Nghiên cứu ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt đất áp dụng nghiên cứu đối với đường tàu điện ngầm tại hà nội

Nghiên cứu sử dụng mô hình số, tính toán dự báo độ lún bề mặt xuất hiện khi thi công đường hầm tàu điện ngầm trong đất yếu 41 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG

Trang 1

HOÀNG AN ĐÀ GIANG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG QUAN VỊ TRÍ GIỮA HAI ĐƯỜNG HẦM SONG SONG TỚI ĐỘ LÚN BỀ MẶT ĐẤT ÁP DỤNG NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM TẠI HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã số: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS Võ Trọng Hùng

HÀ NỘI - 2013

Trang 2

kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Hoàng An Đà Giang

Trang 3

1.2 Tình hình về cấu tạo của các đường hầm đô thị 13

1.3 Đặc điểm thi công và điều kiện xây dựng hai đường hầm song song 14 1.4 Các nghiên cứu về sự ảnh hưởng của phương pháp thi công tới độ lún bề

1.4.1 Ảnh hưởng của phương pháp thi công hầm bằng máy TBM đến độ

Trang 4

1.7 Các yếu tố khác ảnh hưởng tới độ lún bề mặt 27

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM VỀ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG QUAN VỊ TRÍ GIỮA HAI ĐƯỜNG HẦM

2.1.Phân loại tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song 31 2.2 Tổng quan các phương pháp tính toán, dự báo đọ lún bề mặt gây ra bởi

2.3 Phương pháp lý thuyết tính toán dự báo độ lún bề mặt xuất hiện khi thi

2.4 Phương pháp lý thuyết đánh giá mức độ lún bề mặt xuất hiện khi thi

2.5 Nghiên cứu sử dụng mô hình số, tính toán dự báo độ lún bề mặt xuất hiện khi thi công đường hầm tàu điện ngầm trong đất yếu 41

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG QUAN VỊ TRÍ GIỮA HAI ĐƯỜNG HẦM SONG

3.1 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan

vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt trong trường hợp hai

3.2 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan

vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt trong trường hợp tổng

Trang 5

phương pháp mô hình hóa 53 3.4 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan

vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt 54

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN BỀ MẶT

4.1 Giới thiệu sơ lược về Tuyến Đường sắt Đô thị Thí điểm tại thành phố Hà

4.2 Điều kiện xây dựng đường tàu điện ngầm tại Hà Nội 58 4.3 Xác định các yếu tố ảnh hưởng tới độ lún bề mặt khi xây dựng đường tàu

4.3.2 Xác định các yếu tố ảnh hưởng tới độ lún bề mặt khi xây dựng đường

4.4 Áp dụng nghiên cứu để tính toán, dự báo xác định độ lún bề mặt xuất hiện khi thi công hai đường hầm song song tại Hà Nội 64

Trang 6

a - khoảng cách giữa 2 trục đường hầm theo phương ngang, m;

b - khoảng cách giữa 2 trục đường hầm theo phương thẳng đứng, m;

i - khoảng cách từ điểm uốn đến trục phễu lún, m;

K - hệ số phụ thuộc vào điều kiện địa chất của khối đất;

Sx - độ lún tại vị trí nằm các trục đường hầm một đoạn x, m;

x - khoảng cách từ trục công trình đến vị trí tính lún, m;

W - Nửa chiều rộng phễu lún, m;

A - tỷ số của nửa chiều rộng phễu lún và điểm uốn phễu lún i;

β - góc tại biên hầm giữa điểm giới hạn ảnh hưởng lún so với phương thẳng đứng, o;

VS- thể tích phễu lún, m3;

Smod- độ lún thay đổi khi xét đến trình tự thi công, m;

