Công tác trắc địa trong thi công hầm thủ thiêm

Chương 2: Khái quát về công tác xây dựng hầm Thủ Thiêm Giới thiệu tổng quát về quá trình thi công hầm Thủ Thiêm: Thi công phần hầm dẫn tại hai bờ sông Sài Gòn bên Quận 1 và Quận 2, công

ĐẠI HỌC QUỐC GIA T.P HỒ CHI MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 04 tháng 03 năm 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp HCM, ngày 15 tháng 06 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: … Phái: ……… Hà văn Chiến Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 26-10-1976 Nơi sinh: Thái Nguyên

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa

MSHV: 02207901

1- TÊN ĐỀ TÀI: Công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

1 Tổng quát về tình hình thi công hầm qua sông (biển) bằng công nghệ hầm dìm tại Việt Nam và trên thế giới

2 Biện pháp thi công và trình tự thi công các hạng mục của hầm Thủ Thiêm

3 Xác định tiêu chuẩn độ ổn định của mạng lưới khống chế thi công hầm Thủ Thiêm, các phương pháp đánh giá độ ổn định của lưới khống chế cơ sở Áp dụng thuật toán bình sai lưới tự do phân tích độ ổn định của mạng lưới thi công và hiệu chỉnh theo từng chu kỳ đo kiểm tra

4 Chi tiết về công tác trắc địa trong thi công từng hạng mục cụ thể của hầm Thủ Thiêm và các kết quả đạt được

5 Đưa ra kết luận và kiến nghị:

Phân tích, chỉ ra những kinh nghiệm về công tác trắc địa trong thi công các hạng mục chính hầm dìm Thủ thiêm cụ thể là:

- Phân tích,nhận xét các sơ đồ lưới khống chế thi công và các hạn sai mỗi cấp hạng;

- Nhận xét lưới lưới thi công dạng tam giác đo góc cạnh (giải tích cấp 1),sơ đồ chuyền độ cao qua sông

-Nhận xét lưới và đường chuyền tiệm cận đỉnh hầm và trong hầm; lưới cao độ thi công dọc hầm;

- Nhận xét về quy trình công tác trắc địa điều khiển ráp nối các đốt hầm

- Nhận xét kết quả bình sai lưới tự do qua các phần mềm và kiến nghị

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05-07-2010

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06-12-2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS - TS : Đào Xuân Lộc

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

Công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm GVHD: PGS.TS Đào Xuân Lộc

LỜI CẢM ƠN

Luận văn: “Công tác trắc địa trong xây dựng hầm Thủ Thiêm” được thực

hiện tại trường Đại học Bách Khoa – T.p Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian từ tháng

08 năm 2010 đến tháng 12 năm 2010

Để thực hiện luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đào Xuân Lộc đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình lựa chọn và nghiên cứu đề tài này

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể các thầy, cô thuộc Bộ môn Địa Tin Học – Khoa Kỹ thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa – t.p Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo công ty Tư vấn Phương Đông (Oriental - Nhật Bản), Nhà Thầu Obayashi và các đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn

thu được ở mức độ nhất định nên luận văn trên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để bổ sung, hoàn chỉnh luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

SUMMARY THESIS CONTENT

The Thesis includes 04 chapters:

Chapter 1: Historical development of the immersed tunnel in the world and overview of the Sai Gon East – West Highway Project

Introduction about the development of the tunnel crossing the river, sea… was constructed by the immersed tunnel technology in the world and an overview of the Sai Gon East – West Highway Project and a necessary construct the immersed tunnel crossing Sai Gon river at the project

Chapter 2: Overview of the Thu Thiem tunnel construction

Overview of the Thu Thiem tunnel construction: Construction of U-Shape, Cut and at Cover at District 1 and District 2, construction of immersed tunnel units at cast- basin, towing and sinking of immersed units …

Chapter 3: Analysis of stability of Thu Thiem Tunnel’s control points network

Main contents of chapter 3 is the construction of control point network, stability analysis and calculated data of Thu Thiem Tunnel’s control point network Due to Thu Thiem Tunnel’s construction area was laid on soft soil so the calculation and adjustment of the stability of the control points is very important to detect these control points when they are unstable and timely adjust to avoid error in survey work by moved or settled Introduction the methods of analysis of stability control point’s network and the ability to apply the network adjustment algorithm without fixed benchmarks in the evaluation of stability of control point network

Chapter 4: Survey works in Thu Thiem Tunnel construction

The survey works in Thu Thiem Tunnel construction are very important and includes a lot of work items requiring application of different method Chapter 4 content details of survey work items in Thu Thiem Tunnel construction and immersed tunnel units … and analyze the error sources affecting to the immersed tunnel units and how to adjust these errors

Conclusion and recommendations

The Thesis mentioned some general conclusions in Thu Thiem Tunnel construction, analysis the stable of control points with actual data’s in construction Afterward, the Thesis presented some proposals concerning the analysis of control point’s network execution of similar project when the control point network is not

separated in the periodic checking’s Alternatively, some further researches as stated in the Thesis is also aimed at contributing to further development of the survey works and the ability to apply the adjustment algorithm in the control point network without fixed Benchmarks in accordance with current technology

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn bao gồm 04 chương chính:

Chương 1: Lịch sử phát triển của hầm dìm trên thế giới và tổng quan về Dự án

Xa lộ Đông - Tây

Giới thiệu sự phát triển của hầm qua sông, biển được thi công bằng công nghệ hầm dìm trên thế giới và tổng quan về Dự án Xa lộ Đông – Tây cũng như sự cần thiết xây dựng hầm bằng công nghệ dìm vượt qua sông Sài Gòn tại Dự án

Chương 2: Khái quát về công tác xây dựng hầm Thủ Thiêm

Giới thiệu tổng quát về quá trình thi công hầm Thủ Thiêm: Thi công phần hầm dẫn tại hai bờ sông Sài Gòn bên Quận 1 và Quận 2, công tác thi công các đốt hầm dìm tại bãi đúc, công tác lai dắt và công tác dìm các đốt hầm …

Chương 3: Phân tích độ ổn định của mốc khống chế thi công hầm Thủ Thiêm

Nội dung chính của chương 3 là công tác xây dựng lưới không chế, phân tích

độ ổn định của lưới khống chế phục vụ cho quá trình thi công hầm Thủ Thiêm và các

số liệu tính toán cho lưới khống chế thi công Do điều kiện địa chất khu vực thi công hầm Thủ Thiêm nằm trên vùng đất yếu vì vậy công tác tính toán, bình sai độ ổn định của lưới khống chế thi công là hết sức quan trọng nhằm phát hiện kịp thời những mốc khống chế không ổn định và hiệu chỉnh kịp thời đảm bảo cho quá trình thi công các hạng mục tiếp theo Đưa ra các phương pháp phân tích độ ổn định của lưới khống chế

cơ sở và khả năng áp dụng thuật toán bình sai lưới tự do trong công tác đánh giá độ ổn định của mạng lưới

Chương 4: Công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm

Công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm là hết sức quan trọng và bao gồm rất nhiều hạng mục đòi hỏi áp dụng các phương thức khác nhau Nội dung chương 4 trình cụ thể các công tác trắc địa trong thi công cũng như trong quá trình dìm các hầm đốt hầm … , từ đó phân tích các nguồn sai số ảnh hưởng quá trình dìm hầm cũng như các cách thức hiệu chỉnh các nguồn sai số đó

tích độ ổn định của lưới khống chế thi công các công trình tương tự khi lưới không bị tách riêng tại các chu kỳ kiểm tra Mặt khác, một số hướng nghiên cứu tiếp theo cũng được nêu trong luận văn nhằm góp phần phát triển sâu hơn về công tác trắc địa trong các công trình tiếp theo cũng như khả năng áp dụng thuật toán bình sai lưới tự do trong công tác phân tích độ ổn định của lưới khống chế cơ sở cho phù hợp với công nghệ hiện nay

