Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố cao lãnh, tỉnh đồng tháp

74 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TRÊN MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH THÀNH PHỐ CAO LÃNH, ..... Các yếu tố ảnh hưởng đến việ

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NG ƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Đào Văn Canh

HÀ NỘI - 2014

liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác trước đây

Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2014

Tác giả

Huỳnh Văn Phạm

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 4

1.1 Tổng quan về công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm 4

1.2 Tổng quan về xây dựng công trình ngầm trên thế giới 7

1.3 Tổng quan về xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại Việt Nam 15

1.4 Nhận xét chương 1 22

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM 24

2.1 Các phương pháp thi công công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm 24

2.2 Thi công theo phương pháp đào lộ thiên 24

2.2.1 Phương pháp thi công hở 25

2.2.2 Phương pháp hạ dần 31

2.2.3 Phương pháp hạ chìm 32

2.3 Thi công theo phương pháp đào kín (ngầm) 33

2.3.1 Phương pháp khiên đào 34

2.3.2 Phương pháp kích đẩy (pipe jacking) 40

2.4 Đánh giá khả năng áp dụng phương pháp thi công 44

2.5 Nhận xét chương 2 45

CHƯƠNG 3: NHU CẦU, QUY MÔ PHÁT TRIỂN VÀ ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TẠI THÀNH PHỐ CAO LÃNH, TỈNH ĐỒNG THÁP 46

3.2 Tổng quan về điều kiện địa chất, địa chất thủy văn và điều kiện xây dựng

công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp 48

3.2.1 Các đặc điểm về khí hậu thủy văn[7] 48

3.2.2 Các đặc điểm về địa hình, địa mạo và điều kiện thành tạo 50

3.2.3 Đặc điểm về địa chất 51

3.3 Nhu cầu và quy mô phát triển hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp 55

3.3.1 Nhu cầu phát triển 55

3.3.2 Quy mô phát triển 55

3.4 Các quy định về hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi 56

3.4.1 Nguyên tắc hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi 56

3.4.2 Hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi 57

3.5 Các quy định về công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm[3] 57

3.5.1 Quy định chung 57

3.5.2 Bố trí công trình ngầm 58

3.6 Các hình thức lắp đặt đường dây, đường ống ngầm[16] 60

3.6.1 Hình thức lắp đặt riêng rẽ 60

3.6.2 Hình thức lắp đặt trong cống, bể kỹ thuật 63

3.6.3 Hình thức lắp đặt đường dây, đường ống kỹ thuật trong tuynel ngầm 65

3.6.4 Hình thức lắp đặt chung trong hào kỹ thuật 70

3.7 Lắp đặt giếng thăm trong công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm 73

3.8 Nhận xét chương 3 74

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TRÊN MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH THÀNH PHỐ CAO LÃNH, 75

TỈNH ĐỒNG THÁP 75

4.1.1 Tổng quan về dự án 75

4.1.2 Các cơ quan chịu trách nhiệm về dự án 76

4.1.3 Các thông tin về dự án 76

4.1.4 Mục tiêu và nguyên tắc của dự án 77

4.1.5 Hiệu quả của dự án 78

4.2 Đánh giá thực trạng và nghiên cứu lựa chọn phương pháp lắp đặt đường dây, đường ống trên một số trục đường chính thành phố Cao Lãnh 78

4.2.1 Khái quát một số tuyến đường trục chính thành phố Cao Lãnh 78

4.2.2 Đánh giá thực trạng lắp đặt đường dây, đường ống kỹ thuật 81

4.2.3 Nghiên cứu lựa chọn phương án lắp đặt các đường dây, đường ống kỹ thuật 82

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thi công hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính tại thành phố Cao Lãnh 85

4.3.1 Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn 85

4.3.2 Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang công trình 85

4.3.3 Chiều sâu lắp đặt công trình 85

4.3.4 Độ ổn định cho công trình trên mặt và công trình liền kề 86

4.3.5 Mặt bằng thi công 86

4.3.6 Giá thành xây dựng 86

4.4 Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công phù hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp 87

4.4.1 Phân tích lựa chọn phương pháp thi công 87

4.4.2 Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công phù hợp hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp 87

4.5.1 Về vận chuyển đất thải 91

4.5.2 Thoát nước trong quá trình thi công và khai thác 92

4.5.3 Cung cấp điện và chiếu sáng 95

4.5.4 Thông gió 95

4.5.5 Biện pháp an toàn 96

4.6 Nhận xét chương 4 96

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

-Lumpur, Malaysia

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng phân chia các loại khiên và phạm vi áp dụng 36

Bảng 3.1 Tình hình phát triển dân số tỉnh Đồng Tháp 2005-2008 46

Bảng 3.2 Mô tả cấu trúc địa tầng của các lớp đất 52

Bảng 3.3 Các đặc trưng cơ lý của các lớp đất 54

Bảng 3.4 Chiều sâu tối thiểu đặt công trình ngầm 58

Bảng 3.5 Khoảng cách tối thiểu từ mép công trình ngầm tới các công trình khác 59 Bảng 3.6 Khoảng cách tối thiểu giữa mép ngoài của các công trình ngầm 59

Bảng 3.7 Khoảng cách bố trí giếng thăm 73

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật một số tuyến đường trục chính 78

Bảng 4.2 So sánh phương pháp đào kín và đào hở 87

Bảng 4.3 Hệ số η 93

Bảng 4.4 Hệ số thấm và bán kính ảnh hưởng 94

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Phân loại công trình ngầm đô thị 6

Hình 1.2 Mạng lưới giao thông ngầm trong đô thị 6

Hình 1.3 Đường hầm cơ sở Gotthard 9

Hình 1.4 Đường hầm Seikan 9

Hình 1.5 Đường hầm Channel 10

Hình 1.6 Đường hầm Laerdalsky 11

Hình 1.7 Đường hầm dẫn nước của Lybia 11

Hình 1.8 Đường hầm Smart 12

Hình 1.9 Hệ thống cống ngầm ở Paris, Pháp 13

Hình 1.10 Đường hầm xuyên eo biển Bering 14

Hình 1.11 Công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên thế giới 14