M - hệ số thay đổi

Trang 7

1 Bảng 1.1 Chi tiết về hai đường hầm song song tại Lafayette

2 Bảng 1.2 Thông tin chi tiết thi công hai đường hầm song song

3 Bảng 2.1 Điều kiện địa chất khu vực khảo sát tuyến số 7

4 Bảng 2.2 Kết quả tính toán độ lún bề mặt tại các mặt cắt khảo

5 Bảng 3.1 Thông số giả định khi thi công hai đường hầm song

6 Bảng 3.2 Thông số giả định khi thi công hai đường hầm song

7 Bảng 4.1 Khảo sát địa chất tại dọc tuyến đường sắt đô thị thí

8 Bảng 4.2 Thiết kế kỹ thuật tuyến tàu điện ngầm tại ví trí mặt

9 Bảng 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới độ lún bề mặt khi thi công

11 Bảng 4.5 Độ lún bề mặt theo các phương pháp lý thuyết 64-66

Trang 8

1 Hình 1.1 London Underground hệ thống tàu điện ngầm đầu

2 Hình 1.2 Ga Mayakovskaya là một trong những hệ thống tàu

3 Hình 1.3 Tuyến xe điện ngầm số 14 - “Meteor” ở Paris 7

4

Hình 1.4 Bản đồ các tuyến đường sắt đô thị theo Quy hoạch

phát triển giao thông vận tải Hà Nội đến năm 2020 được phê

duyệt năm 2008

9

6 Hình 1.6 Độ lún bề mặt gây ra bởi hai đường hầm song song

7 Hình 1.7 Độ lún bề mặt gây ra bởi hai đường hầm song song

8 Hình 1.8 Mô hình xác định ảnh hưởng của khoảng cách giữa

hai đường hầm song song cùng mức tới độ lún bề mặt 21

9 Hình 1.9 Độ lún bề mặt gây ra bởi từng đường hầm độc lập

với khoảng cách giữa hai đường hầm là 1,5D 22

Trang 9

15

Hình 1.15 Kết quả khảo sát đường cong lún khi thi công hai

đường hầm song song bên dưới một đường hầm khác tại

Heathrow Express

27

16 Hình 1.16 Mối quan hệ giữa độ sâu, bán kính đường hầm và

17 Hình 2.1 Tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song

18 Hình 2.2 Hình dạng phễu lún theo phương vuông góc với trục

19 Hình 2.3 Sơ đồ tính toán độ lún bề mặt xuất hiện khi thi công

20 Hình 2.4 Hình dạng phễu lún xuất hiện khi thi công 2 đường

hầm song song theo phương trình của O’Reilly & New (1988) 40

21 Hình 2.5 Mô hình lưới sai phân hữu hạn phục vụ tính toán độ

lún bề mặt khi xây dựng tuyến số 7 Tehran Metro 43

23 Hình 3.2 Đường cong lún trên bề mặt xuất hiện khi thi công

hai đường hầm song song trong trường hợp tổng quát 50

Trang 10

hai đường hầm song song trong trường hợp tổng quát 52

26 Hình 3.5 Mô hình xác định ảnh hưởng của tương quan vị trí

giữa hai công trình ngầm tới độ lún bề mặt 53

27 Hình 4.1 Mô tả mặt cắt ngang địa chất lựa chọn phục vụ tính

28 Hình 4.2 Hình dạng đường cong lún trên bề mặt xuất hiện tại

mặt cắt lựa chọn theo các phương pháp tính 66

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng về kinh tế, các cơ sở hạ tầng cũng phải thay đổi để thích ứng Một trong số các vấn đề đó là giao thông và đặc biệt là giao thông đô thị Giao thông ở các đô thị ngày nay đang ở mức quá tải và không gian mặt đất không đủ để đáp ứng nhu cầu, việc quy hoạch lại hệ thống đường là bài toán nan giải cho các nhà quy hoạch Chính vì vậy, ta phải nghiên cứu sử dụng các quỹ không gian khác như khoảng không gian bên trên và khoảng không gian ngầm

Trong điều kiện quỹ đất hạn hẹp, mật độ các công trình, đường giao thông trên bề mặt tương đối dày đặc và không được quy hoạch phù hợp, để phát triển

hệ thống cơ sở hạ tầng nhất thiết phải phát triển hệ thống các công trình ngầm Tốc độ và quy mô phát triển của hệ thống các công trình ngầm tại nhiều thành phố trên thế giới đã minh chứng điều đó Tại thành phố Hồ Chí Minh, đã và đang

có các dự án xây dựng công trình ngầm được triển khai như đường hầm Thủ Thiêm qua sông Sài Gòn cùng các hệ thống đường tàu điện ngầm Còn tại thành phố Hà Nội, vấn đề này cũng đã được các nhà quản lý, nghiên cứu khoa học quan tâm song vì những lý do nhất định mà chủ yếu là hạn chế về nguồn vốn xây dựng nên vẫn chưa được triển khai trong thực tế

Trong khu vực đô thị, khi xây dựng các đường hầm giao thông công cộng thường dẫn tới hiện tượng lún bề mặt có khả năng gây thiệt hại tới các công trình trên bề mặt đang tồn tại Hệ thống tàu điện ngầm trong đô thị hiện nay thường xây dựng hai đường hầm song song cùng mức với nhau phục vụ hai chiều đi lại của đường tàu điện ngầm Tuy vậy, với sự tập trung dân số tại các thành phố lớn, nhu cầu đi lại tăng cao đòi hỏi phải mở rộng hệ thống giao thông ngầm, để tận dụng khoảng không gian ngầm, cần mở rộng hệ thống tàu điện ngầm theo các mức khác nhau Tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song sẽ có ảnh hưởng nhất định tới độ lún bề mặt Việc xem xét, tính toán ảnh hưởng của mối

Trang 12

tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song đến độ lún bề mặt là cần thiết để phục vụ cho công tác hỗ trợ cho hệ thống công trình trên mặt đất

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt đất

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi của luận văn tập trung nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định

độ lún bề mặt gây ra bởi hai đường hầm song song trong trường hợp cùng trục khác mức và trường hợp tổng quát, thi công trong điều kiện địa chất đô thị trên nền đất yếu, được thi công bằng phương pháp sử dụng máy khoan hầm Kết quả nghiên cứu được áp dụng thí điểm cho các đường hầm tàu điện ngầm xây dựng trong điều kiện địa chất tại Hà Nội

4 Nội dung nghiên cứu

Trên cơ sở các kết quả tổng kết, đánh giá về ảnh hưởng của đường hầm đơn, các đường hầm song song tới độ lún bề mặt khi thi công các công trình ngầm trên thế giới trong các khu vực đô thị qua vùng đất đá mềm Kết hợp với các kết quả đánh giá điều kiện địa chất khu vực thành phố Hà Nội theo quan điểm xây dựng công trình ngầm, nội dung luận văn sẽ tổng hợp các giải pháp đánh giá ảnh hưởng của hai đường hầm song song đến độ lún bề mặt Từ đó, nghiên cứu và đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt

Nội dung chính của luận văn bao gồm:

đường hầm song song tới độ lún bề mặt

vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt đất

Trang 13

- Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sự ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt đất

ngầm Hà Nội

Trong chương 1, nội dung luận văn tiến hành tổng hợp các nghiên cứu về

hệ thống tàu điện ngầm, tình hình xây dựng các đường hầm song song với nhau trong thực tế tại đô thị, điều kiện xây dựng, cấu tạo của các đường hầm đô thị và tập trung vào các nghiên cứu về hiện tượng lún mặt đất khi xây dựng đường hầm độc lập hoặc hai đường hầm xây dựng song song với nhau Từ những nghiên cứu

đã có đưa ra kết luận về ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song đến độ lún bề mặt và so sánh các kết quả nghiên cứu

Nội dung chương 2 tập trung nghiên cứu các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để tính toán độ lún bề mặt trong các trường hợp thi công công trình ngầm độc lập và hai công trình ngầm song song cùng mức

Từ những nghiên cứu trong chương 2, chương 3 luận văn nghiên cứu xây dựng, đề xuất phương pháp lý thuyết, xây dựng mô hình xác định ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa hai đường hầm song song tới độ lún bề mặt

Với kết quả nghiên cứu đã đề xuất trong chương 3, luận văn thực hiện áp dụng tính toán độ lún mặt đất cho một mặt cắt địa chất đại diện của hai đường tàu điện ngầm tuyến Nhổn - Ga Hàng Cỏ tại thành phố Hà Nội trong chương 4

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn được thực hiện bằng phương pháp phân tích tài liệu, phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp mô hình

Trang 14

7 Ý nghĩa thực tiễn

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là sử dụng để bước đầu tính toán độ lún bề mặt khi thi công hai đường hầm song song Phương pháp có thể được áp dụng tính toán cho tuyến đường tàu điện ngầm thi công trong thành phố Hà Nội tuyến Nhổn - Ga Hàng Cỏ