LỜI CAM ĐOAN

toàn không sao chép ở bất kỳ tài liệu nào Các kết quả tính toán được đưa ra hoàn toàn trung thực được lấy ra tự thực tế trong quá trình thi công và chưa được ai công bố trong công trình nào

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HẦM DÌM VÀ TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY 4

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HẦM DÌM TRÊN THẾ GIỚI 4

1.2 TỔNG QUÁT VỀ DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY 7

1.3 NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG HẦM THEO CÔNG NGHỆ DÌM VÀ SỰ CẦN THIẾT ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NÀY TẠI DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY 8

1.3.1 Nguyên tắc xây dựng hầm theo công nghệ dìm 8

1.3.2 Sự cần thiết áp dụng công nghệ hầm dìm tại dự án Xa lộ Đông Tây 8

1.3.3 Tổng quát chung về hầm Thủ Thiêm 9

Chương 2 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG HẦM THỦ THIÊM 11

2.1 CÔNG TÁC THI CÔNG PHẦN HẦM DẪN BÊN BỜ QUẬN 1 VÀ THỦ THIÊM .11

2.1.1 Công tác thi công cọc barrette và phần tường trong đất 11

2.1.2 Công tác thi công hầm dẫn hình chữ U 13

2.1.3 Công tác thi công hầm đào lấp (Cut & cover) 15

2.1.4 Thi công tháp thông gió và các thiết bị phụ trợ 19

2.2 CÔNG TÁC THI CÔNG CÁC ĐỐT HẦM DÌM TẠI BÃI ĐÚC VÀ ĐÀO HÀO LÒNG SÔNG 20

2.2.1 Xây dựng mặt bằng bãi đúc 20

2.2.2 Thi công các đốt hầm dìm 21

2.2.3 Đào hào lòng sông trước khi dìm các đốt hầm 23

2.3 CÔNG TÁC LAI DẮT VÀ DÌM CÁC ĐỐT HẦM 24

2.3.1 Lai dắt các đốt hầm dìm 24

2.3.2 Đánh chìm các đốt hầm .26

2.3.3 Bơm cát xuống đáy hầm và đắp trả lòng sông .30

2.3.4 Thi công đốt hợp long 31

2.3.5 Thi công hoàn thiện trong đốt hầm dìm 32

Chương 3 PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MỐC KHỐNG CHẾ THI CÔNG HẦM THỦ THIÊM

33

3.1 XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ PHỤC VỤ THI CÔNG HẦM THỦ THIÊM 33

3.1.1 Các yêu cầu về độ chính xác của mạng lưới thi công hầm Thủ Thiêm 33

3.1.2 Giới thiệu tổng quan về tình hình địa chất trong khu vực xây dựng 35

3.1.3 Các loại kết cấu mốc khống chế tọa độ và độ cao được áp dụng tại hầm Thủ

Thiêm 36

3.1.4 Công tác đo đạc lưới khống chế và tính toán bình sai mạng lưới 37

3.1.5 Công tác kiểm tra định kỳ lưới khống chế phục vụ thi công .41

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ .43

3.2.1 Tiêu chuẩn ổn định của mốc khống chế cơ sở .43

3.2.2 Phân tích độ ổn định theo phương pháp Trernhicov 45

3.2.3 Phân tích độ ổn định theo phương pháp Costekhel 46

3.2.4 Phân tích độ ổn định theo phương pháp bình sai lưới tự do 47

3.3 ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO ĐỂ PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MỐC KHỐNG CHẾ THI CÔNG HẦM THỦ THIÊM 52

3.3.1 Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định của mạng lưới thi công hầm Thủ Thiêm 54

3.3.2 Phần mềm sử dụng trong công tác bình sai mạng lưới thi công hầm Thủ Thiêm .55

3.3.3 Lưới khống chế mặt bằng bên bờ Quận 1 56

3.3.4 Lưới khống chế độ cao bên bờ Quận 1 60

3.3.5 Lưới khống chế mặt bằng bên bờ Thủ Thiêm (Quận 2) 62

3.3.6 Lưới khống chế độ cao bên bờ Thủ Thiêm 66

3.4 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ .68

3.4.1 Phương pháp Trernhicov 68

3.4.2 Phương pháp Costekhel 69

Chương 4 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG HẦM THỦ THIÊM

73

4.1 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG HẦM DẪN 73

4.4.1 Công tác thi công phần trên mặt đất 73

4.1.2 Công tác thi công phần dưới mặt đất 77

4.2 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG ĐÀO HÀO LÒNG SÔNG 82

4.3 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG LẮP ĐẶT THÁP ĐỊNH VỊ TẠI BÃI ĐÚC TRƯỚC KHI LAI DẮT CÁC ĐỐT HẦM DÌM 84

4.4 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG DÌM CÁC ĐỐT HẦM 89

4.4.1 Lập điểm khống chế định vị cho quá trình dìm hầm 89

4.4.2 Công tác trắc địa trong thi công dìm hầm 94

4.4.3 Công tác trắc địa sau khi dìm hầm 95

4.5 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG ĐỐT HỢP LONG VÀ HOÀN

THIỆN HẦM 98

4.5.1 Công tác trắc địa khi thi công mối nối đặc biệt 98

4.5.2 Công tác trắc địa trong thi công hoàn thiện hầm 98

KẾT LUẬN 100

KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

PHỤ LỤC 107

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Danh mục các hầm dìm trên thế giới 4

Bảng 3.1 Lưới khống chế mặt bằng và độ cao Nhà nước 33

Bảng 3.2 Dung sai cho phép thi công hầm đào lấp và phần hầm chữ U 34

Bảng 3.3 Bảng thống kê các điểm tọa độ hạng III Nhà nước 38

Bảng 3.4 Bảng thống kê các điểm độ cao hạng II và hạng III Nhà nước 38

Bảng 3.5 Khoảng cách giữa các điểm khi không tính số cải chính Gauss 41

Bảng 3.6 Tọa độ của các điểm khi đưa về mặt phẳng nằm ngang 41

Bảng 3.7 Kết quả kiểm tra lưới mặt bằng GPS hạng IV 42

Bảng 3.8 Kết quả kiểm tra lưới độ cao hạng IV 42

Bảng 3.9 So sánh kết quả bình sai lưới mặt bằng phụ thuộc và lưới mặt bằng tự do 53

Bảng 3.10 So sánh kết quả bình sai lưới độ cao phụ thuộc và lưới độ cao tự do 53

Bảng 3.11 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 0 56

Bảng 3.12 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 1 khi không xét đến độ ổn định 56

Bảng 3.13 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 1 có xét đến độ ổn định 57

Bảng 3.14 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 1 chu kỳ 1 57

Bảng 3.15 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 2 58

Bảng 3.16 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 1 chu kỳ 2 58

Bảng 3.17 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 3 59

Bảng 3.18 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 1 chu kỳ 3 59

Bảng 3.19 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 0 60

Bảng 3.20 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 1 khi không xét đến độ ổn định 60

Bảng 3.21 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 1 có xét đến độ ổn định 61

Bảng 3.22 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 2 61

Bảng 3.23 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 1 chu kỳ 3 61

Bảng 3.24 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 0 62

Bảng 3.25 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 1 khi không xét đến độ ổn định 63

Bảng 3.26 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 1 khi có xét đến độ ổn định 63

Bảng 3.27 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 2 chu kỳ 1 63

Bảng 3.28 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 2 64

Bảng 3.29 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 2 chu kỳ 2 64

Bảng 3.30 Kết quả bình sai lưới mặt bằng tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 3 65