Hình 1.12 Hạ ngầm các đường dây đi nổi tại đường Trần Hưng Đạo TP HCM 16

Hình 1.13 Hầm đường bộ Đèo Hải Vân 18

Hình 1.14 Phối cảnh trong đường hầm vượt sông Sài Gòn 19

Hình 1.15 Thông xe đường hầm vượt sông Sài Gòn 19

Hình 1.16 Đường hầm địa đạo Củ Chi 20

Hình 1.17 Đường hầm địa đạo Vĩnh Mốc 21

Hình 1.18 Một căn hầm giữa lòng Hà Nội 21

Hình 1.19 Phối cảnh hầm đường bộ Đèo Cả 22

Hình 2.1 Các giải pháp bảo vệ thành hố đào trong quá trình thi công đào hở 25

Hình 2.2 Sơ đồ xây dựng hố móng không chống (a) và có chống vách (b) 26

Hình 2.3 Chống vách bằng cọc a) Một hàng; b) Hai hàng 28

Hình 2.4 Thi công cáp quang bằng phương pháp lộ thiên 29

Hình 2.5 Sơ đồ thi công theo phương thức tường nền 29

Hình 2.6 Sơ đồ thi công theo phương thức tường nóc 30

Hình 2.7 Sơ đồ thi công theo phương pháp hạ dần 31

Hình 2.8 Sơ đồ thi công theo phương pháp hạ chìm 32

Hình 2.9 Phân nhóm và cách gọi các phương pháp thi công 33

Hình 2.10 Sơ đồ tổng quát về các phương pháp thi công ngầm 34

Hình 2.11 Sơ đồ thi công hầm bằng khiên đào 35

Hình 2.12 Phân loại khiên đào theo Daub 38

Hình 2.13 Cấu tạo chung khiên đào cân bằng áp lực đất 39

Hình 2.14 sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy 42

Hình 2.15 Sơ đồ thi công bằng phương pháp kích đẩy 43

Hình 3.1 Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Tháp 47

Hình 3.2 Lắp đặt đường dây, đường ống riêng lẻ 63

Hình 3.3 lắp đặt đường dây, đường ống trong cống, bể kỹ thuật 65

Hình 3.4 Lắp đặt đường cống, bể kỹ thuật trên đường trục chính 65

Hình 3.5 Lắp đặt tuynel kỹ thuật trên đường trục chính 66

Hình 3.6 Cấu tạo điển hình của tuynel dạng hình chữ nhật và hình tròn 68

Hình 3.7 Lắp đặt đường dây, đường ống trong hào kỹ thuật 71

Hình 3.8 Lắp đặt hào kỹ thuật trên đường trục chính 71

Hình 3.9 Cấu kiện hào kỹ thuật đúc sẵn bằng BTCT 71

Hình 3.10 Giải pháp đặt các đường ống kỹ thuật trong một hào kỹ thuật 73

Hình 4.1 Bản vẽ quy hoạch một số trục đường chính thành phố Cao Lãnh 79

Hình 4.2 Ngã tư giao nhau giữa đường Lê Thị Riêng và Trần Phú 80

Hình 4.3 Đường Lý Thường Kiệt 80

Hình 4.4 Đường Nguyễn Huệ 80

Hình 4.5 Đường Đặng Văn Bình 81

Hình 4.6 Hiện trạng đường dây trên đường Nguyễn Huệ 82

Hình 4.7 Hiện trạng đường dây trên đường 30/4 82

Hình 4.8 Lắp đặt đường dây, đường ống trong hào kỹ thuật trên đường trục chính 83

Hình 4.9 Lắp đặt đường dây, đường ống trong tuynel kỹ thuật trên đường trục chính 84

Hình 4.10 Đào và vận chuyển đất thải 89

Hình 4.11 Thi công móng hào/tuynel 89

Hình 4.12 Lắp đặt hào/tuynel kỹ thuật 90

Hình 4.13 Đắp đất hào/tuynel 90

Hình 4.14 Hoàn thiện hào/tuynel 91

Hình 4.15 Thoát nước mặt trong thi công hố móng 92

Hình 4.16 Cấu tạo kênh thoát nước mặt 93

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đồng Tháplà tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long có diện tích tự nhiên 3.374,20 km2[21] Là một tỉnh nông nghiệp, Đồng Tháp đã và đang tập trung đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm đạt mức cao Tuy nhiên cơ cấu kinh tế chuyển dịch còn chậm so với mong muốn Tăng trưởng kinh tế tuy đạt mức cao nhưng chưa thật sự bền vững, do phụ thuộc phần lớn vào ngành nông nghiệp và công nghiệp chế biến nông - thuỷ sản

Được thành lập theo Nghị định số 10/2007/NĐ-CP ngày 16/01/2007 của Chính phủ, Thành phố Cao Lãnh là đô thị loại 3 của tỉnh Đồng Tháp nằm ở vùng sông nước Đồng Tháp Mười, cách thành phố Hồ Chí Minh 154km, thành phố Cần Thơ 80 km; phía bắc và phía đông giáp huyện Cao Lãnh, phía nam giáp huyện Lấp

Vò, phía tây giáp huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang Diện tích tự nhiên là 107km2 và dân số khoảng 162.000 người

Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, việc đầu tư xây dựng các cơ sở hạ tầng kỹ thuật ngày càng tăng nhanh tại các đô thị trong cả nước Thành phố Cao Lãnh cũng không nằm ngoài quy luật chung đó

Để ngầm hóa các hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật trong thành phố tạo vẻ

mỹ quan cho một đô thị hiện đại với giá thành hợp lý và thi công đảm bảo an toàn

cho các công trình xung quanh trên mặt đất Việc “ Nghiên cứu lựa chọn phương

án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ” là vấn đề hết sức

cần thiết và cấp bách hiện nay

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghiên cứu của đề tài là đề xuất và lựa chọn phương pháp thi công phù hợp khi thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính tại khu vực thành phố Cao Lãnh,

tỉnh Đồng Tháp

- Phạm vi nghiên cứu bao gồm một số tuyến đường trục chính thuộc địa phận phường 1, thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan về xây dựng công trình ngầm đô thị Các phương pháp xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm;

- Đánh giá nhu cầu, quy mô phát triển và điều kiện xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp;

- Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp được nghiên cứu và sử dụng trong đề tài này là phương pháp tổng hợp: thu thập số liệu, phân tích, nghiên cứu và đánh giá

6 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Ý nghĩa khoa học của đề tài là nghiên cứu và lựa chọn phương pháp thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm phù hợp với điều kiện địa chất, địa chất thủy văn và các điều kiện kỹ thuật tại khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng tháp với giá thành hợp lý và đảm bảo an toàn

7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là thông qua kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn nhằm góp phần cho các nhà quản lý xây dựng công trình ngầm, các nhà thầu tư vấn và các đơn vị thi công áp dụng để thực hiện các đồ án quy hoạch, các phương

án thiết kế và thi công

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, luận văn bao gồm 4 chương,

98 trang, 12 bảng biểu và 60 hình ảnh minh họa

- Chương 1: Tổng quan về xây dựng công trình ngầm đô thị trên thế giới và tại Việt Nam;

- Chương 2: Các phương pháp xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm;

- Chương 3: Đánh giá nhu cầu, quy mô phát triển và điều kiện xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp;