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng tương quan vị trí giữa hai đường hầm song

song tới độ lún bề mặt Áp dụng nghiên cứu đối với đường tàu điện ngầm tại Hà Nội” được thực hiện trong bối cảnh ở thành phố Hà Nội hầu như vẫn chưa tiến

hành xây dựng các công trình ngầm nằm trong phạm vi nghiên cứu của đề tài Vì vậy, các kết quả của phương pháp đều dựa trên các kết quả nghiên cứu khi xây dựng các tuyến đường tàu điện ngầm trên thế giới Để kết quả nghiên cứu của đề tài phát huy hiệu quả trong thực tiễn cần có những nghiên cứu bổ sung trong thời gian tới gắn liền với những dự án, công trình ngầm cụ thể sẽ thực hiện

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS.Võ Trọng Hùng, người đã dành nhiều thời gian quan tâm giúp đỡ tác giả trong quá trình công tác cũng như trong quá trình viết bản luận văn tốt nghiệp Cao học Sự giúp

đỡ tận tình của thầy giáo đã giúp tác giả rất nhiều để hoàn thành bản luận văn này

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện đề tài, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ tận trình của các thầy, cô giáo trong Bộ môn Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ,

sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Phòng Đại học và sau Đại học, sự giúp đỡ của Nhà trường Đại học Mỏ - Địa chất và bạn bè, đồng nghiệp

!

Trang 15

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TƯƠNG QUAN VỊ TRÍ GIỮA HAI ĐƯỜNG HẦM SONG SONG

TỚI ĐỘ LÚN BỀ MẶT ĐẤT

1. !

1.1 Tổng quan về hệ thống tàu điện ngầm đô thị trên thực tế trên thế giới

và ở Việt Nam

Đường tàu điện ngầm còn được gọi là metro (viết tắt của metropolitan) là phương thức vận tải hành khách đường sắt đô thị với khối lượng lớn, tốc độ cao,

sử dụng không gian ngầm đô thị Trong giai đoạn 2010-2011, tàu điện ngầm ở một số đô thị lớn trên thế giới đã chuyên chở một khối lượng lớn hành khách đi lại, góp phần giải quyết nạn ùn tắc giao thông, như: Tokyo 3.200 triệu hành khách/năm, Seoul 2.500 triệu hành khách/năm, Moscow 2.400 triệu hành khách/năm, Bắc Kinh 2.180 triệu hành khách/năm, New York 1.640 triệu hành khách/năm, Paris 1.500 triệu hành khách/năm, Luân Đôn 1.100 triệu hành khách/năm Các quốc gia phát triển, các quốc gia và khu vực láng giềng đã vượt trước Việt Nam khá xa về lĩnh vực xây dựng hệ thống tàu điện ngầm:

Nước Anh là nước đầu tiên trên thế giới xây dựng hệ thống tàu điện ngầm Underground, đoạn tàu điện ngầm đầu tiên dài 6 km khánh thành năm 1863 Vào những năm ấy, tàu chạy chủ yếu bằng hơi nước và hơn 60 % là chạy ở trên mặt đất không hoàn toàn đúng như tên gọi của nó Đến tận gần 30 năm sau, tức là vào năm 1890, hệ thống tàu chạy bằng điện đầu tiên do công ty đường sắt London áp dụng kỹ thuật mới xây dựng bằng đường ống đưa tàu xuống sâu hơn trong lòng đất Hiện nay hệ thống tàu điện ngầm của Anh dài 417,5 km, 247 ga Còn ở New York (Mỹ) hệ thống tàu điện ngầm dài 384,9 km, với 484 ga

!

Trang 16

Hình 1.1 London Underground hệ thống tàu điện ngầm đầu tiên trên thế giới [3]

Tại Moskva tuyến tàu điện ngầm đầu tiên đã được xây dựng năm 1931 và khai thác năm 1935 với 13 nhà ga từ ga Sokolniki tới ga Park Kultury trên tuyến đường dài 11,2 km và trở thành hệ thống tàu điện ngầm nổi tiếng thế giới Hệ thống tàu điện ngầm của Moskva hiện có 12 tuyến, dài 293,1 km, 177 nhà ga (trong đó có 14 ga nổi còn lại là ga ngầm), ga sâu nhất ở cao độ -84 m, khoảng cách các ga trung bình 1,8-2,5 km Năm 2008 hệ thống này đã chuyên chở 2,573

tỷ lượt hành khách Đây là hệ thống metro có trọng tải hành khách lớn thứ 2 thế giới, sau hệ thống metro ở Tokyo Hằng ngày, có hơn 7 triệu hành khách đi lại trong hệ thống này Mỗi ga metro đều được trang trí rất công phu Nơi đây được mệnh danh là “Cung điện ngầm dưới lòng đất” Tuy metro Moskva không phải

là hệ thống metro lớn nhất thế giới nhưng có một điều chắc chắn rằng, nó là hệ thống metro đẹp nhất thế giới

!

Trang 17

Hình 1.2 Ga Mayakovskaya là một trong những hệ thống tàu điện ngầm

đẹp nhất thế giới [4]

Ở Paris (Pháp) hệ thống tàu điện ngầm Métro Paris có 16 tuyến (hình 1.3), dài 211 km theo thống kê đến năm 2007, với 298 trạm, hiện nay Métro Paris phục vụ bình quân 4,5 triệu lượt người mỗi ngày Vào năm 2005, Métro Paris có tổng cộng 1,365 tỷ lượt hành khách

!

