ rỗng lớn hoặc có kaster

Phương pháp này có hiệu quả nhất khi chiều sâu hố đào lớn hơn 5 - 6m

Trang 18

trong các vùng có chứa nước sâu 6- 40m và nó đặc biệt có hiệu quả khi xây

dựng hầm trong môi trường đất có phát sinh tình trạng cát chảy, bùn chảy

hoặc khi làm đường xe điện, ôtô điện qua đáy sông, hồ

Về nguyên tắc phương pháp này cũng thuộc quy trình thi công đào lộ

thiên rồi lấp phủ nhưng để tăng tốc độ làm kết cấu vỏ hầm, hạn chế biến dạng,

lún sụt đất ở hai bên tuyến hầm và giảm ảnh hưởng của nước ngầm đối với

thời gian xây dựng và chất lượng kết cấu vỏ hầm, người ta đúc sẵn những

khoang hầm bằng BTCT rồi dùng hệ thống thiết bị chuyên dùng hạ xuống hố

đào

Phương pháp hạ đoạn đã được các nước trên thế giới áp dụng nhiều

Trong tương lai ở Việt Nam có thể áp dụng để thi công Metro qua sông Hồng

hoặc những công trình ngầm qua những nơi có chiều sâu nước ngầm lớn, đất

yếu không ổn định Gần đây nhất là dự án vượt sông Sài Gòn bằng đường

hầm Hàm Nghi qua Thủ Thiêm do công ty Anh Quốc Maunsell thiết kế đã áp

dụng phương pháp hạ đoạn để thi công phần hầm qua sông

1.2.2 Nhóm phương pháp thi công kín/ngầm

Các phương pháp thi công ngầm bao gồm: phương pháp đào thông

thường (NATM, chống trước đào sau, v.v…) và phương pháp đào bằng máy

(khiên đào, kích ép)

Nói chung, ngày nay, các phương pháp thi công ngầm có thể áp dụng

thi công trong điều kiện khối đất và ở độ sâu bất kỳ Phương pháp đào

ngầm có một số nhược điểm chung là không gian thi công hạn chế, các

công tác phụ phục vụ thi công phức tạp, nguy cơ rủi ro cao, chi phí thi

công và giá thành xây dựng lớn hơn so với các phương án thi công lộ

thiên Tuy nhiên, với phương pháp lộ thiên, khi độ sâu công trình ngầm

càng tăng, giá thành xây dựng càng lớn Trung bình khi độ sâu công

trình ngầm tăng 1m thì giá thành tăng khoảng 5 - 15% Vì vậy, các

phương pháp thi công ngầm bắt buộc phải được áp dụng trong các

trường hợp: khi CTN xây dựng trong khu vực không cho phép giải tỏa

bề mặt hoặc công trình ngầm đặt ở độ sâu lớn làm tăng giá thành thi

công theo phương pháp lộ thiên

1.3 Giới thiệu về công nghệ đào hầm và công nghệ TBM Formatted: List Paragraph, Space Before: 6 pt, Outlinenumbered + Level: 3 + Numbering Style: 1, 2, 3, … + Start

Trang 19

Hầm là công trình được xây dựng trong lòng đất hoặc dưới

nay việc sử dụng công trình hầm rất phổ biến trên thế giới trong nhiều lĩnh

vực khác nhau của nền kinh tế, tuỳ theo mục đích sử dụng, phạm vi và

phương pháp xây dựng ta có những loại hầm thích hợp

Thời thượng cổ con người đã biết đào các hầm ngầm đặc biệt để khai thác

quặng mỏ và than đá Người La Mã đã xây dựng các đường hầm ngầm thủy

lợi đến nay vẫn còn tốt Gắn liền với sự phát triển, của thiết bị và phương tiện

sản xuất, con đường hầm hiện đại đầu tiên là đường hầm Malpas qua kênh

đào Midi dài 173m được xây dựng ở Pháp vào năm 1679 – 1681 Đường hầm

càng phát triển khi vận chuyển đường sắt càng phát triển để vượt qua các

chướng ngại vật như núi, đèo

Vào thế kỉ XX ở các thủ đô lớn trên thế giới đã xây dựng mạng lưới tàu điện

ngầm đô thị hiện đại, đặc biệt là ở Maxcơva

Một số đường hầm tiêu biểu trên thế giới qua các thời kỳ như sau:

· Năm 1826–1830 xây dựng đường hầm đường sắt dài 119m ở Anh

· Năm 1935 xây dựng đường tàu điện ngầm ở Matxocova

· Năm 1857–1871 xây dựng đường hầm Monxenis dài 12.8km nối Pháp và Ý

· Năm 1872 – 1882 đường hầm Xen–Gotan dài 14482m nối Ý với Thụy Sỹ

· Đường hầm ôtô dài nhất là Xen-gatarskui l = 16320 xây dựng xong 1980

· Năm 1982 ở Nhật xây dựng xong đường hầm Dai –Shimizu dài 22 km

· Năm 1988, sau 20 năm, xây dựng đã hoàn thành con đường hầm đường sắt

Sei-kan dưới biển nối liền hai hòn đảo ở Nhật dài 53,85 km trong đó 23,3km

nằm cách dưới đáy biển 100m, đây là con đường hầm dài nhất thế giới hiện

nay

· Đến tháng 1-1988 chiều dài đường hầm Matxcơva là 224 km với 135

ga(bến) Năm 2005, hệ thống xe điện ngầm của Nga kỷ niệm 70 năm thành

Formatted: Space Before: 6 pt, Adjust space between Latin

and Asian text, Adjust space between Asian text and numbers

Trang 20

năm 1994 Công trình được đánh giá là kỳ quan kỹ thuật ngầm giữa Anh và

Pháp

· Năm 1995 trung Quốc đã xây dựng hầm đường bộ Tần Lĩnh dài 19,45km đã

tạo một bước đột phá mới về kĩ thuật xây dựng đường hầm

Tại Việt nam, trước Cách mạng Tháng Tám 1945, năm 1930 có xây

dựng hầm giao thông thủy Rú Cóc (ở xã Nam Sơn huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ

sang hạ lưu sông Lam để tránh đi qua đập nước Đô Lương Ngành đường sắt

có một số hầm ngầm ở miền Trung, điển hình là hầm Phước Tượng trên đèo

Hải Vân thuộc Thừa Thiên Huế

Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ hầm được xây dựng nhiều song chủ

yếu là hầm ngắn, nhằm phục vụ quốc phòng làm kho tàng, công sự…

Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ hầm được xây dựng nhiều

song chủ

yếu là hầm ngắn, nhằm phục vụ quốc phòng làm kho tàng, công sự…

Sau ngày thống nhất đất nước 1975, đầu tiên xây dựng hầm Dốc Xây trên

QL1A

ở phía Nam tỉnh Ninh Bình dài khoảng 100m

Tháng 5/2002 Việt Nam đã khánh thành hầm Aroàng I trên đường Hồ Chí

Minh

dài 453m và tiếp tục xây dựng hầm Aroàng II

Hầm đường bộ đèo Hải Vân khẩu độ 12,85m cao 11m dài hơn 6,7km

khánh thành vào ngày 02/06/2005 là một trong những dự án giao thông quan

trọng áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến của nước ta trong công cuộc xây

Chiều dài của hầm là 1.490m, gồm phần dìm dài 370m, phần hầm đào

lấp 680m và đường dẫn hai đầu hầm 540m Tiết diện hữu dụng của hầm đủ để

bố trí sáu làn xe và hai đường thoát hiểm hai bên rộng 2x2m cùng các thiết bị

Formatted: Space Before: 6 pt, Don't adjust space between

Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt

Formatted: Justified, Indent: First line: 0.5", Space Before:

6 pt

Formatted: Space Before: 6 pt, Don't adjust space between

Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Formatted: Indent: First line: 0.5", Space Before: 6 pt,

Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Trang 21

thông tin liên lạc, thông gió, chiếu sáng, thoát nước đảm bảo an toàn cho

các phương tiện xe cơ giới, kể cả xe gắn máy lưu thông theo tốc độ thiết kế

Lĩnh vực khoan hầm đã có một lịch sử phát triển lâu đời, và vào những

năm cuối thế kỷ 20 công nghệ thi công hầm đã có một bước phát triển nhảy

vọt khi máy khoan hầm toàn tiết diện TBM (Tunnel Boring Machine) ra đời

và được sử dụng rộng rãi

Đường hầm thi công theo phương pháp khiên đào đầu tiên do ông Marc

năm 1825 (mặc dù vậy đến năm 1943 đường hầm mới được mở) Brunel được

cho là đã lấy cảm hứng từ hình ảnh con hà Teredo navalis, một loài động vật

thân mềm rất có hiệu quả trong việc đào ăn qua gỗ chìm trong nước mà ông ta

quan sát được khi làm việc tại xưởng đóng tàu Khiên đào do Maudslay, Sons

& Field, của Lambeth,London chế tạo, cũng là người đã chế tạo ra máy bơm

hơi nước để thoát nước đường hầm

Hình 1.2 Khiên bản quyền của Brunel (1860)

Brunel lần đầu tiên dùng kết cấu chắn này trên công trình đường hầm ở

sông Thames Luân Đôn Cỗ máy khiên hình chữ nhật có diện tích

Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Line spacing:

Multiple 1.15 li

Formatted: Centered, Space Before: 6 pt, Line spacing:

Multiple 1.15 li

Trang 22

Trong thời gian đầu của phương pháp khiên, khiên đào có chức năng

bảo vệ cho các lao động thủ công làm công tác đào hầm, dần dần phát triển

thay thế bằng các đốt tường hầm chế tạo sẵn Khiên đào cũng đã được chia

thành các mặt thi công với các phần chồng lên nhau để mỗi công nhân có thể

đào một cách thuận tiện nhất

Hình 1.3 Phương pháp khiên đào áp dụng cho hầm qua sông Thames (Anh)

Thiết kế ban đầu của Brunel về căn bản đã được Peter W Barlow cải tiến

trong quá trình thi công đường ngầm Tower dưới sông Thames ở trung tâm

London năm 1870 Có lẽ cải tiến quan trọng nhất mang tính quyết định trong

thiết kế của Barlow là nó có tiết diện hình tròn (không giống như của Brunel

có tiết diện hình chữ nhật) làm cho việc thi công đơn giản hơn và có khả năng

chống đỡ tốt hơn trọng lượng đất xung quanh

Năm 1869, công trình sư Janes Heary Grethead dùng kết cấu khiên hình tròn

lại một lần nữa xây dựng đường hầm dưới lòng sông Thames, lớp vỏ hầm lần

đầu tiên dùng ống gang Chiều dài đường hầm dài 402m, đường kính ngoài

2.18m, đường hầm về cơ bản đào trong vùng đất sét Cho nên về mặt khống

chế nước ngầm không gặp khó khăn gì, kết cấu khiên ống tròn trở thành dạng

hình phổ biến cho các khiên sau này.Năm 1874, Greathead phát hiện trong

tầng địa chất tính thẩm thấu mạnh rất khó sử dụng khí nén đỡ bề mặt của

đường hầm, do đó lại sử dụng kết cấu chắn có thể lỏng chống đỡ bề mặt làm

việc của hầm Dùng dòng chảy lỏng với hình thức vữa bùn để thải đất

Multiple 1.15 li

Formatted: Justified, Indent: First line: 0", Space Before: 6

pt, Line spacing: Multiple 1.15 li, Tab stops: Not at 2.08"

