Theo ó, có th phân chia thành các lo i nh sau:... iv H!p tác... Sét pha xen k0p cát pha màu nâu xám, trang thái d/o m m STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc.
Trang 31.3 Các thông s k thu t c b n c xu t d ki n c a ng h m 14
CH NG II: NGHIÊN C U PHÂN CHIA C U TRÚC MÔI TR NG A CH T -
A K THU T CÔNG TRÌNH NG M TRÊN TUY N TÀU I N NG M YÊN
2.2 Xây d ng c s phân chia c u trúc a ch t công trình – a k thu t cho xây d ng công trình
2.2.1.1 Nguyên t c phân vùng 19 2.2.1.2 C s l a ch n các ch tiêu phân chia 19 2.2.1 Tài li u c s th c t (các l p t ã phân chia theo CCT) 20 2.2.2.1 C u trúc a ch t – a ch t công trình tr m tích t ô th Hà N i 20 2.2.2.2 Tính ch t c lý các l p t á theo mô t a ch t công trình 24
2.3 Phân chia c u trúc môi tr ng a ch t – a k thu t công trình ng m cho tuy n nghiên c u 36
Trang 42.3.8 Vùng VIII: D/Y/R/Y/D/R 37
CH NG III: PH N TÍCH, D BÁO CÁC V N A CH T CÔNG TRÌNH –
A K THU T CHO TUY N T U I N NG M YÊN VIÊN – V N I N THEO
3.1.1 Các quá trình, hi n t !ng a ch t – a k thu t có th x y ra gây tai bi n 39 3.1.1.1 Hi n t !ng lún m t t, s t lún c c b 39 3.1.1.2 Hi n t !ng cát ch y 40 3.1.1.3 Hi n t !ng xói ng m 41 3.1.1.4 Hi n t !ng n c d i t ch y vào công trình 42 3.1.1.5 Hi n t !ng bùng n n, "y tr#i 43 3.1.1.6 Hi n t !ng b c áy do n c áp l c 43 3.1.1.7 Hi n t !ng bi n d ng, chuy n v c a t chu vi h m ang ào, g ng ào và v$ ch%ng 44 3.1.2 Phân tích kh n ng ng x c a t n n trong quá trình thi công xây d ng công trình ng m 44 3.1.2.1 Phân tích kh n ng ng x c a nhóm t dính 44 3.1.2.2 Phân tích kh n ng ng x c a nhóm t r i 45 3.1.2.3 Phân tích kh n ng ng x c a nhóm t y u 46 3.1.3 T ng h!p phân tích nh tính toàn tuy n theo các c u trúc ã phân chia và chi u sâu d ki n 48 3.1.3.1 Các thông s% d ki n u vào cho phân tích và so sánh 48 3.1.3.2 L p b ng phân tích t ng h!p ánh giá và so sánh các v n a ch t công trình - a k thu t
có th x y ra gi a các ph ng án sâu khác nhau khi thi công h m 48
3.2.1 Ví d 1: M t c t ngang qua HK P13 – c u trúc I.A.2 50 3.2.1.1 Tính ng su t và bi n d ng b&ng ph n m m chuyên d ng 50 3.2.1.2 Tính toán áp l c n c d i t t i v trí công trình 55 3.2.2 Ví d 2: M t c t ngang qua HK BST4 – c u trúc III.A.1 57 3.2.2.1 Tính ng su t và bi n d ng b&ng ph n m m chuyên d ng 57 3.2.2.2 Tính toán áp l c n c d i t v trí công trình 61 3.2.3 Ví d 3: M t c t ngang qua HK HM112 – c u trúc IV.A.1 63 3.2.3.1 Tính ng su t, bi n d ng b&ng ph n m m chuyên d ng 63 3.2.3.2 Tính toán áp l c n c d i t v trí công trình 67
CH NG IV: KI N NGH CH N CHI U SÂU XÂY D NG H M H P LÝ 71
4.2 So sánh v v n a ch t công trình – a k thu t gi a các ph ng án sâu khác nhau và l a
Trang 5t c, khói b i ô nhi(m môi tr ng, tai n n giao thông… V n c a th c tr ng này
r t ph c t p và nan gi i, khó có th c p th u áo t t c , ây ch xin xét t i m t
ph n trong nh ng b c xúc l n nh t – ó là v n giao thông v n t i
- Gi i pháp t%t nh t cho tình tr ng này là xây d ng không gian ng m ô th , trong ó c bi t c p bách và s có hi u qu ngay tr c m t là xây d ng m ng l i giao thông ng m trong thành ph%
- Tuy v y, vi c thi công – xây d ng các công trình ng m trong ô th không
ph i là m t v n n gi n Kinh nghi m trên th gi i ã cho th y có th s g p
ph i r t nhi u khó kh n, tr ng i ph c t p Th c t thì ây không ph i là v n m i trên th gi i, ã !c các n c phát tri n nghiên c u, x lí và ng d ng khá thành công và úc rút !c nhi u kinh nghi m Tuy nhiên, nh ng kinh nghi m này m c
dù r t có giá tr , nh ng ch c ch n không th áp d ng m t cách máy móc, tr c ti p vào vi c thi công, xây d ng công trình ng m n c ta nói chung và Hà N i nói riêng – vì m)i n i l i có nh ng i u ki n a ch t công trình, c'ng nh k t c u h
t ng xây d ng khác nhau
- Vì v y, tr c khi b t tay ti n hành xây d ng các công trình ng m trong
n c ta nói chung và trong ô th Hà N i nói riêng, c n thi t ph i có s nghiên c u
c th , chi ti t v các v n có th x y ra trong nh ng i u ki n hoàn c nh c th Trên tinh th n ó, góp ph n tìm hi u, c'ng nh tìm cách gi i quy t cho m t trong các v n có liên quan, tác gi ã l a ch n h ng nghiên c u xây d ng nh ng lu n
c khoa h c l a ch n chi u sâu t%i u cho công trình ng m Hà N i, v i tên tài là: “Nghiên c u, d báo các v n a ch t công trình - a k thu t trên tuy n t u i n ng m Yên Viên – V n i n khi thi công b ng ph ng pháp ào kín và ki n ngh ch n chi u sâu h p lý”
2 ! i t ng và ph m vi nghiên c u
Các v n a ch t công trình – a k* thu t trên tuy n tàu i n ng m Yên Viên – V n i n phát sinh khi thi công b&ng công ngh thi công ào kín liên quan