Hình 1.3 Tuyến xe điện ngầm số 14 - “Meteor” ở Paris [5]

Tại Nhật, hệ thống tàu điện ngầm Tokyo vào thời điểm tháng 6 năm 2008, toàn bộ mạng lưới Tokyo Metro, Toei và Tokyo Waterfront Area Rapind Transit

có 282 nhà ga, 14 tuyến với chiều dài cả hệ thống là 3.288 km Các mạng lưới Tokyo Metro và Toei mỗi ngày vận chuyển tổng cộng trung bình 8 triệu lượt hành khách Dù được xếp hạng nhất về số lượt hành khách sử dụng trên thế giới,

hệ thống tàu điện ngầm chỉ chiếm một phần nhỏ lượng khách vận chuyển bằng

Trang 18

tàu đường ray nhanh nặng ở Tokyo, chỉ 282 ga trên tổng số 882 ga đường ray tại thời điểm năm 2007

Singapore bắt đầu xây dựng tàu điện ngầm vào năm 1993 với tuyến dài 67

km (trong đó có 20 km đi ngầm), tiếp tục phát triển tuyến Đông - Bắc 20 km đi ngầm (1998) và tuyến vành đai 34 km đi ngầm (2002)

Thái Lan xây dựng tuyến tàu điện ngầm đầu tiên Chaloem Ratchamongkhon tại thủ đô Bangkok vào năm 1996 và đưa vào khai thác tháng

7 năm 2004, dài 21,5 km với 18 ga Tuyến này cũng là giai đoạn khởi đầu của dự

án hệ thống đường sắt đô thị dài 326 km, trong đó có 42 km đi ngầm

Đài Loan đã đưa tuyến tàu điện ngầm đầu tiên của thành phố Đài Bắc đi vào hoạt động từ năm 1996, hiện đang khai thác 10 tuyến dài 106 km với 96 ga, năng lực vận chuyển 1,66 triệu hành khách/ngày; đang xây dựng 60 km và 52

ga, sẽ xây dựng thêm 98 km để hoàn thiện hệ thống tàu điện ngầm 270 km với năng lực vận chuyển 3,6 triệu hành khách/ngày Còn tại thành phố Cao Hùng đã đưa vào hoạt động hệ thống tàu điện ngầm từ năm 2008 và hiện có 2 tuyến dài 42,7 km với 38 ga trong đó có 24 ga đi ngầm

Vào những năm 1950 Trung Quốc đã chuẩn bị cho dự án tàu điện ngầm và sau đó là thực hiện quy hoạch mạng lưới tàu điện ngầm của thủ đô Bắc Kinh Năm 1965, giai đoạn 1 của dự án tàu điện ngầm Bắc Kinh dài 54km đã được khởi công xây dựng và đi vào hoạt động năm 1970 Bắc Kinh đã có 9 tuyến tàu điện ngầm hoạt động, dài 189 km, với 138 ga Từ năm 1998 có 21 dự án đường sắt nội đô ở Trung Quốc đã được khởi công, dài 500 km, vồn đầu tư khoảng 170

tỷ nhân dân tệ Chi phí trung bình đối với tàu điện ngầm là 400-500 triệu nhân dân tệ/1 km, gấp từ 2-3 lần so với xây dựng đường sắt trên cao (150-250 triệu nhân dân tệ/1 km)

Mức tự động hoá của tàu điện ngầm rất cao, thường không có người quản

lý giúp giảm chi phí về nhân lực vận hành hệ thống

Trang 19

Hệ thống tàu điện ngầm thường được dùng để đáp ứng các nhu cầu của thành phố trung tâm nơi tập trung quá nhiều công trình dân dụng mà các giải pháp đường sắt nổi, đường sắt trên cao không giải quyết được vấn đề Phương pháp đào hở, đào bằng các máy khoan hầm TBM bên dưới các công trình đang tồn tại trên mặt đất là những phương pháp đang được sử dụng rộng rãi để xây dựng đường hầm tàu điện ngầm

Hình 1.4 Bản đồ các tuyến đường sắt đô thị theo Quy hoạch phát triển giao

thông vận tải Hà Nội đến năm 2020 được phê duyệt năm 2008 [2]

Hệ thống đường sắt đô thị đi ngầm và đi trên cao đã được đề cập từ đồ án Điều chỉnh quy hoạch chung Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 được phê duyệt năm

1998 (tại Quyết định số 108/1998/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ), sau đó đã được cụ thể hóa trong Quy hoạch phát triển giao thông vận tải Thủ đô Hà Nội năm 2020, được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt năm 2008 tại Quyết định số

Trang 20

90/2008/QĐ-TTg Theo đó đường sắt đô thị của Thủ đô bao gồm 6 tuyến: Tuyến 1: Ngọc Hồi - Như Quỳnh (38,7 km); Tuyến 2: Nội Bài - Thượng Đình (35,2 km); Tuyến 2A: Cát Linh - Hà Đông (14 km); Tuyến 3: Nhổn - Hoàng Mai (21 km); Tuyến 4: Tuyến vòng, nối các tuyến 1, 2, 3 và 5 (53 km); và Tuyến 5: Nam Tây Hồ - Hòa Lạc (34,5 km) Đến năm 2020 sẽ có khoảng 35 km Metro đi ngầm trong tổng số gần 200 km đường sắt đô thị (hình 1.4)

Các dự án đường sắt đô thị đang được thực hiện theo quy hoạch là:

- Tuyến 1: Yên Viên - Ngọc Hồi, 27 km đi trên cao (giai đoạn 1: 15 km, giai đoạn 2: 12 km), do Bộ Giao thông vận tải thực hiện

- Tuyến 2: Nam Thăng Long - Thượng Đình (Dự án 1: Nam Thăng Long - Trần Hưng Đạo 11,5 km, với 3 km đi trên cao và 8,5 km đi ngầm Dự án 2: Trần Hưng Đạo - Thượng Đình 5,7 km đi ngầm), 17,2 km (với 14,2 km đi ngầm), do thành phố Hà Nội thực hiện

- Tuyến 2A: Cát Linh - Hà Đông, 13 km đi trên cao, do Bộ Giao thông vận tải thực hiện

Sau khi Quốc hội thông qua Nghị quyết số 15 về điều chỉnh địa giới hành chính thành phố Hà Nội (2008), Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 tại Quyết định số 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011 Tổng công ty Tư vấn thiết kế giao thông vận tải (TEDI) đang nghiên cứu Quy hoạch phát triển giao thông vận tải Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2050 Quy hoạch này sẽ làm

rõ hơn vai trò của các tuyến đường sắt đô thị đi ngầm và đi trên cao trong mạng lưới giao thông vận tải đo thị đa phương thức, xác định vị trí các tuyến ga và quy

mô thích hợp

Quy hoạch phát triển giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh đến năm

2020 và tầm nhìn sau năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 101/QĐ-Ttg ngày 22/01/2007, mạng lưới giao thông vận tải đa