Trang 23

Hình 1.4.Phương pháp khiên đào chia gương

Năm 1886, Greathead khi thi công đường ngầm ở Luân Đôn đã sử dụng

kết hợp giải pháp khí nén với kết cấu khiên đào Thi công trong điều kiện khí

nén đã làm nên một tiến bộ to lớn trong việc đào đường hầm trong tầng chịu

áp lực nước, đã lấp được lỗ hỗng trong thi công hầm trên phạm vi thế giới số

lượng sử dụng phương pháp đào bằng kết cấu khiên tăng lên nhanh chóng

Thiết kế của Barlow đã được James Henry Greathead mở rộng và cải

tiến thêm để xây dựng City & South London railway (ngày nay là một phần

của tuyến đường ngầm phía Bắc London) vào năm 1884 Cho tới ngày nay,

hầu hết các khiên đào vẫn dựa theo khiên của Greathead một cách chặt chẽ

Một tiến bộ kỹ thuật khác của phương pháp khiên sau khi Brunel phát minh là

đã dùng máy móc đào thay cho nhân công Bản quyền khiên về cơ giới hóa

đầu tiên được công nhận năm 1876 cho John Dickinson Bruton và George

Brunton người Anh Cỗ máy khiên này có mâm dao xoay hình nửa quả cầu do

một số tấm tạo thành, đất đào ra rơi vào trong gầu hướng tâm trên mâm dao

Gầu đưa vật liệu vào băng chuyền chuyển về phía sau khiên rồi vận chuyển

đi

Năm 1896, Price xin đăng ký bản quyền Năm 1897, cỗ máy này đã

được sử dụng thành công ở tầng đất sét Luân Đôn, lần đầu tiên nó tổ hợp 2

loại kết cấu khiên Greathead và kết cấu khiên mâm dao xoay Bánh xe cắt

được tổ hợp từ 4 cánh nan hoa trên đó có lắp công cụ cắt và gọt Trên bánh

Formatted: Font: 14 pt, Not Italic Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Line spacing:

Trang 24

Hình 1.5 Ổn định mặt gương đào bằng bentonit

Lĩnh vực khoan hầm đã có nhiều bước tiến dài, và vào những năm cuối

thế kỷ 20 công nghệ thi công hầm đã có một bước phát triển nhảy vọt khi máy

khoan hầm toàn tiết diện TBM (Tunnel Boring Machine) ra đời và được sử

dụng rộng rãi

Vào đầu thế kỉ XX, phương pháp thi công bằng khiên đã được đẩy

mạnh ở các nước Mĩ, Anh, Đức, Liên Xô, Pháp Chỉ trong thập kỉ 30-40 tại

các nước ấy đã dùng khiên xây dựng nhiều tuyến đường hầm Metro, đường

hầm ô tô qua sông với đường kính từ 3.0-9.5m

Năm 1960, Schneidereit đề ra dùng vữa sét bentonite để đỡ bề mặt

công tác

Năm 1963, lần đầu tiên công ty Sato Kogyo Nhật Bản đã phát minh ra

khiên cân bằng áp lực đất

Formatted: Font: 14 pt, Not Italic

pt

Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Don't adjust space

between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Trang 25

Hình 1.6 Khiên cân bằng áp lực đất

Lúc bấy giờ công ty Sato Kogyo đang tìm phương pháp đào hầm trong

lớp đất mềm xốp dưới mực nước ngầm Do máy đào khiên khí nén và dung

dịch vữa đã sử dụng thành công ở Nhật Bản, việc phát minh ra khiên cân bằng

áp lực đất làm người ta rất kinh ngạc Phát minh ra khiên cân bằng áp lực đất

là vì ở Nhật Bản trong nhiều thành phố lớn có quy định và pháp luật nghiêm

ngặt đối với môi trường Cho đến nay kỹ thuật đường hầm khiên đào được

phát triển vượt bậc ở Nhật Bản và Nhật Bản đã chế tạo hơn 2000 cỗ máy

khiên đào và trình độ kỹ thuật hầm khiên đứng vào hàng đầu thế giới

Tháng 5-1987 công trình đường hầm eo biển Anh – Pháp khởi công, cự

ly tim hai hầm đường sắt là 30m, đường kính trong hầm là 7.6m, đường kính

trong của đường hầm bổ trợ trung gian là 4.8m Đường hầm xuyên qua chỗ

hẹp nhất của eo biển Cự ly giữa phía bắc núi Castle của vùng Folkestone

nước Anh đến Coquelles của Pháp là 50.5km có gần 37km đường hầm hoàn

toàn nằm dưới đáy eo biển

Hình 1.7 khiên thi công nhiều tim

Thi công tuyến đường hầm này đã dùng tổng cộng 11 máy khiên Bên phía

Pháp dùng 5, Anh dùng 6 cỗ máy Sai số của khiên đào đường hầm phụ trợ

chỉ có 350mm (chiều ngang) và 60mm (chiều đứng) Công trình đường hầm

này hoàn thành vào giữa năm 1991

Năm 1989, công trình đường hầm dùng khiên dung dịch vữa lớn nhất của

pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Multiple 1.15 li

Trang 26

tuyến số 7 đường sắt ngầm dài 107m ở thành phố Osaka Tháng 11 trong năm

hoàn thành và sử dụng

Tháng 11-2001, đường hầm lớn nhất thế giới Groene Hart bắt đầu đào,

là nhánh của đường sắt cao tốc Lu than – A-mi-cithan : nó xuyên qua một

vùng thiên nhiên xanh, lưới sông ngòi dày đặc, xe cộ qua lại nhộn nhịp, tổng

chiều dài là 7156.018m, đường kính ngoài là 14.3m, đường kính trong là

13.3m, bề dày tấm vỏ hầm 0.6m Dùng khiên cân bằng vữa sét đường kính

14.87m thi công, đây là cỗ máy lớn nhất trong lịch sử

Tài liệu ghi chép tiến độ thi công : ngày tốt nhất là 22m, tuần tốt nhất

(7 ngày) là 118m, liên tục tốt nhất là 4 tuần với 438m

Thiết bị đào hầm TBM thời điểm này không còn là một thiết bị đơn lẻ

mà thực sự có thể ví như một công xưởng sản xuất Thiết bị TBM loại nhỏ có

đường kính 5m có tổng trọng lượng lên tới 720 tấn và có tổng chiều dài

140m Máy khoan TBM lớn nhất được chế tạo năm 2005 có đường kính lên

đến 15m được sử dụng cho dự án ngầm ở Marid ( Tây Ban Nha)

1.3.2 Cấu tạo của khiên :

Có rất nhiều chủng loại khiên, xét về công năng của khiên trong thi

công thì cấu tạo cơ bản như sau

Hình 1.8 chi tiết khiên đào

(1) động cơ điện dùng cho mâm dao, (2) vít tải, (3) động cơ điện dùng

cho vít tải, (4)băng chuyền, (5) kích của van, (6) máy lắp tấm ống hầm, (7)

giá đỡ mâm dao, (8) tấmngăn cách, (9) cửa ra vào khẩn cấp

1.3.2.1 Vỏ khiên : Gồm 3 bộ phận

6 pt, Line spacing: Multiple 1.15 li

Formatted: Font: 14 pt

Formatted: List Paragraph, Justified, Space Before: 6 pt,

Trang 27

Vành miệng cắt : là bộ phận đào và chặn đất, nằm ở đầu mút phía trước khiên,

khi thi công, đầu tiên cắt chui vào đất và yểm hộ cho công tác đào

Một phần vành miệng cắt tại phía trước có gắn miệng lưỡi để giảm bớt rung

động địa tầng khi khoan Vành miệng cắt đảm bảo sự ổn định của bề mặt

công tác và làm đường thông cho đất cát sau khi được khoan đào vận chuyển

ra phía sau Do đó khi dùng khiên kiểu đào cơ giới, áp lực đất, dung dịch vữa

áp lực, cần căn cứ vào trạng thái đất, cát đào ra mà định

Trong khiên có khí nén cục bộ, dung dịch vữa áp lực, cân bằng áp lực đất, do

áp lực trong miệng cắt cao hơn áp lực thông thường trong hầm Cho nên ở

vành miệng cắt còn cần đặt bản ngăn kín và cửa ván ra vào cho người

Multiple 1.15 li

pt, Don't adjust space between Latin and Asian text, Don't adjust space between Asian text and numbers

