Dự báo các quá trình địa chất công trình phát sinh khi thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 trên tuyến đường sắt đo thị sô 4 thành phố hồ chí minh và đề xuất giải pháp xử lý

Tổng quan các quá trình và hiện tượng địa chất công trình thường phát sinh khi xây dựng công trình ngầm bằng phương pháp đào kín .... LờI CảM ƠN Luận văn “Dự báo các quá trình địa chất c

Trang 1

Trường đại học mỏ - địa chất

- -

phạm thị hồng lê

dự báo các quá trình địa chất công trình phát sinh khi thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 thành phố hồ chí minh và

Hà nội - 2010

Trang 2

Trường đại học mỏ - địa chất

- -

phạm thị hồng lê

dự báo các quá trình địa chất công trình phát sinh khi thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 thành phố hồ chí minh và

đề xuất giải pháp xử lý

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Hà nội - 2010

Trang 3

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c tµi liÖu vµ kÕt qu¶ nghiªn cøu nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc, kÕt qu¶ cuèi cïng nªu trong luËn v¨n cha ®îc c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nghiªn cøu nµo kh¸c T«i xin chÞu tr¸ch nhiÖm vÒ lêi khai nµy

Hµ Néi, ngµy 15 th¸ng 12 n¨m 2010

T¸c gi¶ luËn v¨n

Ph¹m ThÞ Hång Lª

Trang 4

Mục lục

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

Lời cảm ơn

Mở đầu 1

Chương 1 4

Tổng quan về công trình ngầm đô thị và phương pháp thi công đào ngầm sơ lược về quy hoạch đường sắt đô thị thành phố hồ chí minh 4

1.1 Tổng quan về công trình ngầm đô thị 4

1.2 Tổng quan về các phương pháp thi công đào ngầm 11

1.2.1 Phương pháp khoan nổ truyền thống và NATM 12

1.2.2 Phương pháp đào hầm bằng cơ giới hoá (TBM và SM) 15

1.2.3 Phương pháp kích đẩy (Pipe jacking) 20

1.3 Sơ lược về quy hoạch đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh 23

1.3.1 Quy hoạch chung 23

1.3.2 Tuyến đường sắt đô thị số 4 25

Chương 2 27

đặc điểm địa chất khu vực thành phố hồ chí minh, điều kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ km4+000 đến km5+000 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 27

2.1 Đặc điểm địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh 27

2.1.1 Địa tầng 28

2.1.2 Địa chất thủy văn 30

2.2 Điều kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 38

2.2.1 Khối lượng công tác khảo sát địa chất công trình đã thực hiện 38

2.2.2 Đặc điểm địa hình và sự phân bố các công trình xây dựng ở mặt đất trên đoạn tuyến nghiên cứu 39

2.2.3 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất 39

2.2.4 Địa chất thủy văn 45

2.2.5 Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực 46

2.3 Phân khu (phụ đoạn) địa chất công trình trong phạm vi đoạn tuyến nghiên cứu 46

2.3.1 Đặt vấn đề 46

2.3.2 Tiêu chí phân khu (phụ đoạn) địa chất công trình 47

2.3.3 Mô tả đặc điểm địa chất công trình của mỗi phụ đoạn 47

Chương 3 48

Trang 5

Dự báo các quá trình và hiện tượng địa chất công trình khi thi công đào ngầm đoạn đường hầm từ km4+000 đến

km5+000 48

3.1 Một số sự cố xảy ra khi xây dựng công trình ngầm đô thị 48

3.1.1 Trên thế giới 48

3.1.2 ở Việt Nam 53

3.2 Tổng quan các quá trình và hiện tượng địa chất công trình thường phát sinh khi xây dựng công trình ngầm bằng phương pháp đào kín 55

3.2.1 Hiện tượng mất ổn định của đất đá xung quanh đường hầm 56

3.2.2 Hiện tượng sụt vòm 56

3.2.3 Hiện tượng đẩy trồi đáy hầm 56

3.2.4 Hiện tượng bục đáy hầm 56

3.2.5 Hiện tượng nước chảy vào hầm 57

3.2.6 Hiện tượng xói ngầm và cát chảy 57

3.2.7 Hiện tượng lún mặt đất 58

3.3 Phân tích dự báo các quá trình và hiện tượng địa chất công trình khi thi công đoạn tuyến nghiên cứu 63

3.3.1 Lựa chọn mặt cắt địa chất để dự báo 63

3.3.2 Các thông số kỹ thuật đặc trưng của hầm tàu điện ngầm và phương pháp thi công dự kiến 64

3.3.3 Phân tích dự báo các quá trình và hiện tượng địa chất công trình 65

Chương 4 69

tính toán dự báo định lượng quá trình lún mặt đất và đề xuất các giải pháp xử lý 69

4.1 Tổng quan các phương pháp tính toán dự báo lún mặt đất khi thi công các công trình ngầm đô thị bằng máy khoan đào TBM 69

4.1.1 Các phương pháp kinh nghiệm và bán kinh nghiệm: 69

4.1.2 Phương pháp thí nghiệm: 82

4.1.3 Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 82

4.2 Tính toán dự báo 88

4.2.1 Phương pháp tính toán 88

4.2.2 Lựa chọn mặt cắt tính toán 90

4.2.3 Tính toán theo mặt cắt 1 (LK5) 90

4.2.4 Tính toán theo mặt cắt 2 (LK7) 106

4.3 Đánh giá ảnh hưởng của lún mặt đất 119

4.4 Đề xuất biện pháp xử lý 119

4.4.1 Đối với khảo sát: 120

4.4.2 Đối với thiết kế 120

4.4.3 Đối với thi công: 120

Kết luận và kiến nghị 122

Tài liệu tham khảo 124

Trang 6

Danh mục các bảng

Bảng 2.1 - Khối luợng khảo sát địa chất 39

Bảng 2.2 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ và bề dày lớp ĐĐ 39

Bảng 2.3 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ và bề dày lớp 1 40

Bảng 2.4 - Bảng chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của lớp 1 40

Bảng 2.9 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ và bề dày thấu kính 1 (TK1) 43

Bảng 2.10 - Bảng chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của thấu kính TK1 43

Bảng 2.15 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ mực nước dưới đất trong các lỗ khoan 46

Bảng 4.1 - Bảng kết quả đánh giá có sử dụng hệ số ổn định N 72 Bảng 4.2 - So sánh kết quả dự tính lún với kết quả thực đo và sai số giữa chúng76 Bảng 4.3 - Các thông số của các vật liệu trong mô hình tính toán tại mặt cắt 1 91

Trang 7

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 - Hầm khai thác mỏ Excelsior (Anh) 7