Bảng 3.31 Đánh giá độ ổn định của lưới mặt bằng khu vực Quận 2 chu kỳ 3 65

Bảng 3.32 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 0 66

Bảng 3.33 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 1 khi không xét đến độ ổn định 66

Bảng 3.34 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 1 khi có xét đến độ ổn định 67

Bảng 3.35 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 2 67

Bảng 3.36 Kết quả bình sai lưới độ cao tự do khu vực Quận 2 chu kỳ 3 67

Bảng 3.37 Số liệu đo chênh cao lưới độ cao khu vực Quận 1 tại chu kỳ 0 và 1 68

Bảng 3.38 Kết quả phân tích độ ổn định của lưới theo phương pháp Trernhicov 69

Bảng 3.39 Kết quả phân tích độ ổn định của lưới theo phương pháp Costekhel 71

Bảng 4.1 Hạn sai cho phép của công tác đo đạc lưới đường chuyền tiệm cận 75

Bảng 4.2 Kết quả bình sai lưới mặt bằng đường chuyền tiệm cận bản đỉnh khu vực Quận 1 76

Bảng 4.3 Kết quả bình sai lưới độ cao đường chuyền tiệm cận bản đỉnh khu vực Quận 1 76

Bảng 4.4 Kết quả bình sai lưới mặt bằng đường chuyền tiệm cận bản đỉnh khu vực Quận 2 77

Bảng 4.5 Kết quả bình sai lưới độ cao đường chuyền tiệm cận bản đỉnh khu vực Quận 2 77

Bảng 4.6 Kết quả bình sai lưới mặt bằng đường chuyền tiệm cận bản đáy khu vực Quận 1 78

Bảng 4.7 Kết quả bình sai lưới độ cao đường chuyền tiệm cận bản đáy khu vực Quận 1 .79

Bảng 4.8 Kết quả bình sai lưới mặt bằng đường chuyền tiệm cận bản đáy khu vực Quận 2 80

Bảng 4.9 Kết quả bình sai lưới độ cao đường chuyền tiệm cận bản đáy khu vực Quận 2 .80

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Bình đồ và mặt cắt dọc hầm Thủ Thiêm 10

Hình 2.1 Kiểm tra phương đứng trong quá trình đào 12

Hình 2.2 Sơ đồ công tác thi công cọc barrette và tường trong đất 13

Hình 2.3 Mặt cắt ngang của U-shape có tường chắn 13

Hình 2.4 Công tác lắp dựng cốt thép, ván khuôn và đổ bê tông cho phần bản đáy và tường chắn .14

Hình 2.5 Mặt cắt ngang của U-shape có tường trong đất 15

Hình 2.6 Lắp đặt cốt thép cho bản đỉnh (mái hầm) 16

Hình 2.7 Rải lớp đá dăm đệm thi công bản đáy 17

Hình 2.8 Mặt cắt ngang thi công hầm đào lấp 17

Hình 2.9 Lắp đặt phần trụ chịu lực cho tấm bản thép đầu hầm dẫn 19

Hình 2.10 Lắp đặt các thiết bị cơ điện trong hầm 20

Hình 2.11 Thi công mặt bằng bãi đúc tại Nhơn Trạch – Đồng Nai .21

Hình 2.12 Lắp đặt khung thép đầu hầm và cốt thép cho bản đáy 21

Hình 2.13 Đốt hầm dìm sau khi đổ bê tông và tháo dỡ ván khuôn 23

Hình 2.14 Thiết bị nạo vét và đào hào sông Sài Gòn 24

Hình 2.15 Lai dắt các đốt hầm 25

Hình 2.16 Dìm đốt hầm theo phương pháp “Phao – hạ” 27

Hình 2.17 Trình tự liên kết các đốt hầm 29

Hình 2.18 Đắp trả mặt bằng đáy sông 31

Hình 3.1 Mặt cắt địa chất bên bờ Quận 1 36

Hình 3.2 Mặt cắt địa chất bên bờ Quận 2 36

Hình 3.3 Quy cách mốc GPS bên bờ Quận 1 36

Hình 3.4 Quy cách mốc GPS bên bờ Thủ Thiêm 37

Hình 3.5 Sơ đồ đo thủy chuẩn qua sông 39

Hình 3.5 Sơ đồ đo thủy chuẩn qua sông 39

Hình 3.6 Sơ đồ tính toán 51

Hình 4.1 Sơ đồ bố trí điểm khống chế thi công bản đỉnh bên bờ Quận 1 754

Hình 4.2 Sơ đồ điểm khống chế thi công bản đỉnh bên bờ Quận 1 75

Hình 4.3 Sơ đồ điểm khống chế độ cao bản đỉnh bên bờ Quận 1 756

Hình 4.4 Đo nối lưới khống chế trong hầm và lưới khống chế trên bản đỉnh 78

Hình 4.5 Hai điểm lệch so với trục thiết kế theo hai hướng khác nhau 81

Hình 4.6 Hai điểm lệch so với trục thiết kế theo cùng một hướng 82

Hình 4.7 Công tác đo sâu sông Sài Gòn 83

Hình 4.8 Tháp định vị và gương định vị của đốt hầm 84

Hình 4.9 Đốt hầm trước và sau khi hiệu chỉnh độ dốc theo thiết kế 85

Hình 4.10 Đốt hầm không cân bằng do ảnh hưởng của sóng 86

Hình 4.11 Hướng ngắm đến gương A khi đốt hầm không cân bằng 87

Hình 4.12 Các điểm tham chiếu và định vị khi lắp đặt gương 88

Hình 4.13 Chênh cao và khoảng cách khi điều chỉnh đốt hầm theo độ dốc thiết kế 89

Hình 4.14 Sơ đồ bố trí các điểm định vị dìm hầm 91

Hình 4.15 Công tác bố trí điểm định vị 92

Hình 4.16 Sơ đồ bố trí định vị dìm hầm 92

Hình 4.17 Hạ và tiếp xúc của chốt trượt đứng .96

Hình 4.18 Kích thủy lực tại đầu thứ cấp của đốt hầm 97

Hình 4.19 Kiểm tra trục và độ cao của đốt hầm sau khi dìm .97

Hình 4.20 Sơ đồ bố trí các điểm đo của lớp bê tông dằn .99

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Hiện nay, cùng với sự phát của nền kinh tế xã hội thì nhu cầu về phát triển của cơ

sở hạ tầng giao thông là một nhu cầu hết sức cần thiết và cấp bách Có thể thấy rằng sự phát triển của hạ tầng giao thông phản ánh rõ nét sự phát triển mọi mặt của quốc gia

đó Sự phong phú, đa dạng của điều kiện tự nhiên đã dẫn tới sự phát triển đa dạng của các công trình giao thông như cầu, hầm, công trình phục vụ khai thác khác… Ngày nay, có nhiều mục tiêu đặt ra đối với các công trình giao thông như đảm bảo an toàn công trình, an toàn giao thông, chi phí thấp, hạn chế tối đa ảnh hưởng bất lợi với môi trường thiên nhiên… Một trong những biện pháp đáp ứng các yêu cầu đó là dùng giải pháp thi công hầm qua sông, biển bằng công nghệ thi công hầm dìm mà hầm Thủ Thiêm là một công trình cụ thể nhất

Hầm dìm có ưu điểm là không ảnh hưởng đến khẩu độ thông thuyền, chiều dài thi công được rút ngắn rất nhiều so với hầm đào thông thường, tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng và thời gian thi công, giảm thiểu tối đa quỹ sử dụng đất cho công trình Trong quá trình khai thác không làm ảnh hưởng đến không gian phía trên có bến cảng, khu du lịch cũng như yêu cầu về an ninh chính trị…