Trang 28

thông thường là kết cấu hình tròn có độ cứng rất tốt Áp lực địa tầng, toàn bộ

phản lực của kích và lực cản miệng cắt tiến vào đất mặt trước, tải trọng lắp

ráp vỏ hầm đều do vòng đỡ chịu đựng Phía ngoài vòng đỡ có lắp kích khiên,

khoảng giữa có lắp đặt máy lắp ráp và thiết bị thủy lực, thiết bị động lực, sàn

thao tác điều khiển Khi áp lực vòng miệng cắt lớn lhơn áp lực bình thường,

trong vòng đỡ cần bố trí khoang người đi tăng, giảm áp

Đuôi khiên : thường cấu thành bởi tấm thép vỏ ngoài khiên kéo dài, chủ yếu

dùng để bảo vệ cho công tác lắp ghép các tấm vỏ hầm Cuối đoạn đuôi khiên

có trang bị làm kín, để ngăn nước, đất và vật liệu bơm vào trong khiên từ

khoảng giữa của đuôi khiên và vỏ hầm Khi trang bị làm kín đuôi khiên bị hư

hỏng hoặc mất tác dụng trong lúc đang thi công cần phải thỏa mãn các hạng

mục công việc nói trên

Hình 1.10 Thiết bị bịt kín sau đuôi khiên

1 Phiến ống vỏ hầm; 2 Đuôi khiên; 3 Tấm thép; 4 Cao su tổng hợp;

5 Cao su cloropren; 6 Keo bọt; 7 Cao su ammonium

Cơ cấu đẩy tiến khiên :

Động lực đẩy tiến của khiên khi đào dựa vào cơ cấu đẩy tiến được tạo thành

bởi hệ thống thủy lực dẫn động nhiều kích cùng làm việc

Máy lắp ghép tấm ống :

Máy lắp ghép tấm ống thường dùng thủy lực làm động lực, để có lắp ghép

tấm ống vỏ hầm vào vị trí cần thiết một cách an toàn, nhanh chóng, máy lắp

ghép sau khi đã kẹp lấy tấm ống lên còn phải có khả năng đưa ra kéo vào theo

đường kính, dịch ngang trước sau và quay 360o

Bộ đảm bảo độ tròn :

Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, Italic

Formatted: Font: 14 pt, Italic Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Line spacing:

Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt Formatted: Font: 14 pt

Trang 29

Khi khiên tiến về phía trước, ống vỏ hầm thoát ra khỏi đuôi kiên, dưới tác

dụng của tự trọng và áp lực đất sẽ sinh ra biến dạng Khi lượng biến dạng này

rất lớn thì phần ống đã ghép xong và phần ống đang lắp ghép sẽ sinh ra cao

thấp khác nhau làm cho việc lắp bulông hướng dọc sẽ khó khăn

Để khắc phục hiện tượng ống ghép có cao độ không bằng nhau, cần phải làm

cho ống ghép đảm bảo độ tròn, thiết bị làm việc này là bộ đảm bảo độ tròn

Phía trên và dưới có giá đỡhình vòng cung, giá này trên dầm rút ra khỏi thân

xe động lực là có thể trượt được Khi một vành ống ghép xong thì đưa bộ đảm

bảo độ tròn đến chỗ đó, kích trên cột đỡ sẽ làm cho mặt cung của giá đỡ ép sát

vào mặt tấm ống, sau đó khiên có thể tiến về phía trước Sau khi khiên tiến

lên, dưới tác dụng của bộ đảm bảo độ tròn, vành tròn không dễ sinh ra biến

dạng mà đảm bảo trạng thái tròn

Hình 1.11 Máy lắp ráp hình vành tròn

1 Mâm quay; 2 Bánh quay che chống; 3 Cánh tay co duỗi hướng đường

kính;

4 Cánh tay co duỗi dọc hướng; 5 Cánh tay nâng; 6 Móc cẩu; 7 Khối cân

Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt Formatted: Justified, Space Before: 6 pt, Don't adjust space

Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt Formatted: Font: (Default) Times New Roman, 14 pt

Multiple 1.15 li

Trang 30

Hình 1.12 Tổ hợp TBM

Thiết bị vận chuyển: thông thường là hệ băng tải kết hợp xe goòng Đất đá vụn từ máng trượt đổ vào băng tải rồi chuyển lên các xe goòng để đưa ra khỏi đường hầm

Khung máy: là kết cấu thép chịu lực, các thiết bị đều được lắp đặt trên khung máy

Thiết bị di chuyển máy: Là hệ thống các xi lanh thuỷ lực cỡ lớn Khi máy di chuyển, các chân đỡ máy co vào, xi lanh thuỷ lực tỳ vào thành vỏ hầm phía sau đẩy toàn bộ máy tiến về phía trước