- Chương 4: Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình ngầm với đề tài: “ Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình

hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ” đã được tác giả hoàn thành dưới sự chỉ dẫn nhiệt tình của các Thầy cô trong Trường đại học Mỏ - Địa chất và đặc biệt là các Thầy cô trong Bộ môn Xây dựng công trình Ngầm và Mỏ

Tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Đào Văn Canh đã hết lòng hướng dẫn tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành công việc nghiên cứu đề tài khoa học này

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã khích lệ, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn này!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ

TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tổng quan về công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

Công trình ngầm đô thị là những công trình được xây dựng ngầm dưới đất tại

đô thị bao gồm công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm; công trình giao thông ngầm; công trình công cộng ngầm và phần ngầm của các công trình xây dựng

Công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm bao gồm: các công trình đường ống cấp nước, cấp năng lượng, thoát nước; công trình đường dây cấp điện, thông tin liên lạc; hào, tuynel kỹ thuật và các công trình đầu mối hạ tầng kỹ thuật được xây dựng ngầm Công trình đường dây, cáp, đường ống kỹ thuật ngầm” là các công trình đường ống cấp nước, cấp năng lượng, thoát nước, công trình đường dây cấp điện, thông tin liên lạc được xây dưới mặt đất

Tuynel kỹ thuật là công trình ngầm theo tuyến có kích thước lớn đủ để đảm bảo cho con người có thể thực hiện nhiệm vụ lắp đặt, sửa chữa các thiết bị, đường dây đường ống kỹ thuật

Hào kỹ thuật là công trình ngầm theo tuyến có kích thước nhỏ để lắp đặt các đường dây, cáp và các đường ống kỹ thuật

Cống, bể kỹ thuật là hệ thống ống, bể cáp để lắp đặt đường dây, cáp ngầm thông tin, viễn thông, cáp truyền dẫn tín hiệu, cáp truyền hình, cáp điện lực, chiếu sáng

Hệ thống cấp nước là tập hợp các công trình thu, xử lý nước, điều hoà, vận chuyển và phân phối nước tới các đối tượng dùng nước

Hệ thống thoát nước là một tổ hợp các thiết bị, công trình kỹ thuật, mạng lưới thoát nước và các phương tiện để thu gom nước thải từ nơi phát sinh, dẫn và vận chuyển đến các công trình xử lý, khử trùng và xả nước thải ra nguồn tiếp nhận

Hệ thống cung cấp điện đô thị là hệ thống cung cấp điện cho một đô thị, được cấp điện từ hệ thống điện quốc gia, bao gồm các mạng lưới phân phối điện, các trạm biến áp khu vực và trạm biến áp hạ áp

Hệ thống thông tin đô thị là hệ thống bao gồm các đài, trạm, tuyến thông tin, các thiết bị thông tin, các cáp thông tin thông thường và các cáp quang

Hệ thống đường ống khí đốt đô thị bao gồm đường ống vận chuyển, đường ống chính và đường ống nhánh Đường ống vận chuyển là đường ống vận chuyển khí đốt

từ nguồn khí đốt nằm ngoài đô thị đến trạm khí đốt đô thị Đường ống nhánh là đường ống phân phối khí đốt từ trạm khí đốt khu đô thị đến các hộ tiêu thụ

Ngày nay bên cạnh công trình đường dây, đường ống kỹ thuật đi ngầm dưới đất ta còn bố trí nhiều công trình hạ tầng kỹ thuật có quy mô lớn cũng được bố trí ngầm dưới đất: hệ thống xử lý nước thải đô thị, hầm chứa nước mưa quy mô lớn phòng tránh ngập lụt trong đô thị Như vậy, hệ thống các đường dây, đường ống

kỹ thuật quy mô lớn phục vụ sản xuất, sinh hoạt được bố trí dưới mặt đất, gọi chung

là các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

Tổng hợp đường dây, đường ống kỹ thuật ở các đô thị lớn thường được bố trí trong hầm kỹ thuật( tuynel kỹ thuật), đó là công trình ngầm theo tuyến, có kích thước lớn đủ để đảm bảo cho con người có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp đặt, sửa chữa và bảo trì các thiết bị, đường ống kỹ thuật

Tuynel kỹ thuật được xây dựng một bên hoặc hai bên của đường phố tùy thuậc vào chiều rộng của đường phố Tuynel kỹ thuật cũng có thể xây dựng ở dưới phần đường xe chạy, hè phố hoặc dải phân cách, khi xây dựng chúng cần tính đến việc xây dựng hệ thống kết nối với các công trình ở hai nên đường phố

Các công trình ngầm có thể được bố trí hoàn toàn dưới mặt đất hoặc một phần dưới mặt đất Công trình ngầm đô thị có thể phân chia thành các loại cụ thể như sau [18]:

Hình 1.1 PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ

1.2 Tổng quan về xây dựng công trình ngầm trên thế giới

Việc xây dựng công trình ngầm ở những thời kỳ cổ đại chủ yếu làm bằng thủ công với các biện pháp và công cụ rất thô sơ Vì vậy, chỉ làm được những hầm ngắn

và nông trong các núi đá Tất cả các loại hầm này đều không có vỏ Mãi đến giữa thế kỷ 17, khi thuốc nổ đen được dùng vào hoạt động kinh tế, việc xây dựng hầm ngầm mới được phát triển như hầm đường thủy dài 160m xây dựng năm 1680 tại Pháp Sau đó, hầm giao thông được phát triển nhiều trên các tuyến đường sắt Nhưng vì chỉ có khoan tay và thuốc nổ đen nên việc phát triển cũng chỉ ở mức độ ngắn, chưa thể làm được những hầm dài Bước sang thế kỷ 19, thuốc nổ amonit và dinamit ra đời cùng với việc xuất hiện khoan xoay làm cho việc xây dựng hầm ngầm được cải tiến một cách rõ rệt Thời kỳ này các nước châu Âu đã xây dựng nhiều đường hầm dài nổi tiếng như hệ thống hầm vượt qua dãy núi Anpơ, gồm 04 hầm liên tiếp

Trong thế kỷ 19, vỏ hầm thường làm bằng đá xây Sang thế kỷ 20, phần lớn vỏ hầm làm bằng bê tông Những năm đầu của thế kỷ này, hầm trên đường giao thông phát triển rất mạnh Những hầm dài đáng kể như hầm Shandaken (Mỹ) hoàn thành năm 1922 dài 28km, hầm Florence Lake (Mỹ) hoàn thành năm 1925 dài 25km, hầm Lochaber (Scotlan) dài 24km hoàn thành năm 1930, hầm đường đôi từ Florence đi Bolona dài 18,5km, giữa có một nhà ga ngầm được hoàn thành năm 1931 Tất cả các hầm này được thi công bằng phương pháp mỏ, dùng khoan chạy bằng hơi ép nên tiến độ so với các hầm trước kia nhanh hơn rất nhiều

