Nghiên cứu các giải pháp nâng cao tốc độ thi công phù hợp khi thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia bằng phương pháp đào hở

Bảng 1.1 Các yếu tố cấu thành công nghệ thi công Sơ đồ đào Phương pháp đào Mục tiêu bảo vệ - Đào toàn gương - Đào chia gương Đào bằng các máy xúc bốc- máy xúc tay gầu Đào bằng rửa lũa s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO TỐC ĐỘ

THI CÔNG PHÙ HỢP KHI THI CÔNG HẦM CHUI

TRUNG TÂM HỘI NGHỊ QUỐC GIA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

………

Chuyên ngành: Xây dựng công trình ngầm, mỏ và công trình đặc biệt

MÃ SỐ: 60.58.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS ĐÀO VĂN CANH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội ngày 10 tháng 4 năm 20 13

Tác giả

Nguyễn Thị Bích Ngọc

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG HẦM THEO PHƯƠNG PHÁP HỞ ……… ……… ………… 5

1.1 Tổng quan về các phương pháp thi công hầm……… …… 5

1.1.1 Phương pháp thi công ngầm 6

1.1.2 Phương pháp thi công lộ thiên 8

1.2 Phương pháp thi công lộ thiên 8

1.2.1 Phương pháp thi công hở 9

1.2.2.Phương pháp hạ dần 27

1.2.3 Phương pháp hạ chìm 28

1.3 Nhận xét chương 31

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁPNÂNG CAO TỐC ĐỘ

ĐÀO HẦM 32

2.1 Các yếu tố ảnh hường đến tốc độ thi công hầm 31

2.1.1 Ảnh hưởng địa chất, địa chất thủy văn đến tốc độ đào hầm 32

2.1.2 Ảnh hưởng của thiết bị tới tốc độ đào hầm 35

2.1.3 Ảnh hưởng của công nghệ tới tốc độ thi công hầm 36

2.1.4 Ảnh hưởng của công tác tổ chức lao động tới tốc độ đào hầm 41

2.2 Các giải pháp nâng cao tốc độ thi công 41

2.2.1 Công tác khảo sát thu thập số liệu ban đầu 42

2.2.2 Giải pháp tổ chức thi công 46

2.2.3 Giải pháp về thiết bị thi công 48

2.2.4 Công nghệ thi công hầm 50

2.2.5 Xây dựng vỏ chống hầm 52

2.3 Nhận xét chương 55

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÙ HỢP NÂNG CAO TỐC ĐỘ THI CÔNG HẦM CHUI TRUNG TÂM HỘI NGHỊ QUỐC GIA 57

3.1 Thực trạng thi công hầm chui tại Việt Nam 57

3.1.1 Thực trạng thi công hầm chui tại một số đô thị lớn của Việt nam 59

3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui 64

3.2.1 Công tác khảo sát thiết kế 65

3.2.2 Biện pháp tổ chức thi công 66

3.2.3 Công nghệ thi công hầm chui 67

3.2.4 Giải pháp máy móc thiết bị 73

3.3 Giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia 76

3.3.1 Giới thiệu công trình hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia 76

3.3.2 Áp dụng các giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia 79

3.4 Nhận xét chương 97

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các yếu tố cấu thành công nghệ thi công ……… …6

Bảng 1.2 Các phương pháp thi công đào hầm………….……… 6

Bảng 1.3 Mức độ sụt lở thành hào……… … 10

Bảng 1.4 chiều sâu cho phép đào đất thẳng đứng không cần chống……… 13

Bảng 2.1 So sánh phương thức tường nóc và phương thức tường nền………… 38

Bảng 2.2 Phạm vi sử dụng máy xúc thủy lực theo điều kiện thực tế……… 45

Bảng 2.3 Cơ sở lựa chọn dung tích gầu theo chiều sâu hố móng………45

Bảng 3.1 Phân tích các khả năng áp dụng cho biện pháp bảo vệ thành hố đào …69 Bảng 3.2 Phân loại cấp đất theo phương pháp đào ……… 74

Bảng 3.3 Phân loại đất cho máy đào……….… 74

Bảng 3.4 Tiến độ thi công hầm trái theo phương pháp tường hào nhồi sử dụng bê tông đúc sẵn……… ……….… 84

Bảng 3.5.Tiến độ thi công hầm trái theo phương pháp đóng cọc bê tông cốt thép ……… … 85

Bảng 3.6.Một số loại gầu của hãng Bachy……….… 94

Bảng 3.7 Số liệu về một số công trình sử dụng cọc xi măng đất……… 97

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát về các phương pháp thi công ngầm ………….……… 7

Hình 1.2 Phân nhóm và cách goi các phương pháp thi công………8

Hình 1.3 Các phương pháp thi công lộ thiên ……… ……….9

Hình 1.4 Phương pháp đào và bảo vệ hòa trong phương pháp hở ………… … 11

Hình 1.5 Hào thi công có thành nghiê……… ……… 12

Hình 1.6 các dạng thiết bị của máy xúc thủy lực……… … 16

Hình 1.7 Sơ đồ các loại máy đào nhiều gầu……… … 16

Hình 1.8 Quy trình thi công bằng phương án tường nóc ……… 21

Hình 1.9 Thi công bằng phương án tường nền ……… 23

Hình 1.10 Các dạng kết cấu tường hào nhồi ……….….25

Hình 1.11 Phương pháp thi công hạ dần ( bê tông đúc sẵn lắp ghép)……… ….27

Hình 1.12 Một số tiết diện ngang công trình thi công theo phương pháp hạ chìm.29 Hình 1.13 Công trình hàm Thủ ……….….30

Hình 2.1 Nút giao thông Kim Liên – Đại Cồ Việt, nơi thường xuyên xảy ra tình trạng ách tắc……….…33

Hình 2.2 Kết cấu tàu điện ngầm bằng bê tông lắp ghép 40

Hình 2.3 Sơ đồ đào hào bằng máy đào gàu ngoạm ……… 51

Hình 2.4 Máy đào gàu ngoạm……… ……… 51

Hình 2.5 Xây dựng tường trong đất bằng các tấm panen lắp ghép kết hợp bê tông đôt tại ……… 53

Hình 3.1Hầm Kim Liên khi hoàn thành ……….60

Hình 3.2 Vết nứt tại hầm Kim ……… ……… 61

Hình 3.3 Hầm Thủ Thiêm ……… ……… 62

Hình 3.4 Các đốt hầm Thủ Thiêm ……….……… 64

Hình 3.5 Các dạng tường kết cấu hào nhồi ……… 70

Hình 3.6 Kết cấu tường trong đất bằng các panen bê tông cốt thép lắp ghép loại tấm ………… ……….72