Trang 21

phương thức đang trong quá trình quy hoạch, trong đó gồm có hệ thống đường sắt đô thị (UMRT), đường sắt vận tải nhẹ (LRT) và đường sắt đơn ray (monorail) Tuyến 1 và tuyến 2 đang trong giai đoạn thực hiện Các tuyến UMRT đều có đoạn đi ngầm ở nội thành và đi trên cao ở ngoại thành Theo đó, về quy hoạch đường sắt đô thị có 7 tuyến UMRT và 3 tuyến đường sắt nhẹ (1 tuyến LRT

và 2 tuyến monorail) cụ thể như sau:

- Tuyến 1: Bến Thành - Suối Tiên (19,7 km với 2,6 km đi ngầm và 17,1 km

đi trên cao);

- Tuyến 2: Thủ Thiêm - Bến xe Tây Ninh (19,2 km; Giai đoạn 1: Bến Thành

- Tham Lương 11, 322 km);

- Tuyến 3A: Bến Thành - Tân Kiên (12,14 km);

- Tuyến 3B: Ngã Sáu Cộng Hòa - Hiệp Bình Phước (11,5 km);

- Tuyến 4: Bến Cát - Nguyễn Văn Linh (24 km);

- Tuyến 5: Cầu Sài Gòn - Bến xe Cần Giuộc mới (23,39 km);

- Tuyến 6: Bà Quẹo - Vòng xoay Phú Lâm (khoảng 10 km)

Tuyến đường sắt đô thị số 1 Bến Thành - Suối Tiên là tuyến đường sắt đô thị đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh đã bắt đầu được khởi công xây dựng, được Ủy ban Nhân dân thành phố Hồ Chí Minh phê duyệt thực hiện tháng 4/2007

Liên quan đến dự án đường sắt đô thị Tuyến 1 Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) đã khảo sát sơ bộ Dự án Nhà ga trung tâm Bến Thành giai đoạn 2011-2012

Trong quá trình chuẩn bị đầu tư và thực hiện đầu từ các dự án các vấn đề sau đây cần phải tiếp tục được nghiên cứu để nâng cao hiệu qủa sử dụng và khai thác hệ thống đường sắt đô thị tại Thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh như sau (TEDI và TEDI South, 2012):

- Chưa có sự liên kết trong toàn bộ hệ thống giữa các tuyến;

- Việc trung chuyển hành khách giữa các tuyến tại ga chưa thuận lợi;

Trang 22

- Việc điều phối vận hành hệ thống giữa các tuyến chưa thể thực hiện được;

- Chưa tổ chức cứu hộ cứu nạn chung trong hệ thống;

- Chưa tận dụng khai thác chung các hệ thống thiết bị, depot;

- Chưa có sự kết nối giữa công trình ngầm hiện hữu với các tuyến tàu điện ngầm;

- Chưa có một quy trình, quy định thống nhất cho các công tác lập dự án, thi công, bàn giao sử dụng đối với không gian ngầm đô thị;

- Thiếu cơ sở dữ liệu được quản lý thống nhất về công trình ngầm hiện hữu

Rõ ràng là tàu điện ngầm là một phương thức vận tải hành khách công cộng không thể thiếu ở các đô thị lớn, góp phần quan trọng cho việc khắc phục tình trạng quá tải, ùn tắc giao thông trên mặt đất và làm hiện đại hóa hệ thống giao thông đô thị

Với những kinh nghiệm phát triển tàu điện ngầm của các nước đi trước và những thực tiễn xây dựng hệ thống tàu điện ngầm của Thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh sẽ là những bài học qúy giá cho việc quy hoạch không gian ngầm và hệ thống tàu điện ngầm ở các đô thị lớn của Việt Nam mà trước hết là: các đô thị loại I trực thuộc Trung ương: Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ; Các đô thị loại I trực thuộc tỉnh: Thái Nguyên (tỉnh Thái Nguyên), Việt Trì (tỉnh Phú Thọ), Nam Định (tỉnh Nam Định), Vinh (tỉnh Nghệ An), Huế (tỉnh Thừa Thiên - Huế), Quy Nhơn (tỉnh Bình Định), Nha Trang (tỉnh Khánh Hòa), Buôn Ma

Thuột (tỉnh Đắc Lăk), Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng)

!

1.2 Tình hình về cấu tạo của các đường hầm đô thị

Các đường hầm trong đô thị thường tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng và biện pháp thi công mà có cấu tạo khác nhau

Đường tàu điện ngầm là dạng đặc biệt của hệ thống đường sắt thích hợp với các thành phố trung tâm và các vùng lân cận Với đặc thù phải xây dựng trong

Trang 23

môi trường đô thị nơi tập trung nhiều công trình dân sinh, thường được đặt gần mặt đất để thuận tiện cho người sử dụng, quá trình xây dựng dài nhưng vẫn phải đảm bảo an toàn cho công trình bề mặt và sự vận hành giao thông trên mặt đất nên hiện nay phương pháp xây dựng chủ yếu được sử dụng để xây dựng đường tàu điện ngầm là sử dụng máy khiên đào Các nhà ga có thể được được xây dựng bằng phương pháp đào hở để tiết kiệm chi phí Và như vậy, hình dạng tiết diện mặt cắt ngang khi thi công của đường tàu điện ngầm thường là hình tròn, sử dụng kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn để lắp ghép kết cấu chống

Vì người đi bộ có thể lên xuống với góc độ lớn, quay đầu với góc tuỳ ý nên đường hầm dành cho người đi bộ có yêu cầu tối thiểu và nguyên thuỷ nhất của đường hầm Công tác xây dựng đường hầm cho người đi bộ có rất ít hạn chế Do

đó, tiết diện mặt cắt ngang sử dụng của đường hầm thường hình chữ nhật để có thể tận dụng hết khoảng không gian ngầm, đường hầm thường được đặt nông sát mặt đất để thuận tiện cho người đi bộ sử dụng Phương pháp xây dựng chủ yếu cho các đường hầm này là phương pháp thi công lộ thiên