t i:
- Công trình: V trí, quy mô, k t c u tuy n tàu i n ng m d ki n
- t n n: c i m c u t o, phân l p, th n&m, các ch tiêu c lý c a m)i
l p t á, c'ng nh các i u ki n a ch t công trình khác
Trang 6- T ng tác: Ph n ng c a môi tr ng a ch t – a k* thu t công trình
ng m có th x y ra trong quá trình thi công và s d ng công trình
3 M c ích c a tài
- Phân tích, ánh giá i u ki n a ch t công trình t+ ó d báo các v n
a ch t công trình – a k* thu t có th x y ra trong khi thi công tuy n tàu i n
ng m Yên Viên – V n i n theo ph ng pháp ào kín các chi u sâu khác nhau
- T+ ó ki n ngh ch n chi u sâu thích h!p cho h m gi m thi u nguy c tai bi n
4 Nhi m v - n i dung nghiên c u
- Nghiên c u t ng quan v các lo i công trình ng m trên th gi i
- Nghiên c u t ng quan v các v n a ch t công trình – a k* thu t, các tai bi n a k* thu t – môi tr ng khi thi công xây d ng công trình ng m
- Thu th p tài li u và tìm hi u v lo i công trình ng m, c i m thi t k , k t
c u, kích th c và chi u sâu theo nh thi t k d ki n c a công trình ng m theo tuy n nghiên c u
- Thu th p tài li u kh o sát a ch t công trình – a k thu t, a ch t thu,
v n d c theo tuy n ng s t tàu i n ng m Yên Viên - V n i n và khu v c lân
c n n u có
- L p phân vùng và phân chia c u trúc a ch t – a k* thu t công trình ng m
d c theo tuy n nghiên c u
- Phân tích, d báo các v n a ch t công trình – a k* thu t cho ph ng
án thi công ào kín tuy n tàu i n ng m Yên Viên – V n i n
- Tính toán d báo các v n a ch t công trình - a k* thu t có th x y ra b&ng m t s% ph n m m và mô hình tính toán trên c s m t c t tiêu bi u c a c u trúc n n ã phân chia ( các chi u sâu khác nhau)
- Ki n ngh ch n chi u sâu xây d ng h m h!p lý nh t gi m thi u các v n
có th x y ra nh ã nêu trên, #ng th i gi m thi u chi phí phòng ch%ng x lí các v n tai bi n nói chung
5 Ph ng pháp nghiên c u
t !c m c ích và n i dung nghiên c u t ra, các ph ng pháp nghiên c u !c s d ng bao g#m:
- Ph ng pháp thu th p t ng h!p phân tích tài li u: nh&m t n d ng các tài
li u ã có, phân tích nh h ng nghiên c u ti p theo
Trang 7- 5 -
6 Ý ngh a khoa h c và th c ti#n c a tài
- Xây d ng ph ng pháp lu n ánh giá t ng h!p các v n a ch t công trình – a k* thu t cho công trình ng m lo i sâu, làm c s cho vi c ch n chi u sâu h!p lý và gi i pháp thi công, x lí các v n a k* thu t khi thi công b&ng ph ng pháp ào kín
- K t qu và s% li u tính toán c a tài có th ph c v t%t cho báo cáo kh thi và các giai o n ti p theo xây d ng tuy n t u i n ng m Yên Viên – V n i n
7 C s tài li u c a lu n v$n
- Các tài, d án nghiên c u các c p v công trình ng m, v c i m a
ch t công trình – a k* thu t khu v c Hà N i
- Các tài li u kh o sát, báo cáo quy ho ch giao thông c a Ban qu n lý D án
ng s t ô th Hà N i
- Các tài li u khoan kh o sát trong ph m vi ô th Hà N i T p trung chi ti t
h n d c theo tuy n nghiên c u
8 C u trúc c a lu n v$n
M u
Ch ng I: T ng quan v xây d ng công trình ng m
Ch ng II: Nghiên c u phân chia c u trúc môi tr ng a ch t - a k* thu t
công trình ng m trên tuy n tàu i n ng m Yên Viên – V n i n
Ch ng III: Phân tích, d báo các v n a ch t công trình – a k* thu t
cho tuy n tàu i n ng m Yên Viên – V n i n theo ph ng pháp thi công ào kín
Ch ng IV: Ki n ngh ch n chi u sâu xây d ng h m h!p lý
gi i quy t tri t Vì v y, tác gi r t mong nh n !c s ch b o, óng góp ý ki n
c a các th y cô giáo, các chuyên gia c'ng nh b n bè #ng nghi p
Nhân ây tác gi xin bày t$ lòng bi t n sâu s c n PGS TS Nguy(n Huy
Ph ng, ng i th y ã dành nhi u th i gian, công s c góp ý, ch d-n t n tình, c'ng
nh nh h ng cho vi c nghiên c u ngay t+ nh ng ngày u Tác gi c'ng xin g i
l i c m n sâu s c n các th y cô cô giáo, c'ng nh g i l i c m n chân thành n các c quan, t ch c, b n bè #ng nghi p và gia ình ã có s giúp , h) tr!, ng viên tác gi hoàn thành b n lu n v n này
Xin chân thành c m n
Trang 8Ch ng I: T%NG QUAN V& XÂY D'NG CÔNG TRÌNH NG"M
1.1 L ch s hình thành và phát tri n
1.1.1 L ch s hình thành và phát tri n n nay
Loài ng i t+ khi xu t hi n ã s%ng trên m t t và d a vào môi tr ng này mà ngày càng phát tri n m nh m Cho n nay, ng i ta không ch bi t khai thác không gian trên m t t, mà còn khai thác không gian trên cao, và c bi t là không gian ng m d i m t t
N u tr c kia ng i ta ch ào sâu vào trong lòng t v i m c ích khai thác khoáng s n ho c làm n i trú "n bí m t an toàn thì ngày nay do nhu c u t ng cao v
di n tích s d ng nh ng n i dân c t p trung (các thành ph% l n) ng i ta ã và ang xây d ng r t nhi u lo i công trình ng m ph c v cho nhi u m c ích khác nhau (song song v i vi c khai thác không gian trên cao) khai thác t%i a không gian s d ng trong m t qu t h n h0p