Song song với việc phát triển hầm qua các vùng núi đá, từ năm 1825, Brunel

đã đề nghị phương pháp thi công bằng khiên đào để xây dựng hầm qua vùng đất yếu

và đã ứng dụng vào việc xây dựng hầm qua sông Thames (Anh) giữa Wapping và Rotherhithe (1825 - 1843), đó là hầm qua sông đầu tiên Sau công trình này khiên đào được cải tiến hơn, Greathead đã ứng dụng vào việc thi công một hầm đi bộ qua sông Thames (Anh) năm 1896 và về sau được ứng dụng trong xây dựng tàu điện ngầm ở Luân Đôn Phương pháp khiên đào sau này trở thành phương pháp chủ yếu

để xây dựng đường tàu điện ngầm và hầm qua sông ở nhiều nước trên thế giới

Một số đường hầm trên thế giới được xây dựng qua các thời kỳ:

- Hầm Mont Cenis dài 12.849m trên đường sắt từ Paris (Pháp) đi Brindisi (Italia), có độ chênh cao giữa hai cửa là 132,28m Hầm này được xây dựng trong 13 năm (1857 - 1870) và đưa vào sử dụng năm 1871 Trong quá trình xây dựng hầm này đã sử dụng máy ép hơi để tăng tốc độ thi công

- Hầm Sin Gotthord dài 14.984m nối liền Goschenen (Thụy sĩ) và Airolo (Italia) Hầm được khởi công xây dựng năm 1872 dựa trên kinh nghiệm thu được từ hầm Mont Cenis

- Hầm Sinplon là hầm dài nhất trong dãy núi Anpơ (19.803m) Trước khi thời Napôlêon đường qua núi Anpơ ở Sinplon là một sàn đạo được xây dựng từ năm

1801 đến năm 1805 theo lệnh của Napôlêon Đoạn đường này dài 60km nhưng có đến 600 cầu và cống, 7 đoạn đường có hành lang để chắn đá trượt Có thể coi đó là bảo tàng về di tích cầu cống La Mã Từ năm 1852 đến năm 1893 đã có 30 phương

án thiết kế cho đường sắt vượt qua đoạn đường này, trong đó có 28 phương án hầm Phương án cuối cùng được chọn là một hầm đặt sâu 2.135m dưới núi cao nhất Monte Leone trong dãy Sinplon Khác với hai hầm trên là đường hầm đôi, hầm Sinplon gồm hai hầm có đường kính cách tim nhau là 17m Hầm thứ nhất được khởi công năm 1898 và hoàn thành năm 1905 Trong quá trình thi công, hầm gặp rất nhiều khó khăn vì địa chất phức tạp như gặp nước ngầm và nhiệt độ cao (56°C), công nhân phải làm việc trong môi trường nước nóng Để giải quyết khó khăn này, người ta phải liên tục thông gió và bơm nước lạnh nên kinh phí xây dựng tăng lên rất nhiều Sau khi xây dựng thành xong hầm thứ nhất, hầm thứ hai được tiến hành ngay và đến năm 1921 thì hoàn thành toàn bộ

- Đường hầm cơ sở Gotthard:

Đây là đường hầm được xây dựng lớn nhất trong lịch sử châu Âu, với chiều dài dự kiến 57km Nếu thành công, đường hầm này sẽ trở thành hầm đường sắt dài nhất trên thế giới Đường hầm này được xây dựng ở Thụy Sĩ xuyên qua dãy Alps, vốn được coi là rào cản giữa Bắc Âu và Nam Âu Người ta sẽ xây một tuyến đường ray cao tốc nối liền thành phố Zurich của Thụy Sĩ và Milan của Italy

Hình 1.3 ĐƯỜNG HẦM CƠ SỞ GOTTHARD [20]

Toàn bộ tuyến này sẽ nằm trên cùng độ cao 500 m so với mực nước biển, bảo đảm cho tàu hoả đạt đến tốc độ 240 km/h, rút ngắn thời gian di chuyển từ Zurich đến Milan chỉ còn 2,5 giờ Đường hầm này còn nổi tiếng với khoản chi phí tăng vọt

từ 8 tỷ USD theo dự kiến ban đầu lên 15 tỷ USD Dự kiến, dự án này sẽ hoàn thành vào năm 2015

- Đường hầm Seikan của Nhật Bản:

Hình 1.4 ĐƯỜNG HẦM SEIKAN [20]

Đường hầm Seikan là hầm đường sắt dài nhất thế giới với tổng chiều dài 53,85

km, trong đó phần chìm dưới biển có chiều dài 23,3 km Nó nằm bên dưới eo biển Tsugaru nối liền hai đảo Honshu và Hokkaido – một phần của tuyến Kaikyo thuộc công ty đường sắt Hokkaido

Hầm được xây dựng năm 1971 và bắt đầu khánh thành vào ngày 13/3/1988, thuộc sở hữu của Cục Công nghệ, Vận tải và Kỹ thuật đường sắt Nhật Bản và chịu

sự điều hành của công ty đường sắt Hokkaido Ban đầu, hầm chỉ có các rãnh đường ray hẹp Nhưng sau khi dự án Hokkaido Shinkansen được khởi công vào năm 2005,

nó đã được trang bị các rãnh kép và nối với hệ thống Shinkansen Hầm có 52 km đường ray liên tục với hai nhà ga đầu tiên trên thế giới được xây dựng dưới biển Hiện nay, đường hầm Seikan là đường hầm dài nhất Nhật Bản

- Đường hầm Channel:

Hình 1.5 ĐƯỜNG HẦM CHANNEL [20]

Đường hầm Channel có chiều dài 49,94km, được xây dựng dưới La-Manche giữa Folkstounom (Kent, Anh) và Calais (Pháp) Mặc dù, thực tế tổng chiều dài của Channel không bằng đường hầm Seikan nhưng phần chìm dưới biển (gần 39km) dài hơn phần chìm dưới biển của hầm đường sắt Seikan 14,7km Đường hầm này chính thức khánh thành vào năm 1994

- Đường hầm Laerdalsky:

Hình 1.6 ĐƯỜNG HẦM LAERDALSKY [20]

Đường hầm Laerdalsky ở Na Uy là đường ôtô dài nhất trên thế giới, chiều dài toàn bộ 24,5km, nằm ở hạt Sogn og Fjordane Nó nối liền giữa Lerdahl và Eurlann, chính thức khai trương vào năm 2000

