Phương pháp thi công hở trong xây dựng công trình ngầm thành phố Kỹ Thuật Đào Hầm Trong Đô Thị ( Phương pháp Shield) Phương pháp thi công hở trong xây dựng công trình ngầm thành phố Kỹ Thuật Đào Hầm Trong Đô Thị ( Phương pháp Shield) Phương pháp xây dựng hầm mới của Áo (NATM) Thi công xây dựng công trình ngầm Phương pháp ngầm
Phơng pháp thi công hở xây dựng công trình ngầm thành phố Nguyn Quang Phớch Công ty cổ phần Sông đà 10 Trụ sở Công ty cổ phần Sông Đà 10 Địa chỉ: Tầng -Toà nhà Sông Đà Đờng Phạm Hùng - Mỹ Đình - Từ Liêm - Hà Nội Tel (84-4) 7683.998/7683.996 Fax (84-4) 7683.991/7683.997 E-Mail: songda10@songda10.com.vn Website: www.songda10.com.vn Công trình ngầm thành phố phơng án thi công hở Các giải pháp bảo vệ thành hào thi công Phơng thức thi công hở Giải pháp thi công sát dới công trình kiến trúc Công trình ngầm thành phố phơng án thi công hở Công trình ngầm đô thị Công trình ngầm giao thông Công trình ngầm với chức cung cấp Công trình ngầm với chức thoát thải Cấp nớc Cấp điện Nớc thải Công trình ngầm văn hoá thể thao Thông tin Hơi nóng khí đốt Nớc ma Công trình ngầm thơng mại Bu điện đờng ống Vận chuyển hàng hoá Chất thải Đờng hầm áp lực Đờng hầm đờng sắt Đờng hầm ô tô Đờng hầm Công trình ngầm cho phơng tiện giao thông Công trình ngầm giao thông tĩnh Các công trình ngầm đặc biệt Công trình ngầm thu gom tập trung (Collector) Đờng ống công nghiệp ý nghĩa công trình giao thông ngầm ắ Khắc phục đợc tình trạng khan quỹ đất bề mặt để làm đờng giao thông ắ Bảo tồn đợc khu phố cổ, di tích lịch sử, công trình kiến trúc bề mặt ắ Đảm bảo khả lại nhanh, an toàn cho hành khách ắ Giải phần vấn đề ô nhiễm môi trờng GTVT (khí thải, tiếng ồn, tai nạn giao thông, ách tắc giao thông, v v) ắ Tạo tiền đề cho phát triển bền vững Thủ đô Hà Nội TP Hồ Chí Minh phơng pháp thi công thi công lộ thiên phơng thức Hở (tờng nóc, tờng nền) phơng thức hạ dần phơng thức thả chìm thi công ngầm Phơng pháp thông thờng Phơng pháp thi công máy Phơng pháp kích ép ống Phơng pháp thi công lộ thiên Phơng pháp thi công hở (tờng nóc, tờng nền) ãĐào hào ãBảo vệ thành hố đào ãPhòng nớc ãXây dựng kết cấu CTN ãLấp đất, khôi phục trạng thái ban đầu Phơng pháp hạ dần ãXây dựng kết cấu ãĐào đất, hạ dần ãHoàn chỉnh Môi trờng đất yếu Phơng pháp thả chìm ãXây dựng kết cấu ãChuẩn bị dới đáy biển, đáy sông ãHạ chìm đoạn kết cấu, kết nối ãHoàn thiện Công trình ngầm dới mặt nớc:sông, biển iu kin v chỳ ý ỏp dụng phương pháp thi cơng hở •Diện tích mặt đủ rộng •Ảnh hưởng lâu đến đến giao thơng, lại •Sụt lún, dịch chuyển ảnh hưởng đến cơng trình kiến trúc •Ảnh hưởng đến mơi trường sống: tiếng ồn, bụi bẩn •Các tác động chung hạ mực nước ngầm •Di dời tạm hệ thống cống, cáp cp thoỏt nc, nng lng Các giải pháp bảo vệ thành hào thi công Phơng pháp thi công hở Để bờ dốc (thành hào nghiêng) Bờ dốc đợc gia cố Khung chống Thành hào thẳng đứng, có tờng bảo vƯ Bê dèc tù nhiªn T−êng cã thĨ thu håi Tờng