Nói n công trình ng m và công ngh thi công xây d ng công trình ng m
có l u tiên ph i k n s xu t hi n c a các lo i h m lò khai thác khoáng s n ã
xu t hi n t+ nhi u th k tr c M c dù c i m c a các lo i h m lò khai thác này khác xa so v i các công trình ng m dân d ng hi n nay, nh ng nh ng ki n th c, kinh nghi m và công ngh phát tri n t+ ó c'ng có giá tr tham kh o to l n cho s phát tri n công ngh thi công công trình ng m hi n i ngày nay Nh ng ki n th c
tr c quan v c tính c a các t ng t á d i sâu, c'ng nh nh ng khó kh n
th ng g p ph i khi thi công các lo i công trình h m lò v-n còn nguyên giá tr cho
n ngày nay V công ngh trong thi công h m lò, t+ n gi n nh t là th công ã phát tri n d n lên cho n ph ng pháp n mìn vi sai ngày nay v-n còn !c áp
d ng
Hi n nay, các công trình ng m d i lòng t ã !c xây d ng nhi u thành ph% l n, nh t là các n c phát tri n Ch xét riêng các lo i công trình ng m dân d ng (các công trình ng m quân s - qu%c phòng c'ng r t nhi u, nh ng th ng
!c gi bí m t) ã có r t nhi u lo i ph c v cho nhi u m c ích khác nhau không thua kém gì trên m t t nh : Làm không gian sinh ho t (t ng h m), kho l u tr
ho c n i c t tr t m th i (gara ng m,…), và c bi t là còn có giao thông ng m, c'ng nh v n t i và truy n d-n ng m (các công trình ng m d ng tuy n)
Trang 9- 7 -
V công ngh thi công c'ng ã t t i m t trình r t cao, hi n i nh t hi n nay trong công ngh thi công công trình ng m có th nói n các lo i máy khoan
h m toàn n ng – có th làm t t c các công vi c t+ khoan phá t á, v n chuy n
v t li u cho t i l p t v$ ch%ng hoàn toàn trong m t c) máy, và nó c'ng !c xem
nh có th khoan qua t t c các lo i t, á (máy này c'ng có nhi u lo i, s xem xét chi ti t h n ph n sau)
Nh v y có th nói s ti n b c a nhân lo i trong vi c khai thác không gian
ng m d i t ã t !c nh ng thành t u r t to l n, th hi n qua nh ng công trình ng m n i ti ng nh Euro Star (50.5km- ng h m d i áy eo bi n Manche n%i gi a Anh và Pháp), ng h m d i áy bi n Seikan (dài 53,9 km c a Nh t
B n), trên t li n thì tính n nay ng h m Loetschberg là h m ng b dài
nh t th gi i (dài 34,6 km, ch y xuyên dãy núi Alps theo tr c b c-nam, n%i Th y S
v i c, Ý) ây u là nh ng công trình ng m n i ti ng, mang ý ngh*a d u m%c
l ch s kh1ng nh nh cao công ngh c a con ng i trong công cu c chinh ph c lòng t Bên c nh ó còn ch a k n m ng l i không gian ng m ô th v i nhi u
lo i công trình, nhi u t ng t ng l p l p các sâu khác nhau trong các thành ph%
l n trên th gi i
Tuy vi c khai thác không gian ng m trên th gi i hi n nay ã phát tri n
m nh m , c bi t v công ngh thi công ã t n m t nh cao nh t nh, nh ng
th c t hi n nay chúng ang t p trung m t vài n c (khu v c) phát tri n cao Trong b%i c nh tình hình kinh t - xã h i toàn c u ang phát tri n m nh m , các
n c ang phát tri n (nh Vi t Nam) c'ng ã có nhu c u xây d ng m ng l i công trình ng m xây d ng công trình ng m thì công ngh c'ng nh máy móc có th thuê, mua và nh t v n t+ các n c phát tri n, tuy nhiên vi c nghiên c u a ch t công trình ph c v xây d ng công trình ng m là m t vi c làm quan tr ng, c n thi t và có th phát huy t%t t+ n i l c c a các n c này
1.1.2 Các lo i công trình ng m thông d ng
phân chia các lo i công trình ng m, có th d a và nhi u tiêu chí khác nhau, nh : Công n ng s d ng, hình d ng kích th c hay quy mô, sâu c a công trình Theo ó, có th phân chia thành các lo i nh sau:
Trang 101.1.2.1 Phân lo i theo công n ng s d ng
Phân lo i công trình ng m theo công n ng s d ng có th mô t khái quát qua s # sau:
1.1.2.2 Phân lo i theo hình d ng – c u t o
Phân lo i công trình ng m theo hình d ng, c u t o có th mô t khái quát qua
s # sau:
Trang 11- 9 -
1.1.2.3 c i m công trình ng m ô th
Các công trình ng m ô th th ng là các công trình dân d ng, ôi lúc có c công trình c a quân s -qu%c phòng ( ã nêu trong các h th%ng phân lo i k trên), tuy nhiên có th k ra chi ti t nh :
- H th%ng c%ng, h m thoát n c
- H th%ng %ng ng m k thu t h)n h!p a d ng (collector), trong ó t các ng %ng d-n cung c p n c s ch, khí gas và các dây d-n i n, cáp thông tin…
- Nút giao thông có ng h m cho ng i i b ho c các ph ng ti n qua ch) giao nhau
- Nh ng t ng h m trong các nhà cao t ng
- Kho ch a hàng hóa, bãi ) xe ng m
- H th%ng ng giao thông ng m: ng b , ng s t
- Công trình phòng v dân s ho c quân s
- Ngoài ra m t s% n i còn c i t o hang ng t nhiên ho c các h m m$ khai thác c' ph c v cho m c ích kinh t , du l ch
• Nh ng u i m c a vi c b% trí không gian ng m:
- T o s h!p lý v m t b&ng ki n trúc quy ho ch thành ph% ( c bi t các thành ph% c c n b o t#n m t s% nét không gian v n hoá truy n th%ng, hình nh trên m t t)
- S d ng h!p lý di n tích thành ph%, nâng cao n ng su t và công su t
s d ng trên m t di n tích t T o i u ki n b% trí !c nh ng không gian xanh trên m t t, thân thi n v i môi tr ng t nhiên
- C i thi n i u ki n v sinh thành ph%
- Gi gìn !c các ki n trúc c , các di tích, c bi t là di n m o t ng quan lâu i c a thành ph%
- H!p lý hóa b% trí các h th%ng k thu t nh i n, n c, cáp thông tin… m b o m quan ô th và an toàn
- K t h!p !c các yêu c u qu%c phòng và phòng v dân s
- Gi i quy t tình tr ng t c ngh n giao thông và t ng t%c l u thông
v n chuy n trong thành ph%
- T ch c h!p lý các gara ô tô, b n bãi
• Nh ng c thù c a công trình ng m ô th
- Không có ánh sáng và thông gió t nhiên
- !c bao b c b i môi tr ng t á xung quanh
- H u h t là các công trình mà con ng i ch l u trú trong ó t m th i
Trang 12- Có c thù riêng v kh o sát, thi t k , xây d ng và s d ng Vi c thi t
k b% trí, quy ho ch các công trình ng m luôn g n ch t v i các công trình trên m t
t
1.1.3 Các ph ng pháp thi công công trình ng m c b n
1.1.3.1 T ng quan v nh ng ph ng pháp thi công các lo i công trình ng m
1.1.3.2 Mô t , phân tích ph ng pháp thi công h m kín d ki n s dùng
Máy khoan h m s d ng ào h m qua các lo i t và á, có m t c t ngang hình tròn Bán kính h m do máy khoan h m ào có th thay i t+ 1 m (máy khoan
!c chuy n ra kh$i h m Tùy thu c vào lo i máy khoan h m, v t li u ào !c có
th !c chuy n ra h th%ng b ng truy n t i chuy n ra kh$i h m ho c tr n l-n
v i ph gia b m ng !c ra c a h m
Phía sau khoang r)ng là m t b tay òn th y l c !c gia c% b i ph n cu%i
c a h m, tay òn th y l c !c s d ng "y máy khoan h m di chuy n v phía
tr c C ch này gi%ng nh h th%ng bánh xích Phía mép c a máy khoan h m
!c ch%ng vào t ng h m ho c l p lót và có tác d ng "y u máy khoan h m di chuy n v phía tr c Khi t kh"u l n nh t, u máy khoan h m s d a vào
Trang 13- 11 - Phía sau khiên ào, n&m phía trong lòng h m là các b ph n h) tr! máy khoan h m, g#m thi t b chuy n v t li u ào !c, các khoang ki m soát, ng ray
v n chuy n các o n t ng h m úc s3n, v.v
Các máy khoan h m tinh vi !c s d ng thi công !c trên t t c các
lo i t, g#m c n i có a ch t h)n h!p nh t l-n á Khi ào l p t ch a n c kém n nh, các máy khoan h m này có th n nh m t c t b&ng cách s d ng b t và/ho c bentonite d i áp su t l n Tùy thu c vào ph ng pháp gia c% áp d ng, các máy khoan h m lo i này có th !c g i là máy khoan h m cân b&ng áp l c t (Earth Pressure Balance TBM) ho c máy khoan h m s d ng dung d ch khoan Máy khoan h m cân b&ng áp l c t có th t o ra s n nh b&ng cách duy trì áp
l c t, qua ó ào h m #ng th i phun b t có áp l c cao ch a trong khoang r)ng Máy khoan h m s d ng dung d ch khoan t o s n nh b&ng cách t ng áp
l c c a bentonite trên m t c t N u các ch c n ng c a c hai lo i máy khoan h m trên !c k t h!p l i trong m t máy khoan h m, thì lo i máy k t h!p này !c g i
là máy khoan h m l i c t h)n h!p (TBM MixShield)
4u i m c a ph ng pháp ào h m dài b&ng máy khoan là:
(i) V n t%c khoan h m r t cao mà ch s d ng m t u máy khoan
(ii) Gi m chi u dài ng d-n trung gian và các gi ng
(iii) ào chính xác h m, gi m thi u tình tr ng s p h m
(iv) Gi m thi u tác ng lên các k t c u xung quanh trên góc s t lún t nên an toàn h n khi ào h m các khu ô th
(v) Gi m các yêu c u gia c%, h) tr!
(vi) S d ng ít lao ng h n và t o môi tr ng làm vi c an toàn h n
(vii) C n ít công trình ti p c n, c n có khu chôn l p t ào và ng v n chuy n t ào
(viii) Có th làm vi c 24 gi /ngày các khu ô th mà không gây #n
%i v i h m có bán kính l n, b t l!i c a máy khoan h m là:
(i) Chi phí máy móc cao do c n ph i dùng máy khoan h m TBM lo i m i, vì
v y, c n c p v%n t hàng tr c trong h!p #ng
(ii) C n th i gian chu"n b s n xu t và giao hàng lâu – có th lên t i 12 tháng (iii) Ít linh ho t h n v hình dáng h m, cong và m r ng h m
(iv) C n nhi u th i gian h c cách s d ng
(v) R i ro trong ho t ng khi có s thay i ngoài d ki n c a i u ki n a
ch t R i ro a ch t s l n h n trong vi c ào h m b&ng máy khoan h m do chi phí cho mua máy móc l n và t, l tr tr c cao h n Các r i ro trên, c r i ro th c th
và r i ro d ki n có th !c gi m thi u b&ng cách:
(i) Th c hi n kh o sát công trình t%t, toàn di n nh ng có m c ích
(ii) S d ng các m-u h!p #ng ã !c c i ti n g#m c chia s/ r i ro
(iii) H!p #ng theo kh%i l !ng công vi c
(iv) H!p tác
Trang 141.2 Các v n a ch t công trình – a k thu t, tai bi n th ng g p khi xây d ng công trình ng m