Đường hầm kỹ thuật được xây dựng để vận chuyển nước hoặc nước thải tuỳ theo mục đích sử dụng khác nhau Nguồn cung cấp nước ngọt cho thành phố, kênh mương, thuỷ lợi, đường hầm xả, công trình thuỷ điện và đường hầm dẫn dòng là một số ví dụ về đường hầm kỹ thuật Với mục đích sử dụng như vậy kết cấu đường hầm kỹ thuật thường bao gồm đặc tính trơn nhẵn và cách nước Độ trơn nhẵn của đường hầm phụ thuộc vào vận tốc dòng nước và độ dài đường hầm Bên cạnh đó tính cách nước phụ thuộc vào áp suất bên trong và bên ngoài đường hầm

Vì vậy kết cấu chống của đường hầm kỹ thuật thường có yêu cầu về tính trơn nhẵn và tính cách nước cao hơn các loại đường hầm khác Các đường hầm này thường có yêu cầu về độ sâu đặt hầm, phương pháp thi công sử dụng trong

Trang 24

đô thị thường dùng máy khiên đào, khi phương pháp thi công bằng máy khiên đào không mang lại hiệu quả hoặc không khả thi có thể sử dụng phương pháp thi công thông thường

1.3 Đặc điểm thi công và điều kiện xây dựng hai đường hầm song song Trong các dự án xây dựng đường hầm vì nhiều lý do khác nhau nên thường

bố trí hai hay nhiều đường hầm song song Đặc biệt trong lĩnh vực giao thông vận tải khi thiết kế đường hầm giao thông thì đi kèm với nó bắt buộc phải có thông gió, đường hầm thoát hiểm Khi lưu lương phương tiện giao thông quá lớn, công trình phục vụ cho nhiều loại phương tiện như ô tô, tàu điện ngầm, xe lửa, thì kích thước đường hầm phải đủ lớn Việc lựa chọn phương án hai hay nhiều hầm phải được xem xét, tính toán và lựa chọn

Đối với những dự án đường hầm dẫn nước, khi lưu lượng tính toán lớn dẫn đến kích thước đường hầm phải lớn hơn do đó thường phải lựa chọn hai đường hầm Hơn nữa, ngoài việc thiết kế hầm chính còn phải bố trí hầm phục vụ thi công như hầm thông gió, hầm vận chuyển, hầm xả lũ, Chúng thường là các đường hầm nhánh đôi khi là những nhánh song song

Khi thi công đường hầm trong đô thị nói chung thường gặp các vấn đề sau:

- Không gian thi công bằng phương pháp ngầm chật hẹp

- Các công trình dân sinh trên mặt đất không cho phép thi công bằng phương pháp đào hở, cũng như thi công công trình ngầm bằng phương pháp nổ mìn thông thường

- Điều kiện địa chất trong đô thị nhìn chung thường yếu, đòi hỏi phải có biện pháp chống đỡ ngay sau khi đào đồng thời chống sập lở gương đào

- Đối với thành phố Hà Nội nói riêng, vì cơ sở hạ tầng không đồng bộ, quy hoạch không hợp lý nên phần ngầm của các công trình xây dựng trên mặt đất rất phức tạp gây ra rất nhiều khó khăn khi quy hoạch và xây dựng tuyến tàu điện ngầm

Trang 25

- Vì xây dựng trong thành phố nên luôn phải có biện pháp đảm bảo an toàn giao thông trên mặt đất khi thi công công trình ngầm

Đối với thi công hai đường hầm song song ngoài những khó khăn kể trên sẽ

- Yêu cầu về độ chính xác khi thi công cao hơn, vì khi thi công hai đường hầm song song ngoài việc khống chế độ chính xác của tim hầm còn phải khống chế độ chênh cao và khoảng cách giữa hai đường hầm

- Ứng suất xung quanh khối đất đá bao quanh 2 công trình ngầm song song biến đổi phức tạp hơn, đòi hỏi thiết kế vỏ chống cần phải được tính toán kỹ lưỡng

1.4 Các nghiên cứu về sự ảnh hưởng của phương pháp thi công tới độ lún

bề mặt khi xây dựng trong đô thị

cụ thể mà chỉ có thể xác định dựa trên kinh nghiệm, các thông số đo đạc tại hiện trường

Hiện nay, khi thi công công trình ngầm trong đô thị, do ảnh hưởng của yếu

tố con người và công trình sẵn có trên mặt đất, việc thi công các đường hầm

Trang 26

bằng phương pháp khoan nổ mìn không thể được sử dụng được, phương pháp thi công hở chỉ cho phép thi công các đoạn đường hầm có chiều dài nhỏ, thời gian thi công ngắn Vì vậy, phương pháp hiệu quả và khả thi nhất hiện nay khi thi công các đường hầm có chiều dài lớn trong đô thị là sử dụng máy khiên đào

Cơ chế lún xảy ra khi thi công công trình ngầm bằng máy khiên đào có thể phân thành 4 nhóm sau:

và khả năng ổn định liên quan tới hình dạng, kích thước công trình ngầm

- Sụt lún dọc theo trục khiên đào (b) (chiếm 40 - 50 % tổng độ lún): gây ra bởi 2 nguyên nhân chủ yếu là tồn tại khoảng hở giữa khối đất và thành máy khiên đào, tính ma sát giữa khiên đào với khối đất:

• Răng cắt của máy khiên đào thường được thiết kế để đào với tiết diện lớn hơn so với tiết diện thiết kế để làm giảm lực ma sát nên đã hình thành khoảng hở giữa khối đất với thành khiên đào

Trang 27

• Rất khó để điều khiển hướng máy khiên đào, đặc biệt tại các đoạn hầm cong Vì vậy, trong trường hợp chung, tại các đoạn hầm cong, đường biên công trình ngầm thường tạo bởi tập hợp của các đoạn thẳng ngắn có hình zíc zắc và tiết diện đào bên phải của khiên thường lớn hơn so với thiết kế Nói cách khác, khi đào tại các đoạn cong, luôn tồn tại các khoảng trống giữa khối đất và thành khiên đào

- Sụt lún do khoảng hở giữa biên đào và vỏ chống (c) (chiếm 30 - 40 % tổng

độ lún): tại vị trí cuối khiên, tồn tại khoảng hở giữa đuôi khiên với khối đất bao quanh phụ thuộc vào:

• Khoảng hở dọc theo khiên;

• Chiều dày vành làm kín đuôi khiên (loại vành đơn, vành kép) và đường kính của đường hầm;