Tuy nhiên, hiện tại ở nước ta nói riêng và khu vực Đông Nam Á nói riêng thì hầm Thủ Thiêm vẫn là hầm đầu tiên được xây dựng bằng công nghệ hầm dìm, do đó các tài liệu về thiết kế, quy trình thi công về công nghệ hầm dìm là rất khan hiếm Cũng có thể thấy rằng các tài liệu hướng dẫn về quy trình và các công tác trắc địa trong thi công hầm nói chung và hầm dìm nói riêng hầu như là không có

Từ tính cấp thiết của vấn đề và hiện tại do bản thân trực tiếp tham gia vào toàn

bộ công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm, tôi đã quyết định hoàn thành

chương trình thạc sỹ của mình với luận văn mang tiêu đề: Công tác trắc địa trong thi

công hầm Thủ Thiêm

Với luận văn này, tôi muốn giới thiệu một cách khái quát về công tác thi công hầm Thủ Thiêm và đi sâu về công tác trắc địa trong quá trình thi công, công tác tính toán phân tích độ ổn định của mốc khống chế Với kinh nghiệm thi công thực tế của bản thân tại Dự án, hy vọng đề tài sẽ hữu ích không những cho công tác thiết kế, thi công các công trình hầm dìm trong tương lai mà còn cho các công trình cầu hầm khác

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận văn

- Khả năng ứng dụng máy toàn đạc điện tử trong công tác thi công hầm Thủ Thiêm và đặc biệt là trong quá trình dìm các đốt hầm

- Nghiên cứu về các thuật toán phân tích độ ổn định của lưới khống chế cơ sở và khả năng ứng dụng các thuật toán này trong công tác kiểm tra ổn định của mạng lưới thi công hầm Thủ Thiêm

3 Nội dung nghiên cứu

- Trình tự và các bước thi công của công trình hầm Thủ Thiêm

- Tính đặc thù của công tác trắc địa trong thi công hầm Thủ Thiêm

- Tham khảo một số chương trình về công tác trắc địa trong tính toán bình sailưới phụ thuộc và lưới tự do

- Đề xuất giải pháp của công tác đánh giá độ ổn định của mốc khống chế thi công và các công tác trắc địa trong thi công hầm dìm nói riêng và các loại hầm khác nói chung

4 Phương pháp nghiên cứu

- Do tham gia trực tiếp vào quá trình thi công nên toàn bộ số liệu đo đạc được lấy thực tế của Dự án

- Dựa trên số liệu đo lưới ban đầu và kiểm tra định kỳ để tính toán những điểm khống chế không ổn định để có phương án xử lý, hiệu chỉnh kịp thời trong quá trình thi công

- Trình tự thi công của hạng mục và công tác trắc địa của từng hạng mục đó

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

a Ý nghĩa khoa học

Trên thực tế, kinh nghiệm về thiết kế và thi công xây dựng hầm dìm ở nước ta hiện tại mới chỉ là bước khởi đầu, các tài liệu về thiết kế xây dựng, về công tác thi công nói chung và công tác trắc địa nói riêng còn rất ít Đất nước phát triển đòi hỏi mạng lưới giao thông phải tương xứng, do đó ngày sẽ càng có nhiều hầm dìm được xây dựng để đáp ứng cho các điều kiện, các yêu cầu được đặt ra Vì vậy, đề tài này sẽ cung cấp những vấn đề cơ bản về hầm dìm và toàn bộ công tác trắc địa trong quá trình thi công, để từ đó hiểu rõ thêm về thi công hầm bằng công nghệ thi công hầm dìm và

có thể ứng dụng được trong điều kiện Việt Nam, làm phong phú nội dung lý thuyết và thực tiễn trắc địa công trình

b Ý nghĩa thực tiễn

Đưa ra những giải pháp, những phương pháp cũng như những cơ sở toán học của công tác trắc địa trong toàn bộ quá trình thi công hầm Thủ Thiêm Những giải pháp, những phương pháp này sẽ rất hữu ích không những cho công tác trắc địa trong thi công hầm dìm nói riêng mà có thể áp dụng trong hầu hết công tác thi công về công trình cầu, hầm … nói chung

Chương 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HẦM DÌM VÀ TỔNG

QUAN VỀ DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HẦM DÌM TRÊN THẾ GIỚI

Hiện nay, theo số liệu thống kê trên trên thế giới có khoảng trên 100 hầm dìm đã

được thi công với tổng chiều dài trên 80 km Hầm dìm đầu tiên được xây dựng là hầm

qua sông Detroit – nước Mỹ, được xây dựng vào năm 1910 Hầm Detroi nối giữa

thành phố Detroit bang Michigan – Mỹ và vùng Winsor thuộc nước Canada Hầm vượt

sông Detroit thời đó có tổng chiều dài là 872 m, trong đó chiều dài của đốt hầm dìm là

78.2m, hầm có chiều cao là 9.4m, độ rộng 17m và chiều sâu của đáy hầm khi dìm là

-24.4 m so với mặt nước Các nguyên lý cơ bản trong công nghệ thiết kế, thi công hầm

dìm Destroit hiện vẫn được áp dụng cho đến ngày nay

Trong lịch sử phát triển 100 năm, thi công hầm bằng công nghệ thi công hầm

dìm hiện đã và đang được áp dụng trên rất nhiều nước phát triển trên thế giới Hiện tại,

Mỹ đang là nước có số lượng hầm dìm được thi công lớn nhất thế giới với tổng số hầm

được thi công bằng công nghệ dìm là gần 30, trong đó hầm dìm được thi công đa số

bằng vỏ thép Tiếp theo là các nước như Nhật Bản, Hà Lan, Đức, Pháp, Hồng Kông,

Trung Quốc, Cu Ba … cũng đã áp dụng thi công hầm bằng công nghệ thi công hầm

dìm và chủ yếu là hầm có vỏ bê tông cốt thép Theo số liệu thống kê trong tài liệu về

công nghệ thi công hầm dìm của tác giả Ahmet Gursoy thuộc tập đoàn xây dựng quốc

tế Parsons Brinchoff thì số hầm dìm trên thế giới được thống kê (đến thời điểm năm

2000) theo trình tự như sau:

Bảng 1.1 Danh mục các hầm dìm trên thế giới

15 Hampton Road No.1 Mỹ 1957

63 Tokyo Port Dainikoro Nhật Bản 1980

1.2 TỔNG QUÁT VỀ DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY

Xa lộ Đông Tây là tuyến đường huyết mạch đi qua trung tâm thành phố Hồ Chí Minh và là tuyến giao thông chính nối liền từ phía Tây sang phía Đông thành phố Tổng chiều dài của xa lộ Đông – Tây là 21.89 km, bao gồm khôi phục, nâng cấp từ tuyến đường hiện hữu dọc theo kênh Tàu Hũ, kênh Bến Nghé (Km4+600~Km13+375) và xây dựng thêm tuyến đường mới (Đường phía Tây từ km 0+00 ~ km 4+550 và đường mới Thủ Thiêm từ Km14+865~km21+890) để tạo thành một trục đường mới ra vào phía Nam theo hướng Đông - Tây, nhằm giảm ách tắc giao thông cho cầu Sài Gòn và các trục chính trong thành phố Tuyến đường này đáp ứng yêu cầu lưu thông cho các cảng của thành phố đi các nơi theo hướng Đông Bắc - Tây Nam và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long cũng như các tỉnh miền Đông Nam bộ, tạo trục giao thông sang khu đô thị mới Thủ Thiêm, và cải thiên môi trường ven kênh

mà nó đi qua, tăng vẻ mỹ quan cho thành phố

Xa lộ Đông Tây bắt đầu từ nút giao với quốc lộ 1A (nút giao An Lạc) thuộc huyện Bình Chánh đến ngã ba đường Phó Đức Chính - Chương Dương, gần cầu Calmette, Quận 1, vượt sông Sài Gòn bằng hầm dìm Thủ Thiêm và nối với xa lộ Hà Nội tại ngã ba Cát Lái, Quận 2 Với chiều dài toàn tuyến là 21,89 km, đi qua địa bàn các Quận 1, 2, 4, 5, 6, 8, Bình Tân và huyện Bình Chánh, tạo thành một tuyến trục giao thông Đông - Tây, và kết nối hai đầu Đông Bắc - Tây Nam thành phố Đại lộ Đông – Tây tạo điều kiện thuận lợi cho các phương tiện giao thông ra vào cảng Sài Gòn và từ đây đi các tỉnh miền Đông và miền Tây không phải đi vào trung tâm thành phố Đây sẽ là con đường huyết mạch liên kết chặt chẽ các địa phương trong vùng