1.2.1 Các v n chung (các lo i tai bi n và khó kh n tr ng i c n x lý)
th ng g p ph i khi thi công xây d ng công trình ng m
Khi thi công xây d ng công trình ng m, nhìn chung có th g p ph i các lo i tai bi n, v n nh sau:
Trang 15- 13 -
• Các v n ph n u m%i khai ào
- Không s3n có – nên ph i khai ào m i và c'ng g p ph i nh ng v n khi ào m
- V n m b o an toàn lao ng và an toàn xã h i n i có h% ào sâu
• Các v n trong quá trình khoan ào
- Hao mòn m'i/l i khoan
m t s% v n liên quan n c ng c a t á gây ra vi c khó kh n khi khoan ào
nh : hao mòn m'i khoan, m c k0t hay t c ngh n,… Tuy nhiên, bên c nh ó l i g p
ph i nh ng v n ph c t p h n liên quan n n nh n n t, công trình c'ng nh liên quan n n c d i t (c th s xét n ph n sau)
Trang 16l !ng n c ch y vào g ng ào ã !c xét trong ph n các v n liên quan n
n c d i t), bên c nh ó công ngh thi công hi n i ã gi i quy t !c nhi u
v n khi có m t s% thông tin u vào: Ví d nh v n áp l c n c và t y u lên
g ng ào và nguy c m t n nh do thay i tr ng thái ng su t s !c gi i quy t nh công ngh phun b t áp l c ho c (và k t h!p) dung d ch sét bentonit, khi
ch c n bi t tr c áp l c a t ng và áp l c n c d i t t i sâu thi công Vì v y
có th tóm l i các thông s% a k thu t c n tính toán, xác nh tr c ph c v cho thi công công trình ng m là:
• Áp l c a t ng (n n t) t i sâu d ki n thi công công trình
• Áp l c n c d i t t i sâu d ki n thi công công trình
Trang 18Ch ng II: NGHIÊN C(U PHÂN CHIA C)U TRÚC MÔI TR*+NG !,A CH)T - !,A K- THU.T CÔNG TRÌNH NG"M TRÊN TUY/N TÀU !I0N
NG"M YÊN VIÊN – V1N !I2N
2.1 T ng quát hi n tr ng khu v c nghiên c u
2.1.1 Khí h u Hà N i
2 Hà N i, l !ng m a trung bình hàng n m là 1.676mm và "m t ng %i trung bình hàng n m là 84% Mùa hè kéo dài t+ tháng 5 n tháng 9 Trong th i gian này, nhi t trung bình dao ng m c t+ 27°C n 29°C và nhi t trung bình cao nh t xu t hi n vào tháng 7 L !ng m a trung bình cao nh t di(n ra vào tháng 8 (318mm) Mùa ông kéo dài t+ tháng 11 n tháng 3 n m sau Nhi t trung bình th p nh t (16,4°C) và l !ng m a trung bình th p nh t (16,6mm) u r i vào tháng 1 Phân b% l !ng m a, nhi t và "m hàng n m !c th hi n trong các bi u # sau nh k5 10 n m, trung bình có kho ng 15 c n bão nh h ng n khu v c b bi n phía ông c a Hà N i T%c gió t%i a ghi !c là 180 km/h
L ng m a
Nhi t
Trang 19- 17 -
m
2.1.2 a hình Hà N i
Theo C c B n # c a Vi t Nam, m%c o l ng s% không %i v i i u tra
a hình có ngh*a là chi u cao m c th y tri u t i Hòn D u (cách c ng H i Phòng 20km v phía ông nam) H u h t các khu v c Hà N i (ch a m r ng) u có cao trung bình t+ 5 m n 20 m cao h n m c n c bi n Trong ó ch có m t s% khu v c các huy n ngo i thành xa trung tâm có a hình trung du #i, núi, còn l i
a s% là #ng b&ng v i chênh cao không áng k
c bi t khu v c nghiên c u trong ph m vi xây d ng tuy n ng s t tàu
i n ng m t+ Yên Viên i V n i n hoàn toàn n&m trong khu v c a hình #ng b&ng b&ng ph1ng khá thu n l!i cho vi c xây d ng xét trên khía c nh a hình
2.1.3 i u ki n a ch t th y v n
#ng b&ng Hà N i mang c i m c a thung l'ng sông mi n b&ng ph1ng,
ch u nh h ng c a quá trình bi n ti n, bào xói l c a nên các tr m tích có t ng khác nhau t+ l c a ra t i bi n C u trúc a ch t các l p t ã t o nên các t ng cách n c, th m n c !c mô t s l !c nh sau (ch mô t các phân v a ch t
th y v n chính):
2.1.3.1 L p cách n c trên cùng
ây là phân v phân b% t ng %i r ng rãi và th ng g p h u kh p thung l'ng, ch y u là t thu c h t ng Thái Bình, H i H ng Thành ph n các l p t g#m có sét, sét pha, bùn sét… v i thành ph n, màu s c khác nhau thu c các tr m tích có tu i Holocen l ngay trên b m t (ho c ngay d i l p th nh ng) và n&m
ph tr c ti p lên t ng ch a n c trong các tr m tích Holocen Ngoài ra, m t s%
n i còn g p các l p cách n c trên m t thu c tr m tích Pleistocen trên
T ng này có h s% th m trung bình: k = 0,049 m/ng
2.1.3.2 T ng ch a n c Holocen (qh)
Trang 20T ng ch a n c có di n phân b% khá r ng (h u h t khu v c n i thành) N c
d i t thu c t ng này h u h t là n c không áp ho c có áp y u Chi u sâu m c
n c a ph n t+ 2-4 mét t á thu c t ng này a ph n thu c lo i th m n c t%t
áy t ng th ng là các l p sét ho c bùn sét, tuy v y t ng n c Holocen v-n có quan h th y l c khá ch t ch v i t ng n c bên d i
Ngu#n cung c p cho n c ng m t ng Holocen ch y u là n c m a, n c
m t và m t ph n n c t+ t ng d i th m lên Mi n cung c p và mi n phân b% trùng nhau ng thái c a n c t ng Holocen t ng %i ph c t p và có quan h ch t ch
v i ng thái n c sông
T ng này có h s% th m trung bình: k = 18,2 m/ng