- Đường hầm ngầm dẫn nước của Lybia trong thời gian đang được thi công hồi năm 1983 bằng phương pháp thi công lộ thiên

Hình 1.7 ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC CỦA LYBIA [20]

- Hệ thống đường hầm giao thông và điều tiết lũ (SMART): Nằm dưới độ sâu 20m tại cửa ngõ phía Nam Thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia là một đường hầm thoát lũ dài nhất Đông Nam Á Bên cạnh đó, với 2 tầng cho xe cộ qua lại và 1 kênh thoát nước dưới cùng, đây là công trình đầu tiên trên thế giới kết hợp “hai trong một” - hầm ngầm thoát nước và đường hầm xa lộ, thực hiện 2 mục tiêu cùng lúc: chống lụt lội và tắc nghẽn giao thông

km đường dẫn), cao 13,2 m (2 tầng cho giao thông, 1 tầng cho thoát nước khi mưa nhỏ) rộng 6,5 m (2 làn xe), 250 m có 1 cửa thoát lũ và thông khí, 1 km hầm có độ chênh 1 m; lưu lượng 30.000 xe/ngày, tốc độ xe thấp nhất 60 km/h; được điều khiển

từ trung tâm thông qua 220 camera và 72 màn hình Với hệ thống công nghệ và kỹ thuật hiện đại, mọi thông tin liên lạc bằng di động và sóng radio đảm bảo tốt trong SMART

SMART còn có những tính năng an toàn mà một đường hầm thông thường như: cổng kiểm soát nước lũ tự động; lối thoát hiểm; hệ thống thông khí

- Hệ thống cống ngầm ở Paris, Pháp:

- Dự án đường hầm xuyên eo biển Bering: Ý tưởng xây dựng đường hầm qua

eo biển Bering nối lục địa Á – Âu và Bắc Mỹ bằng một đường xe lửa xuyên lục địa nảy sinh hơn 100 năm trước đây Từ trước đến nay, việc đi từ Nga sang Mỹ chỉ được thực hiện bằng đường không hoặc đường thủy Tuy nhiên, các nhà khoa học ở

cả hai phía đại dương đều khẳng định rằng, ngoài đường không và đường biển, sẽ

có thêm đường sắt và đường bộ Để thực hiện được điều này chỉ cần nối Chukhotka (phía Nga) và Alaska (thuộc Mỹ) bằng một đường hầm qua eo biển Bering Điều khiến người ta nghi ngại là để thực hiện được kế hoạch này cần một chi phí khổng

lồ (ước tính đến 200 tỷ đô-la) Đường hầm sẽ không chỉ là hành lang giao thông mà trong hầm sẽ lắp đặt đường tải điện, nhờ đó 2 hệ thống năng lượng lớn nhất thế giới

sẽ liên kết với nhau Ở vùng Sibêri của Nga có dư công suất phát điện và Nga có thể buôn bán thành công với mặt hàng này Tất nhiên, trong đường hầm sẽ lắp đặt cả các đường dây thông tin, và có thể cả đường dẫn khí, dầu mỏ Điều này rất được người Mỹ quan tâm

Tại sao lại xây đường hầm mà không phải là một chiếc cầu? Do nhiệt độ lạnh giá tại khu vực này sẽ hạn chế giao thông bằng cầu trong suốt 7 tháng trong năm Tuy nhiên, một khó khăn lớn khác trong việc triển khai dự án này, đó là điều kiện thời tiết khắc nghiệt khiến cho việc thi công chỉ có thể thực hiện được trong 4-5 tháng trong năm

Hình 1.10 ĐƯỜNG HẦM XUYÊN EO BIỂN BERING [20]

Hình 1.11 CÔNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TRÊN THẾ GIỚI [20]

1.3 Tổng quan về xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại Việt Nam

Hiện trạng về hạ tầng kỹ thuật đặc biệt là đường dây và đường ống ngầm đô thị chôn ngầm dưới hè phố, phần đường xe chạy và xuyên ngang dưới hệ thống quốc lộ một cách riêng lẻ: việc xây dựng riêng lẻ các đường dây(cáp điện, cáp thông tin, cáp quang ), đường ống(đường ống cấp nước, thoát nước ), đang là phổ biến tại các đô thị nước ta và các khu vực đông dân cư hiện nay

Xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm đô thị là một thách thức lớn về mặt kỹ thuật và kinh tế của một đất nước đang phát triển như nước ta Vấn đề là ở chỗ lựa chọn hướng nghiên cứu theo thứ tự ưu tiên các loại hình công trình ngầm phù hợp với nhu cầu phát triển của đô thị theo từng giai đoạn và phù hợp với điều kiện kỹ thuật, kinh tế của đất nước

Các đô thị cũ không bố trí các đường dây, đường ống trong hộp kỹ thuật hoặc tuynel Mỗi công trình (cấp nước, điện, thông tin…) được quản lý bởi nhiều cơ quan khác nhau và hầu hết các đô thị chưa lập được bản đồ hiện trạng tổng hợp các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

Các khu đô thị mới đã quan tâm đến bố trí các loại công trình này dưới đất nhưng hầu như không tập trung trong các hộp kỹ thuật mà phần lớn vẫn bố trí riêng rẽ

Hiện nay, Hà Nội đang thực hiện dự án hạ ngầm đường dây thông tin, cáp điện

ở một số tuyến phố chính với chi phí rất lớn Các công trình đã nâng cấp như: Tuynel ngang đường 3mx3m tại đường Kim Mã, Liễu Giai; Tuynel dọc đường Phạm Hùng 3mx2,5m, dài 5km bố trí cáp điện lực, bưu điện

Hình 1.12 HẠ NGẦM CÁC ĐƯỜNG DÂY ĐI NỔI TẠI ĐƯỜNG TRẦN HƯNG ĐẠO

Trong những năm gần đây, trước yêu cầu của cuộc sống và sự phát triển kinh

tế xã hội, sự mở cửa và hội nhập quốc tế nên vấn đề xây dựng công trình ngầm mà trước tiên là công tác ngầm hóa đường dây đi nổi tại các đô thị đã trở thành mục tiêu đòi hỏi phải thực hiện mặc dù tốn kém và phải có thời gian Công tác hạ ngầm nhiều công trình đường dây đi nổi tại thành phố Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh,

Đà Nẵng… đã được quan tâm triển khai thực hiện và bước đầu đã góp phần tạo nên

bộ mặt thành phố khang trang hơn và an toàn hơn; nhiều công trình giao thông ngầm cũng đã được xây dựng như hầm cho người đi bộ tại Hà Nội, hầm đường ô tô, Song song với việc phát triển các khu đô thị mới, các tòa nhà cao tầng cùng các nhà chung cư cao tầng đã xây dựng tầng hầm dùng để xe hoặc bố trí các hệ thống công trình kỹ thuật

