kinh nghiệm thi công hầm thủ thiêm và các công trình ngầm đô thị, metro trên thế giới

112 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 KINH NGHIỆM THI CÔNG HẦM THỦ THIÊM VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ, METRO TRÊN THẾ GIỚI Th.s. Phạm Hoàng Nhân Giám đốc Thương mại Công ty Bachy Soletanche Việt Nam TÓM TẮT Trùc hết, Công ty Bachy Soletanche Việt Nam sẽ trình bày một số kinh nghiệm trong việc thi công đường dẫn vào hầm Thủ Thiêm ở hai bờ của sông Sài Gòn và hầm của tháp thông gió sử dụng công nghệ đào hở (Cut & Cover technique) dùng tường chắn đất bêtông cốt thép, cọc barrette và hệ giằng chống. Công trình này có khối lượng công việc thi công rất lớn bao gồm hơn 75.000m 2 tường chắn và cọc barrette được thi công trong một khu vực gần bờ sông Sài Gòn với đòa chất rất yếu và phức tạp. Tiếp theo, chúng tôi xin được giới thiệu một số kinh nghiệm thi công các công trình ngầm và tàu điện ngầm ở Singapore, Thái Lan, Hồng Kông, và một số nước khác trên khắp thế giới sử dụng các công nghệ đào hở, đào ngầm bằng máy đào TBM (Tunnel Boring Machine) và phụt vữa áp lực cao. Với hơn 70 năm kinh nghiệm trong việc thi công nền móng và các công trình ngầm của Tập đoàn Soletanche Bachy (Pháp), Công ty Bachy Soletanche Việt Nam mong muốn chia sẻ các kinh nghiệm của mình qua bài báo cáo này nhằm giúp Quý đồng nghiệp và các nhà khoa học trong nước có thêm một số kiến thức thực tiễn trong việc thi công các công trình ngầm đô thò, Metro đang và sẽ thực hiện tại Việt Nam trong tương lai. I. CÔNG TRÌNH HẦM THỦ THIÊM Hầm Thủ Thiêm dài 1.490m là một đường hầm vượt sông lớn nhất Đông Nam Á nằm trong dự án đại lộ Đông - Tây nối liền trung tâm Sài Gòn với khu vực bán đảo Thủ Thiêm. Cửa hầm phía Quận 1 ở vò trí gần cầu Khánh Hội, phía Quận 2 nằm trên đòa bàn khu vực Thủ Thiêm. Sau khi xây dựng xong, hầm Thủ Thiêm sẽ góp phần giảm bớt mật độ giao thông ngày càng tăng trong nội thành Thành phố Hồ Chí Minh, giúp phát triển một thành phố Thủ Thiêm mới, hiện đại bên bờ phía Đông của sông Sài Gòn, đồng thời tạo vẽ đẹp tô điểm cho sự phát triển và phồn vinh của Thành phố trong tương lai (Hình 1). Hình 1: Phối cảnh Hầm Thủ Thiêm 113 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Gói thầu xây dựng hầm vượt sông Sài Gòn và đường mới Thủ Thiêm do nhà thầu Nhật Bản Obayashi Corporation thi công trong đó bao gồm gói thầu số 2 của dự án Đại lộ Đông Tây là công việc thi công đường dẫn vào hầm và việc xây dựng hầm chui bên dưới lòng sông Sài Gòn. Chủ đầu tư là Ban quản lý dự án Đại lộ Đông Tây thuộc Ủy ban Nhân dân Tp. Hồ Chí Minh. Nguồn vốn dự án này chủ yếu từ nguồn vốn viện trợ phát triển chính thức (ODA) của Ngân hàng hợp tác quốc tế Nhật Bản (JBIC). Công ty tư vấn của Chủ đầu tư là Công ty Pacific Consultants International (Nhật Bản) đảm nhiệm thực hiện công việc thiết kế kết cấu chòu lực vónh cửu và nhà thầu Obayashi đảm nhiệm công việc đúc và lắp đặt bốn (4) đốt hầm theo phương pháp đánh chìm và kết nối (Immersed Tunnelling Method), đồng thời thiết kế biện pháp thi công bao gồm việc thi công đào hở (Cut & Cover), lắp đặt hệ giằng chống, tường vây, móng hầm và tháp thông gió ở hai đầu hầm (Hình 2 và 3). Nhà thầu Obayashi đã chọn Tập đoàn Soletanche Bachy là thầu phụ cho hạng mục xây dựng tường vây và cọc barrette ở hai đầu đường dẫn