2.1.3.3 T ng cách n c tr m tích Pleistocen trên (qp³)
T ng cách n c này n&m d i t ng ch a n c Holocen và n&m trên t ng
ch a n c Pleistocen trên t c u thành g#m sét, sét pha a ph n có m u loang l
c tr ng M t s% ch) g p t sét, sét pha l-n bùn, tàn tích th c v t màu en, xám
en
T ng này phân b% r ng kh p trên khu v c Hà N i, tuy nhiên không g p i ven sông t o i u ki n quan h th y l c gi a 2 t ng n c v i nhau và v i n c sông
H s% th m trung bình c a t ng: k = 0,102 m/ng
2.1.3.4 T ng ch a n c Pleistocen trên (qp²)
ây là t ng ch a n c áp l c, !c gi i h n b i hai t ng cách n c Phía trên là t ng cách n c qp³, d i là các lo i t thu c t ng cách n c Pleistocen gi a – trên ho c có n i thông v i t ng ch a n c qp1 T ng này có di n phân b% r ng
kh p #ng b&ng
Áp l c n c c a t ng sâu kho ng 3-4 m, có n i n&m sát m t t Tính th m
n c c a t ng a ph n t+ trung bình n cao, th m chí có n i r t cao
ng thái c a t ng c'ng thay i ph c t p theo mùa và ch u nh h ng rõ r t
ph lên các tr m tích tu i Neogen, phía trên !c gi i h n b i t ng cách n c ap³,
ôi ch) ti p giáp và thông v i t ng ch a n c Pleistocen trên, th m chí l lên m t
t nh ng vùng ven rìa
T ng có chi u dày và chi u sâu thay i trong ph m vi r ng, nh ng có xu
h ng t ng d n t+ phía tây b c xu%ng ông nam 2 ph n trung tâm Hà N i a ph n
t ng n&m sâu vài ch c mét, tuy nhiên áp l c n c c a t ng khá cao, ch n&m
Trang 21- 19 - cách m t t t+ 2-4 m (nh ng g n ây ã và ang h th p d n do nh h ng c a
• Phân chia c u trúc môi tr ng a ch t – a k thu t công trình ng m
là vi c chia nh$ môi tr ng a ch t nghiên c u thành nh ng n v nh$ h n các
c p b c khác nhau, v i các c i m #ng nh t chung v i u ki n CCT, KT môi tr ng ph c v cho m c tiêu c th nh t nh
• Phân chia c u trúc môi tr ng a ch t – a k thu t công trình ph i
d a trên các ch tiêu ph n ánh nh ng quy lu t bi n i quan tr ng nh t v i u ki n
a ch t công trình trong không gian nh h ng n vi c xây d ng công trình
• Các n v c u trúc !c phân chia theo m t ch tiêu phân chia nào ó
ph i thu c duy nh t m t c p phân chia
• Các ch tiêu phân chia c u trúc ph i m b o tính ph quát và n
nh t: m)i i m b t k5 ch thu c m t và ch m t trong các ph m trù phân chia
• Các ch tiêu phân chia ph i !c l a ch n khác nhau m)i c p b c phân chia
Vi c phân chia d a trên c u trúc và m c #ng nh t t+ l n n nh$ thành 3
c p nh sau: Vùng – ph vùng – kho nh
2.2.1.2 C s l a ch n các ch! tiêu phân chia
• Vi c l a ch n ch tiêu phân chia d a trên c i m c u trúc a ch t khu
v c #ng th i g n li n v i các c i m c tr ng khi thi công xây d ng công trình
ng m b&ng máy khoan t ng h!p Xét trên kh n ng c a máy khoan, b n c h c
c a các lo i t trong khu v c xây d ng không ph i là v n áng quan tâm (vì nhìn chung là r t m m y u, so v i kh n ng khoan phá c a máy), vì v y c n quan tâm các v n c n x lý và s c% x y ra khi thi công xây d ng nh : áp l c t,
n nh g ng ào, kh n ng cát ch y, xói ng m, n c ng m thoát ra… vì v y c
s phân chia là: Phân chia các lo i t nói chung thành 3 nhóm: t r i (R), t dính (D - tr ng thái t+ d/o m m tr lên) và t y u (Y- các lo i t bùn, và t dính d/o ch y, ch y) #ng th i xét n s phân b% c a chúng trong không gian c'ng nh các tính ch t c lý c th khi tính toán
• C s phân chia n v vùng: C u trúc (S s p x p) các lo i t theo
nh ng trình t khác nhau (s xu t hi n và t ng quan th t trên d i gi a 3 nhóm
t nêu trên)
Trang 22• C s phân chia n v ph vùng: Trong cùng m t c u trúc vùng, d a
trên s phân b% c a các nhóm t (chi u sâu khác nhau c a chúng) phân chia thành các ph vùng
C s phân chia n v kho nh: !c phân chia t+ các ph vùng d a trên s khác nhau c b n trong các ch tiêu c lý ph c v tính toán Theo ó, kho nh là
n v phân chia nh$ nh t, t ng ng v i các n v l p !c mô t trong báo cáo
• Th%ng Pleistocen d i, t ng L Chi (aQ1lc)
Tr m tích t ng L Chi b ph hoàn toàn b i các tr m tích tr/ h n, phân b%
d c ph ng ho t ng c a sông H#ng c', b t u xu t hi n phía trên C ô và phát tri n r ng v phía Nam, ông nam và ra ngoài ph m vi vùng Hà N i, chi u sâu phân b% th ng g p 45-70m, g#m 3 t p:
- T p 1 (d i): g#m cu i, s$i th ch anh, silíc, á hoa,… s$i l-n ít cát, b t sét,
ng kính cu i t+ 3 - 5cm, thu c t ng lòng sông mi n núi và vùng chy n ti p, chi u dày 20m
- T p 2 (gi a): g#m cát h t trung, h t nh$, cát b t, th ch anh chi m 90 – 97%, thu c t ng lòng và g n lòng sông vùng #ng b&ng, chi u dày 3 - 10m
- T p 3 (trên): g#m b t, sét, cát, ôi n i có mùi th c v t và c th c v t ch a phân hu, h t, c tr ng cho t ng bãi b#i, chi u dày 1 - 4,5m
T ng chi u dày c a t ng là 25 - 30 m, trong ph m vi nghiên c u chi u dày