• Khoảng hở giữa mặt trong lớp vành làm kín đuôi khiên và mặt ngoài lớp

vỏ chống đường hầm

- Sụt lún do vỏ chống bị uốn võng (d) (rất nhỏ): Trong trường hợp vỏ chống

có tính linh hoạt, biến dạng của vỏ chống đủ lớn sẽ gây ra thêm những dịch chuyển sụt lún không đáng có trong khối đất

Ảnh hưởng của phương pháp thi công tới độ lún bề mặt được đánh giá thông qua trị số VL Việc xác định trị số VL sẽ được trình bày rõ hơn trong chương 2

Theo các nghiên cứu trên thế giới, hình dạng lún bề mặt khi thi công hai đường hầm song song trong đô thị thường có nhiều hình dạng Khác với khi thi công đường hầm độc lập sẽ hình thành một kiểu đường cong lún, đường cong này có tính chất đối xứng, khi thi công hai đường hầm song song, đường cong lún bề mặt thường có nhiều hình dạng, có thể đối xứng (trường hợp 2 đường hầm song song cùng trục), hoặc bất đối xứng (trường hợp 2 đường hầm song song không cùng trục)

Trang 28

Theo kết quả khảo sát độ lún bề mặt gây ra khi thi công đường hầm thứ hai song song cùng mức với đường hầm thứ nhất tại Lafayette Park và St James Park có thể thấy được trình tự thi công có ảnh hưởng nhất định tới hình dạng đường cong lún đặc biệt trong trường hợp hai đường hầm song song khác trục Hình 1.6 và 1.7 là kết quả báo cáo khảo sát đường cong lún phía trên 2 đường hầm song song cùng mức tại Lafayette Park và St James Park [8]

!

Bảng 1.1 Thông tin chi tiết về hai đường hầm song song

tại Lafayette Park và St James Park [8]

Trang 30

Nhận xét:

Theo kết quả khảo sát ta có thể thấy:

- Khi có ảnh hưởng của đường hầm thứ nhất đã thi công từ trước đó, độ lún

bề mặt tối đa khi thi công đường hầm thứ hai tăng lên so với trường hợp khi chỉ

có duy nhất đường hầm thứ hai

- Hình dạng đường cong lún gây ra khi thi công đường hầm thứ hai không còn tính chất đối xứng theo trục công trình mà có xu hướng bị nghiêng lệch về phía đường hầm thứ nhất

1.5 Nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố khoảng cách giữa hai công trình ngầm song song tới độ lún bề mặt

Cùng với sự mở rộng dân cư tập trung tại đô thị, các phương tiện công cộng phục vụ đi lại được phát triển mạnh mẽ Các đường tàu điện ngầm được coi là giải pháp tối ưu nhất hiện nay Thông thường các đường tàu điện ngầm được thi công thành hai dường hầm song song cùng mức đặt gần nhau để phục vụ 2 chiều của tuyến đường Việc thi công các đường hầm này sẽ gây ra ảnh hưởng tới bề mặt đất và gây ra một độ lún nhất định Yếu tố khoảng cách giữa hai đường hầm

có ảnh hưởng đặc biệt tới độ lún trên bề mặt Hàng loạt các nghiên cứu, mô hình kiểm tra đã được tiến hành để xác định giá trị độ lún tại vùng chồng chất để cho

ra phương pháp dự báo độ lún khi thi công hai đường hầm song song cùng mức Nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố khoảng cách tới hai đường hầm song song đã được tiến hành trong mô hình kiểm tra độ lún khi xây dựng hai đường hầm song song của S Divall, R.J Goodey, R.N Taylor Trong nghiên cứu này, các tác giả đã xây dựng các mô hình giống nhau về điều kiện địa chất, điều kiện thi công và chỉ thay đổi khoảng cách giữa hai đường hầm Khoảng cách giữa hai đường hầm được thay đổi theo các giá trị: 1,5D; 3D; 4,5D Mô hình tiến hành thử nghiệm được mô tả trong hình 1.8

!

Trang 31

Hình 1.8 Mô hình xác định ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai đường hầm

song song cùng mức tới độ lún bề mặt [9]

Kết quả nghiên cứu được chia thành 2 phần:

- Phần 1: Kết quả đo độ lún bề mặt gây ra bởi từng đường hầm độc lập xác định bằng máy cảm biến LVDT được mô tả trong hình 1.9, 1.10, 1.11 Hai đường cong lún được xác định qua việc đọc thông số trước và sau khi đào một đường hầm Dữ liệu đường cong lún được liên kết với đường hầm mô phỏng thứ nhất (A) và thứ hai (B) không kể thi công bên trái hay bên phải trước

Trang 32

Hình 1.9 Độ lún bề mặt gây ra bởi từng đường hầm độc lập với khoảng cách

giữa hai đường hầm là 1,5D [9]

!

giữa hai đường hầm là 3D [9]

!

Khoảng cách tính từ tâm mô hình (mm)

Dữ liệu độ lún gây ra bởi hầm A

Dữ liệu độ lún gây ra bởi hầm B

Đường cong lún theo dữ liêu độ

lún gây ra bởi hầm A

Độ lún bề mặt (mm)

Đường cong lún theo dữ liêu độ lún

gây ra bởi hầm A

Trang 33

Theo kết quả độ lún đo được khi đào được hầm A, người ta vẽ đường cong Gaussian biểu thị đường cong lún, từ kết quả này có thể thấy:

• Trạng thái độ lún bề mặt khi thi công đường hầm A trong tất cả 3 trường hợp đều cho kết quả tương tự phương pháp đề xuất của Peck (1969)

• Hình dạng đường cong lún xuất hiện khi thi công đường hầm A có tính chất đối xứng

!

- Phần 2: Độ lún bề mặt gây ra bởi hai đường hầm song song so sánh với một

số phương pháp tính toán dự báo độ lún được mô tả trong hình 1.12, 1.13, 1.14

Đường cong lún theo dữ liêu độ lún

Trang 34

Hình 1.12 Độ lún bề mặt gây ra bởi hai đường hầm song song với khoảng cách

!

giữa hai đường hầm là 3D [9]

Dữ liệu độ lún từ máy cảm biến LVDT

O’Reilly & New (1982)

Addenbrooke & Potts (2001)

Hunt (2005)

Trang 35

!