Hình 3.7 Thi công tường dẫn ……….……….89

Hình 3.8 Đào đất panen hào ở mép thứ nhất ……… ……… 90

Hình 3.9 Đào đất panen hào ở mép thứ hai ……… ….…… 90

Hình 3.10 Đào đất panen hào ở giữa ……….…….…90

Hình 3.11 Hạ gioăng chống thấm ……… 91

Hình 3.12 Gioăng chống thấm ……… ……….……… 91

Hình 3.13 Kiểm tra độ sâu và thổi rửa hố đào ……….…… 91

Hình 3.14 Hoàn thành panen tường thứ nhất……….… 92

Hình 3.15 Đào panen thứ 2 ……… … 92

Hình 3.16 Hoàn thành panen tường thứ hai và đào đất panen tường thứ 3 .…… 92

Hình 3.17 Hoàn thành panen tường thứ 3 và đào đất panen tường thứ 4 …… 93

Hình 3.18 Hoàn thành panen tường thứ 4và đào đất panen tường thứ 5 ……… 93

Hình 3.19 Hoàn thành panen tường thứ 5 … ……….…… 93

Hình 3.20 cải tạo nền đất yếu bằng cọc xi măng đất …… ……… 93

Hình 3.31 Thiết bị khoan cọc xi măng đất cải tạo nền đất ……… 95

Hình 3.22 Công nghệ xây dụng tường tỏng đất bằng các tấm panen lắp ghép… 98

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay hầm và các không gian ngầm ngày càng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giao thông hiện đại Nhiều đô thị đều gặp phải những tồn tại trong vấn đề giao thông Tại Việt Nam giao thông đô thị đang gây ra bức xúc lớn trong

xã hội, một bài toán nan giải cho giới quy hoạch,bên cạnh đó giao thông đô thi tại Việt Nam cũng là một rào cản quan trọng trong quá trình đô thị hoá và phát triển kinh tế của đất nước Kết cấu hạ tầng giao thông cũ không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển rất lớn và ngày càng gia tăng như hiện nay Trong bối cảnh đó việc đưa vào sử dụng không gian ngầm là một giải pháp hữu ích Công trình hầm có nhiều ưu thế so với các loại hình giao thông khác nhờ sự đi lại nhanh chóng, tiện lợi, và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự Có thể nói giao thông ngầm là xu thế phát triển tất yếu ở Việt Nam hiện nay cũng như trên thế giới

Bên cạnh đó, Việt Nam đang có nhu cầu lớn trong vấn đề phát triển cơ sở

hạ tầng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước gắn liền với xây dựng và phát triển các công trình

hạ tầng kỹ thuật đô thị Một đô thị hiện đại phải cần có một hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật nói chung và hạ tầng kỹ thuật ngầm nói riêng hiện đại, đồng bộ và hoàn chỉnh Ngày với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người có thể xây dựng được hầm trong nhiều điều kiện khác nhau Hầm đường ô tô đã được xây dựng tập trung ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh Các hầm đường ô

tô được xây dựng và đưa vào sử dụng đã góp phần quan trọng trong việc giải quyết

ùn tắc giao thông và tăng khả năng thông xe quan trọng của các thành phố, giải quyết tốt bài toán về quỹ đất hạn hẹp, mở ra thêm một không gian cho đô thị hiện đại Tuy nhiên, công trình ngầm đô thị được thi công trong thành phố, nơi dân tập trung đông, quá trình thi công thường kéo dài, ảnh hưởng rất lớn đến giao thông đi lại và sinh hoạt của cộng đồng dân cư Vấn đề đặt ra là ta cần tìm kiếm các giải

pháp phù hợp nhằm đẩy nhanh tiến độ thi công, rút ngắn thời gian hoàn thành, sớm đưa công trình vào phục vụ, giảm thiểu những ảnh hưởng lên giao thông đô thị Bởi vậy, việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao tốc độ thi công công trình ngầm

đô thị là vấn đề cần thiết hiện nay Trong phạm vi bản luận văn, tác giả nghiên cứu tìm kiếm giải pháp nâng cao tốc thi công hầm chui trong đô thị theo phương pháp đào hở, áp dụng với công trình hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia Trên cơ sở

đó, phân tích, tổng hợp khái quát những giải pháp đẩy nhanh tiến độ thi công hầm chui tại các đô thị nói chung

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề tài nghiên cứu nhằm tìm giải pháp phù hợp đầy nhanh tốc đô thi công khi thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia khi thi công bằng phương pháp đào hở Đưa công trình nhanh chóng hoạt động, giải quyết ách tắc giao thông, giảm thiểu ảnh hưởng đến giao thông và không gian xung quanh, góp phần tích cực cải thiện không gian đô thị

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài nghiên cứu về công trình hầm chui Trung tâm hội nghị quốc gia thi công theo phương pháp đào hở, từ đó đề xuất các giải pháp đẩy nhanh tiến độ thi công hầm chui theo phương pháp hở

4 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài luận văn bao gồm:

- Tổng quan các phương pháp thi công hầm theo phương pháp hở

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ đào hầm

- Nghiên cứu lựa chọn các giải pháp nâng cao tốc độ đào hầm phù hợp khi thi công bằng phương pháp hở

- Áp dụng giải pháp nâng cao tốc độ đào hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: Thu thập tài liệu, phân tích đánh giá và nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lí

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu đầy nhanh tốc độ thi công có ý nghĩa lớn trong giao thông đô thị Công trình hầm chui được hoàn thành sớm góp phần vào hệ thống giao thông

đô thị hiện đại, mở ra bộ mặt mới cho đô thị Bên cạnh đó, nó cũng thể hiện sự phát triển rõ nét trong công nghệ xây dựng nói chung, cũng như xây dựng công trình ngầm nói riêng

 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài đã nghiên cứu lựa chọn và đề xuất giải pháp thi công hợp lí khi thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia

 Ý nghĩa thực tiễn cuả đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn góp phần định hướng cho đơn vị thi công và các nhà quản lí khi thi công hầm chui

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đào Văn Canh,

với cấu trúc bao gồm: Phần Mở đầu, 3 chương, Phần Kết luận và Kiến nghị

- Hình vẽ: 40 hình vẽ

- Bảng biểu: 12 bảng

Qua đây, Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đào Văn Canh, người đã giành nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn Tác giả trong suốt thời gian

thực hiện bản luận văn này.Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô trong Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, cũng như các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG HẦM

THEO PHƯƠNG PHÁP HỞ 1.1 Tổng quan về các phương pháp thi công hầm

Ngày nay, trong thành phố nhiều loại công trình ngầm được phát triển và xây dựng nhằm đáp ứng nhiều yêu cầu và mục tiêu sử dụng khác nhau Hệ thống công trình ngầm mang lại cho các thành phố những hình ảnh và hiệu quả tốt về cảnh quan, môi trường, đồng thời tăng quỹ đất cho các công trình kiến trúc trên mặt đất, phát huy được tiềm năng dồi dào của khoảng không gian ngầm, góp phần mang lại những hiệu quả kinh tế trước mắt và lâu dài

Nói chung các công nghệ thi công công trình ngầm rất phong phú và đa dạng, chúng là tổ hợp khá linh hoạt của nhiều giải pháp kỹ thuật và sơ đồ công nghệ khác nhau Mỗi công nghệ thi công là tổ hợp của các yếu tố, các giải pháp kỹ thuật cơ bản :

- Phương pháp và kỹ thuật đào hay tách bóc đất đá

- Phương pháp và kỹ thuật bảo vệ trong khi thi công

- Sơ đồ đào hay sơ đồ thi công trên gương

Lựa chọn phương pháp thi công công trình ngầm phù hợp đóng vai trò quan trọng, và phụ thuộc nhiều vào các yếu tố địa chất,địa chất thủy văn, địa cơ học… Dựa theo không gian thi công có thể phân ra hai nhóm chính:

- Các phương pháp thi công lộ thiên

- Các phương thi công ngầm

\

Bảng 1.1 Các yếu tố cấu thành công nghệ thi công

Sơ đồ đào Phương pháp đào Mục tiêu bảo vệ

- Đào toàn gương

- Đào chia gương

Đào bằng các máy xúc bốc- máy xúc tay gầu

Đào bằng rửa lũa (sức nước, khí nén)

1.1.1 Phương pháp thi công ngầm

Toàn bộ kết cấu công trình ngầm được thi công lắp dựng trong điều kiện kín nóc hoặc lộ nóc nhưng tỷ lệ diện tích phần nóc lộ rất nhỏ so với tổng diện tích khối đất

đá xung quanh công trình ngầm Có nhiều phương thức thi công theo phương pháp ngầm được phát triển và áp dụng hiện nay

Sơ đồ đào Phương pháp khai đào

Biện phỏp thực hiện

trước khi đào

Biện phỏp thực hiện sau khi đào

+ Toàn tiết diện

+ Chia gương

+ Khoan nổ mỡn

+ Mỏy đào hầm

+ Nộn ộp ống (vỏ chống)

+ Cỏc biện phỏp gia cố, neo,

khiờn vũm lưỡi dao

khuyờn với kết cấu thộp

+ Cỏc phương phỏp xõy dựng kinh điển (nhõn đỡ của Đức, phương phỏp đún đỡ của Bỉ, Anh, ỏo cũ)

HèNH 1.2 PHÂN NHểM VÀ CÁCH GỌI CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CễNG

1.1.2 Phương phỏp thi cụng lộ thiờn

Theo phương phỏp này, toàn bộ hay một bộ phận của kết cấu cụng trỡnh ngầm được thi cụng lắp dựng trong điều kiện lộ núc, với chi phớ thấp hơn, đơn giản, ớt rủi ro hơn phương phỏp thi cụng ngầm Nhưng phương phỏp này đũi hỏi hiện trường thi cụng rộng Trước khi thi cụng cần thỏo lắp, chuyển rời hệ thống cỏp ngầm… gõy ảnh hưởng đến sinh hoạt bỡnh thường, gõy ỏch tắc giao thụng ( sẽ

trỡnh bày cụ thể trong mục 1.2)

1.2 Phương phỏp thi cụng lộ thiờn

Phương phỏp thi cụng lộ thiờn cú thể thực hiện với độ sõu khỏ lớn, thường từ

12 đến 50 một Độ sõu giới hạn này phụ thuộc vào cỏc yếu tố: Chất lượng của vật liệu xõy dựng; Chất lượng và khả năng hoạt động của mỏy múc thi cụng; Giỏ thành vật liệu, trang thiết bị kỹ thuật Phương phỏp thi cụng lộ thiờn phỏt triển mạnh và hoàn chỉnh về cụng nghệ, và được phõn ra cỏc phương thức sau:

- Phương thức thi cụng hở

- Phương thức thi cụng hạ dần

máy khiên

đào SM

đào toàn gương

đào từng phần gương

máy khoan hầm TBM

khiên Các phương pháp thi công

- Phương thức thi công hạ chìm

HÌNH 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG LỘ THIÊN

1.2.1 Phương pháp thi công hở

Trong các phương pháp thi công công trình ngầm đô thị thì phương pháp thi công hở là phương pháp thi công kinh tế nhất để thi công các công trình ngầm trong những điều kiện cho phép Tuy nhiên với năng lực và kinh nghiệm còn hạn chế, thì việc nghiên cứu và áp dụng hiệu quả các phương pháp trên cơ sở các kinh nghiệm đã đúc rút được ở trong và ngoài nước sẽ đóng vai trò tích cực cho giải pháp kỹ thuật và công nghệ hợp lý

Theo phương pháp thi công hở, đầu tiên đào hào từ trên mặt đất, sau đó thi công kết cấu CTN trong lòng hào (hố) đào và cuối cùng lại phủ đất hay vật liệu phủ lên công trình ngầm Kết cấu công trình ngầm thường được xây dựng từ đáy hào đào hay ít nhất là tường và nóc của công trình ngầm, sau đó các công việc khác

có thể thực hiện ngầm Phương pháp thi công hở có hai yếu tố quan trọng là:

- Hào hay hố đào với các giải pháp và phương tiện bảo vệ;

- Kết cấu của công trình ngầm

Khi thi công theo phương thức hở phải đặc biệt chú ý đến điều kiện đất nền

và mực nước ngầm vì chúng có ảnh hưởng đến độ ổn định của thành hào

Bảng 1.3 Mức độ sụt lở thành hào

Tên đất Mức độ sụt lở của thành hào

Trong hào không có nước ngầm Trong hào có nước ngầm Đất sét Ổn định trong thời gian dài Thường không bị sụt lở Đất cát bột Thường không bị sụt lở Rất ít sụt lở

định thành hào

Bắt buộc phải có biện pháp giữ ổn định thành hào

Hào có thể được thi công với thành hào nghiêng hoặc thẳng đứng tùy theo điều kiện mặt bằng thi công, thành hào đứng thường dùng thi công công trình ngầm trong thành phố Kết cấu bảo vệ thành hào có thể được thu hồi sau khi thi công kết cấu công trình ngầm nhưng cũng có thể được giữ lại làm một bộ phận quan trọng của kết cấu công trình ngầm Thành hào hay hố đào có thể được bảo vệ bằng các phương tiện và giải pháp khác nhau, tuỳ thuộc vào điều kiện thi công cụ thể Dựa vào phương thức bảo vệ, hay giữ ổn định hào có thể phân ra các nhóm phương thức thi công như trên hình 1.4

HÌNH 1.4 PHƯƠNG THỨC ĐÀO VÀ BẢO VỆ HÀO TRONG PHƯƠNG PHÁP HỞ

1.2.1.1 Hào đào thành nghiêng

Hào đào nghiêng được áp dụng khi mặt bằng thi công rộng, thành và nền hố móng có thể không cần chống giữ khi góc dốc của mái hố móng bằng hoặc nhỏ hơn trị số góc dốc tự nhiên của đất tại đó Hào được bảo vệ bằng lưới thép và bê tông phun hoặc thép hình cũng như tấm bê tông cốt thép kết hợp neo hoặc kết hợp các loại kết cấu đó Độ nghiêng của thành hào phụ thuộc vào loại đất nền Góc nghiêng thường nhỏ hơn 45º khi khối đất nền là đất rời hoặc dính kết yếu, với đất dính cứng hoặc nửa cứng có thể để góc dốc đến 60º và khi gặp đá rắn có thể để góc dốc đến 80º

Khi thi công theo phương pháp thành hào nghiêng cần chú ý:

- Khoảng không gian thi công thông thoáng lớn hơn,

- Làm tăng khối lượng đào, bốc, vận chuyển,

- Bãi chứa trung gian và khối lượng lấp đầy lớn

- Đòi hỏi phạm vi hoạt động rộng hơn của các phương tiện thi công

Khi hào có độ sâu lớn, lực tác dụng lên thành hào cao, điều kiện khối đất nền cũng như điều kiện thuỷ văn phức tạp cần có những giải pháp giữ ổn định các thành hào, tránh trượt Để bảo vệ bờ dốc có thể sử dụng các phương pháp chống giữ, gia cường đất đá bằng tông phun, vữa bê tông, neo chốt, vải địa kỹ thuật hoặc các phương pháp hoá học Khi hào có thời gian tồn tại phục vụ xây dựng dài cần

có các giải pháp thoát nước mặt, nước ngầm Khi hào nằm sâu dưới mực nước ngầm cần thực hiện công tác thoát nước theo các giếng khoan có hệ thống

1.2.1.2 Hào đào thành thẳng đứng

a Hào đào thành thẳng đứng với kết cấu tường bảo vệ được thu hồi

Trong thực tế khi đào hào nghiêng việc đào đất theo độ dốc tự nhiên làm tăng khối lượng đào cũng như lấp đất hoàn trả; cần có những công trình cần bảo vệ

HÌNH 1.5 : HÀO THI CÔNG CÓ THÀNH

NGHIÊNG

a) dạng có bờ dốc thông thường, b) dạng có thành thẳng phần dưới,

áp dụng khi mực nước ngầm thấp

c) dạng có thành thẳng phần trên (áp dụng trong điều kiện tương tự kiểu a

quanh khu vực thi công…Khi các điều kiện địa kỹ thuật, cũng như mặt bằng thi công không cho phép, hố móng có chiều sâu không lớn, đào trong điều kiện đất có

độ kết dính tốt, ổn định… ta nên đào hào với thành thẳng đứng Chiều sâu cho phép đào đất thẳng đứng không gây sụt lở xác định theo công thức (1-1)

c

h td

2 45

4 1

0 



(1-1) trong đó:

htd - chiều sâu cho phép đào đất thẳng đứng không cần chống, m;

; c;  - trọng lượng riêng, lực dính kết, góc ma sát trong của đất;

Trong trường hợp chiều sâu hố móng lớn hơn giá trị htd cho phép thì phải áp dụng ngay biện pháp giữ ổn định thành, nền hố móng để tránh sụt lở hay bùng nền sau khi đào Trình tự công việc khi thi công theo phương thức hào đào thành thẳng đứng với kết cấu bảo vệ được thu hồi bao gồm các phần việc và theo trình tự sau:

- Dọn dẹp, san gạt chuẩn bị mặt bằng;

- Thi công đóng cọc cừ vào nền đất dọc theo hướng tuyến dự kiến đặt công trình ngầm;

- Đào đất trong hố móng đã được bảo vệ bằng các thiết bị thi công lộ thiên;

- Gia cố giữ ổn định hệ thống cọc cừ bằng ván chèn, neo, giằng hay văng tăng sức (nếu cần) đồng thời với quá trình đào đất;

- Thi công đổ bê tông nền, lắp cốp pha đổ bê tông kết cấu công trình (nếu là

bê tông toàn khối) hoặc lắp ghép các cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn (nếu là cấu kiện đúc sẵn)

- Thi công lớp chống thấm (xử lý mối nối, bơm chèn bê tông vào phía sau vỏ chống, phun trát vữa chống thấm mặt trong, v v…)

- Hoàn thiện công trình;

- Lấp đất hoàn trả mặt bằng;

- Kéo rút cọc cừ

Trong quá trình thi công đào hào, nếu đáy hố móng nằm dưới mực nước ngầm hoặc thi công trong mùa mưa thì phải áp dụng đồng thời các biện pháp tiêu nước trong hố móng để đảm bảo hố móng khô ráo tạo điều kiện thuận lợi cho thi công và độ ổn định chung của hố móng Khi đào hào thẳng đứng, ta phân ra hai trường hợp

- Sơ đồ thi công không có khoảng hở giữa thành hào và kết cấu công trình

- Sơ đồ thi công có khoảng hở giữa thành hào và kết cấu công trình

* Phương án không có khoảng hở

Phương án này áp dụng khi điều kiện đất nền tương đối ổn định, kết cấu bảo

vệ thành hào không cần có kết cấu chống giữ bổ sung Theo đó thành hào được bảo

vệ bằng tường bảo vệ chống đỡ theo phương thẳng đứng hoặc gia cường theo

phương nằm ngang kết hợp neo Tường bao gồm cọc tựa chịu tải, được ép từ trên

xuống và các ván chèn (tường cọc- ván chèn)

Vì thành hào và kết cấu công trình sát nhau nên các cọc bị lệch nghiêng không thể rút ra mà không gây phá hủy hay tổn hại đến kết cấu cũng như lớp cách nước Tấm chèn bằng thép chỉ được sử dụng khi gặp điều kiện thuỷ văn và đất nền phức tạp, nhằm ngăn hiện tượng đất chảy và sụt lún các công trình xây dựng lân cận

- Sau khi thu hồi, tường khoảng hở được lấp đầy bằng cát và làm chặt,

- Có thể lắp lớp bảo vệ bằng đá hoặc bê tông,

- Nước chảy vào từ các lớp có thể bơm dễ dàng nhờ khoảng hở

Trong điều kiện thi công công trình ngầm đô thị ở một số đô thị lớn tại Việt Nam với mặt bằng thi công nhỏ hẹp nên thi công tường hào thẳng đứng là khá hợp

lí Bởi vậy trong phạm vi luận văn sẽ đề cập tới phương pháp thi công tường hào đứng

1 Công tác đào hố móng

Hiện nay thi công hố móng bằng phương pháp cơ giới có rất nhiều loại máy đào khác nhau: máy xúc thuỷ lực (gầu thuận, gầu nghịch), máy đào nhiều gầu, máy cạp đất, máy ủi, v v… Lựa chọn máy thi công phụ thuộc phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa kỹ thuật, vào loại đất, điều kiện mặt bằng thi công, kích thước hố, chiều cao mực nước ngầm, các phương tiện thi công sẵn có Để đào đất hố móng đặt công trình ngầm đô thị có ba dạng máy thi công cơ giới chủ yếu: Máy xúc thuỷ

lực; Máy cạp đất; Máy ủi

- Máy xúc thuỷ lực

HÌNH 1.7: SƠ ĐỒ CÁC LOẠI MÁY ĐÀO NHIỀU GẦU

a) loại guồng xích;

b) loại quay tròn

Có thể được sử dụng rộng rãi để đào đất ở trên khô hay dưới mực nước ngầm Máy xúc thuỷ lực đều có những động tác trong một chu kỳ công tác giống nhau: đào và nâng gầu, quay đến chỗ đổ, đổ và quay lại vị trí đào, hạ gầu để tiếp tục đào Thiết bị di chuyển của máy xúc thuỷ lực có thể là bánh xích hoặc bánh hơi

HÌNH 1.6 CÁC DẠNG THIẾT BỊ CỦA MÁY XÚC THỦY LỰC

a - Gầu thuận; b - Gầu nghịch; c - Gầu dây; d - Gầu ngoạm; e - Gầu bào

- Máy cạp (Scraper)

Là một loại máy làm đất vạn năng dùng để đào, vận chuyển, đổ và san đất thành từng lớp Quá trình làm việc của máy bao gồm: cắt đất, vận chuyển, đổ và san đất, quay về chỗ đào