Dự án Xa lộ Đông Tây được chia làm ba gói thầu như sau:

+ Gói thầu 1: Xây dựng Đường phía Tây và mở rộng đường ven kênh của Dự án Xây dựng Đại lộ Đông Tây T.p Hồ Chí Minh

+ Gói thầu 2: Xây dựng hầm vượt sông Sài Gòn và Đường mới Thủ Thiêm của

Dự án Xây dựng Đại lộ Đông Tây T.p Hồ Chí Minh

+ Gói thầu 3: Công tác Điện và cơ hầm, phương tiện thu phí và Thiết bị/Phương tiện vận hành & bảo dưỡng của Dự án Xây dựng Đại lộ Đông Tây T.p Hồ Chí Minh Trong đó, hạng mục hầm Thủ Thiêm vượt qua sông Sài Gòn là hạng mục chính

và quan trọng nhất của toàn bộ dự án, vì đây là công trình hầm dìm đầu tiên của Việt

Nam cũng như của Đông – Nam Á nên hạng mục này rất được quan tâm của UBND thành phố Hồ Chí Minh, các Sở ban ngành trong bộ Giao Thông, bộ Xây Dựng cũng như các trường Đại học có liên quan đến lĩnh vực giao thông vận tải, xây dựng…

1.3 NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG HẦM THEO CÔNG NGHỆ DÌM VÀ

SỰ CẦN THIẾT ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NÀY TẠI DỰ ÁN XA LỘ ĐÔNG TÂY

1.3.1 Nguyên tắc xây dựng hầm theo công nghệ dìm

Về cơ bản, nguyên tắc xây dựng hầm dìm là các đốt hầm dìm sẽ được thi công trên mặt đất (tại bãi đúc ), trước khi tháo nước vào bãi đúc các đốt hầm sẽ được bịt kín hai đầu bằng thép và đảm bảo kín nước Sau đó các đốt hầm dìm sẽ được tàu kéo về vị trí thi công và được định vị kết nối với hầm dẫn được thi công tại chỗ hoặc đốt hầm dìm đã được dìm trước đó bằng phương pháp bơm nước vào các bể chứa trong đốt hầm để thắng lực đẩy nổi của nước Các liên kết giữa các đốt hầm dìm cũng như giữa đốt hầm dìm và hầm dẫn là liên kết kín, đảm bảo không thấm nước, sau đó được lấp kín bằng cát và đá hoàn trả lại mặt bằng đáy sông

1.3.2 Sự cần thiết áp dụng công nghệ hầm dìm tại dự án Xa lộ Đông Tây

Do vị trí thi công hầm Thủ Thiêm vượt qua sông Sài Gòn nối liền giữa trung tâm thành phố tại Quận 1 và Quận 2, ngay sát bến Nhà Rồng là danh lam mang tính chất lịch sử của thành phố, là chỗ luồng quay tàu của cảng Sài Gòn, ngay sát bến tàu cánh ngầm … nên trong các giai đoạn thiết kế tiền khả thi và thiết kế khả thi của dự án Đông Tây, rất nhiều phương án vượt sông Sài Gòn được tính đến như đào thông hầm đối hướng, cầu dây văng, … Sau nhiều lần tính toán kỹ lưỡng thì phương án hầm dìm

là phương án hiệu quả nhất và đáp ứng được các yêu cầu đề ra Hầm dìm có ưu điểm

là so với hầm đào thông thường là có độ dốc nhỏ, có chiều dài thi công ngắn hơn so với phương tháp đào thông hầm đối hướng, cầu dây văng … vì vậy không ảnh hưởng đến quỹ đất cho công trình, đặc biệt là quỹ đất của khu vực Quận 1 vốn là trung tâm thành phố, mặt khác hầm dìm không ảnh hưởng đến khẩu độ thông thuyền như xây dựng cầu, ngoài ra hầm dìm không ảnh hưởng đến mỹ quan của khu vực mà nó đi qua

1.3.3 Tổng quát chung về hầm Thủ Thiêm

Hầm Thủ Thiêm có tổng chiều dài là 1.49 km (từ Km13+375 đến Km14+865) được chia làm 3 phần chính:

+ Phần hầm dẫn hình chữ U (U-shape) có tổng chiều dài 400m (bao gồm 185m bên bờ Quận 1 và 215m bên bờ Thủ Thiêm – Quận 2), hầm dẫn chữ U được chia làm hai phần, phần hầm dẫn tường chắn và phần hầm dẫn có tường trong đất, có độ dốc thiết kế khoảng - 4% bên bờ Quận 1 và khoảng + 4% bên bờ Thủ Thiêm

+ Phần hầm dẫn đào lấp (Cut & Cover) có tổng chiều dài 720m (bao gồm 400m bên bờ Quận 1 và 320m bên bờ Thủ Thiêm), có độ dốc thiết kế khoảng - 4% bên bờ Quận 1 và khoảng + 4% bên bờ Thủ Thiêm

+ Phần hầm dìm trong nước (Immersed Tunnel) có tổng chiều dài 370m (gồm bốn đốt chính có chiều dài trung bình khoảng 92 m và đốt cuối dài 3.5 m được gắn vào đốt 4 khi dìm hầm được đúc sẵn tại bãi đúc ở Nhơn Trạch – Đồng Nai, cách vị trí hầm Thủ Thiêm khoảng 21 km, được lai dắt và dìm xuống lòng sông, đốt cuối này được kết nối với phần hầm dẫn đào lấp bên Quận 1 bởi đốt hợp long được thi công trực tiếp với ván khuôn kín dài 1.25m Độ dốc của các đốt hầm dìm biến thiên từ -4% đến 4% theo chiều của tuyến

Hình 1.1 Bình đồ và mặt cắt dọc hầm Thủ Thiêm

Hình 1.1 Bình đồ và mặt cắt dọc hầm Thủ Thiêm

Tốc độ thiết kế của hầm là 60 km/giờ, bao gồm 6 làn xe và hầm có tuổi thọ theo thiết kế là 100 năm Do là hầm đầu tiên được thi công tại Việt Nam nói riêng và Đông – Nam Á nói chung nên công nghệ thi công hầm dìm Thủ Thiêm hiện tại còn rất mới

mẻ và có nhiều công nghệ mới rất hữu ích cho công tác thiết kế và thi công các hầm dìm trong tương lai

Chương 2 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC XÂY DỰNG HẦM THỦ THIÊM