Hình 1.2 - Metro Columbia Heights (Mỹ) 7

Hình 1.3 - Đường hầm The Second Heinenoord 8

Hình 1.7 - Các bước thi công hầm theo NATM 13

Hình 1.8 - Chống đỡ hầm khi thi công theo các phương pháp thủ công 13

Hình 1.9 - Thi công hầm theo phương pháp NATM 14

Hình 1.10 - Thi công trong khối đá bở rời, sử dụng ván thép tạo ô bảo vệ 14

Hình 1.11 - Hình ảnh chung của máy TBM 16

Hình 1.12 - Sơ đồ bố trí các bộ phận cấu thành của TBM 16

Hình 1.13 - Đầu cắt đường kính 13.9m 16

Hình 1.14 - Máy khoan hầm cân bằng áp lực đất (Earth Pressure Balance TBM) 17

Hình 1.15 - Đào bằng khiên 18

Hình 1.16 - TBM trong đá cứng ở hầm thủy điện Đại Ninh 18

Hình 1.17 - TBM trong đá cứng kiểu Roadheader 19

Hình 1.18 - TBM trong đất yếu và phạm vi áp dụng 19

Hình 1.19 - Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy 21

Hình 1.20 - Sơ đồ kích đẩy 21

Hình 1.21 - Hệ thống dụng cụ vận chuyển đất đào 22

Hình 1.22 - Giếng hạ và vận chuyển 22

Hình 1.23 - Hướng tuyến đường sắt đô thị số 4 thành phố Hồ Chí Minh 25

Hình 1.24 - Bình diện đoạn tuyến nghiên cứu 26

Hình 2.1 - Bản đồ địa chất Thành phố Hồ Chí Minh 27

Hình 2.2 - Bản đồ địa chất thủy văn TP.Hồ Chí Minh 31

Hình 2.3 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Holocen 32

Hình 2.4 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen trên 33

Hình 2.5 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen giữa - trên 34

Hình 2.6 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen dưới 35

Hình 2.7 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pliocen trên 36

Hình 2.8 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pliocen dưới 37

Hình 2.9 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước khe nứt Miocen trên 38

Hình 3.1 - Sự cố sập hầm tàu điện ngầm tại Munich 1994 49

Hình 3.2 - Đường hầm thoát nước ở Hull, sụt lún mặt đất và giếng thi công 50

Hình 3.3 - Sụt lún mặt đất tại Taegu, Hà Quốc gây nứt vỡ các toàn nhà thậm chí sập cả một đoạn phố 51

Hình 3.4 - Phá sập nhà sau khi xảy ra sự cố trong đường hầm trên tuyến tàu điện ngầm số 4 ở Thượng Hải 53

Hình 3.5 - Lỗ thủng trên đường lên hầm chui Văn Thánh 2 54

Hình 3.6 - Vết nứt dưới hầm chui cầu Văn Thánh 2 54

Hình 3.7 - Vết thấm được phủ sơn trong đường hầm Thủ Thiêm 55

Hình 3.8 - Các loại mất mát thể tích khi thi công bằng TBM 59

Hình 3.9 - Lún sụt đất nền do mặt gương mất ổn định 60

Hình 3.10 - Lún đất nền do mất mát hướng tâm 60

Hình 3.11 - Ví dụ mô tả trạng thái địa chất thực tế tại 1 công trình đường 60

Trang 8

Hình 3.12 - Các loại máy đào cân bằng áp lực 61

Hình 3.13 - Vị trí mực nước ngầm so với công trình hầm 61

Hình 3.14 - Các loại mất mát thể tích trên mô hình phẳng 62

Hình 3.15 - Biến dạng lún ngắn và dài hạn 63

Hình 3.16 - Mặt cắt ngang vỏ hầm 64

Hình 3.17 - Trụ địa chất lỗ khoan LK5 65

Hình 3.18 - Vị trí hầm tại mặt cắt 1 (LK5) 65

Hình 3.19 - Trụ địa chất lỗ khoan LK7 67

Hình 3.20 - Vị trí hầm tại mặt cắt 2 (LK7) 67

Hình 4.1 - Các yếu tố hình học sử dụng cho tính toán hệ số ổn định ở thời điểm phá hoại (hệ số ổn đinh tới hạn) 71

Hình 4.2 - Phân bố lún mặt đất của đường hầm Green Park 73

Hình 4.3 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu tại vị trí trục tim hầm Green Park 73

Hình 4.4 - Phân bố lún mặt đất của đường hầm Bangkok Sewer 74

Hình 4.5 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu tại vị trí trục tim hầm Bangkok Sewer 74

Hình 4.6 - Chuyển vị ngang nền đất tại vị trí cách tim hầm 4m 75

Hình 4.7 - Phân bố lún mặt đất của đường hầm Regent Park 75

Hình 4.8 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu tại vị trí trục tim hầm phía bắc 76

Hình 4.9 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu tại vị trí trục tim hầm phía nam 76

Hình 4.10 - Mối quan hệ giữa lún lớn nhất và tỉ số khoảng hở (w) và bán kính hầm r0 77

Hình 4.11 - Mối quan hệ giữa lún lớn nhất và hệ số ổn định 77

Hình 4.12: Mô hình Gaussian tính lún mặt đất khi thi công hầm được đưa ra bởi O’Reilly và New (1982) dựa theo phương pháp Schmidt-Peck 78

Hình 4-13: Vùng lún dọc theo chiều dài hầm dựa theo mô hình Gaussian 79

Hình 4.14: So sánh giữa các vector chuyển vị xung quanh hầm trong đất sét và cát từ thí nghiệm ly tâm 80

Hình 4.15 - So sánh giữa mô tả lún bề mặt của Gaussian và của Sagaseta ở cùng độ lún Smax 81

Hình 4.16 - Mô hình 2-D 83

Hình 4.17 - Thay đổi của mất mát thể tích và biến dạng lún lớn nhất 83

Hình 4.18 - Hai tuỳ chọn đối với sự làm việc của phần vỏ hầm 84

Hình 4.19 84

Hình 4.20 - So sánh giữa các mô hình Gaussian và mô hình có 1 hoặc không có tuỳ chọn liên kết 85

Hình 4.21 - Mô hình bài toán 2-D hoàn chỉnh 85

Hình 4.22 - Phân bố chuyển vị đứng của mặt đất theo phương ngang 86

Hình 4.23 - Phân bố chuyển vị đứng của mặt đất theo phương ngang 86

Hình 4.24 - Xác định góc ma sát trong và lực dính đơn vị z 87

Hình 4.25 - Xác định góc giãn nở 87

Hình 4.26 - Các thanh công cụ và thực đơn của Plaxis 89

Hình 4.27 - Sơ đồ mô phỏng mặt cắt 1 91

Hình 4.28 - Lưới phần tử hữu hạn mặt cắt 1 91

Trang 9

Hình 4.29 - Lưới biến dạng của công trình sau giai đoạn 2 93

Hình 4.30 - Tổng chuyển vị của công trình sau giai đoạn 2 93

Hình 4.31 - Xu thế chuyển dịch của đất nền sau giai đoạn 2 94

Hình 4.32 - Chuyển vị đứng của công trình sau giai đoạn 2 94

Hình 4.33 - Chuyển vị đứng của mặt nền (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 2 95

Hình 4.34 - Chuyển vị đứng của mặt cắt 2-2 sau giai đoạn 2 95

Hình 4.35 - Chuyển vị đứng ở mặt cắt 3-3 sau giai đoạn 2 96

Hình 4.36 - Chuyển vị ngang của công trình sau giai đoạn 2 97

Hình 4.37 - Chuyển vị ngang của mặt nền (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 2 97