vào hầm nằm hai bên bờ của sông Sài Gòn. Công trình này đòi hỏi tính chuyên nghiệp cao và máy móc thiết bò thi công tiên tiến nhằm thực hiện việc thi công một cách chính xác, an toàn và trong thời gian ngắn nhất. Hình 2: Chi tiết mặt cắt hầm Thủ Thiêm sau khi hoàn thành Hình 3: Mặt bằng và mặt cắt dọc vò trí công trình 114 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Gói thầu của Nhà thầu Bachy Soletanche bao gồm việc thi công (công tác đào / đổ bê tông) 56.957 m 2 / 55.635 m 2 cho tường vây dày 1.200 mm và 5.986 m 2 / 5.884 m 2 cho tường vây dày 1.000mm với độ sâu thiết kế tối đa -33,8m và 15.205 m 2 / 8.341 m 2 cọc barrette kích thước 800 mm với cao sâu thiết kế tối đa -33,8m. Do yêu cầu điều chỉnh hướng lưu thông qua cầu Khánh Hội mà vẫn bảo đảm giao thông thông suốt vào và ra trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh trong suốt thời gian thi công của dự án, đồng thời với việc bố trí thời gian cho công việc cải tạo kênh Bến Nghé của Nhà thầu Obayashi, công việc thi công dự án được tiến hành theo 3 giai đoạn khác nhau và được thực hiện liên tục cả ngày lẫn đêm (Hình 4). Hình 4: Thi công ca đêm bờ trung tâm Sài Gòn Giai đoạn 1 được tiến hành ở phía bờ trung tâm thành phố Hồ Chí Minh của sông Sài Gòn bao gồm công việc triển khai thi công một phần tường vây và cọc barrette đủ diện tích để Nhà thầu Obayashi thực hiện việc chuyển hướng lưu thông trên cầu Khánh Hội và đường xung quanh khu vực công trình. Công việc này được thực hiện trong khoảng thời gian từ ngày 14 tháng 11 năm 2005 đến ngày 30 tháng 12 năm 2005 (Hình 5). Hình 5: Tường vây bờ trung tâm Sài Gòn Giai đoạn 2 được tiến hành ở phía bờ Thủ Thiêm của sông Sài Gòn. Tất cả máy móc thiết bò thi công của Bachy Soletanche được vận chuyển bằng sà lan ngang qua sông Sài Gòn vì vào thời điểm đó chưa có hệ thống đường sá đủ rộng để vào khu vực công trường. 115 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Giai đoạn 3 được tiến hành ở bờ sông Sài Gòn nằm trong khu vực kênh Bến Nghé sau khi phần tường vây và cọc barrette ở bờ Thủ Thiêm hoàn thành. Việc phá bỏ các móng cọc cũ của cầu Khánh Hội được thực hiện bằng gàu đào KL và búa đục hạng nặng. Sau đó người ta cho tiến hành san lắp lại mặt bằng trước khi thi công tường vây. Với một tiến độ thi công gấp rút, điều kiện đòa chất gặp nhiều khó khăn và việc thiết kế lồng thép phức tạp, Bachy Soletanche đã trực tiếp thi công 2.254m tường dẫn cho tường vây và cọc barrette và hơn 8.000 tấn thép để làm lồng thép cùng với sự phối hợp của hơn 400 nhân công làm việc cùng một thời điểm trong suốt thời gian thi công. Trong gói thầu của mình, Nhà thầu Bachy Soletanche phải thi công 86 cọc barrette kích thước 0,8mx5m. Bachy Soletanche đã chọn giải pháp thiết kế riêng một gàu khoan thủy lực KS với kích thước 0,8mx5m để có thể thực hiện việc đào một hố đào với chiều dài là 5m trong mỗi lần ngoặm (Hình 7). Ngoài ra, theo yêu cầu của thiết kế, nhà thầu Bachy Soletanche phải lắp đặt trong mỗi hố đào barrette dài 5m hai cột chống tạm (king post). Nhà thầu cũng đã thiết kế riêng một hệ thống để có thể lắp đặt 2 cột chống cùng một lúc cho dự án này. Khu vực Thủ Thiêm trước đây chủ yếu là kênh rạch và ruộng lúa. Nhà thầu Obayashi đã phải dùng cát để san lấp mặt bằng trước khi thi công. Tuy nhiên, lớp đòa tầng bên dưới bao gồm