nghiên cứu ảnh hưởng lún bề mặt do thi công đường hầm mêtrô đặt nông trong đất bằng máy đào tổ hợp tbm

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "nghiên cứu ảnh hưởng lún bề mặt do thi công đường hầm mêtrô đặt nông trong đất bằng máy đào tổ hợp tbm": http://123doc.vn/document/1051254-nghien-cuu-anh-huong-lun-be-mat-do-thi-cong-duong-ham-metro-dat-nong-trong-dat-bang-may-dao-to-hop-tbm.htm

Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phần Mở đầu - 1 - bùi văn dỡng
Mở đầu
Các đô thị lớn ở nớc ta hiện nay đang trên đà phát triển mạnh mẽ, tăng
trởng kinh tế cao. Điều này cũng kèm theo sự gia tăng mạnh mẽ về quy mô dân
số đô thị, dẫn đến nhu cầu về mặt bằng xây dựng các công trình dân dụng, các
công trình công cộng nh: siêu thị, các bãi đỗ xe và đặc biệt là các công trình
phục vụ nhu cầu đi lại của ngời dân. Trong khi đó quỹ đất của các thành phố là
có hạn, điều này đã đặt ra nhu cầu xây dựng các công trình trên cao cũng nh đặt
sâu trong lòng đất. Loại hình công trình ngầm có quy mô lớn nhất trong các
công trình nói trên phải kể đến là công trình đờng hầm giao thông phục vụ cho
việc đi lại của ngời dân trong thành phố ( mêtrô ).









Tập trung
dân số đô thị
Thiếu không gian sinh
hoạt, c trú
Nhu cầu về phơng tiện
đi lại tăng
Thiếu quỹ đất, giá đất
tăng cao
Mở rộng các công trình
ngầm khác: khu thơng
m
ạ
i, điểm đỗ xe
Khai thác không gian c
trú ngầm và trên cao
Phát triển giao thông
công cộng
Tăng lợng sở hữu xe cá
nhân
Hệ thống đờng giao
thông đô thị trên cao và
đi ngầm
Đờng ôtô trên cao và
n
g
ầm
Bãi đỗ xe ngầm và trên
cao