Hình 4.38 - Chuyển vị đứng xung quanh đường hầm sau giai đoạn 2 98

Hình 4.39 - Chuyển vị ngang xung quanh đường hầm sau giai đoạn 2 98

Hình 4.40 - Biểu đồ mô men của đường hầm sau giai đoạn 2 99

Hình 4.41 - Biểu đồ lực cắt của đường hầm sau giai đoạn 2 99

Hình 4.44 - Chuyển vị đứng của công trình do riêng giai đoạn 4 gây ra 101

Hình 4.45 - Chuyển vị đứng của mặt cắt 2-2 do riêng giai đoạn 4 gây ra 102

Hình 4 54 - Sơ đồ mô phỏng mặt cắt 2 107

Hình 4.55 - Lưới phần tử hữu hạn mặt cắt 2 107

Hình 4.58 - Xu thế chuyển động của đất nền sau giai đoạn 2 109

Hình 4.61 - Chuyển vị đứng của mặt cắt 2-2 sau giai đoạn 2 111

Hình 4.65 - Chuyển vị đứng xung quanh đường hầm sau giai đoạn 2 113

Hình 4.66 - Chuyển vị ngang xung quanh đường hầm sau giai đoạn 2 114

Hình 4.67 - Biểu đồ mô men của đường hầm sau giai đoạn 2 114

Hình 4.68 - Biểu đồ lực cắt của đường hầm sau giai đoạn 2 115

Hình 4.71 - Chuyển vị đứng của công trình do riêng giai đoạn 4 gây ra 117

Hình 4.72 - Chuyển vị đứng ở mặt cắt 2-2 do riêng giai đoạn 4 gây ra 117

Trang 11

LờI CảM ƠN

Luận văn “Dự báo các quá trình địa chất công trình phát sinh khi thi công đào

ngầm đoạn đường ngầm từ Km4+00 đến Km5+00 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất giải pháp xử lý” được thực hiện với mục đích

nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình đoạn tuyến nghiên cứu để dự báo các quá trình và hiện tượng địa chất công trìn h phát sinh khi thi công hầm bằng máy khoan đào TBM, từ đó đề ra giải pháp nhằm hạn chế các quá trình và hiện tượng địa chất công trình xảy ra Luận văn đã tính toán dự báo định lượng hiện tượng lún mặt đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 8.2, đây là kết quả đáng tin cậy, có thể dùng tham khảo trong thiết kế và thi công hầm

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, trường Đại học Mỏ -

Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Phạm Văn Tỵ

Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Bộ môn Địa chất công trình - khoa Địa chất - trường

Đại học Mỏ - Địa chất, các bạn bè, đồng nghiệp, phòng thí nghiệm Địa chất công trình, phòng Cầu - hầm 2 thuộc Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Giao thông Vận tải, phòng Đào tạo đại học và sau đại học, khoa Địa chất và các cấp lãnh đạo của trường Đại học Mỏ - Địa chất

Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TSKH Phạm Văn

Tỵ - người Thầy đã dành nhiều thời gian quý báu để góp ý, định hướng cho các nghiên cứu và cung cấp các kiến thức, thông tin bổ ích phục vụ cho đề tài, tá c giả cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong và ngoài ngành, bạn bè

đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này

Xin trân trọng cảm ơn

TáC GIả LUậN VĂN

Phạm Thị Hồng Lê

Trang 12

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh (TP.Hồ Chí Minh) đang bắt đầu triển khai các dự án đường sắt đô thị (Metro), trong đó có tuyến đường sắt đô thị số 4 đi từ cầu Bến Cát đến đường Nguyễn Văn Linh Theo thiết kế, tuyến đường sắt này có những

đoạn đi ngầm và những đoạn đi nổi Luận văn này tác giả nghiên cứu đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 thi công đào ngầm bằng máy khoan đào TBM

Xây dựng các công trình giao thông ngầm đô thị ở Việt Nam là vấn đề mới, đặc biệt là sử dụng phương pháp thi công đào ngầm bằng TBM Hơn nữa điều kiện địa chất công trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh khá phức tạp và không đồng nhất, cho nên

sự phát sinh các quá trình và hiện tượng địa chất công trình khi xây dựng các công trình ngầm loại này là khó tránh khỏi Vì vậy dự báo các vấn đề địa chất công trình phát sinh khi xây dựng đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 thuộc tuyến

đường sắt đô thị số 4 tại thành phố Hồ Chí Minh lúc này là rất cần thiết, có tính thời sự,

có ý nghĩa thiết thực cho thiết kế và lựa chọn các biện pháp xử lý trong thi công, đảm bảo cho công trình xây dựng đạt yêu cầu an toàn và hiệu quả

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu của đề tài là môi trường địa chất

 Phạm vi nghiên cứu: đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 trên tuyến

đường sắt đô thị số 4: cầu Bến Cát - Nguyễn Văn Linh tại TP Hồ Chí Minh

3 Mục tiêu đề tài

Làm sáng tỏ các vấn đề địa chất công trình có thể phát sinh khi thi công đoạn tuyến nghiên cứu, đặc biệt là quá trình lún mặt đất, từ đó đề xuất các biện pháp xử lý thích hợp để hạn chế các thiệt hại có thể xảy ra.Môi trường địa chất đoạn tuyến tầu điện ngầm từ Tam Trinh đến Yên Sở

4 Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, luận văn phải thực hiện các nhiệm vụ sau:

+ Tổng hợp điều kiện địa chất công trình và phân chia ra các đoạn có đặc điểm điều

kiện địa chất công trình khác nhau, lựa chọn mặt cắt địa chất công trình đại diện để tính toán dự báo

Trang 13

+ Phân tích dự báo các vấn đề địa chất công trình chủ yếu tại các mặt cắt địa chất đại

diện, đi sâu tính toán dự báo định lượng quá trình lún mặt đất do đào ngầm bằng TBM gây ra

+ Đề xuất biện pháp xử lý thích hợp để đảm bảo cho thi công được an toàn và hạn chế

tối đa những thiệt hại có thể xảy ra

+ Tìm hiểu các mô hình tính toán dự báo các quá trình và hiện tượng ĐCCT

Tìm hiểu các biện pháp xử lý các vấn đề địa chất công trình để đảm bảo thi công và xây dựng công trình được an toàn, ổn định và hạn chế các thiệt hại gây ra

5 Phương pháp nghiên cứu:

Các phương pháp khoa học được sử dụng bao gồm:

- Phương pháp địa chất để làm sáng tỏ sự hình thành và đặc điểm cấu trúc địa

chất phạm vi nghiên cứu;

- Phương pháp phân tích hệ thống để dự báo các quá trình địa chất công trình phát

sinh khi thi công đào đường hầm;

- Phương pháp tính toán lý thuyết với sự ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn

và mô hình tính theo phần mềm Plaxis;

- Phương pháp toán học thống kê để chỉnh lý các kết quả thí nghiệm

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

- ý nghĩa khoa học: Kết quả của luận văn góp phần làm phong phú thêm phương

pháp luận dự báo các quá trình địa chất công trình đối với các công trình giao thông ngầm đô thị

- ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận văn phục vụ cho việc thiết kế,

lựa chọn phương pháp thi công tuyến đường sắt đô thị số 4 và là tài liệu tham khảo tốt khi xây dựng các công trình cùng loại

7 Cơ sở tài liệu của luận văn:

- Hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất công trình dự án tuyến đường sắt đô thị số 4 tại

thành phố Hồ Chí Minh do Công ty cổ phần Tư vấn Đầu tư và Xây dựng GTVT lập năm 2009