bi n i ít h n
• Th%ng Pleistocen gi a- trên, t ng Hà N i (a, ap,dp QII-IIIhn)
Tr m tích t ng Hà N i thu c nhi u ngu#n g%c khác nhau, l ra vùng ven,
t i trung tâm #ng b&ng t ng b ph sâu sâu 17 - 45m Trong ph m vi nghiên
c u tr m tích t ng Hà N i có ngu#n g%c sông, sông – l' , b ph sâu 32-35m, g#m
3 t p:
- T p 1 (d i): g#m cu i t ng, s$i s n và ít cát b t xen k , c tr ng cho
t ng lòng sông mi n núi Chi u dày: 10-34m
- T p 2 (gi a): g#m cu i nh$, cát thô, cát b t thu c t ng lòng và g n lòng
c a sông mi n núi và vùng chuy n ti p Chi u dày 15-17m
- T p 3 (trên): g#m b t sét, b t cát, cát nh$ c tr ng cho t ng bãi b#i Chi u dày 0-4m
T ng chi u dày c a t ng vùng ph kho ng 34m
T ng Hà N i ph không ch nh h!p lên t ng L Chi và các thành t o tr c
T Tr m tích t ng L Chi và Hà N i còn ít !c nghiên c u chi ti t
Trang 23- 21 -
• Th%ng Pleistocen trên, t ng V*nh Phúc (aQIII2vp)
T ng V*nh Phúc phân b% r ng rãi, l ra trên di n r ng huy n Sóc S n, ôngAnh, Xã C Nhu , Xuân nhvà trên nh ng di n h0p trong thành ph% Hà
N i, ph n còn l i b ph các sâu khác nhau, g#m 4 t p:
- T p 1 (d i): g#m cu i, cu i nh$, cát l-n ít sét b t thu c t ng lòng sông vùng núi và vùng chuy n ti p Chi u dày: 3-10m
- T p 2: g#m cát, b t, có ít sét, cát vàng, ôi n i có th u kính s$i nh$, c
tr ng cho t ng lòng và g n lòng sông #ng b&ng Chi u dày 33m
- T p 3: g#m sét kaolinit màu xám tr ng, sét b t xám vàng, có s xen k c a cát b t, b t sét, sét và cát m n, c tr ng cho t ng bãi b#i Ph n trên c a t p có màu loang l và các k t vón oxit s t nh$ ch a r n ch c Chi u dày bi n i t+ 0 n 10-15m
- T p 4: g#m sét en, b t sét màu nâu en, xám vàng ch a tàn tích th c v t,
c tr ng cho t ng h#, m l y ven sông Trong khu v c nghiên c u, t p này g p
b m t n i cao và vùng b ào sâu
Vùng n i cao phân b% không liên t c, trong vùng này b m t t ng khá b&ng ph1ng, phân b% sâu th ng t+ 1-2 n 3-4m d i l p t ho c l p m$ng tr m tích t ng Thái Bình
Vùng ào sâu phân b% khá liên t c, nhi u n i b m t t ng b bào xói t o thành các l ch và b#n tr'ng, phân b% sâu t i 15-20m và l n h n i n hình là các khu h# Thành Công, Gi ng Võ, %ng a, … D c sông H#ng và các sông nh$ khác
b m t t ng b ào sâu cách m t t t i 25-30m và l n h n c i m b bào xói làm bi n i m nh chi u sâu phân b% và chi u dày tr m tích sét gây khó kh n khi xem xét kh n ng s d ng t ng này làm t ng cách n c chính, b o v t ng ch a
có th chia m t c t ph t ng ra hai l p: l p trên là than bùn dày 0,4-2m, ph bi n là nh$ h n 1m, l p d i là l p bùn ch a h u c
Trang 24Than bùn g#m cành lá và thân cây b phân hu, các m c khác nhau, th ng
x p thành l p màu nâu en, en xám, "m và r)ng r t cao, tính b t 1ng h ng
Tr m tích H i H ng d i ph không ch nh h!p lên b m t bào mòn c a l p sét màu loang l ho c l p cát t ng V*nh Phúc c i m v thành ph n, tính ch t và
s bi n i m nh chi u dày c a ph t ng H i H ng gây khó kh n l n cho các công trình xây d ng
- Ph t ng gi a (m,l Q IV 1-2 hh 2 )
Ph t ng phân b% trung tâm, phía Nam và ông nam ph m vi nghiên c u,
th ng i li n v i than bùn và bùn h u c c a ph t ng d i, di n phân b% không liên t c do b xâm th c b i m ng sông ngoì và khai ào c a con ng i Chi u sâu phân b% t+ 3-6m
Tr m tích có ngu#n g%c bi n và h# l c a
Tr m tích bi n là sét m n, r t #ng nh t, có màu xám xanh l c tr ng, có
n i loang l màu xám vàng ph n trên, chi u dày 0,5-4m, th ng là 2m
Tr m tích h# l c a phân b% r t h n ch , g#m sét màu xám xanh, xám vàng,
ph n d i có l-n s n nh$, cát b t, k t vón oxit s t, chi u dày kho ng 1m
Do chi u dày nh$, phân b% không liên t c nên vai trò cách n c c a tr m tích ph t ng H i H ng gi a b h n ch
- Ph t ng trên (bQ IV 1-2 hh 3 )
G#m tr m tích gi a có ngu#n g%c m l y, thành t o sau bi n ti n, ch phát tri n trong các tr'ng gi a các gò #i g#m than bùn và sét b t l-n mùn th c v t Trong ph m vi nghiên c u v ng m t tr m tích này
T p d i: có m t phía Nam và ông nam d c theo sông H#ng, g#m ch
y u là cát nh$, cát b i, ph n d i có cát trung l-n s$i nh$, trong cát th ng xen k0p nhi u th u kính và l p m$ng cát pha, sét pha Chi u sâu mái l p dao ng 4-8m, có
n i t i 12m
Trang 25- 23 - Chi u dày t p ph bi n là 16-18m, ph n ven sông có th t i 20m T p này
ph không ch nh h!p lên t ng V*nh Phúc, có n i tr m tích cát c a t ng Thái Bình và V*nh Phúc ph tr c ti p lên nhau
T p trên: Phân b% r t r ng g#m ch y u là sét pha, cát pha, t sét ít g p, màu nâu h#ng, nâu xám, xen k0p nhi u , th u kính và l p m$ng cát nh$, cát b i và cát pha
Chi u dày t p thay i t+ 2-3m n 6-7m, có n i t i 13-15m và l n h n