cọc-ván Neo, chốt Tờng cừ Tờng bảo vệ phận kết cấu công trình ngầm Tờng hào nhồi Tờng cọc khoan nhồi Các giải pháp gia cờng, tăng sức Hỡnh-9 Khỏi nim mỏy o dựng ỏp lc đất bùn (7) Shield dùng áp lực nước bùn Là loại máy shield mà nước bùn bơm vào phòng chứa tạo áp lực lớn áp lực nước ngầm trước mặt cắt Do tác dụng ép nước bùn, mặt đất phía trước mặt cắt tạo bùn lớp đất thấm bùn, tạo an định cho mặt cắt Đất đào đưa theo tuần hoàn nước bùn Do đó, đất đưa ngồi đào, dễ dàng quản lý an định mặt gương Vì đất trước mặt cắt có pha trơn nước bùn nên dao cắt đào đất bị hao mịn Ngồi ra, lợi dụng áp lực nước bùn tạo an định cho mặt gương nên thích hợp cho trường hợp đào lịng biển lịng sơng có áp lực nước ngầm cao 17 Hình-10 Khái niệm máy đào dùng áp lực nước bùn (8) Những áp dụng máy đào shield Phương pháp đào shield áp dụng cho cơng trình sau: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Hầm cấp thoát nước Hầm tải dây điện Hầm tải dây thông tin Ống gas Hầm đường sắt ngầm Hầm đường Hầm đa dụng Ngồi ra: phố xá lịng đất, nhà xe, nhà máy phát điện ngầm v.v… Điều kiện thi công Khi tuyển chọn loại máy shield thi công cần phải nghiên cứu kỹ tính an tồn, đảm bảo thi cơng, tính kinh tế Việc lựa chọn loại máy đào shield quan trọng, ảnh hưởng đến thành hay bại cơng trình Sau điểm lưu ý tuyển chọn loại máy thi cơng (1) Loại máy thích hơp với điều kiện địa chất 18 (2) Loại máy sử dụng phương pháp phụ trợ cần thiết (3) Loại máy thích hơp với chiều dài, đừơng cong tuyến đường (4) Có lực thích hợp với thiết bị, điều kiện địa lý, môi trường thi công (5) Bảo đảm an tồn lao động Đặc biệt cần phải thích nghi với điều kiện địa chất toàn tuyến đường, điển số điều kiện tiêu biểu sau: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Đất sét yếu có tính lưu động cao Lớp cát cát đá dễ sụp lỡ Lớp cát cát đá có nước ngầm nước chịu áp lực Lớp đất có đá lớn Lớp đất có vật thân v.v… Lớp đất phức tạp gồm đất mềm yếu đất cứng Khái lược phương pháp thi công 1) Tổng quát Trước hết, xây dựng giếng thẳng để hạ máy shield xuống lòng đất, sau lắp ráp xong, bắt đầu đào hầm khởi đầu từ giếng thẳng đứng Trong thi cơng, cơng tác đào, đẩy máy tiến lên, lắp vỏ hầm, đưa đất đào lập lập lại Khoảng trống vỏ hầm lớp đất xung quanh bên bơm vữa lấp đầy Sau đào đến vị trí cuối cùng, vị trí này, giếng thẳng đứng cấu tạo để đưa máy đào lên sau tháo gỡ phía Ngồi ra, tùy theo nhu cầu mục đích đường hầm, vỏ hầm thứ hai (second lining) thi công 2) Những đặc điểm (1)Ưu điểm (a) Trong q trình thi cơng, ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng bên (b) Có thể thi cơng lịng đất sâu (c) Khơng cần phải di dời kết cấu có sẵn lịng đất (d) Khơng gây nhiều tiếng ồn, chấn động (e) Khi sử dụng phương pháp khí nén phịng chống rị rỉ từ bên ngồi (f) Có thể làm ngắn thời gian thi cơng 19 (g) Có nhiều trường hợp hữu lợi tính kinh tế (2) Khuyết điếm (a) Có thể làm mặt đất phía bị lún (b) Cần phải nghiên