Nguồn động lực: bao gồm nhiều động cơ điện có công suất lớn cung cấp năng lượng cho các cơ cấu khác nhau của máy

Thiết bị nâng: ở phía sau khung máy Sau khi máy tiến lên phía trước, thiết bị này sẽ tiến hành lắp vỏ hầm ngay sau đó

Thiết bị điều khiển: đặt trong buồng lái ở trung tâm của máy sẽ điều khiển tất

cả các chức năng bao gồm cả tốc độ và hướng đào Các camera sẽ cung cấp đầy đủ cho người lái tình hình hoạt động của máy

Thiết bị phụ: Cung cấp nước, khí nén, chiếu sáng … cho tổ hợp máy TBM

Trang 31

khiển có đầy đủ thông tin về điều kiện địa chất trước khi điều khiển máy

khoan TBM làm việc

Khoan hầm toàn tiết diện sử dụng thiết bị TBM mang lại hiệu quả cao, đáp

ứng được các yêu cầu về môi trường và đảm bảo an toàn cho công nhân Khi

sử dụng thiết bị TBM sẽ tiết kệm hơn các phương pháp khoan nổ thông

thường cả về thời gian lẫn chi phí

Đặc biệt TBM không làm phá vỡ cấu trúc lớp đất xung quanh nên có thể sử

dụng lớp đất này kết hợp với vỏ hầm để tăng khả năng chịu lực Chính vì vậy

máy khoan TBM rất thích hợp cho thi công các hầm trong thành phố, đô thị

Tuy nhiên, giá thành một tổ hợp máy TBM là không rẻ, và di chuyển máy

Hình 1.13 Máy TBM đường kính lớn ở Nhật Bản Formatted: Font: 14 pt, Italic

Trang 33

Hình 1.14 khiên đào TBM ở Đức

Hình 1.15 Khiên đào chữ nhật

Trang 34

Hình 1.16 Khiên đào kiểu ngang

Hình 1.17 Giếng đứng bố trí lắp đặt máy đào TBM

Trang 35

Hình 1.18.ảnh mô tả hoạt động của máy đào TBM

Hình 1.19 khiên hầm đôi

Trang 36

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực có mật độ xây dựng trên

mặt cao, điều kiện địa chất yếu, mặt bằng thi công chật hẹp với mật độ dân cư

dày đặc Việc xây dựng hầm bằng các phương pháp đào lộ thiên rất khó khả

thi do chúng gây các ảnh hưởng đến công trình lân cận và công tác giải phóng

mặt bằng rất phức tạp Phương pháp truyền thống không thể đáp ứng được

tiến độ đặt ra Trong các phương pháp đào hầm thì thi công bằng cơ giới

(TBM, SM) đang được phát triển mạnh, đặc biệt là thiết bị khiên đào hay

TBM trong nền đất yếu Đây chính là các công nghệ đào hầm tiên tiến có khả

năng áp dụng rộng rãi trong xây dựng hầm và công trình ngầm đô thị, đặc biệt

là qua những nơi có đặc điểm địa chất tương đối yếu và những vị trí không

thể xây dựng lộ thiên ở các đô thị lớn

đường hầm metro phụ thuộc vào phương pháp và công nghệ thi công Với

cũng khác nhau

Vì vậy cần nghiên cứu cơ sở lý thuyết lựa chọn phương pháp tính toán

biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm metro bằng máy đào tổ hợp

TBM ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh

6 pt, After: 0 pt

Trang 37

Chương II Các điều kiện tự nhiên – xã hội và việc xây dựng các tuyến

Metro ở thành phố Hồ Chí Minh

2.1 Khái quát

2.2 Giới thiệu các dự án xây dựng các tuyến Metro ở thành phố Hồ

Chí Minh

2.2.1 Tuyến Metro số 01 – Bến Thành – Suối Tiên

Hình 2.1 Bình đồ tuyến metro số 1, Bến Thành – Suối Tiên

2.2.2 Tuyến Metro số 02 – Bến Thành – Tham Lương

2.3 Các điều kiện tự nhiên khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Trong khuôn khổ giới hạn thời gian và phạm vi luận văn thạc sĩ, tác giả thu

thập các số liệu địa chất, thủy văn, khí hậu…của khu vực thành phố Hồ Chí

Minh thông qua các báo cáo khảo sát của một số dự án có số liệu thí nghiệm

đầy đủ và có độ tin cậy cao để đưa vào nghiên cứu như :