T p trên ph lên t p d i c a t ng Thái Bình, t ng H i H ng và có n i t o thành l p ph m$ng trên tr m tích sét t ng V*nh Phúc
Ngoài tr m tích sông thu c ph t ng d i còn có tr m tích sông - h# - m
l y ây là tr m tích h# sót ven sông sau ó b m l y hoá, phân b% r i rác v i di n tích h0p g#m b t sét, sét l-n mùn th c v t và di tích sò %c, chi u dày 1-2m
Chi u dày l n nh t c a ph t ng d i có th t i h n 30m
- Ph t ng trên (aQ IV 3 tb 2 ) ây là tr m tích ngoài ê sông H#ng g#m cát lòng
sông và các t p sét - sét pha, sét pha - cát pha, cát pha, cát xen k nhau n&m các bãi b#i th p, trung và cao
T ng chi u dày ph t ng kho ng 15m Nhìn chung tr m tích T Hà
N i !c chia thành 5 nh p ng v i các th i k5 thành t o khác nhau, tr+ t ng H i
H ng, m)i nh p b t u b&ng tr m tích h t thô, k t thúc là tr m tích h t m n
nghiên c u kh n ng ng x c a MT C d i tác ng c a các t i tr ng khác nhau, các h t ng và ph h t ng t á mô t trên !c phân chia thành các
l p v i nguyên t c nh sau: L p là th a ch t a khoáng có cùng ngu#n g%c thành
t o, cùng tu i a ch t, t a #ng nh t v ki u th ch h c, v tính ch t CCT và cùng
m t kho ng tr ng thái
Theo nguyên t c chia l p nh trên, trong ph m vi khu v c Hà N i t#n t i các phân v a t ng nh d i ây, k t+ trên xu%ng d i nh sau:
• Tr m tích nhân sinh: t l p, t p ê
• Ph hê t ng Thái Bình trên (aQ 23tb2)
- L p 1: Cát lòng sông và bãi cát di ng
- L p 2a: Sét pha - cát pha, cát pha là tr m tích phân b% trên m t c a 3 bãi
n i gi a sông và các bãi b#i th p (bãi b#i III)
- L p 2b: Cát h t b i – h t m n – h t nh$, n&m ngay d i l p 2a trong ph m
v các bãi n i gi a sông t ng %i n nh và các bãi b#i th p (bãi b#i III)
- L p 3a: Sét pha, Sét pha – cát pha không #ng nh t phân b% phân trên
m t c t bãi b#i trung (bãi b#i IV)
- L p 3b: Cát pha – cát m n – cát nh$ n&m d i l p 3a trong ph m vi c a bãi
b#i trung (bãi b#i IV)
- L p 4a: Sét màu nâu, phân b% r ng rãi trên m t c a bãi b#i cao (bãi b#i V)
• Ph h t ng Thái Bình d i (QIV3tb1)
- L p 4: Sét - sét pha
Trang 26- L p 5: Sét pha màu nâu xám l-n ít h u c tr ng thái d/o ch y
- L p 6: Sét pha xen k0p cát pha
- L p 11: Sét pha l-n h u c , tr ng thái d/o ch y- ch y
- L p 12: Cát pha - cát xen k0p sét pha
2.2.2.2 Tính ch t c lý các l p t á theo mô t a ch t công trình
A TÍNH CH)T C3 LÝ C4A CÁC !)T DÍNH
Tính ch t c lý c a l p 2a
Sét pha - cát pha, cát pha màu nâu h#ng tr ng thái d/o - d/o m m
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
Trang 29Sét pha - sét màu nâu g , nâu vàng tr ng thái d/o c ng - d/o m m
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
Trang 31Tính ch t c lý c a l p 6
Sét pha xen k0p cát pha màu nâu xám, trang thái d/o m m
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
Trang 32Tính ch t c lý c a l p 8
Sét màu xám xanh, tr ng thái d/o m m - d/o c ng
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
2 Kh%i l !ng th tích t nhiên g/cm3 γ 1.64
3 Kh%i l !ng th tích khô g/cm3 γc 1.02
Trang 33Sét - sét pha màu nâu vàng, xám tr ng, loang l , n a c ng - d/o c ng- d/o m m
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
2 Kh%i l !ng th tích t nhiên g/cm3 γ 1.91
Trang 35- 33 - Sét: < 0.005 : 3,2%
Trang 36Sét pha, màu nâu xám, xám ghi, tr ng thái d/o m m, l-n h u c
STT Tên ch tiêu n v Ký hi u Giá tr Atc
2 Kh%i l !ng th tích t nhiên g/cm3 γ 1.77
Trang 382.3 Phân chia c u trúc môi tr ng a ch t – a k thu t công trình
ng m cho tuy n nghiên c u
T+ các c s lý thuy t và th c t nh trên, toàn b m t c t a ch t d c tuy n nghiên c u ã !c phân chia thành các n v nh sau:
Quy c:
- n v vùng ký hi u b&ng s% La mã: I, II, III, IV…
- n v ph vùng kí hi u b&ng ch cái in hoa: A, B, C
- n v kho nh kí hi u b&ng ch s% 6 r p: 1, 2, 3
- Kí hi u các nhóm t: D – t dính; R: t r i; Y: t y u
- C u trúc a ch t !c mô t s l !c qua th t trên d i c a các n
v Ví d nh : D/Y/R: là c u trúc có nhóm t dính n&m trên t y u, n&m trên t
r i ho c: L4/L7b/L9/L10/L15: là c u trúc có các l p theo th t t+ trên xu%ng nh
t i h t chi u sâu kh o sát (kho ng 40-50m)
Vùng này chi m m t o n dài trên tuy n nh ng có chi u sâu, chi u dày
t ng %i #ng nh t nên không chia thành ph vùng Tuy nhiên có th chia thành 2 kho nh d a trên s xu t hi n (ho c không) c a l p 6
Trang 39- 37 - D: L p 4
Trang 40D: L p 10
R: L p 13b, 15
Vùng này !c chia thành 3 ph vùng v i 3 kho nh t ng ng
B ng mô t chi ti t các n v phân vùng ã phân chia:
II D/Y/R
II.B 10-23 II.B.1 L4/L5/L8/L9/L13/L15 LB32 III D/R/Y/R III.A 6-20-40 III.A.1 L4/L6/L7b/L11/L13b/L
35 VIII.A.1 L4/L5/L7b/L9/L10/L13b/L15 HM32 VIII.B 6-9-17-39-