cứu, điều tra tỉ mỉ môi trường xung quanh điều tra địa chất v.v… (c) Tùy theo vị trí thi cơng mà phải sử dụng khí nén Trong trường hơp cần phải có đối sách an tồn Tuần tự thi cơng Chuẩn bị (1) Xây dựng giếng đứng (2) Lắp ráp máy đào shield (3) Đào giai đoạn đầu (4) Chuẩn bị gian đoạn đào (5) Đào (6) Đào đến vị trí cuối (7) Tháo gỡ máy đào (8)Tạo vỏ hầm thứ nhì (9) Hồn thành (1) Cấu tạo giếng đứng Thơng thường giếng vị trí bắt đầu (giếng khởi đầu) giếng vị trí cuối đường hầm (giếng cuối) thi cơng xây dựng, ngồi ra, có nhiều trường hợp cịn có giếng trung gian (giếng trung gian) tuyến đường đào Trong hầu hết trường hơp sau thi cơng đào hầm hồn thành giếng sử dụng làm cửa cống, lỗ thơng hơi, nước, thiết bị nhà ga v.v… a) Giếng đứng điểm khởi đầu Dùng để đưa máy đào vào, lắp ráp, khởi đầu đào, đưa vỏ hầm, vữa bơm phía sau vỏ hầm, đưa đất đào ngồi, cấp thải nước, điện, thông hơi, cửa vào, v.v… 20 Hình-11 Khái niệm giếng đứng điểm khởi đầu 21 b) Giếng đứng điểm cuối Dùng để tháo gỡ, di dời máy sau đào xong Ngoài ra, trường hợp đường hầm cho đường xe điện ngầm, vị trí để máy đào quay đầu đào ngược lại môt đường thứ hai song song với đường trước c) Giếng đứng trung gian Trong trường hợp đường đào dài, giếng trung gian coi giếng điểm khởi đầu khúc nối tiếp Ngồi ra, cịn có chức làm thơng gió nước sau đường hoàn thành, dùng để thay đổi phương hướng đường thi công Về phương pháp cấu trúc giếng thơng thường phương pháp caisson, dùng chắn giữ đất kim loại, tạo vách lòng đất v.v…được sử dụng rộng rãi (2) Lắp ráp máy đào Máy đào sau đươc lắp ráp vận hành thử nhà máy tháo gỡ để dễ mang đưa xuống giếng đứng điểm khởi đầu (3) Đào giai đoạn đầu Sau giếng khởi đầu xây dựng xong, máy đào đưa vào lắp ráp xong bắt đầu đào Trong giai đọan này, cần phải tháo gỡ vách chắn giữ đất vị trí máy đào xuyên qua, mà không đất vùng bị sụp lỡ Đây giai đoạn quan trọng trình đào, Hình số trường hợp đào giai đọan đầu Khi tuyển chọn phương pháp đào giai đọan đầu cần phải nghiên cứu tính an tồn, trạng thái địa chất, mơi trừơng thi cơng v.v Trong trường hợp áp dụng máy shield đóng kín, phương pháp gia cường địa chất xung quanh tháo gỡ vách chắn áp dụng rông rãi Đặc biệt trường hợp đào có tiết diện lớn, vị trí sâu lịng đất phương pháp gia cường điạ chất phương pháp bơm vữa vào lòng đất trộn với áp lực cao, phương pháp làm lạnh đông kết (freezing method) thường sử dụng a) Gia cường địa chất để tạo cho đất trước cửa máy đào có đủ độ cứng để không bị sụp lỡ gỡ tường chắn đất (a~d) b) Tạo cấu trúc lớp phần cửa ra, gỡ vách phía trước để máy đào (e~f) c) Máy đào trực tiếp xuyên qua vách chắn (g) 22 Hình-12 Khái niệm p.p đào giai đoạn đầu (1) 23 Hình-12 Khái niệm p.p đào giai đoạn đầu (2) 24 Hình-12 Khái niệm p.p đào giai đoạn đầu (3) (4) Chuẩn bị gian đoạn đào Sau hồn thành giai đoạn đầu, tháo gỡ dụng cụ tạm vỏ hầm tạm, phận làm điểm tựa tạm cho kích đẩy máy đào, phụ tùng kê lót máy đào v.v…sau