Khi thi công đất, đường đi của máy cạp có thể tổ chức theo hai phương pháp:

đi dọc và đi ngang tuyến công trình Đi dọc tuyến công trình: dựng để thi công các công trình chạy theo tuyến dài Máy cạp làm việc trực tiếp trên đất cấp I và II, đối

với đất cấp III, IV cần phải xới tơi trước khi cho máy làm việc Nhìn chung, máy cạp ít được sử dụng trong thi công hố móng công trình ngầm đô thị

- Máy ủi:

Máy ủi là loại máy vừa đào, vừa vận chuyển Sơ đồ thi công thường áp dụng

là ủi ngang, ủi dọc theo tuyến

2 Công tác giữ ổn định thành hố móng sau khi đào

- Khi hố móng nông, áp lực đất nhỏ, không có nước ngầm chảy mạnh, ta đóng cọc thưa cách nhau một khoảng 0,8-1,5m Cọc đóng thường là cọc thép hình (I hoặc H), ván gỗ hoặc BTCT Cọc và ván sau khi thi công có thể thu hồi để sử dụng lại Ván có thể xếp theo phương ngang, phương đứng và yêu cầu sử dụng kết cấu văng, giằng tăng sức và liên kết các bộ phận của kết cấu tường bảo vệ Khi hố đào nông, có nước ngầm đóng ván cừ thép không chống làm việc dưới dạng công xôn Ván cừ thép sẽ được thu hồi bằng máy nhổ cọc hay cần trục tháp sau khi đó thi công kết cấu công trình ngầm

- Khi đất rời, không có nước ngầm hay đất dẻo đóng cọc thép kết hợp phun vữa bê tông giữ đất: Cọc thép được đóng xuống đến hết chiều sâu thiết kế Đào đến đâu, tạo mặt vòm giữa các cọc ngay bằng cách phun vữa bê tông lên vách đất tạo thành những vòm nhỏ

Công nghệ thi công xây dựng công trình ngầm trong trường hợp này bao gồm các công đoạn:

1 Đào hào kiểm tra sâu 1,5 - 2m, rộng 0,5 - 0,8m để định vị công trình ngầm

dự kiến;

2 Hạ cọc cừ;

3 Xúc bốc đất trong điều kiện nước ngầm, trong phạm vi tường cừ, neo gia cố nền bằng cọc neo khoan phun, phủ sỏi lên đáy hào;

4 đổ bêtông nền bằng công nghệ đổ dưới nước;

5 Hút nước tháo khô hào, đổ sang hào bên cạnh;

6 Dựng cốp pha, đổ bêtông và chống thấm cho kết cấu;

7 Lấp đầy hào;

8 Kéo rút cọc cừ

Khi gặp đất bão hoà nước với tính thấm nước kém không thể áp dụng việc

hạ thấp mực nước ngầm nhân tạo, các cọc thường được đóng sát nhau có tạo mối nối liên kết giữa các cọc vừa có tác dụng chống giữ vừa ngăn nước chảy vào công trỡnh Trong những trường hợp khác, các cọc thường được đóng cách nhau một khoảng 0,5 - 1,5m dọc theo biên hố móng, khoảng hở giữa các cọc được gia cố thêm trong quá trình đào bằng các tấm ván chèn hoặc lớp bê tông phun Ván chèn dùng để gia cố giữa các cọc, ván chèn có thể bằng ván gỗ hoặc bê tông cốt thép đúc sẵn Ván chèn thường có chiều dày từ 5 - 7 cm, nó có thể đặt nằm ngang được ghép tựa vào cánh (lưng) cọc rồi nêm chặt với đất Cũng có thể gia cố vách bằng ván thẳng đứng tựa lên các xà nằm ngang, các xà nằm ngang làm bằng thép góc hoặc thép chữ U tựa lên cọc

3 Thi công kết cấu chống

Sau khi hoàn thiện công tác đào và chống giữ hố móng đến độ sâu thiết kế, kết cấu công trình ngầm sẽ được thi công Đáy hố móng sau khi được làm phẳng

và đầm chặt sẽ được đổ một lớp bê tông đá dăm lót dầy 10 - 15cm trước khi thi công lắp cốp pha và đổ bê tông tại chỗ hay lắp ghép các kết cấu công trình ngầm đúc sẵn Kết cấu công trình ngầm thường là dạng khung bê tông cốt thộp hình chữ nhật, có hoặc không có kết cấu chống đỡ giữa (một nhịp hay hai nhịp) Kết cấu thường được đổ tại chỗ, kết cấu bán lắp ghép (nền và tường là BT đổ tại chỗ, nóc

là bêtông đúc sẵn) hoặc ở dạng lắp ghép toàn bộ

* Kết cấu bêtông đổ tại chỗ

Khi công trình đặt nông thường sử dụng dạng hình chữ nhật với các góc được tăng cường chống uốn Bằng cách sử dụng kết cấu bán lắp ghép với các tấm, các dầm nóc đúc sẵn dạng vòm hay bê tông dự ứng lực cho phép giảm bớt chiều cao nóc Công tác đổ bêtông cho đường hầm dài đòi hỏi hệ thống cốp pha di động cho phần thân và nóc hợp lí, như vậy có thể tiết kiệm được thời gian lắp dựng cốp

pha, vật liệu cốp pha và nhân lực thi công Nhờ các hệ cốp pha di động cấu thành

từ thép ống hay thép hình mà cúó thể tiến hành đổ bê tông cho tường và nóc đồng thời trong một công đoạn

* Kết cấu bêtông đúc sẵn

Kết cấu công trình ngầm đúc sẵn được lắp ráp bằng cần trục bánh xích hoặc bánh lốp đặt trên bờ hố móng, trực tiếp trong hố móng hoặc trên nóc công trình ngầm ở phần đã xây xong Kết cấu được lắp ghép theo chiều từ dưới lên trên: đặt tấm móng, tấm đáy, các tấm tường, cột, dầm dọc, dầm ngang, cuối cùng là các tấm trần (mái)

Trong điều kiện diện tích thi công chật hẹp nên sử dụng công nghệ dịch chuyển các đốt vỏ hầm đúc sẵn trượt trên nền hố móng Cụ thể sau khi gia cố hố móng nối vào buồng lắp ráp (là một phần của hố móng), tiến hành hạ từng đoạn vỏ hầm đúc sẵn vào buồng lắp ráp bằng cẩu, tổ hợp chúng lại rồi đẩy chúng theo nền

hố móng đã thi công Việc đẩy các đốt có thể bằng kích thuỷ lực tựa lên đầu của buồng lắp ráp tương tự như phương pháp nén ép ống, cũng có thể dùng hệ tời cáp

để kéo hầm Tời bố trí ở phía đầu hố móng đối diện Sau khi đẩy đốt vỏ vào vị trí thiết kế, tiến hành thi công phòng nước cho mối nối giữa các đốt, vỏ hầm với nền Khe hở giữa đáy đốt hầm với tấm bê tông cốt thép đáy được ép đầy hỗn hợp cát hoặc xi măng - cát