bùn và phù sa sâu đến -15m đã không được cải tạo hoặc di dời trước khi công việc thi công tường vây và cọc barrette được bắt đầu. Để giải quyết vấn đề này, Bachy Soletanche phải đóng hạ một hệ thống dầm hình chữ H liên tục bên cạnh mỗi panel và cọc barette để giữ ổn đònh phần phía trên của rãnh đào. Việc thi công những panel đầu tiên mất rất nhiều thời gian. Tuy nhiên Nhà thầu Bachy Soletanche đã dần dần kiểm soát được công việc thi công theo kòp tiến độ và công việc xây dựng tường vây và cọc barrette bên phía bờ Thủ Thiêm đã hoàn thành trước ngày 23/5/2006 (Hình 6). Hình 6: Mặt cắt dọc Tường vây bờ Thủ Thiêm 116 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Hình 7: Gàu đào thủy lực 0,8mx5m Hình 8: Đội ngũ chuyên gia, kỹ sư và công nhân trên công trường Thiết bò thi công cho dự án được Nhà thầu Bachy Soletanche huy động từ Việt Nam, Pháp, Hong Kong, Philippines, Singapore và Úc, cùng với đội ngũ chuyên gia, kỹ sư và lao động từ Việt Nam, Pháp, Hong Kong, Philippines, Thái Lan và Anh Quốc (Hình 8). Bachy Soletanche bắt đầu thực hiện công tác đào vào ngày 14/11/2005 và hoàn thành việc đổ bêtông 403 panel tường vây và cọc barrette vào ngày 21/9/2006. 117 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Công việc tiếp theo là đào đất, giằng chống và thi công đường hầm được nhà thầu Obayashi thực hiện. Dưới đây là hình ảnh thực tế của tường vây một đoạn hầm sau khi đào đất (Hình 9). Hình 9: Bề mặt tường vây và hệ giằng chống sau khi đào đất II. CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ METRO TRÊN THẾ GIỚI Hiện tại, Thành phố Hồ Chí Minh đang tiến hành quy hoạch 6 tuyến Metro nội thành, trong đó tuyến Metro đầu tiên mang tên Tuyến 1 Bến Thành - Suối Tiên dài 19,7km đã được Thành phố chính thức mời các nhà thầu quốc tế tham gia vào tháng 9 vừa qua. Với kinh nghiệm thi công 118 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 các công trình ngầm và Metro trên khắp thế giới, Bachy Soletanche Việt Nam xin được giới thiệu một số công nghệ mà Tập đoàn Soletanche Bachy đã áp dụng thành công cho một số công trình Metro tiêu biểu trong khu vực và trên thế giới nhằm giúp các nhà chuyên môn và quý đồng nghiệp có thêm một số thông tin cần thiết cho việc chọn các phương án thi công phù hợp cho hệ thống Metro của Thành phố. A. Các Công Trình Metro Sử Dụng Công Nghệ Đào Hở (Cut & Cover) Được tiến hành khởi công từ năm 1996, tuyến Metro đầu tiên mang tên Blue Line - Bangkok - Thái Lan dài 20km với 18 trạm dừng và 1 bến đỗ đã hoàn thành vào năm 2004. Liên danh nhà thầu Soletanche Bachy trúng thầu xây dựng 9 trong tổng số 18 trạm Metro ở trên (Hình 10). Việc thi công các trạm Metro ứng dụng công nghệ đào hở (Cut & Cover) tương tự như đã được áp dụng tại công trình hầm Thủ Thiêm của Việt Nam (Hình 11). Các công nghệ đã được Tập đoàn áp dụng bao gồm thi công tường vây (180.000m 2 , dày 800-1200mm, sâu 20 - 55m), cọc khoan nhồi (120 cọc, 1000mm, sâu 45m), cọc barrette (23 cọc, dày 1200mm, sâu 60m), lắp cột đúc sẵn (114 cột, 1500mm - 1800mm, sâu 71m) và phụt vữa áp lực cao (20.000m3 vữa, sâu 45m). Do yêu cầu thiết kế và thi công tại một số khu vực bên dưới đường cao tốc với độ cao trần dưới 6 mét, Tập đoàn Soletanche Bachy đã chế tạo và sử dụng gàu thủy lực mang tên “Short KS 3000” có cần đào thấp và trang bò hệ thống điện tử