Tính đến thời điểm cuối năm 2010, TP Hồ Chí Minh có đến 3.897 tuyến đường dài 3.688 km (không kể những tuyến đường quá nhỏ và hệ thống đường hẻm), diện tích mặt đường là 25,42 triệu m², có 1.014 cầu các loại dài là 111.523 m, trên 4.306 nút giao thông và hệ thống kho tàng, bến bãi, hầm đậu xe… Tuy nhiên,

do tốc độ đô thị hóa quá cao nên hệ thống hạ tầng giao thông hiện nay chưa đáp ứng

kịp nhu cầu phát triển của thành phố Quỹ đất dành cho phát triển giao thông thì thiếu do các qui hoạch chưa được hoàn chỉnh Bên cạnh đó, thành phố còn có 4.430

km chiều dài đường ống cấp nước các loại (ống cấp 1,2,3), được phát triển qua nhiều giai đoạn nên có nhiều nguồn gốc khác nhau, trong đó khoảng 64% chiều dài đường ống xây dựng cách đây 20 năm; 19% xây dựng cách đây từ 20-30 năm; và 17% được xây dựng trên 30 năm Vì vậy, một số đường ống đã bị hư mục, gây rò rỉ làm thất thoát một lượng nước rất lớn Đồng thời, hệ thống cấp điện hiện nay có đến 825,6 km tổng chiều dài lưới truyền tải (500KV, 220KV và 110KV), 15.175 km tổng chiều dài lưới phân phối (22KV, 15KV và hạ thế) Tỷ lệ ngầm hóa lưới điện nhìn chung vẫn còn thấp, mạng lưới đường dây hạ thế có chiều dài lớn nhất nhưng

tỷ lệ ngầm hóa mới đạt 12%, đối với đường dây 22KV và 15KV chỉ đạt tỷ lệ ngầm hóa khoảng 24,5% và chủ yếu tập trung ở một số quận trung tâm Ngoài ra, TP Hồ Chí Minh còn có 1.592 km tổng chiều dài cống thoát nước, trong đó khoảng 1.142

km cống thoát nước cấp 2, cấp 3 và khoảng 450 km cấp 3, cấp 4 Có tổng số 816 cửa xả ra kênh rạch Hệ thống cống thoát nước của thành phố hiện nay là hệ thống cống chung, được xây dựng qua nhiều giai đoạn, phần lớn có tuổi thọ trên 40 năm Thành phố còn có một hệ thống rất lớn đường dây thông tin liên lạc, hệ thống tầng hầm các công trình nhà ở, cao ốc… phân bố đều khắp thành phố

Theo dự thảo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020, tầm nhìn 2025, TP Hồ Chí Minh sẽ còn rất nhiều các công trình hạ tầng khác được định hướng ngầm hóa và xây dựng mới dưới lòng đất như việc hiện đại hóa hệ thống giao thông vận tải đô thị bằng một qui hoạch xây dựng hệ thống đường sắt đô thị (metro) với khoảng hơn 60 km/101,7 km đi ngầm Định hướng đến năm 2015 dự kiến ngầm hóa 100% lưới điện khu vực trung tâm và cơ bản hoàn thành ngầm hóa ở các trung tâm hành chính huyện, khu đô thị mới, khu công nghiệp đến năm 2025 Thành phố dự kiến từng bước ngầm hóa toàn bộ hệ thống đường cáp trong lĩnh vực công nghệ thông tin và bưu chính viễn thông để đảm bảo chất lượng dịch vụ và mỹ quan đô thị, đặc biệt là dọc các tuyến đường phố chính tại khu vực trung tâm thành

phố Đồng thời còn qui hoạch xây dựng hệ thống bãi đậu xe ngầm, cùng hàng loạt công trình cao ốc, tòa nhà trên địa bàn thành phố có diện tích tầng hầm khá lớn Một số công trình ngầm đã được đầu tư và xây dựng tại Việt Nam:

- Hầm đường bộ đèo Hải Vân khẩu độ 12,85m cao 11m dài hơn 6,7km khánh thành vào ngày 02/06/2005 là một trong những dự án giao thông quan trọng áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến Khi hầm xây dựng xong đã rút ngắn thời gian qua đèo từ 1 giờ xuống còn 15 phút

Hình 1.13 HẦM ĐƯỜNG BỘ ĐÈO HẢI VÂN [20]

- Đường hầm vượt sông Sài Gòn nối quận 1 và quận 2 của Thành phố HCM

đã được xây dựng có các thông số sau: Chiều dài của hầm là 1.490m, gồm phần dìm dài 370m, phần hầm đào lấp 680m và đường dẫn hai đầu hầm 540m Tiết diện sử dụng của hầm đủ để bố trí sáu làn xe và hai đường thoát hiểm hai bên rộng (2x2)m cùng các thiết bị thông tin liên lạc, thông gió, chiếu sáng, thoát nước đảm bảo an toàn cho các phương tiện xe cơ giới, kể cả xe gắn máy lưu thông theo tốc độ thiết

kế Bên cạnh đó còn rất nhiều hầm dẫn nước, dẫn dòng và các gian máy ngầm của các nhà máy thủy điện được xây dựng

Hình 1.14 PHỐI CẢNH TRONG ĐƯỜNG HẦM VƯỢT SÔNG SÀI GÒN [20]

Hình 1.15 THÔNG XE ĐƯỜNG HẦM VƯỢT SÔNG SÀI GÒN [20]

- Đường hầm địa đạo Củ Chi là một hệ thống phòng thủ được Mặt trận Dân tộc Giải phóng miền Nam Việt Nam đào tại huyện Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh Công trình bắt đầu được thực hiện từ năm 1940, bao gồm bệnh xá, phòng ở, phòng làm việc, đường ngầm sâu trong lòng đất Hệ thống hầm dài khoảng 200 km, nằm ở cuối đường mòn Hồ Chí Minh Hiện nay, địa đạo Củ Chi trở thành một điểm du lịch hấp dẫn cho những du khách đến Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các cựu chiến binh, những người từng có thời gian gắn bó với địa đạo này trong chiến tranh

Hình 1.16 ĐƯỜNG HẦM ĐỊA ĐẠO CỦ CHI [20]

- Đường hầm địa đạo Vĩnh Mốc: Đây là một công trình quân dân sự, được xây dựng trong cuộc chiến tranh giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước Hệ thống địa đạo này nằm ở phía Bắc sông Bến Hải, cầu Hiền Lương Địa đạo Vĩnh Mốc được bắt đầu xây dựng từ năm 1965 và hoàn thành sau 18 tháng Đây là nơi trú ẩn

an toàn cho rất nhiều người dân trong chiến tranh Trong suốt thời gian địa đạo này được sử dụng làm nơi cư trú và hầm trú ẩn, không có người dân nào bị thương vong

và 17 em bé đã ra đời khỏe mạnh Ngày nay khu bảo tàng địa đạo Vĩnh Mốc trở thành một địa điểm tham quan du lịch nổi tiếng, chính thức mở cửa đón du khách từ năm 1995