Theo kết quả nghiên cứu trong phần này có thể thấy:

- Ở trường hợp hai đường hầm song song cách nhau 1 khoảng 1,5D độ lún tối đa tăng lên rất lớn, gần gấp 2 lần so với khi chỉ có đường hầm A, hình dạng đường cong lún vẫn có thể coi như đối xứng với trục đối xứng nằm ở chính giữa khoảng cách giữa hai đường hầm

- Trong trường hợp thứ 2 khi khoảng cách giữa hai đường hầm tăng lên 3D,

độ lún tối đa gia tăng không đáng kể tại vị trí trục đường hầm A, và gia tăng lớn tại vị trí trục đường hầm B Hình dạng đường cong lún lúc này không còn tính chất đối xứng, độ lún tối đa xuất hiện bên phía đường hầm B Xuất hiện cực trị tại vị trí trung tâm khoảng cách giữa hai đường hầm, gây ra sự biến thiên trong biểu đồ độ lún gây ra bởi hai đường hầm

- Đối với trường hợp khoảng cách giữa 2 đường hầm tăng lên 4,5D, độ lún tối đa tại vị trí trục đường hầm A hầu như không thay đổi, độ lún tối đa tại vị trí trục đường hầm B có tăng lên nhưng nhỏ hơn so với trường hợp khoảng cách

Hunt (2005)

Trang 36

giữa 2 đường hầm là 3D Giá trị cực trị tại vị trí trung tâm khoảng cách giữa hai đường hầm tăng lên so với trường hợp khoảng cách giữa hai đường hầm là 3D Như vậy, với kết quả nghiên cứu này có thể kết luận như sau:

- Khoảng cách giữa hai đường hầm càng tăng thì độ lớn tối đa càng giảm

- Độ lún tối đa xuất hiện bên phía đường hầm thi công sau

- Với khoảng cách giữa hai đường hầm ở một giá trị đáng kể sẽ xuất hiện điểm cực trị tại vị trí trung tâm khoảng cách giữa hai đường hầm, khi giá trị này nhỏ tới mức có thể bỏ qua, lúc đó có thể coi hai đường hầm làm việc độc lập và không gây ảnh hưởng lún lẫn nhau

1.6 Nghiên cứu về ảnh hưởng của công trình ngầm thi công bên dưới tới công trình ngầm thi công bên trên

Theo kết quả khảo sát được công bố của Cooper & Chapman (1998), khi thi công 2 đường hầm song song nằm ở độ sâu -28 m tại Heathrow Express, 2 đường hầm này đã gây ra độ lún đến đường hầm đã có trước đó ở độ sâu -13 m Chi tiết thông tin về đường hầm được đưa trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Thông tin chi tiết thi công hai đường hầm song song

tại Heathrow Express [8]

Trang 37

Hình 1.15 Kết quả khảo sát đường cong lún khi thi công hai đường hầm

song song bên dưới một đường hầm khác tại Heathrow Express [8]

Trong kết quả khảo sát được báo cáo có thể thấy:

- Khi thi công đường hầm thứ nhất độ lún tại đường hầm nằm phía trên có dạng đường cong Gaussian, độ lún tối đa tại vị trí trục đường hầm

- Khi thi công đường hầm thứ hai, đường cong lún thay đổi hình dạng và độ lún tối đa nghiêng về phía trục đường hầm thứ hai

- Như vậy, khi thi công đường hầm bên dưới một đường hầm đã có trước đó

sẽ ảnh hưởng đến độ lún của đường hầm nằm bên trên và điều này sẽ ảnh hưởng tới độ lún trên mặt đất

1.7 Các yếu tố khác ảnh hưởng tới độ lún bề mặt

Ngoài yếu tố khoảng cách giữa hai công trình ngầm và vị trí tương đối giữa chúng trong không gian còn 1 số yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới độ lún bề mặt Những yếu tố này có ảnh hưởng tới độ lún bề mặt khi xây dựng công trình ngầm

Trang 38

trong mọi trường hợp dù là xây dựng đường hầm độc lập hay các đường hầm song song:

- Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn xung quanh công trình ngầm Đây là yếu tố quan trọng hàng đầu quyết định phương pháp thi công, tính toán thiết kế kết cấu chống, ảnh hưởng lớn đến độ lún bề mặt

- Mối quan hệ giữa độ sâu và hình dạng tiết diện mặt cắt ngang đường hầm

sẽ ảnh hưởng đến hình dạng phễu lún trên bề mặt

- Tải trọng bề mặt bao gồm: tĩnh tải và hoạt tải cũng có ảnh hưởng đến độ lún bề mặt

- Yếu tố nhiệt độ bên trong và bên ngoài sẽ ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động của đường hầm và độ lún bề mặt

Ảnh hưởng của yếu tố điều kiện địa chất, mối quan hệ giữa độ sâu và hình dạng tiết diện mặt cắt ngang của đường hầm đến độ lún bề mặt được thể hiện trong hình 1.16 [7]

Trang 39

có những kết quả sau:

• Khoảng cách giữa hai đường hầm càng tăng thì độ lớn tối đa càng giảm

i/R

Trang 40

• Độ lún tối đa xuất hiện bên phía đường hầm thi công sau

• Với khoảng cách giữa hai đường hầm ở một giá trị đáng kể sẽ xuất hiện điểm cực trị tại vị trí trung tâm khoảng cách giữa hai đường hầm, khi giá trị này nhỏ tới mức có thể bỏ qua, lúc đó có thể coi hai đường hầm làm việc độc lập và không gây ảnh hưởng lún lẫn nhau

- Các nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố tải trọng xung quanh công trình ngầm, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường làm việc đến độ lún bề mặt hầu như chưa có nghiên cứu cụ thể

- Đến thời điểm hiện tại, hầu như chưa có phương pháp giải tích giúp xác định sơ bộ ảnh hưởng của tương quan vị trí giữa 2 đường hầm song song đến độ lún bề mặt trong trường hợp tổng quát

Mục tiêu của đề tài tập trung nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định sơ

bộ hình dạng đường cong lún trong trường hợp 2 đường hầm song song cùng mức và trong trường hợp tổng quát Trong phạm vi của đề tài chỉ đề cập đến ảnh hưởng của yếu tố vị trí tương đối giữa 2 đường hầm trong không gian mà không nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác. 

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	2,84 MB