- Tuyến metro số 01, Bến Thành – Suối Tiên

- Tuyến metro số 02, Bến Thành – Tham Lương

Formatted: Font: Italic Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman Formatted: Font: (Default) Times New Roman

Trang 38

2.2.3.2.3.1 Đặc điểm khí hậu:

Nằm trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, điều kiện khí tượng thuỷ văn trong khu vực mang các nét đặc trưng khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, hàng năm có hai mùa rõ rệt là mùa khô 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

1) Nhiệt độ:

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

Nguồn: Trạm khí tượng Tân Sơn Nhất-2005

Qua kết quả quan trắc nhiều năm tại Trạm khí tượng Tân Sơn Nhất cho thấy:

thấp Tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất có nhiệt độ chênh lệch nhau không nhiều

Độ ẩm không khí rất cao, vào các tháng mùa mưa độ ẩm không khí lên đến

Trang 39

Độ ẩm không khí là yếu tố quan trọng ảnh hưởng lên quá trình phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa các chất ô nhiễm và là yếu tố vi khí hậu ảnh hưởng lên sức khỏe con người Độ ẩm không khí theo dõi tại Trạm khí tượng Tân Sơn Nhất được đưa ra trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng và năm tại TP Hồ Chí Minh

Độ ẩm tương đối trung bình các tháng và năm (%) TB

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 nă

m

71 70 70 72 76 82 83 83 84 84 80 74 77

Nguồn : Trạm khí tượng Tân Sơn Nhất- 2005

Kết quả quan trắc nhiều năm tại Trạm khí tượng Tân Sơn Nhất cho thấy độ

ẩm không khí trung bình năm tại TP.HCM là 77% Độ ẩm không khí cao nhất

là 84% và thấp nhất là 70% Độ ẩm không khí biến đổi theo mùa và theo vùng

- thời kỳ ẩm trùng vào mùa mưa, thời kỳ hanh khô trùng với mùa khô Độ ẩm trung bình cao ở các tháng từ VI đến tháng XI khoảng 82 - 84% Các tháng còn lại có độ ẩm trung bình thấp hơn, khoảng 70 - 74%

Lượng bốc hơi hằng năm tương đối lớn, lượng bốc hơi lớn trong cc thng

ma khơ, bình qun trong cc thng nắng: 5 – 6 mm/ ngy

Lượng bốc hơi:

Trang 40

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

 Lượng mưa vào mùa khô chiếm 5% lượng mưa cả năm

 Số ngày mưa trung bình năm: 154 ngày

 Số ngày mưa trung bình tháng: 22 ngày (mùa mưa từ tháng tư đến tháng 11)

 Lượng mưa bình quân năm: 1979 mm

 Cường độ mưa: được thống kê với chuỗi số liệu từ 1953 đến 1989, một biểu đồ mưa được xây dựng cho khu vực thành phố Hồ Chí Minh biểu thị mối tương quan giữa cường độ mưa và thời gian mưa theo các tần suất khác nhau Biểu đồ này được sử dụng đưa vào tính toán

phát tán trong không khí Chất lượng nước mưa phụ thuộc vào chất lượng không khí trong không gian rộng Mưa còn pha loãng các chất ô nhiễm trong nước và cuốn theo các chất ô nhiễm trên mặt đất xuống các nguồn

nước Lượng mưa trong khu vực được đưa ra trong

7) Bảng 2.3 Lượng mưa trung bình tháng trong khu vực TP Hồ Chí Minh

Lượng mưa trung bình nhiều năm được ghi nhận tại Trạm này như sau:

Tiêu đề	Ứng dụng công nghệ thi công hầm TBM trong xây dựng đường hầm Metro ở Thành phố Hồ Chí Minh
Tác giả	Võ Văn Nam
Người hướng dẫn	PGS.TS Trần Đức Nhiệm
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng cầu hầm
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	124
Dung lượng	2,47 MB