Trang 14

- Hồ sơ khảo sát địa hình các tuyến đường sắt đô thị Thành phố Hồ Chí Minh

- Bản đồ địa chất thành phố Hồ Chí Minh

- Các đề tài nghiên cứu cấp Bộ, cấp thành phố Hà Nội và cấp Nhà nước về xây dựng

các tuyến đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh

- Các đề tài nghiên cứu cấp Bộ, cấp Ngành và cấp Công ty về quy hoạch và xây dựng

đường sắt đô thị mà tác giả có tham gia

8 Cấu trúc của luận văn:

Bản luận văn dầy 124 trang đánh máy khổ A4, trong đó có 18 bảng, 77 hình vẽ, ngoài lời mở đầu và kết luận - kiến nghị, gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về công trình ngầm đô thị và phương pháp thi công đào ngầm Sơ lược về quy hoạch đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh

Chương 2: Đặc điểm địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh, điều kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 trên tuyến đường sắt đô thị

số 4

Chương 3: Dự báo các quá trình và hiện tượng địa chất công trình khi thi công đào ngầm đoạn đường hầm từ Km4+000 đến Km5+000 trên tuyến đường sắt đô thị số 4 Chương 4: Tính toán dự báo định lượng quá trình lún mặt đất đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 trên đoạn tuyến nghiên cứu

Trang 15

Chương 1

Tổng quan về công trình ngầm đô thị và phương pháp thi công đào ngầm sơ lược về quy hoạch đường sắt đô

thị thành phố hồ chí minh

1.1 Tổng quan về công trình ngầm đô thị

Hầm và các không gian ngầm ngày càng có vai trò quan trọng trong một hệ

thống giao thông hiện đại Hầu hết các khu vực đô thị trên thế giới đều phải đối mặt với nhiều vấn đề lớn, đặc biệt là giao thông Kết cấu hạ tầng cũ nhìn chung là lỗi thời, không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng Trong bối cảnh đó thì không gian giao thông theo hướng trên cao và đi ngầm đang ngày càng

được khám phá Hơn nữa, công trình hầm có những ưu thế vượt trội so với các loại hình giao thông khác nhờ sự đi lại nhanh chóng, tiện lợi và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự Có thể nói giao thông ngầm là xu thế phát triển tất yếu của một nền kinh tế hiện đại

Hiện nay việc sử dụng công trình ngầm rất phổ biến trên thế giới trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế, tuỳ theo mục đích sử dụng, phạm vi và phương pháp xây dựng có những loại hầm khác nhau

Thời thượng cổ con người đã biết đào các hầm ngầm để khai thác quặng mỏ và than đá Người La Mã đã xây dựng các đường hầm thủy lợi đến nay vẫn còn tốt Gắn liền với sự phát triển của thiết bị và phương tiện sản xuất, đường hầm hiện đại đầu tiên

là đường hầm Malpas qua kênh đào Midi dài 173m được xây dựng ở Pháp vào năm

1679 - 1681 Đường hầm càng ph khi vận chuyển đường sắt càng phát triển để vượt qua các chướng ngại vật như núi, đèo

Vào thế kỉ XX ở các thủ đô lớn trên thế giới đã xây dựng mạng lưới tàu điện ngầm hiện đại, đặc biệt là ở Maxcơva

Một số đường hầm tiêu biểu trên thế giới qua các thời kỳ như sau:

 Năm 1826 - 1830 xây dựng hầm đường sắt dài 119m ở Anh

 Năm 1935 xây dựng đường tàu điện ngầm ở Matxocova

 Năm 1857 - 1871 xây dựng đường hầm Monxenis với chiều dài 12.8km nối Pháp và ý

 Năm 1872 - 1882 xây dựng đường hầm Xen-Gotan dài 14482m nối ý với Thụy Sỹ

Trang 16

 Đường hầm ôtô dài nhất là Xen-gatarskui với chiều dài 16320m, xây dựng xong năm 1980

 Năm 1982 ở Nhật xây dựng xong đường hầm Dai-Shimizu dài 22 km

 Năm 1988, sau 20 năm xây dựng đã hoàn thành con đường hầm đường sắt Sei-kan dưới biển dài 53,85 km nối liền hai hòn đảo ở Nhật, trong đó 23,3

km nằm dưới đáy biển 100m, đây là đường hầm dài nhất thế giới hiện nay

 Đến tháng 01-1988 chiều dài đường hầm ở Matxcơva là 224 km với 135 ga (bến) Năm 2005, Nga kỷ niệm 70 năm thành lập hệ thống tàu điện ngầm với 276km đường hầm và 170 nhà ga Hệ thống này phục vụ đến 9 triệu lượt người/ngày

 Năm 1991 nước Anh và nước Pháp xây dựng đường hầm xuyên qua eo biển Manche nối liền nước Anh và nước Pháp mang tên Euro Tunnel dài 50km, trong đó có 37,5km nằm sâu cách mặt nước biển khoảng 100m, hoàn thành năm 1994 Công trình được đánh giá là kỳ quan kỹ thuật ngầm

 Năm 1995 Trung Quốc đã xây dựng hầm đường bộ Tần Lĩnh dài 19,45km, tạo một bước đột phá mới về kĩ thuật xây dựng đường hầm

Tại Việt Nam, trước Cách mạng Tháng Tám, năm 1930 xây dựng hầm giao thông thủy Rú Cóc ở xã Nam Sơn huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ An, hầm xuyên qua núi giúp cho thuyền bè đi lại từ thượng lưu về hạ lưu sông Lam để tránh đi qua đập nước

Đô Lương Ngành đường sắt có một số hầm ngầm ở miền Trung, điển hình là hầm Phước Tượng trên đèo Hải Vân thuộc tỉnh Thừa Thiên -Huế

Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ hầm được xây dựng nhiều, song chủ yếu là hầm ngắn làm kho tàng, công sự… nhằm phục vụ quốc phòng

Sau ngày thống nhất đất nước 1975, hầm đầu tiên được xây dựng là hầm Dốc Xây trên QL1A ở phía nam tỉnh Ninh Bình, dài khoảng 100m

Tháng 5/2002 đã khánh thành hầm Aroàng I trên đường Hồ Chí Minh dài 453m

và tiếp tục xây dựng hầm Aroàng II

Hầm đường bộ 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 trong công cuộc xây dựng đất nước Nhờ có hầm đã rút ngắn thời gian qua đèo từ 1 giờ xuống còn 15 phút

Hầm Thủ Thiêm nối quận 1 và quận 2 Tp.HCM đang được xây dựng có các thông số sau : chiều dài hầm là 1.490m, gồm phần dìm dưới đáy sông dài 370m, phần

Trang 17

hầm đào lấp 680m và đường dẫn hai đầu hầm 540m Tiết diện hữu dụng của hầm đủ để

bố trí sáu làn xe và hai đường thoát hiểm hai bên rộng 2x2m 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

Cho đến nay, Việt Nam có khoảng 52 hầm giao thông được xây dựng trong thế

kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 theo các tiêu chuẩn thiết kế và thi công của Pháp, Nga, Trung Quốc, áo ứng với mỗi thời kỳ khác nhau

Bảng 1.1 - Phân loại hầm ở Việt Nam theo tiêu chí kiểu/loại hầm

Một số hình ảnh đường hầm trến thế giới và tại Việt Nam với những công dụng khác nhau