Việc xây dựng hệ thống đờng hầm giao thông trong thành phố là nhu cầu
tất yếu và là giải pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu hiện tợng tắc nghẽn giao
thông, ô nhiễm môi trờng nh hiện nay ở các thành phố lớn của Việt Nam.
Đây là cách mà các nớc phát triển trên thế giới đã thực hiện và cho thấy
rõ hiệu quả rất cao. Tuy nhiên ở các nớc này cũng đã xảy ra các hiện tợng
ngay trong khi xây dựng hoặc sau một thời gian tồn tại của các công trình ngầm
nêu trên trong lòng đất đã gây ra hiện tợng bề mặt đất bị lún làm ảnh hởng rất
lớn đến các công trình đang có trên mặt đất. Đặc biết trong quá trình thi công
các công trình ngầm với chiều sâu đặt của nó là không sâu với các công nghệ thi
công khác nhau đã gây ra lún không nhỏ trên bề mặt đất, ảnh hởng nghiêm
trọng đến các công trình xây dựng trên mặt đất xung quanh khu vực đó.
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phần Mở đầu - 2 - bùi văn dỡng
Với sự phát triển nh vũ bão của khoa học công nghệ thì các công nghệ
cũng nh thiết bị thi công hầm cũng không ngừng phát triển theo. Một trong
những công nghệ đang đợc coi là đạt đợc hiệu quả cao trong tiến độ thi công,
an toàn và dễ kiểm soát hiện nay chính là công nghệ sử dụng tổ hợp khoan đào
toàn tiết diện TBM. Loại thiết bị này hiện nay có thể thi công đợc trong hầu
nh tất cả các địa chất khác nhau, các loại hình dạng mặt cắt ngang và kích
thớc có thể đạt đến trên 15m.
Tuy nhiên, với Việt Nam thì công nghệ này còn khá mới mẻ và đắt tiền.
Chính vì vậy để có thể áp dụng đợc vào thi công các công trình ngầm ở nớc ta
thì đòi hỏi đội ngũ các nhà khoa học, kỹ s cần có rất nhiều nghiên cứu khác
nhau để từ đó lựa chọn và đa ra đợc quyết định hợp lý về mặt kỹ thuật, kinh tế
và môi trờng. Đặc biệt là khi áp dụng cho các công trình ngầm trong khu đô thị,
tránh hiện tợng đầu t lãng phí. Một trong các nghiên cứu cần phải đặt ra đó
chính là vấn đề lún bề mặt đất khi thi công các hầm đặt không sâu bằng máy
khoan đào tổ hợp toàn tiết diện TBM.
Sau đây tác giả sẽ giới thiệu một nghiên cứu của riêng mình trong đề tài
tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật. Với trình độ nghiên cứu còn non nớt cùng với các
hiểu biết còn rất hạn chế nên đề tài không có mong muốn gì hơn là mang tính
chất tham khảo và đa ra các hớng nghiên cứu tiếp theo hoàn chỉnh hơn và
mang tính thực tiễn cao hơn. Vì vậy, tác giả rất mong nhận đợc những đóng góp
quý báu của các vị tiền bối, các nhà chuyên môn để hoàn thiện mình hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 3 - bùi văn dỡng
Chơng 1 : Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
1.1. Giới thiệu các công nghệ thi công hầm đặt nông trong đất.
Có thể chia hầm đặt nông ra hai loại: đặt nông toàn tuyến và đặt nông bộ
phận. Các phơng pháp thi công chủ yếu thờng đợc áp dụng cho loại hầm này
là: đào hở (đào lộ thiên), tờng liên tục (tờng trong đất), đào dới nắp, đào
ngầm nông và phơng pháp khiên đào.
1.1.1. Phơng pháp đào hở (đào lộ thiên):
Đặc điểm của thi công lộ thiên là các bộ phận kết cấu gần tơng tự nh
khi thi công các công trình khác trên mặt đất nên ở đây chỉ giới thiệu các phơng
pháp đào mở.
a. Đào mở không che chống:
Phơng pháp này áp dụng cho hầm đặt rất gần mặt đất, nó ảnh
hởng nhiều đến môi trờng xung quanh khi thi công. Việc đào hố móng
chỉ dựa vào việc tạo ra mái dốc thích hợp để có thể tự giữ ổn định. Khối
lợng đào đắp lớn, chiếm dụng mặt bằng thi công nhiều nhng nó lại có
tốc độ thi công nhanh và chất lợng của công trình dễ dàng kiểm soát
b. Thi công hố đào có sử dụng các thiết bị che chống xung quanh hố
móng:
- Có các kết cấu che chống (ổn định thành hố đào) chủ yếu: Kết gỗ;
BTCT hoặc bằng các kết cấu thép chế tạo sẵn.
- Đối với kết cấu che chống bằng BTCT có thể là các tấm BTCT hoặc
là các cọc BTCT chế tạo sẵn. Cũng có thể sử dụng các loại cọc hoặc tờng
BTCT đúc tại chỗ (cọc khoan) liên kết lại thành tờng liên tục.
- Đối với các kết cấu che chống bằng thép có thể sử dụng các loại cọc
ván thép có sẵn hoặc có thể là các loại cọc thép tự chế tạo.
c. Sử dụng tờng liên tục trong đất:
Tờng liên tục dới đất đợc phân chia thành các loại chủ yếu sau:
- Tờng liên tục dới đất đổ tại chỗ.
- Tờng liên tục dới đất đúc sẵn lắp ghép.
- Tờng liên tục dới đất gồm các hàng cọc.
Các thao tác công nghệ chính đợc thực hiện nh sau:
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 4 - bùi văn dỡng
do
dt
Ht
Ht
dt
do
H
B
Thi công đoà hào Đổ bê tông tờng
Đào dới nắpĐào và thi công nắp đỉnh

Hình 1.1: Các thao tác công nghệ chính của phơng pháp tờng trong đất
+ Tờng liên tục dới đất đổ tại chỗ:
Đào một đoạn rãnh hẹp và dài trong đất, lắp lồng ghép vào trong rãnh,
đổ bê tông thành một đoạn tờng bê tông cốt thép, nối liền từng tấm thành
một bức tờngliên tục dới đất. Đó là một cách thi công tờng liên tục
dới đất. Dây truyền thi công tờng liên tục dới đất xem hình vẽ:

Công tác
chuẩn bị
Thi công
tòng dẫn
Khoan
lỗ
Đào lỗ
Dọn
sạch đáy
Cẩu lồng
thép
Thả ống
phiễu đổ
bê tông
Đỗ bê
tông
Hút vữa
sét tron
g
hào lên
Đa
g
iá đổ
bê tôn
g
vào
vị trí
Chế tạo
lồng
thé
p
Xử lý tái
sinh vữa
sé
t
Trộn
vữa sét
Đo đạc chiều
thẳng đứng
vào vách hào
K
Cẩu ống
chốt vào
Rút ống
chốt lên
Sửa lại
sai lệch
K<K
cho
p
hé
p
Đ
ợ
c

Hình 1.2: Dây chuyền thi công tờng dới đất


Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 5 - bùi văn dỡng
Một số loại máy đào hào:
Dựa theo cơ lí đào hào máy có thể phân chia làm hai loại lớn: kiểu
máy đào hào bằng gầu, kiểu khoan.
- Máy đào rãnh bằng gầu đào
Loại máy này tiến hành phá hoại đất bằng gầu và chuyển nó ra khỏi
rãnh. Máy dùng để thi công tầng đất mềm yếu, máy này có gầu
ngoạm,gầu xúc, gầu quay, gầu xoắn v.v


Hình1.3: Gầu ngoạm chạy trên bánh xích MHL (Trung Quốc)
- Máy đào rãnh bằng mũi khoan.
Loại máy này dùng mũi khoan phá nát đất địa tầng, nhờ tuần hoàn của
vữa sét mang đất đá vụn đẩy ra ngoài rãnh đào. Dựa vào phơng thức phá
nát đất địa tầng có thể chia ra : máy đào kiểu xung kích, kiểu quay, kiểu
đục gọt và máy phay rãnh hai bánh. Máy đợc lắp trên giá chuyên dụng
hoặc cần cẩu bánh xích. Thờng dùng là các loại máy đào xung kích, kiểu
quay và máy phay rãnh hai bánh.
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 6 - bùi văn dỡng

Hình 1.4: Nguyên lý công tác của khoan quay nhiều đầu
Thi công đào rãnh:
- Phân chia và thi công cơ giới các đoạn rãnh .
Việc lựa chọn chiều dài các đoạn rãnh, cần dựa vào các yếu tố nh địa
chất, mức nớc ngầm, có hay không các đờng ống dới đất v.v có chú
ý xem xét tính ổn định của vách rãnh, và trọng lợng lồng cốt thép nói
chung chiều dài đoạn rãnh vào khoảng 4m ữ 6m. Nếu tầng đất xấu có thể
2m ữ 3m, điều kiện địa chất tốt có thể dùng đến 7mữ 8m. Chỗ ngoặt góc
cần rút ngắn lại, cách bố trí có thể kiểu một đoạn và nhiều đoạn.

a
b
Kiểu 1 đoạn
Kiểu 2 đoạn
Kiểu 3 đoạn
2b-a
3b-2a

Hình 1.5: Phân đoạn rãnh đào
b
a
Lỗ dẫn
Hình 1.6: Đào rãnh

Khoan lỗ
Thông lỗ
Sửa vách

Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ chắp các lỗ khoan thành rãnh
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 7 - bùi văn dỡng
+ Tờng liên tục dới đất đúc sẵn:
Tờng liên tục dới đất đúc sẵn có hai dạng chủ yếu : tấm và tấm +
dầm. Trong phơng pháp tấm + dầm, tác dụng của tấm là đem áp lực
chuyền cho dầm. Dầm cũng dài nh tấm và có bố trí neo. Ngời ta thờng
dùng là phơng pháp tấm + tấm. Phơng pháp này lại chia làm hai hệ
thống : hệ thống rãnh gồm các tấm có mộng, hệ thống tấm thép có rãnh
ghép tấm.
Dầm
Tấm
Dầm
Tấm + dầm
Tấm ghép mộng
Tấm ghép chốt