2.1 CÔNG TÁC THI CÔNG PHẦN HẦM DẪN BÊN BỜ QUẬN 1 VÀ THỦ THIÊM

2.1.1 Công tác thi công cọc barrette và phần tường trong đất

Một trong những công nghệ áp dụng cho công tác thi công phần tường vây trong đất (the Diaphragm wall) là sử dụng cọc barrette cho phần móng của tường vây trong đất với tổng chiều dài là 889.2m (trong đó bờ Quận 1 là 469.2m và bờ Quận 2 là 420m) Về cơ bản cọc barrette cũng giống như cọc khoan nhồi và đều có tác dụng chịu lực cho phần tường vây nhưng cọc barrette được thi công bằng cách sử dụng máy đào và đào theo dạng hình chữ nhật có kích thước tùy theo kích thước của dụng cụ đào trong khi đó cọc khoan nhồi sử dụng máy khoan chuyên dụng vò thường có đường kính từ 1 ~ 1.2 m Phần tường vây trong đất và cọc barrette (có chiều rộng trung bình

là 1.2 m) về cơ bản là bê tông cốt thép được đào bằng máy đào chuyên dụng với dung dịch lỏng bentonite Công tác đào được tiến hành theo hình chữ nhật theo gàu của máy đào, trong suốt quá trình đào, dung dịch bentonite được bơm vào mương đào trung bình là khoảng 0.3m dưới đỉnh của tường dẫn và ít nhất là 1m dưới mực nước ngầm Công tác thi công đào phần tường trong đất và cọc barrette được tiến hành liên tục, mỗi lần có chiều dài trong khoảng từ 2.8m đến 6.2m tùy thuộc vào kích thước tương ứng của dụng cụ đào Công tác đào phần tiếp theo chỉ được tiến hành khi phần

bê tông của đoạn liền kề phải đạt tối thiểu là 24h để đảm bảo bê tông đạt cường độ Trong suốt quá trình đào, công tác kiểm tra và hiệu chỉnh độ thẳng đứng là rất quan trọng Do quá trình đào bằng máy đào và ở dưới mặt đất nên rất khó để xác định được độ thẳng đứng của vách hố đào bằng cách đo trực tiếp Để xác định được độ lệch,

có thể dùng theo phương pháp sau đây:

Với H là chiều cao dây cáp từ cần xuống đáy hố đào

Hình 2.1 Kiểm tra phương đứng trong quá trình đào

Công tác kiểm tra độ thẳng đứng được tiến hành trong suốt quá trình đào và chỉ kết thúc khi đã tiến hành hạ lồng thép Khi kiểm tra thì cáp của máy đào luôn đảm bảo thẳng đứng theo phương dây dọi và có thể kiểm tra bằng lưới chỉ đứng của máy kinh

vỹ hoặc máy toàn đạc điện tử

Sau khi đã đào đến cao độ thiết kế và làm sạch hố móng thì công tác tiếp theo là

hạ lồng thép bằng cẩu chuyên dụng Khi lắp dựng lồng thép, có bố trí sẵn các vị trí bu lông neo (coupler) tương ứng để sau này lắp cốt thép cho bản đáy và bản đỉnh của phần hầm đào lấp và phần hầm dẫn hình chữ U có tường vây

Dung sai cho phép khi hạ lồng thép là ± 35mm theo phương dọc và ± 5mm theo phương thẳng đứng đến phần đỉnh của tường dẫn, đồng thời lớp bê tông bao phủ bê ngoài bảo vệ phải lớn hơn 70mm (theo yêu cầu kỹ thuật của Dự án)

Toàn bộ quá trình thi công cọc barrette và tường trong đất được mô tả chi tiết trong hình sau:

H

AB = d A'B' = D H/d = (H+P)/D

D = (H+P)*d/H

A B

A' B' P

Hình 2.2 Công tác thi công phần cọc barrette và tường vây (tường trong đất)

Hình 2.2 Sơ đồ công tác thi công cọc barrette và tường trong đất

2.1.2 Công tác thi công hầm dẫn hình chữ U

Phần hầm dẫn hình chữ U (U-shape) là phần đầu được thi công ở phần đầu và phần cuối của hầm Phần U-shape được thi công bên bờ Quận 1 có tổng chiều dài là 185m và bên Thủ Thiêm là 215m, gồm hai loại là U-shape có tường chắn và U-shape gắn với tường trong đất Quy trình cụ thể và công tác thi công của hai phần U-shape có thể tóm tắt như sau:

1 Thi công U-shape có tường chắn (U-shape with Retaining wall)

+2.200

+1.900

acs course (t=50mm) MÆt c¾t ngang u-shape cã t−êng ch¾n km13+375

acs course (t=50mm) pavement (t=180mm)

Hình 2.3 Mặt cắt ngang của U-shape có tường chắn

Công tác đào Bố trí lồng thép Đổ bê tông và thi công lớp đá lót

Do tình hình địa chất thành phố Hồ Chí Minh nói chung và khu vực xây dựng hầm Thủ Thiêm nói riêng là rất yếu, do vậy trước khi thi công phải tiến hành đóng các cọc bằng thép xuống để tạo khung đỡ và giằng cố định cho quá trình thi công Đặc biệt bên Thủ Thiêm tại vị trí U-shape đoạn lý trình từ km14+750~14+865 nền của U-shape được gia cố bẳng 36 cọc khoan nhồi đường kính 1.5m có để tăng khả năng chịu tải trọng trong nền đất yếu, phòng tránh lún do tải trọng bản thân và khi đưa vào vận hành

Nguyên tắc chung của thi công U-shape có tường chắn là công tác tiến hành đào đất đến cao độ thiết kế hoặc thấp hơn nếu đất đó là quá yếu hoặc quá ẩm ướt, khi toàn

bộ phần đất yếu được đào bỏ và thay thế bằng đá dăm và được đầm chặt tại cao độ thiết kế Dung sai cho phép của công tác đào là từ 0~5cm theo cao độ thiết kế

Sau khi đã đào đến cao độ thiết kế, tiếp theo sẽ tiến hành dải đá dăm đệm có chiều dày 20cm và được đầm chặt bằng máy lu nèn, rồi tiến hàng đổ bê tông lót (bê tông mác G) có chiều dày 10cm Dung sai về cao độ thi công lớp đá dăm đệm và lớp

bê tông lót và nằm trong khoảng từ -30 mm đến +10 mm

Trước khi tiến hành ghép cốt thép cho phần bản bê tông (base) và phần tường chắn thì mặt trên của lớp bê tông lót được trải lớp phòng nước Tác dụng của lớp phòng nước này là ngăn không cho nước ngầm ngấm và ảnh hưởng đến cốt thép của phần bê tông bản và tường chắn

Cuối cựng là cụng tỏc tiến hành đổ bờ tụng tạo dốc ngang (khoảng 2%) và cỏc lớp bờ tụng nhựa mặt đường

2 Thi cụng U-shape cú tường trong đất (U-shape with Diapharagm wall)

mặt cắt ngang u-shape có tường trong đất

Lý trình 13+520

tường trong đất

Trồng cây rãnh thoát nước Trồng cây

-2.800 -2.800 -2.568

-3.142

Hỡnh 2.5 Mặt cắt ngang của U-shape cú tường trong đất

Về cơ bản cụng tỏc thi cụng U-shape cú tường trong đất (The Diapharagm wall) cũng giống như thi cụng U-shape cú tường chắn, nghĩa là trước tiờn tiến hành đào đất đến cao độ thiết kế rồi rải lớp bằng đỏ dăm được đầm chặt dày 20cm và đổ bờ tụng lút

cú chiều dày 10cm Trước khi tiến hành lắp cốt thộp cho lớp bờ tụng bản cú chiều dày trung bỡnh 2m, thỡ mặt trờn của lớp bờ tụng lút cú dài một lớp phũng nước Trong giai đoạn thi cụng trước của tường trong đất đó bố trớ cỏc bu lụng neo (coupler) tại vị trớ lắp cốt thộp chủ nờn cỏc cốt thộp chủ (ỉ46 mm) được gắn trực tiếp vào vào tường bằng việc bắt gen, và cỏc cốt thộp chủ này mang tớnh chất chịu lực chớnh cho toàn bộ bản đỏy Sau khi tiến hành đổ bờ tụng cho bản đỏy cụng tỏc tiếp theo là đổ lớp bờ tụng tạo