Trang 18

H×nh 1.1 - HÇm khai th¸c má Excelsior (Anh)

H×nh 1.2 - Metro Columbia Heights (Mü)

Trang 19

Hình 1.3 - Đường hầm The Second Heinenoord

Hình 1.4 - Hầm đường bộ qua đèo Hải Vân (Việt Nam)

Trang 20

Hình 1.5 - Hầm chui Tân Tạo cắt ngang QL1A đoạn An Sương - An Lạc dành cho

người đi bộ và xe gắn máy

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay gần như chưa xảy ra trường hợp nào do ảnh hưởng của điều kiện địa chất mà không thể xây dựng được đường hầm

Đường hầm được xây dựng trong những điều kiện địa chất, địa hình khó khăn Thực tế nhiều tuyến đường hầm giao thông đã đi xuyên qua lòng sông, đáy biển là những nơi

ẩn chứa điều kiện địa chất phức tạp, thậm chí có những đường hầm được treo trong nước

Hình 1.6 - Hầm treo nổi trong nước

Trang 21

- Bãi đậu xe, ga ra ô tô ngầm;

- Khu thương mại, văn phòng giao dịch, kho hàng, ;

- Đường ô tô cao tốc, tàu điện ngầm;

- Công trình phòng vệ dân sự và quân sự;

- Các hang động tự nhiên hoặc các mỏ đã khai thác xong ở gần đô thị đã được cải

tạo cho mục đích kinh tế hay du lịch;

- Hệ thống đường ống dẫn, bể xử lý hoặc tường vây trong mục đích bảo vệ môi

trường, chống ô nhiễm cho đất và nước ngầm

Những ưu điểm của việc bố trí các công trình ngầm:

- Tạo quy hoạch kiến trúc thành phố hợp lý;

- Tạo vẻ đẹp cho thành phố do đưa nhiều loại công trình phụ trợ xuống ngầm;

- Tiết kiệm diện tích xây dựng trên mặt đất để có chỗ bố trí công viên, sân vận

- Kết hợp được với các yêu cầu quốc phòng;

- Giải quyết giao thông liên tục với tốc độ cao, giảm ùn tắc giao thông trên mặt

Trang 22

Những đặc thù của công trình ngầm đô thị:

- Không có ánh sáng và thông gió tự nhiên;

- Được bao bọc bởi môi trường đất đá xung quanh;

- Có những đặc thù riêng về khảo sát, thiết kế, thi công và vận hành, luôn phải

gắn chặt hệ thống công trình ngầm với các công trình khác trên mặt đất;

- Trong quá trình xây dựng phải giải quyết khối lượng lớn công tác đất, công tác

thoát nước và phòng nước cho kết cấu chịu lực;

- Giá trị đầu tư so với xây dựng trên mặt đất thường lớn hơn 1,5 ~ 2 lần

Hiện nay, tại một số thành phố trên thế giới đã có hệ thống xe điện ngầm, bãi đỗ

xe, đường hầm cho xe ô tô và người đi bộ, tiệm ăn uống, trung tâm mua bán, văn hoá, cung hội nghị, khu triển lãm, các nhà máy, xí nghiệp và nhiều loại dịch vụ khác được xây dựng dưới lòng đất Quy hoạch xây dựng “thành phố theo chiều thẳng đứng” sẽ thịnh hành trong những thập niên tới

1.2 Tổng quan về các phương pháp thi công đào ngầm

Cho đến nay có rất nhiều phương pháp thi công xây dựng công trình ng ầm, thông thường các phương pháp này được chia ra thành 2 nhóm: phương pháp thi công

đào kín (đào ngầm) và phương pháp thi công đào hở (đào lộ thiên) Mỗi phương pháp

đều có những ưu và nhược điểm nhất định tuỳ từng điều kiện địa chất, hiện trường, khả năng công nghệ cụ thể mà có thể vận dụng hợp lý Trong luận văn này chỉ xin đề cập tới biện pháp thi công đào ngầm

Có nhiều phương pháp thi công ngầm và nhiều cách phân loại các phương pháp này dựa theo các tiêu chí khác nhau như: phân loại theo kỹ thuật phá đất đá, theo sơ đồ thi công, theo cách chống giữ đất đá xung quanh công trình ở Việt Nam thường phân

Trang 23

1.2.1 Phương pháp khoan nổ truyền thống và NATM

Phương pháp khoan nổ truyền thống hay còn gọi là phương pháp mỏ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng hầm và công trình ngầm do khả năng áp dụng cho nhiều loại công trình ngầm khác nhau như hầm giao thông, thuỷ điện, tầng ngầm, , có thể thi công các hầm có hình dạng và kích thước hình học phức tạp, xây dựng trong đá cứng và nửa cứng

Đây là phương pháp lâu đời nhất, có lịch sử phát triển cùng với lịch sử phát triển của ngành mỏ và đã đạt được những thành công đáng kể trong thế kỷ 20

Thành công lớn nhất của phương pháp khoan nổ chính là sự ra đời và phát triển của phương pháp thi công hầm mới của áo - NATM (New Austrian Tunneling Method) Năm 1948, các nguyên lý của NATM đã được công bố do nhà bác học người

áo L.V.Rabcewicz đề xuất, nội dung là: với một che chống dẻo ban đầu sẽ đạt được một cân bằng mới Việc ấy được kiểm soát bằng các đo đạc tại chỗ Sau khi đã đạt

được sự cân bằng mới thì một vòm bên trong sẽ được xây dựng

Vào những năm 1960 của thế kỷ 20, NATM đã được các kỹ sư hầm của Trung Quốc tiếp nhận và áp dụng NATM đã nhanh chóng trở thành một trào lưu trong lĩnh vực xây dựng hầm và công trình ngầm của hầu hết các quốc gia trên thế giới và cho

đến nay vẫn chưa mất tính thời sự do các lợi ích của nó mang lại NATM kết hợp dùng các neo đá và bê tông phun-chủ yếu dùng để làm kết cấu chống đỡ trong thi công (vỏ hầm sơ cấp) và sau đó là một bộ phận cấu thành vỏ chịu lực trong khai thác (vỏ hầm thứ cấp) khi đào hầm trong đá cứng Sau gần bốn thập niên phát triển liên tục và được

đúc kết, phương pháp này đã đạt tới độ hoàn thiện đáng tin cậy và đang được ứng dụng trong thi công hầm đô thị Do vậy chỗ đứng của nó được đảm bảo trong giới chuyên môn hầm NATM có thời điểm trở thành “thời thượng” vì có tính kinh tế trội hơn so với công nghệ khiên đào, song với điều kiện là sự chuyển dịch của đất - hậu quả của các biện pháp phòng nước, không phải là một nguyên nhân gây quan ngại về môi trường

Các bước thi công được mô tả trên hình 1.7

Trang 24

Hình 1.7 - Các bước thi công hầm theo NATM

Trong các phương pháp thi công hầm truyền thống, khi chưa có các phương tiện thi công cơ giới, giải pháp chống đỡ tạm (hình 1.8) vẫn thường được áp dụng:

Hình 1.8 - Chống đỡ hầm khi thi công theo các phương pháp thủ công

Các công đoạn của phương pháp thi công truyền thống (PPTCTT) và NATM về cơ bản là như nhau, sự khác nhau chỉ là vấn đề tận dụng tối đa khả năng mang tải của khối đất đá bao quanh hầm, đây cũng là hạn chế lớn của NATM vì chỉ đất đá có độ cứng nào đó mới có khả năng này Cũng từ đó mà các phương pháp thiết kế kết cấu vỏ hầm có những điểm khác nhau rất cơ bản: trong PPTCTT, kết cấu vỏ hầm chủ yếu

được tính theo tải trọng cho trước, với các mô hình nền phổ thông: nền biến dạng cục

Trang 25

bộ Wincle, nền biến dạng toàn bộ theo bán không gian đàn hồi….với các sơ đồ tính thường được đưa về hệ thanh làm việc trong môi trường đàn hồi hay phi đàn hồi Trong khi đó trong NATM các đề xuất về các phương pháp thiết kế vỏ hầm chưa thật chặt chẽ, khó kiểm soát

NATM (hình 1.9, hình 1.10) cùng với hệ thống triết lí của nó đã góp phần vào sự hiểu biết và khả năng áp dụng to lớn của con người khi xây dựng không gian ngầm với các nguyên tắc cơ bản nhất như sau:

 Khối đất đá xung quanh là thành phần mang tải chính và khả năng chịu tải của

nó phải được duy trì bằng cách không làm xáo trộn khối đá

 Sức chịu tải của khối đá phải được bảo tồn bằng cách sử dụng các thành phần

chống đỡ bổ sung

 Vỏ hầm phải có tường mỏng và nếu cần gia cường bổ sung thì phải dùng lưới

thép, sườn chống thép và neo đá chứ không phải bằng cách tăng chiều dày vỏ hầm

Hình 1.9 - Thi công hầm theo phương pháp NATM

Hình 1.10 - Thi công trong khối đá bở rời, sử dụng ván thép tạo ô bảo vệ

Trang 26

Dễ thấy rằng, PPTCTT với các hình 1.7, 1.8 và 1.9 là sự lựa chọn cho công trình bất kỳ, song vấn đề tiến độ sẽ khó khắc phục được, còn NATM chỉ kinh tế và phù hợp với đá có độ cứng nhất định, với đất yếu, sự lựa chọn còn đang trong quá trình tìm tòi, phát triển

Hầm đường sắt Seikan (Nhật Bản) như đã nêu là hầm dài nhất thế giới đã ứng dụng công nghệ NATM

Tại Việt Nam, hầm đường bộ Hải Vân là một trong những dự án giao thông

quan trọng đầu tiên áp dụng công nghệ tiên tiến NATM

1.2.2 Phương pháp đào hầm bằng cơ giới hoá (TBM và SM)

Trẻ hơn về tuổi đời, song hành với NATM là sự phát triển mạnh mẽ của phương pháp thi công hầm cơ giới

Hiện nay, để đào các đường hầm dài như hầm tàu điện ngầm người ta thường dùng phương pháp khoan đào bằng máy khoan hầm (TBM)

Máy khoan hầm sử dụng để đào hầm xuyên qua các loại đất và đá khác nhau có mặt cắt ngang hình tròn Bán kính hầm đào có thể thay đổi từ 1m (máy khoan hầm nhỏ) đến khoảng 16m

TBM về cơ bản gồm một đầu khiên đào (hình trụ lớn bằng kim loại) và các thiết

bị hỗ trợ ở mặt trước của đầu đào có các lưới cắt, các lưỡi này quay tròn để đào hầm Lưỡi cắt thường quay với vận tốc 4 đến 10rpm tuỳ thuộc vào đường kính của hầm và

điều kiện địa chất Đằng sau lưỡi cắt là một khoang rỗng để chứa đất đá được đào ra Tuỳ thuộc vào loại máy khoan hầm, đất đá đào ra được chuyển ra khỏi hầm bằng hệ thống băng truyền hoặc trộn lẫn với nước để bơm ngược ra cửa hầm Phía sau khoang rỗng là một bộ tay đòn thuỷ lực được sử dụng để đẩy máy khoan hầm di chuyển về phía trước Phía sau đầu khoan đào là các bộ phận hỗ trợ, gồm thiết bị chuyển vật liệu

đào được, các khoang kiểm soát quá trình làm việc của thiết bị, khoang chứa các đoạn

vỏ hầm đúc sẵn…

Trang 27

Hình 1.11 - Hình ảnh chung của máy TBM

Hình 1.12 - Sơ đồ bố trí các bộ phận cấu thành của TBM

Hình 1.13 - Đầu cắt đường kính 13.9m

Trang 28

Các máy khoan hầm hiện đại có thể đào được tất cả các loại đất đá Khi đào vào lớp đất chứa nước kém ổn định, các máy này có thể ổn định mặt cắt đào bằng cách sử dụng bọt áp suất lớn hoặc dung dịch khoan Tuỳ thuộc vào phương pháp gia cố được áp dụng, các máy khoan hầm loại này được gọi là máy khoan hầm cân bằng áp lực đất (Earth Pressure Balance TBM) hoặc máy khoan hầm sử dụng dung dịch khoan Máy khoan hầm cân bằng áp lực đất tạo ra sự ổn định bằng cách duy trì áp lực trong đất,

điều này được thực hiện nhờ đồng thời phun bọt có áp lực cao trong quá trình đào hầm Máy khoan hầm sử dụng dung dịch khoan tạo sự ổn định bằng cách tăng áp lực của bentonite trên mặt cắt Nếu các chức năng của hai loại máy khoan hầm kể trên được kết hợp lại trong một máy khoan hầm thì loại máy kết hợp này được gọi là máy khoan hầm lưỡi cắt hỗn hợp (TBM MixShield)

Hình 1.14 - Máy khoan hầm cân bằng áp lực đất (Earth Pressure Balance TBM)

Trang 29

Sơ đồ nguyên lý đào hầm cho các phương pháp TBM, SM (Khiên), hay TBM Mini và kích đẩy về cơ bản là như nhau, như trên hình 1.15:

Trang 30

Hình 1.17 - TBM trong đá cứng kiểu Roadheader

Hình 1.18 - TBM trong đất yếu và phạm vi áp dụng

Trang 31

Ưu điểm của phương pháp đào hầm bằng máy khoan là:

- Vận tốc khoan hầm rất cao mà chỉ sử dụng một đầu máy khoan;

- Giảm chiều dài đường hầm dẫn và các giếng;

- Đào chính xác kích thước hầm, giảm thiểu tình trạng sập hầm;

- Giảm thiểu tác động lên các kết cấu xung quanh, an toàn hơn khi đào hầm ở các

khu đô thị;

- Giảm các yêu cầu gia cố hỗ trợ;

- Sử dụng ít lao động hơn, môi trường làm việc an toàn hơn;

- Có thể làm việc 24h/ngày ở các khu đô thị mà không gây ồn

Tuy nhiên đối với hầm có bán kính lớn thì bất lợi của máy khoan hầm là:

Chi phí máy móc cao, thời gian chuẩn bị sản xuất dài, ít linh hoạt về hình dáng,

độ cong và mở rộng hầm, cần nhiều thời gian để học cách sử dụng, dễ gặp rủi ro khi có

sự thay đổi ngoài dự kiến

1.2.3 Phương pháp kích đẩy (Pipe jacking)

Phương pháp kích đẩy (hình 1.19) là một kỹ thuật đào ngầm được sử dụng cho các công trình ngầm là đường ống kỹ thuật, thi công bằng cách đẩy các đoạn ống có chiều dài nhất định Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho các đường hầm có

đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu không lớn và xây dựng tại những nơi mà phương pháp

đào hở không thích hợp Phương pháp kích đẩy về bản chất là “phương pháp hạ giếng ngang” Cùng cơ sở như nhau, cũng có thể gọi nó là phương pháp “khiên đào” Bản chất phương pháp là các vì chống tubin kín được lắp đặt vòng nọ tiếp vòng kia trong khoang chuyên dùng cách xa gương hầm Cùng trong khoang đó kích ép vì chống vào gương hầm theo tiến trình đào đất Để giảm ma sát vì chống với khối đất, không gian phía sau tubin được bơm vữa sét

Đường ống (Collectơ) dưới sông Đunai chiều dài 373m trong đất Merghel tại thành phố Lintx (áo) đã được thi công bằng phương pháp kích đẩy Công tác đào đất trong gương hầm được tiến hành bằng máy liên hợp có bộ phận làm việc dạng cần Thiết bị để kích đẩy có lực 2,2MN

Phương pháp kích đẩy còn được sử dụng khi lắp đặt ống qua khối đắp nền

đường sắt và đường ô tô Khi kích đẩy ống đường kính tới 900mm, để đào đất trong gương người ta sử dụng máy guồng xoắn

Trang 32

Hình 1.19 - Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy

Trên cơ sở các phương pháp đã và đang phát triển đến nay cho thấy, khi tiết diện thi công nhỏ có thể sử dụng giải pháp nén ép đất (phương pháp nén xuyên qua), còn khi tiết diện thi công lớn hơn phải sử dụng giải pháp khoan hoặc đào qua

Quá trình thi công được kết hợp với việc cải tạo tính chất làm việc của đất (giảm lực ma sát giữa thành ống và đất đá) bằng các dung dịch không ma sát để tăng khả năng ép đẩy các đoạn ống (chi tiết về phương pháp kích đẩy có thể tham khảo tại các tài liệu chuyên sâu)

Công nghệ kích đẩy tiên tiến (hình 1.20, 1.21, 1.22) dưới đây đã được áp dụng nhiều:

Hình 1.20 - Sơ đồ kích đẩy

Trang 33

Hình 1.21 - Hệ thống dụng cụ vận chuyển đất đào

Trang 34

10038’ vĩ độ Bắc và 106022’-106054’ kinh

độ Đông Phía bắc giáp tỉnh Bình Dương, tây bắc giáp tỉnh Tây Ninh, đông và đông bắc giáp tỉnh Đồng Nai, đông nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, tây và tây nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang

1.3 Sơ lược về quy hoạch đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh

1.3.1 Quy hoạch chung

Từ khi thống nhất đất nước, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) đã phát triển nhanh với tỷ lệ tăng trưởng GDP cao, đạt 8% trong năm 2009, tương ứng gần 2.800USD/người/năm Sự phát triển kinh tế nhanh trong thời gian ngắn đã biến thành phố trở thành một siêu thành phố có mật độ tập trung dân cư cao Mật độ dân số các quận 3, 4, 5, 10, 11 của thành phố vượt 40 ngàn người/ km2, 80% cơ sở sản xuất công

Trang 35

nghiệp tập trung trong nội thành Cùng với sự phát triển đô thị, hệ thống giao thông vận tải đã liên tục được chỉnh trang và mở rộng, tuy nhiên, do mật độ dân cư và phân bố công nghiệp quá cao, nên hệ thống này đã tụt hậu với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội

và đô thị hóa Tình hình trên đã gây ra tình trạng ùn tắc và nhiều tai nạn giao thông, hạn chế quá trình phát triển kinh tế - xã hội của Thành phố

Để duy trì đà phát triển kinh tế - xã hội trong những năm tới, theo quy hoạch tổng thể, Thành phố sẽ phát triển hệ thống vận tải công cộng một cách mạnh mẽ, xây dựng mạng đường sắt đô thị nhanh, an toàn, đủ năng lực và tiện lợi

Ngày 22 tháng 01 năm 2007, bằng Quyết định số 101/QĐ-TTg, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch phát triển giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 và tầm nhìn sau năm 2020, trong đó có quy hoạch hệ thống đường sắt đô thị với các nội dung chủ yếu: Xây dựng 6 tuyến xuyên tâm và vành khuyên nối các trung tâm chính của thành phố, bao gồm:

 Tuyến số 1: từ chợ Bến Thành đi Suối Tiên;

 Tuyến số 2: từ bến xe Tây Ninh đi theo các đường Trường Chinh - Tham Lương

- Cách mạng Tháng Tám - chợ Bến Thành - Thủ Thiêm;

 Tuyến số 3: từ quốc lộ 13 đi bến xe Miền Đông , các đường Xô Viết Nghệ Tĩnh

- Nguyễn Thị Minh Khai - Trần Phú - Hùng Vương - Hồng Bàng - Cây Gõ;

 Tuyến số 4: từ cầu Bến Cát đi các đường Thống Nhất, 26/tháng 3 (dự kiến) -

Nguyễn Oanh - Nguyễn Kiệm - Phan Đình Phùng - Hai Bà Trưng - Bến Thành - Nguyễn Thái Học - Khánh Hội - Lê Văn Lương - Nguyễn Văn Linh;

 Tuyến số 5: từ bến xe Cần Giuộc mới đi quốc lộ 50, các đường Tùng Thiện

Vương - Lý Thường Kiệt - Hoàng Văn Thụ - Phan Đăng Lưu - Bạch Đằng -

Điện Biên Phủ tới cầu Sài Gòn;

 Tuyến số 6: từ chợ Bà Quẹo đi theo các đường Âu Cơ - Lũy Bán Bích - Tân Hoá

- Vòng xoay Phú Lâm

Trang 36

1.3.2 Tuyến đường sắt đô thị số 4

Theo quy hoạch, tuyến metro số 4 chạy dọc theo các trục đường Hà Huy Giáp, Nguyễn Oanh, Nguyễn Kiệm, Phan Đình Phùng, Hai Bà Trưng, Nam Kỳ Khởi nghĩa, Bến Thành, Hoàng Diệu, Nguyễn Văn Linh, Nhà Bè, đi qua các khu vực dân cư đông

đúc, trung tâm hành chính của Thành phố và các quận huyện, trung tâm thương mại, cơ

sở công nghiệp và thủ công nghiệp, các khu giải trí, văn hóa và thể thao, những nơi có mật độ giao thông cao và thường xuyên bị ùn tắc trong giờ cao điểm

Hình 1.23 - Hướng tuyến đường sắt đô thị số 4 thành phố Hồ Chí Minh

Hướng tuyến cụ thể như sau (hình 1.23): Điểm đầu tại phường Thạnh Xuân (quận 12) - Hà Huy Giáp - Nguyễn Oanh - Nguyễn Kiệm - Phan Đình Phùng - Hai Bà Trưng - Bến Thành - Nguyễn Thái Học - Hoàng Diệu - Nguyễn Hữu Thọ - Nguyễn