* Các dạng khung chống di động

Khi xây dựng công trình ngầm thành phố đặt nông bằng phương pháp lộ thiên có thể sử dụng khung chống thép tiết diện ngang hở để cơ giới hoá tối đa công tác đào, xúc đất và xây vỏ hầm Khung chống di động sử dụng khi thi công hầm nối ga của các tuyến xe điện ngầm, hầm giao thông ô tô, hầm đi bộ đặt nông, chiều dài lớn hơn 50 - 100m Phương pháp này dùng bất kỳ loại đất không cứng nào, loại trừ bùn và cát chảy Việc dịch chuyển khiên được thực hiện bằng hệ thống các kích thuỷ lực tựa lên các chi tiết vỏ hầm đã tổ hợp xong

Đầu tiên đào đất trong lòng hố móng thành từng bước 1,5m dưới sự bảo vệ của khiên Đất nền sau khi đào và làm phẳng được đầm chặt kỹ Song song với công tác đào, tiến hành hạ từng đốt vỏ hầm có chiều dài tương ứng (1,5m) vào vị trí thiết kế bằng cần cẩu di chuyển trên ray đặt dọc hai bên bờ hố móng Làm kín khe nối giữa các đốt bằng cách hàn nối lớp vật liệu chống thấm chờ sẵn của hai đốt hầm Khiên được di chuyển trên quãng đường bằng chiều dài một bước đào và trượt ra khỏi đốt vỏ hầm bằng kích thuỷ lực

b Hào thi công với tường bảo vệ là một phần của kết cấu công trình

* Phương thức tường nóc

Theo phương thức này, hào thi công không cần đào hoặc chỉ cần đào đến độ sâu nhất định để tháo dỡ, di chuyển tạm các hệ thống cống rãnh, cáp ngầm (nếu có) Tiếp đó tiến hành thi công tường cọc nhồi hay tường hào nhồi đến độ sâu dự định (thông thường đến tầng đất cách nước) Công đoạn tiếp theo là đổ bê tông nóc công trình ngầm (dạng vòm hay nóc phẳng), hoặc lắp ghép bằng các tấm panen đúc sẵn và phủ lớp ngăn cách, chống thấm Các công việc cũng lại được thực hiện ngầm trong lòng đất Phương thức này đó được sử dụng có hiệu quả trong trường hợp thi công dọc theo các đường phố chật hẹp và yêu cầu giải tỏa giao thông nhanh Sau khi lắp dựng xong các tấm panen và hoàn thiện trạng thái đường phố, giao thông trên phố lại có thể hoạt động bình thường không gây ảnh hưởng đến công tác thi công tiếp theo

HÌNH 1.8 QUY TRÌNH THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG ÁN TƯỜNG NÓC

Phương pháp tường nóc không đòi hỏi dựng tường cừ cọc ván đảm bảo ổn định thành hố đào, ổn định cho nhà cửa và các công trình lân cận Phương pháp này có thể áp dụng trong đất đá không cứng dạng bất kỳ trừ loại đất bùn chảy đất

có lỗ rỗng lớn hoặc đất có hang Karster, có hiệu quả nhất khi chiều sâu hố đào lớn hơn 5-6m Sử dụng vữa sét để gia cường thành hào, không cần xây dựng hệ thống thoát nước hoặc hạ mực nước ngầm nhân tạo, giảm khối lượng đào đất, tránh tiếng

ồn và rung, giảm nặng nhọc và tăng nhịp độ xây dựng

+ Các ưu điểm cơ bản của phương án:

- Các tường bên và nóc hầm tạo ra kết cấu bảo vệ thành hào rất tốt

- Đào và bóc đất không bị cản trở bởi hệ bảo vệ tường, tường bê tông có khả năng cách nước nhất định, mặc dù không lâu dài,

- Giao thông trên đường phố chỉ bị gián đoạn tạm thời, trừ khi thi công các ngã tư, thời gian ngừng đi lại chỉ khi xúc bốc đất phía trên nóc, thi công lắp dựng nóc hầm

và hoàn tất đường

- Không gây biến dạng đáng kể vùng lân cận và không gây chấn động,

- Loại trừ giải pháp thi công dưới các công trình xây dựng,

- Có thể thi công sớm và kịp thời,

- Khi thi công cẩn thận các tường trong đất, các tường này có thể trở thành một bộ phận của kết cấu công trình

+ Các nhược điểm cơ bản:

- Trong khu vực có nước ngầm, tường trong đất và tường của kết cấu công trình phải thiết kế với áp lực nước tổng thể,

- Các lớp cách nước ở giữa hoặc phía trong không an toàn và kinh tế bằng lớp cách nước phủ ngoài,

- Việc di dời các ống dẫn hiện có và xây dựng các hệ thống hỗ trợ giao thông tạm đòi hỏi chi phí và cũng không đơn giản

* Phương thức tường nền

Theo phương thức này, đầu tiên từ mặt đất tiến hành đào các hào hay hố thi công, tiếp đó tiến hành lắp dựng kết cấu của công trình ngầm trên hào, hố đào và sau cùng lấp lại bằng vật liệu lấp phủ Tuỳ thuộc vào đặc điểm cơ học, địa chất của khối đất, thành hào có thể nghiêng hoặc thẳng đứng và có thể cần hoặc không cần phải chống giữ Kết cấu chống giữ thành hào được sử dụng có thể là cọc-ván ép,

cọc cừ (tường cọc cừ), tường khoan nhồi (tường cọc nhồi) hay tường hào nhồi (tường trong đất) bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép, có thể được gia cố thêm bằng neo, khoan phun ép (khoan phụt) kích chống, giằng Trường hợp sử dụng

tường cọc nhồi hay tường hào nhồi, kết cấu đáy của công trình ngầm thường liết kết với tường tạo thành một bộ phận của kết cấu công trình ngầm Như vậy thi công theo phương pháp tường nền gồm những bước cơ bản sau:

- Xây tường bằng phương pháp tường trong đất;

- Đào bóc đất đến mức nền thiết kế công trình ngầm;

- Thi công nền, sau đó là nóc hầm bằng BT đổ tại chỗ hay BT lắp ghép;

HÌNH 1.9 THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG ÁN TƯỜNG NỀN

+ Các ưu điểm cơ bản của phương án:

- Các tường bên và nền hầm có tác dụng ngăn cách nước ngầm với đất trong lòng

hố móng tạo điều kiện thuận lợi cho công tác đào,

- Đào và bóc đất có thể sử dụng các thiết bị thi công có tính cơ giới cao, năng suất xúc bốc lớn không phải sử dụng các phương pháp đào ngầm (moi đất) như trong phương pháp tường nóc,

- Không gây biến dạng đáng kể vùng lân cận và không gây chấn động,

- Có thể thi công sớm và kịp thời,

- Khi thi công cẩn thận các tường trong đất, các tường này có thể trở thành một bộ phận của kết cấu công trình

+ Các nhược điểm cơ bản:

- Trong khu vực có nước ngầm, tường trong đất và tường của kết cấu công trình phải thiết kế với áp lực nước tổng thể,

- Các lớp cách nước ở giữa hoặc phía trong không an toàn và kinh tế bằng lớp cách nước phủ ngoài,

- Việc di dời các ống dẫn hiện có và xây dựng các hệ thống hỗ trợ giao thông tạm đòi hỏi chi phí và cũng không đơn giản