Hình 1.17 ĐƯỜNG HẦM ĐỊA ĐẠO VĨNH MỐC [20]

- Căn hầm bí mật trong khách sạn Metropole Hà Nội: Cuối tháng 10 năm

2013, người ta đã phát hiện ra một căn hầm bí mật bên trong khách sạn Metropole

Hà Nội Căn hầm rộng 40 m2, nằm sâu dưới lòng đất khoảng 2 mét, gồm có 5 phòng Theo những nguồn tin đáng tin cậy, ca sĩ người Mỹ Joan Baez từng biểu diễn tại đây năm 1972

Hình 1.18 MỘT CĂN HẦM GIỮA LÒNG HÀ NỘI [20]

- Dự án hầm đường bộ đèo Cả có chiều dài toàn tuyến 13,4km, trong đó, hầm đèo Cả dài 3,9km, hầm Cổ Mã (đèo Cổ Mã) dài 500m và đường dẫn cầu dài 9km Điểm khởi đầu tại thôn Hảo Sơn, xã Hòa Xuân, huyện Đông Hòa (Phú Yên) và điểm cuối tại thôn Cổ Mã, xã Vạn Thọ, huyện Vạn Ninh (Khánh Hòa) Theo thiết

kế, hầm đường bộ đèo Cả thiết kế theo chuẩn đường cao tốc 80 km/giờ Sau khi hoàn thành sẽ giảm bớt những nguy hiểm trên tuyến giao thông huyết mạch QL1A đoạn đi qua đèo Cả, đoạn đường thường xảy ra tai nạn, ùn tắc

Hình 1.19 PHỐI CẢNH HẦM ĐƯỜNG BỘ ĐÈO CẢ [20]

1.4 Nhận xét chương 1

Xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm đã hình thành và phát triển rất nhanh ở các đô thị hiện đại trên thế giới làm cho bộ mặt các đô thị ngày càng khang trang và đẹp đẽ

Ở nước ta, hệ thống các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm đang ngày càng được quan tâm đầu tư xây dựng ở các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh và Cần Thơ Tuy nhiên, phạm vi và mật độ xây dựng chưa cao Còn các thành phố và đô thị trực thuộc tỉnh việc xây dựng các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm chưa được quan tâm xây dựng

Việc xây dựng một hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm để lắp đặt các công trình đường dây, đường ống kỹ thuật và hạ ngầm các công trình đường dây đi nổi bảo đảm cảnh quan đô thị, phát triển hài hòa giữa không gian mặt đất với không gian ngầm, tăng cường an toàn trong khai thác sử dụng, hạn chế việc đào lên, lấp xuống; tăng hiệu quả trong đầu tư xây dựng góp phần phát triển đô thị bền vững

Để có một thành phố phát triển hiện đại, cần phải xây dựng được các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm đô thị Việc xây dựng các công trình này cần được thực hiện một cách tổng thể từ quy hoạch xây dựng, khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng, và khai thác sử dụng Đầu tư ban đầu cho các công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tuy có chi phí lớn nhưng có lợi ích về lâu dài

Khác với công trình xây dựng thông thường, trong xây dựng công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm giải pháp thi công xây dựng chiếm giá trị lớn trong giá thành xây dựng công trình Do đó, vấn đề lựa chọn giải pháp thi công hợp lý để giảm giá thành xây dựng công trình là rất cần thiết và cấp bách

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH

HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM 2.1 Các phương pháp thi công công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

Căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình, chiều sâu bố trí công trình, các công trình trên mặt, các công trình cần bảo vệ xung quanh công trình thi công,… người ta

có chia thành 2 phương pháp thi công công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm cơ bản như sau:

- Phương pháp thi công đào hở( lộ thiên);

- Phương pháp thi công đào kín( ngầm)

Trong phương pháp thi công lộ thiên thì toàn bộ hay một bộ phận của kết cấu công trình ngầm được thi công lắp dựng trong điều kiện lộ nóc

Trong 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 lộ nóc là rất nhỏ so với tổng diện tích khối đất đá xung quanh công trình ngầm)

2.2 Thi công theo phương pháp đào lộ thiên

Hiện nay, phương pháp thi công đào lộ thiên được sử dụng rộng rãi trong xây dựng công trình ngầm So với các phương pháp ngầm, các phương pháp thi công đào lộ thiên thường có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao hơn, không đòi hỏi những thiết bị thi công ngầm phức tạp, có khả năng gia tăng tốc độ thi công công trình ngầm, sớm đưa công trình công vào sử dụng… Tuy nhiên, các phương pháp thi công đào lộ thiên thường có các nhược điểm là phụ thuộc nhiều vào mật độ dân cư, mặt bằng thi công phải đủ rộng và tính chất của môi trường thi công… Mặc dù có nhiều nhược điểm, phương pháp đào lộ thiên thi công công trình ngầm có chi phí khá nhỏ nên chúng vẫn được nghiên cứu sử dụng chúng

Phương pháp đào hở là một trong những phương pháp hay dùng để thi công những loại công trình ngầm đặt nông (giới hạn trong phạm vi 3÷5 m, có khi đến 20

m từ cốt mặt đất) trong các hố đào từ mặt đất, sau đó lấp đất lại

Các đường vượt ngầm ngắn, hệ thống đường hầm kỹ thuật đa thông dụng thành phố để đặt mạng lưới kỹ thuật đô thị (cáp điện động lực, cáp thông tin, ống cấp khí đốt, ống cấp và thoát nước ), gara ôtô nhiều tầng ngầm, đường và ga tàu điện nông, các công trình văn hóa giải trí, kho thực phẩm hoặc các mương-ống công nghệ trong công nghiệp thường thi công trong các hố đào lộ thiên

Phương pháp thi công đào lộ thiên là tiến hành đào hào từ trên mặt đất, xây dựng công trình và cuối cùng lại phủ đất hay vật liệu lên trên kết cấu công trình ngầm để xây dựng công trình, là phương pháp thi công kinh tế nhất, thực hiện đơn giản và ít rủi ro để thi công các công trình ngầm, trong những điều kiện cho phép 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 góp phần lựa chọn được các giải pháp kỹ thuật và công nghệ hợp lý

THI CÔNG ĐÀO HỞ [18]