Depot Thạnh Xuân

Lăng Cha Cả

Trang 37

Văn Linh - Khu đô thị Cảng Hiệp Phước (Nhà Bè) với chiều dài 34 km và một tuyến nhánh qua sân bay Tân Sơn Nhất tới Lăng Cha Cả dài 3 km

Về trắc dọc tuyến: Bắt đầu từ Ga Thạnh Xuân ở mặt đất, tuyến chuyển dần đi trên cao bằng kết cấu cầu bám theo tuyến đường Hà Huy Giáp đến giao cắt với quốc lộ 1A tại Ngã Tư Ga, tuyến chạy song song và cách cầu vượt Ngã Tư Ga khoảng 70m về phía bắc, sau đó tiếp tục đi bám vào đường Hà Huy Giáp thuộc quận Gò Vấp Qua ga

An Lộc, tuyến bắt đầu dốc xuống, qua cầu An Lộc tuyến chuyển xuống đi ngầm với tổng chiều dài hơn 16km bắt đầu từ Ga An Nhơn - Quận Gò Vấp qua các quận Phú Nhuận, 1, 3, 4, 7 và huyện Nhà Bè Tuyến bắt đầu chuyển lên mặt đất và đi trên cao tại

ga Phước Kiển (huyện Nhà Bè), đi trên cao dọc theo trục đường Bắc Nam đến Cảng Hiệp Phước, kết thúc tại depot Nhà Bè

Hình 1.24 - Bình diện đoạn tuyến nghiên cứu

Đoạn tuyến nghiên cứu

Trang 38

Chương 2

đặc điểm địa chất khu vực thành phố hồ chí minh, điều kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ km4+000

đến km5+000 trên tuyến đường sắt đô thị số 4

2.1 Đặc điểm địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh

Hình 2.1 - Bản đồ địa chất Thành phố Hồ Chí Minh

Trang 39

2.1.1 Địa tầng

Theo bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200.000, loạt tờ bản đồ thành phố Hồ Chí Minh C-48-XI, cấu trúc địa chất của khu vực TP.Hồ Chí Minh rất phức tạp, bao gồm các thành tạo trầm tích, phun trào và xâm nhập có tuổi từ Jura đến

Đệ tứ được thành tạo trong nhiều giai đoạn có bối cảnh kiến tạo địa động lực khác nhau

Giới Mesozoi

Hệ Jura, Thống hạ - Hệ tầng Đăk Krông (J1đk): gặp trong các lỗ khoan ở khu vực Long Bình - Thủ Đức, Củ Chi và lộ ra ở khu vực Bình Dương, Đồng Nai, thành phần gồm đá phiến sét xen sét bột kết, cát bột kết chứa vôi Bề dày của hệ tầng chưa xác định

Hệ Jura, Thống thượng - Hệ Creta - Hệ tầng Long Bình (J3-K)lb

Hệ tầng Long Bình (Bùi Phú Mỹ, Dương Văn Cầu, 1991) được xác lập trên cơ

sở nghiên cứu mặt cắt lỗ khoan 818 ở xã Long Bình, huyện Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Đá của hệ tầng lộ ra ở khu vực đồi Long Bình, núi Giồng Chùa và gặp ở đáy các lỗ khoan trong khu vực TPHCM và lân cận Thành phần thạch học của hệ tầng bao gồm: ryolit, trachyryolit, andesit, dacit, và tuf của chúng Bề dày hệ tầng 200m

Thống Pliocen

Phụ thống hạ - Hệ tầng Nhà Bè (N21nb)

Hệ tầng được xác lập (1986) trên cơ sở nghiên cứu mặt cắt lỗ khoan ở Nhà Bè Trầm tích N21 chỉ gặp trong các lỗ khoan ở nhiều độ sâu khác nhau Trầm tích có nguồn gốc sông và sông biển ở phần phía bắc thành phố và nguồn gốc biển ở khu vực Cần Giờ Thành phần hệ tầng gồm cuội sỏi kết, cát kết xen bột sét, sét bột kết màu xám

Trang 40

lục, chứa bào tử phấn hoa và tảo Các trầm tích N21 phủ lên các trầm tích N13 hoặc các

đá hệ tầng Long Bình Bề dày trầm tích N21 thay đổi từ 40  100m

Phụ thống trung - Hệ tầng Bà Miêu (N22bm)

Hệ tầng được xác lập năm (1981) trên cơ sở nghiên cứu mặt cắt tại xóm Bà Miêu, Biên Hoà, Đồng Nai Trên diện tích thành phố Hồ Chí Minh, trầm tích hệ tầng chỉ gặp trong các lỗ khoan ở những độ sâu khác nhau, thành phần gồm cuội sỏi kết, cát xen bột kết, sét bột kết, sét kết Trầm tích chứa di tích thực vật, bào tử phấn hoa, tảo, vi

cổ sinh Trầm tích có nguồn gốc sông, sông-biển và biển Chúng phủ lên trầm tích N21hoặc N13 và bị phủ bất chỉnh hợp bởi các trầm tích Pleistocen Bề dày hệ tầng thay đổi

từ 30-60m đến 80-120m

Hệ Đệ tứ

Thống Pleistocen, Phụ thống hạ - Hệ tầng Trảng Bom (Q11tb)

Hệ tầng được xác lập (1985) trên cơ sở nghiên cứu mặt cắt tại Trảng Bo m (Đồng Nai) Trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh trầm tích Pleistocen hạ chỉ gặp trong các

lỗ khoan ở những độ sâu khác nhau Trầm tích có nguồn gốc sông là chính, ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh còn có nguồn gốc sông-biển, thành phần gồm cuội sỏi, cát sỏi sạn, cát bột và sét bột, nghèo di tích cổ sinh Chúng phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Pliocen trung (N22) Bề dày hệ tầng thay đổi từ 20  75m

Phụ thống trung - thượng, Hệ tầng Thủ Đức (Q12-3tđ)

Hệ tầng được xác lập (1989) trên cơ sở nghiên cứu mặt cắt lỗ khoan ở Thủ Đức Các trầm tích Q12-3 lộ ra trên bề mặt địa hình cao 20-30m ở Thủ Đức và Đông Bắc Củ Chi, ở vùng thấp gặp chúng trong các lỗ khoan ở những độ sâu khác nhau Trầm tích có nguồn gốc sông, sông biển và biển, thành phần gồm cuội sỏi, lên trên là cát, cát pha bột xen sét bột, bột sét chứa di tích cổ sinh bào tử phấn hoa, tảo, Foraminifera Trầm tích của hệ tầng phủ lên trầm tích Pleistocen hạ hoặc Pliocen trung và bị phủ bởi trầm tích Pleistocen thượng Bề dày hệ tầng thay đổi 20  50m

Phụ thống thượng - Hệ tầng Củ Chi (Q13cc)

Hệ tầng được xác lập trên cơ sở nghiên cứu mặt cắt Cầu Trệt (Củ Chi) Trầm tích có nguồn gốc sông là chủ yếu, phía nam thành phố chúng còn có nguồn gốc sông-biển hỗn hợp, thành phần gồm cuội, sỏi, cát, bột, sét, nghèo di tích cổ sinh Hệ tầng Củ Chi phủ lên trầm tích Q12-3, nó bị phủ bởi trầm tích Holocen Bề dày hệ tầng thay đổi từ

15  30m

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	5,95 MB