- Làm gián đoạn giao thông trong thời gian thi công công trình

* Thi công kết cấu tường bảo vệ

Tường bảo vệ được để lại làm một bộ phận của kết cấu công trình ngầm được sử dụng khi tường bê tông trong đất và kết cấu công trình ngầm có thể liên kết với nhau Tường bê tông trong đất có thể là tường khoan cọc nhồi hoặc tường hào nhồi, được thi công xây dựng theo các công nghệ khác nhau Phương thức để lại tường bảo vệ có lợi khi cần hạn chế hoặc ngăn chặn biến dạng các công trình lân cận

+ Chống bằng cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi có sử dụng ống vách: Loại này thường sử dụng khi thi công

những cọc nằm kề sát với công trình có sẵn hoặc do những điều kiện địa chất dặc biệt Cọc này thuận lợi cho thi công vì không phải lo việc sập thành hố khoan, công trình ít bị bẩn vì không phải sử dụng dung dịch Bentonite, chất lượng cọc rất cao Tuy nhiên phương pháp này sử dụng máy thi công lớn, cồng kềnh, khi máy làm việc thì gây rung và tiếng ồn lớn và rất khó thi công đối với những cọc có độ

dài trên 30m

Cọc khoan nhồi không dùng ống vách: Phương pháp này thi công nhanh,

đảm bảo vệ sinh môi trường và ít ảnh hưởng đến các công trình xung quanh, thích hợp với loại đất sét mềm, nửa cứng nửa mềm, đất cát mịn, cát thô hoặc có lẫn sỏi

cỡ hạt từ 20-100mm Cọc khoan liền nhau tạo thành vách đất chống sau đó tiến hành đào đất Biện pháp này áp dụng khi chiều sâu hố đào lớn, áp lực đất lớn Công trình là nhà xây chen cần bảo vệ xung quanh khỏi bị sụt lún Vách chống có thể tham gia chịu lực cùng móng công trình nhưng ít khi sử dụng nó làm tường bao

tầng hầm vì khả năng chống thấm không cao

+ Chống bằng cọc Barrettete

Cọc Barrettete là một loại cọc khoan nhồi, không thi công bằng lưỡi khoan hình tròn mà là thi công bằng máy đào gầu ngạm hình chữ nhật Cọc barrette

thường là hình chữ nhật có kích thước: chiều rộng 0.6÷1.5m, chiều dài 2.2÷6.0m, thực chất là những bức tường sâu trong đất bằng bê tông cốt thép Thi công cọc barrette về cơ bản giống như thi công cọc khoan nhồi, chỉ khác là ở thiết bị thi công đào hố và hình dạng lồng cốt thép Thi công cọc khoan nhồi thì dùng lưỡi khoan hình ống tròn và lồng cốt thép hình ống tròn, còn thi công cọc barrette thì dùng loại gầu ngoạm hình chữ nhật và lồng cốt thép có tiết diện hình chữ nhật

+ Tường hào nhồi (tường trong đất)

Nhìn chung, công nghệ thi công tường bê tông cốt thép theo phương thức tường hào nhồi bao gồm các giai đoạn thi công nhất định như sau:

- Chuẩn bị mặt bằng xây dựng;

- Xây dựng theo trục dự kiến của tường các tường định vị để định hướng các máy làm đất, đảm bảo ổn định cho phần trên vách hào;

- đào từng đốt hào trong vữa sét;

- đặt vào hào các khung cốt thép và thiết bị chặn đầu của đốt hào;

- đổ bê tông tường bằng phương pháp đổ bê tông trong nước

Các tường chịu lực trong đất sẽ tiếp nhận cả tải trọng ngang và tải trọng thẳng đứng Do đó, khi thiết kế tường phải xét đến tất cả các lực tác dụng lên tường để đảm bảo độ bền và tính ổn định trong quá trình xây dựng và khai thác

a Các đoạn hào giao nhau;

b Các đoạn hào nối với nhau (khe nối bằng ván khuôn dạng ống);

c Hào liên tục nhồi từng đoạn;

d Hào liên tục nhồi liên tục

công trình Phổ biến hiện nay là các kết cấu tường hào nhồi với chiều dầy từ 0,4 ÷ 1,0m Việc phân hào thành từng đốt được tiến hành ngay trên tường định vị Máy làm đất đào hào phụ thuộc vào loại và nhóm đất, vị trí bố trí công trình

và chiều sâu của hào, dạng kết cấu của tường: tường cọc nhồi, tường hào nhồi, v v…Máy làm tơi đất, dùng trong các thiết bị khoan; máy khoan cắt hoặc các tổ hợp khoan; máy đào gầu ngoạm hoặc máy đào gầu nghịch… được dùng để đào hào Đất đào trong hào cũng có thể được lấy đi bằng các thiết bị thuỷ lực (đầu xói, đầu hút…)

Do chuyển động xoay và chuyển động thẳng ngược lại của ống thẳng đứng cùng với các lưỡi cắt mà xảy ra việc cắt đất Sau mỗi lần đi sẽ bóc một lớp đất dầy 3cm Đất đào ra được trộn vào vữa sét và đưa lên mặt đất bằng đầu hút Tốc độ đào hào khoảng 0,6 - 2m/h, năng suất đào hào 7 - 8m3/h Toàn bộ quá trình đào, lấy đất lên, di chuyển máy đào đều được cơ giới hoá Các máy đào gầu ngoạm chủ yếu áp dụng trong điều kiện đất mềm, sử dụng hợp lý hơn cả trong điều kiện thành phố vì chiếm rất ít mặt bằng Gầu ngoạm chuyên dụng hiện nay cho phép đào hào rộng 0,6m, sâu đến 16m trong đất nhóm I đến IV Để di chuyển các thiết bị đào, sử dụng các thiết bị di chuyển dạng máy ủi hoặc máy xúc, cũng có thể sử dụng các thiết bị

cơ giới chuyên dùng

Tuỳ thuộc vào loại tường là tường hào nhồi liên tục hay tường hào nhồi từng đoạn, việc thi công đào và đổ bê tông có thể kết thúc trên từng đoạn 4 ÷ 6m trước khi chuyển sang thi công đoạn kế tiếp hoặc công tác đào và đổ bê tông tiến hành song song với nhau Thông thường, tiến hành đào hào trên từng đốt cách quãng, đốt để lại chưa đào đóng vai trò trụ đất giữa hai đốt

Cũng có thể đào hào liên tục trên suốt chiều dài công trình ngầm, đào đến đâu thì bơm vữa sét vào hào đến đó, vữa sét có độ nhớt thấp sau khi thấm vào trong đất sau tường sẽ tạo trên mặt tường hào lớp màng bền và đặc chặt có chiều dày 0,5-30mm, chính nhờ màng này mà vữa sét không thấm vào phía đất đá sau tường nữa và chống giữ cho tường hào khỏi sập và đảm bảo truyền tất cả áp lực tĩnh và động trong vữa sét lên đất đá sau tường hào Để tường hào ổn định, cần

thiết sao cho áp lực vữa sét phải lớn hơn áp lực chủ động của đất và nước, mật độ cần thiết của vữa sét sẽ là 1,01-1,05 G/cm3 Sau đó vữa sét được thay thế bằng tư-ờng ngăn bằng bêtông đúc tại chỗ hay bêtông cốt thép lắp ghép

- Hạ khô có hút nước hoặc hạ mực nước ngầm;