đưa xe vận chuyển vật tư hầm thiết bị cần thiết… (5) Đào Phần đào giai đọan thi cơng cơng trình Nội dung, qui chế quản lý thi cơng cho giai đoạn nầy tham khảo từ số liệu đo đạt thi công giai đoạn đầu Đặc điểm giai đoạn thi cơng gồm có sau: a) Những thiết bị nối phía sau máy đào, đường dây ống ống nhớt áp lực, dây điện v.v… kéo dài tùy theo tiến độ chiều dài đường hầm Vì cơng tác đào thi cơng cách có hiệu b) Sau đào giai đoạn đầu, thiết bị tạm di dời giếng đứng nên dễ dàng vận chuyển vật tư vào hầm Bảng sau qui trình thi cơng cơng tác đào (a) Đào, thải đất đào đươc ngồi (b) Lắp đặt vỏ hầm 25 (c) Bơm vữa vào khe hở vỏ hầm lớp đất bên (a) Đào, thải đất đào đươc Đào máy đào phía trước đĩa cắt đẩy vào mặt cắt kích Kích dùng vỏ hầm lắp ráp làm điểm tựa Đất đào đưa thùng xe kéo đường ống (trường hợp đất thải trạng thái mềm dẻo) (b) Lắp đặt vỏ hầm Mục đich vỏ hầm (lớp vỏ hầm thứ nhất) phòng chống đất bị sụp lở Vỏ hầm phận quan trọng cấu trúc đường hầm, có chức chống đỡ áp lực đất tác dụng vào đường hầm Vỏ hầm cấu tạo từ vỏ hầm lắp ráp hầm sau đào xong tiết diện Ngoài ra, vỏ hầm cịn dùng làm điểm tựa cho kích đẩy máy đào tiến phía trước Các vỏ hầm cần lắp ráp sớm tốt sau đào xong (c) Bơm vữa vào khe hở vỏ hầm lớp đất bên Sau lắp ráp vỏ hầm xong, sau máy đào tiến lên phía trước sau lớp vỏ hầm có khe trống, vìền sắt máy đào, hay khoảng hở phân đuôi máy, hay đào dư Nếu để khe trống không xử lý dự ứng lực lớp đất xung quanh giảm, lớp đất dịch chuyển Kết mặt đất kết cấu xây dựng xung quanh bị lún xuống, nghiêng, bị tổn thương Mục đích cơng tác phịng chống biến dang lớp đất Ngồi cịn có mục đích khác là: * Tạo an định vỏ hầm cấu tạo vỏ hầm lắp ráp lại, phân phối lực kích đẩy máy đến lớp đất xung quanh (qua trung gian lớp vỏ hầm) Kết làm giảm ứng suất biến dạng vỏ hầm * Phòng chống rò rỉ nước, trường hợp sử dụng khí nén, phịng chống rị rỉ khí nén bên ngồi 26 Tùy theo mục đích mà bơm vữa vào khe hở vỏ hầm lớp đất bên phân chia làm bơm vữa lần thứ nhất, bơm vữa lần thứ nhì Bơm vữa lần thứ lại phân lọai sau: Bơm đồng thời: bơm vữa đồng thời sau khe hở (tail void) phát sinh Vữa bơm từ lỗ bơm máy đào từ lỗ bơm vỏ hầm Bơm tức khắc: sau viền (ring) vò hầm lắp đặt xong vữa bơm từ lỗ bơm vỏ hầm Bơm sau: sau lắp ráp số viền (ring) bơm vữa từ lỗ bơm vỏ hầm Bơm vữa lần thứ nhì có mục đích bổ sung khiếm khuyết bơm vữa lần thứ nhất, gồm nội dung sau: Bơm vào vị trí mà bơm lần thứ chưa đầy Bổ xung khe hở nước (bleeding) khí vữa Phịng chống gia tăng phạm vi dịch chuyển đất bên (6) Đào đến vị trí cuối Sau máy đào đến vị trí cuối đường hầm thi cơng tiến vào giếng đứng đào sẵn cuối đường hầm, tháo gỡ tất phân máy, để lại lớp vỏ kim loại máy đoạn cuối đường hầm, đưa máy vào giếng kéo toàn máy đào lên khỏi giếng Hầu hết trường hợp để lại vỏ máy đào hầm, trường hợp thi công đường hầm nhỏ giếng trung gian, giếng chuyển hướng tồn máy đào đưa lên Về phương pháp đưa máy đào đến vị trí