độ dốc ngang và lớp bờ tụng mặt đường (cú cốt thộp) với chiều dày là 23cm

2.1.3 Cụng tỏc thi cụng hầm đào lấp (Cut & cover)

Phần hầm đào lấp được thi cụng cú tổng chiều dài là 720m, bao gồm 400m bờn

bờ Quận 1 và 320m bờn bờ Quận 2 Nguyờn tắc chung của thi cụng hầm đào lấp là thi cụng từ trờn xuống, nghĩa là thi cụng bản đỉnh trước rồi mới thi cụng bản đỏy, tường (ngoại trừ phần kết nối với cỏc đốt hầm dỡm được thi cụng ngược lại do phải đổ bờ tụng trong nước ở bản đỏy để trỏnh ảnh hưởng của mực nước ngầm

1 Thi cụng bản đỉnh

Trước tiờn là cụng tỏc thi cụng bản đỉnh (top slab) cho phần mỏi của hầm, bản đỉnh được thi cụng giống như phần U-shape cú tường võy, nghĩa là sau khi đào đến cao độ thiết kế sẽ tiến hành giải lớp đỏ dăm đệm được đầm chặt dầy 20cm rồi đổ bờ tụng lút dầy 10 cm Sau khi giải lớp phũng nước là cụng tỏc lắp đặt cốt thộp, trong đú cốt thộp chủ được gắn trực tiếp vào tường võy qua cỏc bu lụng neo (coupler) đó được

bố trớ trong giai đoạn thi cụng tường võy

ống chờ (dùng để bơm bê tông cho thi công tường sau nμy)

Mμng chống thấm t=3mm

Bê tông lót t=10cm Lớp cát đệm (đá lót) t=20cm

Tường biên Coupler

Hỡnh 2.6 Lắp đặt cốt thộp cho bản đỉnh (mỏi hầm)

Lớp bờ tụng của bản đỉnh cú chiều dầy trung bỡnh khoảng 1.25m, khi thi cụng bản đỉnh cú chừa cỏc lỗ thi cụng (3x3m) để sau này đưa mỏy múc và vận chuyển đất khi đào bản đỏy và tường giữa của hầm Sau khi hoàn thiện phần bản đỏy và tường thỡ cỏc lỗ thi cụng sẽ được cấy cốt thộp và đổ bờ tụng bịt kớn

2 Thi cụng bản đỏy

Khi phần bản đỉnh đó thi cụng xong, mỏy múc đào sẽ được đưa xuống qua lỗ thi cụng và đào theo nguyờn tắc từ trờn xuống dưới Khi đó đào đến cao độ thiết kế sẽ tiến hành rải lớp đỏ dăm đệm dày 20 cm và lớp bờ tụng lút dày 10cm, rồi lớp phũng nước

và lắp cốt thộp và rải bờ tụng cho bản đỏy với chiều dày trung bỡnh là 1.25m Phớa trờn lớp bờ tụng bản đỏy là lớp bờ tụng tạo độ dốc ngang và lớp bờ tụng mặt đường cú chiều dày 23cm

Hỡnh 2.7 Rải lớp đỏ dăm đệm thi cụng bản đỏy

Cựng với cụng tỏc thi cụng cho lớp mặt đường là cụng tỏc thi cụng lắp đặt cốt thộp, vỏn khuụn và đổ bờ tụng cho phần tường giữa (cú chiều dày 80cm) và tường hai tường bờn ngăn cỏch giữa phần hầm lưu thụng và làn thoỏt hiểm (cú chiều dày 40cm)

bản đáy

cọc BARRETTE 800x5000

đá lót (200mm)

bê tông tạo dốc mμng chống thấm

Hỡnh 2.8 Mặt cắt ngang thi cụng hầm đào lấp

3 Thi cụng phần kết nối giữa hầm đào lấp và hầm dỡm

Đõy là một hạng mục đặc biệt của hầm đào lấp, do cao độ bản đỏy đoạn cuối này

là -23.280 m ở bờ Quận 1 và -21.475 tại bờ Quận 2 và tiếp giỏp với sụng Sài Gũn nờn

ỏp lực nước là rất lớn Để thi cụng được, trước tiờn tiến hành đúng cỏc cọc thộp cú đường kớnh 1.2m và cú chiều dài khoảng 34m để tạo bờ võy (cofferdam) kớn nước và chịu được ỏp lực của nước Cỏc cọc thộp sau khi đúng sẽ được đổ bờ tụng trong lũng

và được nối với nhau bằng cỏc thanh giằng để tăng khả năng chịu lực Toàn bộ bờ võy

này sẽ được cắt bỏ khi đã hoàn thành xong việc lắp đặt các thiết bị cho các đốt hầm dìm cũng như đã triển khai xong công tác kiểm tra về hướng và bố trí điểm định vị sau này trong quá trình dìm hầm

Công tác thi công phần hầm dẫn kết nối này ngược lại so với phần thi công trước, có nghĩa là sau khi đào đến cao độ thiết kế của bản đáy, do cao độ phần này quá thấp hơn mực nước sông rất nhiều hơn nữa lại là phần tiếp giáp với sông và được ngăn cách với sông Sài Gòn bởi bờ vây nên hoàn toàn bị ngập trong nước, do đó bắt buộc phải sử dụng biện pháp đổ bê tông bịt đáy trong nước (ngăn ngừa mạch nước ngầm) rồi mới tiến hành thi công bản đáy và sau cùng là thi công bản đỉnh Bản đỉnh được đổ

bê tông dày 2.7m do khi cắt bỏ bờ vây sẽ nằm hoàn toàn trong nước và chịu áp lực của nước rất lớn Đầu tiếp giáp với sông sẽ được lắp tấm bản thép (steel shell) có khả năng kín nước và chịu áp lực nước khi cắt bờ vây để kết nối với các đốt hầm dìm, ở tấm bản thép này có bố trí hai cửa phai (bulkhead door) có tâm cửa cách tim hầm sang bên trái

và bên phải tuyến là 4.85m để sau này có thể đi qua và chuyển các thiết bị cần thiết sau khi đã dìm và kết nối đốt hầm cũng như để kiểm tra trục của các đốt hầm dìm sau khi đã được dìm và kết nối Phía bên ngoài của tấm bản thép tại các vị trí tường biên

và tường giữa tiến hành lắp đặt chốt trượt đứng (shear key) tương ứng với vị trí chốt trượt đứng của đốt hầm dìm để tạo mối liên kết khi kết nối với đốt hầm dìm

Hình 2.9 Lắp đặt phần trụ chịu lực cho tấm bản thép đầu hầm dẫn

2.1.4 Thi công tháp thông gió và các thiết bị phụ trợ

Do tổng chiều dài phần hầm dẫn có mái và phần hầm dìm có tổng chiều dài là 1090m nên trong hầm phải được lắp đặt hệ thống thông gió đảm bảo không khí lưu thông trong hầm Toàn bộ hệ thống quạt gió được lắp đặt ở hai tháp thông gió được xây dựng hai bên bờ Quận 1 và Quận 2 Ngoài ra, các thiết bị phòng cháy chữa cháy, các thiết bị bơm nước, hai bể chứa đặt hai bên của hầm , các thiết bị chiếu sáng, thiết

bị theo dõi, liên lạc, thiết bị an toàn giao thông, vận hành, bảo dưỡng … cũng được thi công và lắp dựng