Hình 1.8: Một số dạng tờng đúc sẵn
Trình tự chủ yếu của thi công tờng liên tục dới đất đúc sẵn có : 1) thi
công tờng dẫn ;2) chế tạo vữa sét bảo vệ vách ;3) đào rãnh; 4) Vét sạch
đáy và xoa vách;5) dùng vữa xi măng gắn chắc thay thế vữa sét; 6) Cẩu lắp
tấm tờng đúc sẵn ;7) xử lý mối nối.
Xử lý mối nối giữa các tấm:1) khe đơn giản có thể dùng vữa xi măng
bơm vào khe hở giữa hai tấm ;2) Để nâng cao cờng độ chống cắt của mối
nối, có thể lắp thêm bê tông cốt thép vào trong khe nối ;3) Trong vữa xi
măng đặt giải cách nớc.
Vữa xi măng
Chêm bê tôngVữa xi măng Vữa xi măng
Giải cách nớc

Hình 1.9: Xử lý khe nối giữa các tấm

+ Tờng liên tục dới đất bằng hàng cọc:
Tờng liên tục dới đất bằng cọc là loại tờng đựơc thi công bằng cách
nối liền mỗi cọc độc lập thành một hàng cọc thống nhất.
(1). Tờng liên tục dới đất bằng hàng cọc khoan và xung.
Dùng phơng pháp khoan hai lỗ tức là dựa trên khoảng cách nhất định
khoan lỗ và đúc cọc bê tông cốt thép, sau đó xung lỗ vào giữa hai cọc và
đổ bê tông cốt thép, hình thành tờng liên tục dới đất với hàng cọc.
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 8 - bùi văn dỡng
Phơng pháo này tơng đối thích hợp với vùng đất hẹp, bị hạn hẹp chế về
chiều cao tĩnh không, có nhiều đá sỏi lớn và trong tình hình không có máy
khoan rãnh cỡ lớn.
Cọc xung lỗ
Cọc khoan lỗ

Hình 1.10: Tờng liên tục dới đất bằng cọc khoan và xung
- Phơng pháp thi công.
Hai trình tự, chế tạo vữa sét và thi công tờng dẫn tơng tự với tờng
liên tục dới đất đổ tại chỗ. Khi đào lỗ để tạo thành tờng liên tục dới đất
bằng hàng cọc yêu cầu mỗi lỗ cọc đều phải thoả mãn yêu cầu độ chính
xác thẳng đứng. Khi đổ bê tông dới nớc, để đảm bảo tầng bảo vệ bằng
bê tông của cọc khoan lỗ; trên hớng dọc của tờng liên tục, lồng cốt thép
của cọc cần treo 2 ống thép định vị hai bên, trên hớng ngang của lồng cốt
thép cần hàn miếng thép định vị. Sau khi đổ bê tông xong rút ống thép lên.
Trên hớng dọc và hớng ngang của lồng cốt thép của cọc xung lỗ đều
phải bố trí các miếng thép định vị .
(2). Tờng liên tục dới đất bằng hàng cọc đào.
Tại vùng không bị ảnh hởng nớc ngầm lớn, thích hợp với công tác
đào lỗ bằng nhân công khi xây dựng tờng liên tục dới đất bằng các hàng
cọc đào làm kết cấu che chắn hoặc một bộ phận kết cấu chính. Ưu điểm
của phơng pháp này là có thể mở nhiều mặt công tác đồng thời thi công
tăng thêm tốc độ; không cần thiết bị cỡ lớn để nhổ cọc, cẩu lắp đào rãnh
dễ đảm bảo; thi công giản tiện, tốn ít vật liệu, giá thành hạ. Cọc đào lỗ
thờng dùng cọt vuông kèm theo vách chắn.