cuối dư định, tùy theo thời điểm tháo gỡ vách ngăn chống giữ áp lực đất mà phân loại làm phương thức sau a) Sau đầu máy đào đến trước giếng tháo gỡ tường chắn tạm ra, sau tiếp tục đào vào đến vị trí dự định b) Trước máy đào đến gần giếng, tháo gỡ vách chắn tạm, sau gắn vách ngăn phân cách đẩy máy vào vị trí dự định 27 Phương pháp thi công a) tương đối đơn giản, áp dụng nhiều cho trường hơp đường kính máy nhỏ Phương pháp có khuyết điểm máy đào vào giếng máy mặt đất bên có khoảng trống, từ khoảng trống này, đất cát nước ngầm chảy vào bên Phương pháp thi công b) thường sử dụng trường hơp máy đào lớn đào vị trí sâu lịng đất có áp lực nước lớn Trước máy đến trứơc giếng, lớp đất trước vách chắn tạm gai cường, sau gỡ vách chắn tạm ra, đồng thời lắp đặt vách ngăn phân chia Tại phần hở giếng đắp đất trộn xi măng vữa có cấp phối nghèo Cho máy đào tiến vào trạng thái Sau ngăn rò rỉ phần máy thào gỡ vách ngăn phân chia Phương pháp đưa máy vào vị trí dự định mà cửa nối với hầm khép kín, phần máy xử lý chống thấm nên thi cơng an tồn Hình-13 Phương pháp đưa máy đào đến vị trí cuối dư định 28 (7) Tháo gỡ máy đào Sau công tác đào hồn thành, máy đào vào vị trí dự định máy tháo gỡ, phần hay tồn phần để đưa lên xe cẩu (8) Vỏ hầm thứ nhì Mục đích thi cơng vỏ hầm lần thứ nhì tu sửa khuyết điểm thi cơng vị trí mà đường hầm bị lồi lõm hay uốn quẹo, ngồi ra, cịn có mục đích phịng chống rị rỉ, rỉ sét, giảm thiểu chấn động, làm đẹp bề mặt, cịn có tác dụng tăng gia cường độ vỏ hầm Thơng thường vỏ hầm thứ nhì cấu trúc bê tơng khơng có thép, nhiên nhiều trường hợp có sử dụng cốt sắt để đối ứng với thay đổi lực tác dụng tương lai Đặc điểm vỏ hầm thứ nhì sau: a) Về ván khn, thông thường ván khuôn di động sử dụng rộng rãi b) đổ bê tông, thông thường đổ từ mặt đất bơm, bê tông chở vào gần ván khuôn đổ trực tiếp c) Để bảo đảm chu kỳ thi cơng thời gian bảo dưỡng phải ngắn Chu kỳ thi công vỏ hầm thứ nhì sau: (a) Chuẩn bị (b) Đưa ván khn vào hầm (c) Vệ sinh (d) Lắp ráp ván khuôn di động (e) Gia công, lắp ráp cốt sắt (f) Đổ bê tông (g) Bảo dưỡng (h) Tháo ván khuôn (i) Di dời ván khuôn (j) Vệ sinh ván khuôn (k) Tơ phụ gia chống dính ván khn (9) Các thiết bị đào 29 Hình-14 Các thiết bị thi công (trường hợp đưa đất thải xe) 30 Hình-15 Các thiết bị thi công (trường hợp đưa đất thải bơm) 31 ... Tầng -Toà nhà Sông Đà Đờng Phạm Hùng - Mỹ Đình - Từ Liêm - Hà Nội Tel (84-4) 76 83. 998/76 83. 996 Fax (84-4) 76 83. 991/76 83. 997 E-Mail: songda10@songda10.com.vn Website: www.songda10.com.vn Công trình... dựng tăng nhanh 3. 1.2 Hào thi công với thành hào thẳng đứng, bảo vệ tờng cọc-ván Giữa kết cấu công trình tờng hào khoảng hở Giữa kết cấu công trình tờng hào có khoảng hở 3. 1 .3 Hào thi công với... nớc ngầm, phải bảo vệ nguồn nớc ngầm ãThi công gặp nớc mặt (kênh, sông) 3. 1 điều kiện Không có nớc ngầm, hạ mực nớc ngầm 3. 1.1 Hào thi công với thành hào nghiêng, gia cố neo, bê tông phun Quy