- Hạ dần sử dụng khí nén ngăn nước chảy vào buồng công tác

HÌNH 1.11 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG HẠ DẦN( BÊ TÔNG ĐÚC SẴN LẮP GHÉP)

Để hạ dần các đốt hầm xuống dưới mặt đất chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân của đốt hầm đó Tuy nhiên khi đó trọng lượng đốt hầm, chi phí vật liệu làm vỏ hầm sẽ tăng rất cao Đối với công trình kích thước nhỏ, trọng lượng bản thân không đủ thắng tổng hợp lực ma sát dọc theo mặt ngoài kết cấu và lực chống xuyên của đất dưới nền thì phải dùng thêm các máy chấn động để hạ, hoặc gia tải phụ thêm trên nóc kết cấu

Người ta dùng các thiết bị máy xúc hoặc thủ công, xói nước (đất rời như cát,

á cát) để hạ khô có hút nước hoặc hạ mực nước ngầm Hạ dần sử dụng khí nén ngăn nước chảy vào buồng công tác sử dụng trong trường hợp thi công qua vùng đất bão hoà nước nhưng không cho phép hạ thấp mức nước ngầm như đất đá có thành phần hạt mịn đến rất mịn, hàm lượng bùn sét đủ lớn có tính thấm thấp không cho phép hạ thấp mực nước ngầm Buồng công tác nằm dưới đáy kết cấu CTN được đặt trong chế độ khí nén, áp lực khí nén tạo ra trong buồng công tác cân bằng với áp lực nước ngầm bên ngoài có tác dụng giữ ổn định khối đất lộ sau khi đào Theo sơ đồ này, buồng công tách rời bên dưới đốt hầm đúc sẵn hoặc hạ dần trong vùng kín nước từ phía bên trong đốt hầm đã hạ trước đó hoặc không gian công tác bên trong buồng sẽ được thay đổi phù hợp với kết cấu đường hầm Để giảm ma sát giữa mặt hông ngoài vỏ đường hầm với đất đá bao quanh khi tiến hành hạ dần và để tăng năng suất, chất lượng thi công, ta sử dụng vữa sét bentonit bơm ép vào khoảng hở giữa vỏ hầm với đất đá bao quanh Cũng có thể dùng hệ thống thiết bị gồm các kích thuỷ lực và vành tỳ để kích ép đốt hầm xuống

1.2.3 Phương pháp hạ chìm

Phương pháp hạ chìm sử dụng khi thi công công trình ngầm qua sông biển Việc lựa chọn giải pháp thi công phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như chiều dài tuyến, hình dạng mặt cắt ngang, độ sâu đáy sông biển, điều kiện địa chất Kết cấu công trình ngầm được chế tạo sẵn thành các đoạn vỏ hầm được bịt kín tạm thời và kéo nổi trên mặt sông (biển) tới vị trí hạ chìm xuống dưới mặt sông (biển) đến cao trình thiết kế có thể là trên nền đất (hào) khi mực nước nông hoặc lơ lửng trong nước (khi mực nước sâu) Sau đó các đoạn được ghép nối lại với nhau tạo thành đường hầm hoàn chỉnh, cuối cùng lấp phủ đất đá lại bảo vệ phía trên nóc hầm

HÌNH 1.12 MỘT SỐ TIẾT DIỆN NGANG CÔNG TRÌNH THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HẠ CHÌM

Đường hầm hạ chìm thường chia thành 4 đoạn: đoạn đào lộ thiên, đoạn đào ngầm, giếng đứng 2 bên bờ và đoạn hạ chìm Hai đầu đoạn hạ chìm thường bố trí giếng đứng có tác dụng thông gió, cung cấp điện, thoát nước và giám sát Trong một số trường hợp có thể bỏ qua giếng đứng nếu điều kiện địa hình và địa chất cho phép (công trình ngầm nằm ở độ sâu nhỏ) Vỏ hầm chủ yếu làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép đúc sẵn

Đối với đường hầm vỏ thép, lớp vỏ bê tông phía trong được thi công khi lớp vỏ thép đốt hầm đang nổi trên mặt nước Ngược lại, đốt vỏ hầm bằng bê tông được đúc hoàn chỉnh trước khi kéo thả trên mặt nước đến vị trí hạ chìm Công nghệ

hạ đốt hầm phụ thuộc vào chiều sâu và tốc độ của dòng chảy cũng như năng lực thiết bị

* Hạ chìm bằng thuyền cần cẩu: Phương pháp này đòi hỏi diện tích mặt sông

trong thi công rộng, áp dụng với đốt hầm có khả năng tự chìm Hệ thống cần cẩu

bố trí trên các thuyền (xà lan) treo các đốt vỏ hầm tại các góc bằng cáp kéo, số

lượng thuyền cẩu phụ thuộc vào sức nâng của cẩu và trọng lượng đốt vỏ hầm

* Hạ chìm bằng thùng nổi: Phương pháp này thích hợp với đốt hầm lớn

Thường sử dụng 4 thùng nổi hình vuông với lực nổi 1000-1500kN đặt ở 4 góc của tấm đỉnh (cạnh thùng dài 10m, chiều cao khoảng 4m) trực tiếp treo đốt hầm lên Lực cẩu của dây treo phải tác dụng vào trung tâm của các thùng nổi Bốn chiếc thùng nổi chia là 2 nhóm trước và sau, dùng dầm mắt cáo liên kết lại Thùng nổi có tác dụng treo, định vị đốt hầm trong quá trình chất tải, giữ ổn định đốt hầm theo

phương thẳng đứng trong quá trình hạ chìm đốt hầm

* Hạ chìm bằng sàn tự nâng: Khi chiều sâu hạ đốt hầm lớn hơn 15-20m, tốc

độ dòng chảy lớn việc dùng sàn tự nâng có hiệu quả Nó có thể dịch chuyển ở trong nước và được đặt vào vị trí nhờ các trụ đỡ co rút được Khi di chuyển cả cụm thiết bị và đốt hầm tới vị trí hạ chìm, dùng thủy lực hạ 4 chân xuống tận đáy nước

để định vị sau đó hạ chìm đốt hầm xuống dưới

HÌNH 1.13 CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THIÊM

1.3 Nhận xét chương:

Ngày nay công nghệ thi công công trình ngầm ngày càng phát triển, đa dạng

và phong phú, với các phương pháp thi công ngầm và phương pháp thi công lộ thiên Khi đó sẽ có nhiều lựa chọn cho phương pháp thi công cho các công trình ngầm Tùy theo các tính năng kỹ thuật, cũng như các yếu tố ảnh hưởng về địa chất, địa chất thủy văn khu vực, trình độ cũng như kinh nghiệm của người lao động sẽ lựa chọn được phương án thi công phù hợp với điều kiện mỗi công trình cụ thể Với các hầm chui trong thành phố thì phương pháp thi công hiệu quả và phù hợp là phương pháp thi công lộ thiên, trong đó phương pháp thi công hở là phương pháp thi công kinh tế nhất để thi công các công trình ngầm, trong những điều kiện cho phép Nhiều hầm chui tại các đô thị lớn của Việt Nam cũng thi công theo phương pháp hở với kết cấu tường trong đất đã phát huy được hiệu quả trong thực

tế sử dụng