Bờ vây Ф1200 mm

Hình 2.10 Lắp đặt các thiết bị cơ điện trong hầm

VÀ ĐÀO HÀO LÒNG SÔNG

2.2.1 Xây dựng mặt bằng bãi đúc

Bãi đúc hầm được xây dựng tại địa bàn xã Phước Khánh huyện Nhơn Trạch tỉnh Đồng Nai, nằm ngay sát bờ sông Nhà Bè và cách vị trí thi công hầm Thủ Thiêm khoảng 21.7 km tính theo đường sông Đặc điểm của bãi đúc là cao độ mặt bằng thi công phải đủ thấp hơn mực nước sông và ngay sát bờ sông để khi tháo nước từ sông vào bãi đúc thì các đốt hầm có đủ chiều sâu để nổi (chiều cao trung bình của các đốt hầm khoảng 9.09~9.2 m) và lai dắt được các đốt hầm ra ngoài sông Theo thiết kế, cao độ của mặt bằng thi công bãi đúc sau khi đào và hoàn thiện lớp móng bằng lớp

đá lót và đất đỏ trộn với xi măng là -9.4 m

tạo bờ vây bằng hai lớp cọc ván thép (cọc cừ bằng thép) và ở giữa hai hàng cọc ván thép này được lấp bằng cát đầm chặt, đảm bảo kín nước và chịu được áp lực của nước, an toàn và khô ráo cho bãi đúc trong toàn bộ quá trình thi công các đốt hầm dìm

ĐIỆN THOẠI KHẨN CẤP TÍN HIỆU KHẨN CẤP

BÁO CHÁY BĂNG CÁP QUANG

Hình 2.11 Thi công mặt bằng bãi đúc tại Nhơn Trạch – Đồng Nai

2.2.2 Thi công các đốt hầm dìm

Hầm Thủ Thiêm bao gồm bốn đốt hầm chính (có chiều dài trung bình khoảng 92m) và một đốt cuối (dài 3.5m) và đều có chiều rộng là 33.3 m Công tác thi công các đốt hầm này được tiến hành tương đối đồng thời và có chung quy trình như sau:

1 Thi công bản đáy

Bản đáy của các đốt hầm dìm được thi công đầu tiên, trước tiên là nền sẽ được rải một lớp cát được đầm chặt bằng lu và lắp đặt khung thép đầu và cuối của đốt hầm Các khung thép này thường được chế tạo là lắp dựng tại một vị trí khác rồi được đưa đến và đặt vào vị trí thiết kế bằng cẩu Trước khi lắp đặt ván khuôn thành và cốt thép cho bản đáy thì toàn bộ chiều dài thi công của đốt hầm được trải một lớp phòng nước bằng nhựa PVC, và trong quá trình lắp dựng cốt thép thì các hạng mục chìm trong bê tông như ống bơm cát, cáp dự ứng lực, cáp nối giữa các đốt hầm, vị trí neo của các bể nước dằn (được dùng để bơm nước để dìm hầm) … cũng được bố trí, lắp dựng

Hình 2.12 Lắp đặt khung thép đầu hầm và cốt thép cho bản đáy

Do mỗi đốt hầm có chiều dài khá lớn (khoảng 92m) và chiều dày của bản đáy là

khoảng 1.25m nên quá trình lắp dựng cốt thép và đổ bê tông cho bản đáy của mỗi đốt được chia làm 7 đoạn (7 block – mỗi block có chiều dài khoảng 13 m), và bê tông được dùng là bê tông ít co ngót (mác C6)

2 Thi công tường

Mỗi đốt hầm dìm gồm có 2 tường biên có chiều dày 1m, 2 tường ngăn giữa làn

xe lưu thông và làn xe thoát hiểm có chiều dày 0.5 m và tường giữa ngăn giữa hai làn

có chiều dày 1m Quá trình thi công cốt thép và ván khuôn của tường được tiến hành sau khi bê tông bản đáy đã đủ cường độ và dựa trên thép chờ của bản đáy Cũng tương

tự như bản đáy các hạng mục chìm trong bê tông như ống bơm cát, cáp dự ứng lực, cáp nối giữa các đốt hầm cũng được lắp dựng trước khi đổ bê tông và bê tông dùng để

đổ tường là bê tông mác C6

3 Thi công bản đỉnh

Công tác thi công bản đỉnh được thực hiện sau khi đã thi công xong phần bản đáy

và tường, trình tự thi công bản đỉnh bao gồm các bước như sau:

- Lắp đặt hệ thống ngăn nước

- Chặn ván khuôn đầu của bản đỉnh: lắp đặt tấm thép dày 3mm đã được đánh dấu

và cắt theo hình dạng được thiết kế trước cho hai đầu của bản đỉnh để hình thành nên ván khuôn trước khi lắp đặt cốt thép

- Lắp đặt cốt thép: đươc bắt đầu sau khi hoàn thành công tác tạo nhám cho mối nối thi công giữa tường vàn bản đỉnh Để duy trì lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép (70mm) và điều chỉnh thẳng hướng với cốt thép của lớp dưới, các viên kê cốt thép bằng bê tông (mác C6) phải được liên kết tại điểm cố định

- Lắp đặt các hạng mục chìm trong bê tông: Ống bơm cát đường kính 160mm, cáp dự ứng lực (lắp đặt lớp vỏ ngoài), cáp nối đốt hầm (cho khối gần vỏ thép), lắp đặt tấm bản đáy cho các hạng mục sẽ được lắp đặt như: Tháp định vị A&B (phần bu lông), lối vào, giá để đặt kích, giá nâng, khe điều chỉnh, … lắp đặt neo cho lớp bê tông bảo vệ

- Công tác đổ bê tông và bảo dưỡng cho bê tông bản đỉnh

- Công tác tháo dỡ ván khuôn, bão dưỡng và xử lý

Hình 2.13 Đốt hầm dìm sau khi đổ bê tông và tháo dỡ ván khuôn

4 Các công việc hoàn thành đốt hầm dìm

Trước khi tháo nước vào bãi đúc và chuẩn bị lai dắt thì các đốt hầm dìm cần hoàn thiện các công tác sau:

- Căng kéo sau: luồn cáp và căng kéo cáp dự ứng lực

- Công tác vỏ thép: Lắp đặt vỏ thép (steel shell) bịt kín hai đầu của đốt hầm, đảm bảo kín nước và chịu được áp lực nước trong quá trình lai dắt cũng như dìm hầm

- Chống thấm và xử lý các vết nứt bằng cách phun vật liệu epoxy

- Lắp đặt lớp bê tông bảo vệ: bản đỉnh của hầm sẽ được đổ thêm một lớp bê tông bảo vệ có chiều dày trung bình khoảng 20cm, lớp bê tông bảo vệ này có tác dụng bảo vệ phần vỏ trên của hầm trong quá trình lai dắt cũng như công tác lấp trả lòng sông

- Lắp đặt các thiết bị & phụ kiện tạm thời bên trong (bao gồm các bể nước dằn)

- Lắp đặt chốt trượt đứng (shear key)

- Lắp đặt ca tốt chống sự an mòn điện hóa trong môi trường nước ảnh hưởng đến các kết cấu thép

- Lắp đặt gioăng Gina

2.2.3 Đào hào lòng sông trước khi dìm các đốt hầm

Song song với công tác thi công các đốt hầm dìm tại bãi đúc là công tác đào hào lòng sông Sài Gòn tại vị trí thi công hầm với mục đích là tạo phần không gian để dìm các đốt hầm và sau khi đắp trả thì hiện trạng lòng sông không thay đổi nhiều về chế độ thủy văn và điều kiện sinh học của sông Công tác đào được thực hiện bằng thiết bị