Hình 1.11: Sơ đồ mặt bằng thi công tờng liên tục dới đất bằng hàng
cọc đào
1.1.2. Phơng pháp đào dới nắp:
Phơng pháp đào dới nắp là trớc tiên dùng cách làm lại mặt đờng họăc
dùng kết cấu che chắn tấm đỉnh bảo đảm cho mặt đất thông suốt rồi thi công
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 9 - bùi văn dỡng
xuống dới. Thời kỳ đầu phơng pháp đào dới nắp đợc tiến hành bằng cách
lắp dầm thép trên cọc thép cho chống hố đào, lát mặt đờng để đảm bảo giao
thông trên mặt đất. Sau khi đào xuống đến đáy móng xong, đổ bê tông dới
móng rồi dùng phơng pháp thi công thuận đến đổ bê tông tấm đỉnh. Về sau
ngời ta dùng phơng pháp thi công đào dới nắp nghịch. Có nghĩa là dùng kết
cấu che chống có độ cứng lớn thay thế cọc thép, dùng kết cấu tấm đỉnh làm hệ
thống mặt đờng và hệ chống. Dùng phơng pháp thi công nghịch, trình tự thi
công nh sau: kết cấu che chống- tấm đỉnh - đào đất - che chống xây tờng giữa
- tiếp tục đào cho đến đáy, xây hệ chống và tờng đáy.
Ưu điểm của thi công bằng phơng pháp đào dới nắp: chuyển vị ngang
của kết cấu nhỏ; tấm kết cấu dùng làm hệ thống để đào hố móng, tiết kiệm hệ
thống tạm thời rút ngắn thời gian cắt đờng, giảm thiểu cản trở đi lại trên mặt
đất; bị ảnh hởng khí hậu bên ngoài ít. Khuyết điểm của nó là: đa đất ra không
tiện lợi, thi công nối đầu cột và tấm nhiều, cần tiến hành xử lý phòng nớc; hiệu
suất thấp, tốc độ chậm, trớc lúc hình thành kết cấu chung, cột đứng ở giữa chỉ
chịu đợc tải trọng bên trên một cách hạn chế.
Phơng pháp thi công:
- Thi công bằng phơng pháp dới nắp có máy loại sau đây:
+ Phơng pháp đào dới nắp thuận.
+ Phơng pháp đào dới nắp nghịch.
+ Ph
ơng pháp đào dới nắp nửa nghịch: Tổ hợp phơng pháp đào
dới nắp thuận và phơng pháp đào dới nắp nghịch
+ Tổ hợp đào dới nắp và phơng pháp đào ngầm.
+ Tổ hợp đào dới nắp và phơng pháp khiên.
Kết cấu
tờng chắn
Cột
đứng
Tấm đỉnh
Thi công kết cấu tờng chắn, cột chống trung gian
Đổ bê tông tấm đỉnh, đào xuống dới
Đổ bt tấm chịu tải lần 1, tờng chắn, cột, đào đất
Đổ bt tấm đáy, tờng chắn, cột

Hình 1.12: Phơng pháp thi công đào dới nắp nghịch
Trờng đại học Giao thông Vận tải Phòng đào tạo ĐH&sau ĐH Bộ môn Cầu Hầm

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chơng 1 - 10 - bùi văn dỡng

Dùng PP thuận đổ bê tông tầng 1,2,
tháo dỡ công trình tạm, hồi phục mặt đờng
Thi công nửa trên kết cấu che chắn, cột trung gian,
đào đất và lắp hệ chống, nửa phần dới kết cấu che chắn
Thi công cột trung gian của kết cấu chính
kết cấu che chắn
Nửa trên
Nửa trên
kết cấu che chắn
Cột trung gian
Đổ BT sàn tầng 2 và đào đất
Dựng hệ chống, đổ BT sàn tầng 3
và tờng bên rồi đào đất
và tờng bên
Dựng hệ chống, đổ BT sàn tầng 4

Hình 1.13: Phơng pháp thi công đào dới nắp tổ hợp thuận và nghịch
Neo bảo vệ mái dốc
Đào lỗ chôn cọc
Đờng hầm
công vụcông vụ
Đờng hầm
(1)
(2)
(2)
(3)
(1)

Hình 1.14: Tổ hợp phơng pháp đào dới nắp và đào ngầm
(1): Đào ngầm thi công hai đờng hầm công vụ
(2): Thi công neo bảo vệ mái dốc hoặc hàng cọc bảo vệ
(3): Thi công bằng đào dới nắp hoàn thành nốt phần còn lại
1. Đào tầng đất phủ (áo đờng) 2. Đặt nắp 3. Đào nửa phần trên bằng PP khiên
6. Lăp dựng chống đỡ phần dới5. Đào nửa dới bằng PP khiên4. Lắp hệ chống đỡ nửa trên

Hình 1.15: Thi công tổ hợp đào dới nắp và khiên