2.2.1 Phương pháp thi công hở

Phương pháp thi công công trình ngầm bằng cách đào hố móng khá phổ biến,

đó là phương pháp xây dựng kết cấu của công trình ngầm trong hố móng đào sẵn đã

được thi công đến độ sâu thiết kế rồi lấp đất trở lại, khôi phục mặt đất như ban đầu Hình dạng và kích thước của hố đào trên mặt bằng và chiều sâu của chúng cũng như hệ thống chống đỡ hố móng phụ thuộc vào kích thước, khuôn khổ của kết cấu ngầm; điều kiện địa chất công trình và điều kiện xây dựng của các công trình trên mặt đất, nhất là trong điều kiện thành phố Trong địa tầng ổn định với độ ẩm tự nhiên khi có mặt bằng đầy đủ thì có thể đào hố móng với taluy tự nhiên mà không cần phải chống vách hố đào Các hố móng với mái dốc tự nhiên được sử dụng khá phổ biến để thi công các hầm cho đường ôtô có nhiều làn xe, gara ngầm và các tổ hợp ngầm khác (bề rộng trên mặt hố đào đạt tới 50-60m) Trong điều kiện thành phố xây dựng dày đặc thì phương pháp hố móng ít được áp dụng Đôi khi hố móng đào với taluy có độ dốc lớn rồi gia cố bằng bêtông phun trên lưới thép hoặc neo trong đất

1 Taluy tự nhiên; 2 Biên ngoài của công trình ngầm; 3.Vùng đã xây dựng; 4

Chống vách

Với phương án này, sử dụng các máy đào thông thường (máy đào một gầu và máy đào gầu ngoạm) để đào hố móng theo toàn bộ chiều rộng tới độ sâu đặt móng công trình ngầm Đầu tiên từ mặt đất tiến hành đào hố móng có vách nghiêng hoặc

thẳng đứng với hệ thống chống vách đến độ sâu cần thiết đặt hầm Sau đó tiến hành lắp đặt các cấu kiện BTCT định sẵn hoặc đổ bê tông toàn khối tại chỗ, xây dựng kết cấu chống thấm rồi lấp đất trở lại, khôi phục mặt đất tự nhiên hoặc xây dựng những công trình ngầm trên mặt đất như đường xá, vỉa hè….Nếu điều kiện quy hoạch mặt bằng cho phép, có thể sử dụng hố móng với kết cấu tường hông hỗn hợp Các kết cấu tường hông hỗn hợp sử dụng một phần giảm tải của góc dốc tự nhiên và trong trường hợp nếu đất đá dọc theo độ sâu của tường hông hỗn hợp không đồng nhất Những kết cấu tường hông như thế sẽ cho phép giảm mức độ chi phí vật liệu chống giữ hố móng

Để chống giữ các tường hông thẳng đứng các hố móng xây dựng trong môi trường đất với độ ẩm tự nhiên, thông thường người ta sử dụng các cọc chống kim loại Cọc chống có thể được chế tạo từ dầm thép chữ I hoặc các ống thép đường kính từ 200-400mm Ngoài ra, trên thực tế còn sử dụng các loại cọc chống bằng thép, bê tông cốt thép hoặc cọc bê tông (kiểu cọc khoan nhồi) Để gia cố giữa các cọc, đặt ván ngăn bằng ván gỗ hoặc tấm bê tông cốt thép đúc sẵn rồi phun phủ bằng

bê tông

Đối với những vùng đất bảo hòa nước với mức độ tách nước kém không thể áp dụng việc hạ mực nước ngầm nhân tạo, người ta sử dụng cọc cừ liên tục hoặc tiến hành đóng băng nhân tạo hai vách hố móng Trong một số trường hợp người ta dùng tường chống bằng cách đổ bê tông trong hào hoặc cọc khoan nhồi liền nhau

Để gia tăng mức độ ổn định cho hố móng, các kết cấu chống sản xuất được được giằng kích đẩy tùy thuộc vào độ sâu của hố móng và cường độ tác dụng của áp lực đất đá hông bằng một hoặc hai kết cấu thanh văng Để phân bố đều đặn tải trọng tác dụng lên toàn bộ kết cấu chống giữ, tại các vị trí thanh văng tựa lến của cọc chống, người ta lắp đặt các thanh giằng Tuy nhiên, khi bề rộng hố đào lớn hơn 15-20m thì hệ chống có thanh văng sẽ trở nên cồng kềnh, vì thế trong nhiều trường hợp người ta đóng thêm một vài hàng cọc trung gian Điều này cũng tạo thêm những khó khăn phức tạp việc cơ giới hóa công tác xây dựng công trình ngầm, ảnh hưởng xấu đến chất lượng và tiến độ thi công

Hình 2.3 CHỐNG VÁCH BẰNG CỌC a ) MỘT HÀNG; b ) HAI HÀNG

1 Cọc; 2 Giằng; 3 Thanh văng; 4 Ván chèn; 5 Trụ giữ; 6 Lớp bêtông

phun; 7 Giằng; 8 Conkê; 9 Nêm; 10 Thanh chéo Phương pháp thi công dùng hố móng đặc trưng bằng việc cơ giới hóa cao quá trình thi công, cho khả năng áp dụng các kết cấu kiểu công nghiệp hóa, các máy làm đất và các thiết bị nâng hạ có công suất lớn Tuy nhiên trong điều kiện thành phố có công trình xây dựng dày đặc, mật độ giao thông lớn không phải lúc nào cũng áp dụng phương pháp cũng có hiệu quả Việc đào các hố móng rộng kéo dài trên đoạn 100m-150m sẽ dẫn đến phá hoại giao thông đường phố trong suốt thời kỳ xây dựng, gây khó khăn cho cuộc sống bình thường của đô thị Khi thi công hầm bằng phương pháp hố móng thường đòi hỏi chi phí lớn về kim loại, gỗ gia cố tạm

Việc hoàn thiện tiếp tục các loại kết cấu ngầm, ứng dụng các loại tường chắn mới, việc cơ giới hóa đồng bộ quá trình thi công sẽ tạo điều kiện cho việc giảm giá thành và tăng tiến độ xây dựng các công trình ngầm bằng phương pháp hố móng

Hình 2.4 THI CÔNG CÁP QUANG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỘ THIÊN [14]

Trong phương pháp thi công hở thường sử dụng hai phương thức chính là phương thức tường nền và phương thức tường nóc

a) Phương thức tường nền

Theo phương thức này các công trình ngầm được thi công theo thứ tự như sau: đầu tiên từ trên 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 là lấp lại bằng vật liệu phủ Sơ đồ thi công được thể hiện như hình 2.5

Hình 2.5 SƠ ĐỒ THI CÔNG THEO PHƯƠNG THỨC TƯỜNG NỀN