kiểm soát độ lệch của gàu đào nhằm đáp ứng dung sai 0,5% độ thẳng đứng với độ sâu đào đến -60m (Hình 12). Công tác phụt vữa áp lực cao sử dụng 3 hệ thống phụt CMV với bơm Techiwell được áp dụng để tạo thành các màng chống thấm và gia cường đất xung quanh khu vực mà các máy đào hầm TBM đi vào hoặc đi ra khỏi trạm. Công nghệ thi công trạm Metro bằng phương pháp đào hở cũng đã được Tập đoàn Soletanche Bachy áp dụng để thi công phần lớn các trạm Metro trong khu vực như hệ thống MTR và KCR tại HongKong, MRT tại Singapore (Hình 13 & 14) Hình 10: Các trạm Metro mà Bachy Soletanche thi công 119 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Hình 11: Mặt bằng và mặt cắt tiêu biểu một trạm Metro tại Bangkok Hình 12: Gàu thủy lực “Short KS3000” đang hoạt động 120 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 Hình 14: Thi công các trạm Metro ở HongKong Hình 13: Thi công các trạm Metro ở Singpapore 121 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 B. Các Công Trình Metro Sử Dụng Công nghệ TBM (Tunel Boring Machine) Ngoài các trạm Metro, Tập đoàn Soletanche Bachy cũng đã tham gia thi công các tuyến Metro ngầm sử dụng công nghệ đào bằng máy TBM. Công nghệ TBM giúp nhà thầu thi công ngầm bên dưới lòng đất mà không làm ảnh hưởng đến các hoạt động ở phía trên mặt đất (Hình 15). Máy đào TBM có 4 loại chính: loại cân bằng áp lực đất EBP (Earth Balance Pressure) ; loại dùng vữa bentonite BS (Bentonite Slurry) ; loại dùng khí nén CA (Compressed Air) ; và loại TBM khoan đá (Rock TBM). Tuỳ theo đòa chất khác nhau và đường kính hầm khác nhau mà nhà thầu sẽ chọn sử dụng thiết bò TBM phù hợp. Hình 15: Mô hình thi công sử dụng công nghệ TBM Tại công trình Metro Toulouse tuyến B, Tập đoàn Soletanche Bachy sử dụng máy đào TBM BS để thi công 3,7km đường ngầm có đường kính trong 6,8m (Hình 16). Tại tuyến Metro COMET - Copenhagen - Đan Mạch, Tập đoàn Soletanche Bachy sử dụng 2 máy đào TBM EBP đường kính trong 4,9m với tổng cộng 2x8km = 16km hầm (Hình 17). Ngoài ra, Tập đoàn Soletanche Bachy còn tham gia thi công các tuyến Metro sử dụng công nghệ TBM ở Lille (Pháp), Paris (Pháp), Luân Đôn (Anh), Seoul Kokdong (Hàn Quốc) Công ty CSM BESSAC thuộc Tập đoàn Soletanche Bachy có khả năng thiết kế, chế tạo các máy TBM có đường kính trong từ 0,5m đến 5m và có thể thi công trong mọi điều kiện đòa chất khác nhau trên khắp thế giới. [...]...Hình 14: Thi công tuyến Metro Toulouse - Pháp bằng công nghệ TBM BS Hình 15: Thi công tuyến Metro Copenhagen - Đan Mạch bằng công nghệ TBM EBP thảo 122 hội 22-10-2008 những bài học kinh nghiệm quốc tế và việt nam về công trình ngầm đô thò III KẾT LUẬN 1 Các kinh nghiệm rút ra từ thực tế thi công hầm Thủ Thi m và các công trình ngầm và Metro trên thế giới như sau : Công nghệ thi công đào hở (Cut... dựng các đường dẫn cho hầm ngầm và các trạm Metro Công nghệ này đã được áp dụng thành công để thi công đường dẫn hầm Thủ Thi m và có thể ứng dụng để thi công các trạm Metro của Thành phố Hồ Chí Minh trong tương lai 2 Công nghệ thi công bằng máy TBM nên được áp dụng tại các tuyến đi ngầm và trong khu vực trung tâm thương mại, hành chính và du lòch của thành phố nhằm tránh ảnh hưởng đến việc giao thông và. .. việc giao thông và các hoạt động khác của khu đô thò trong quá trình thi công Công nghệ TBM có thể được ứng dụng để thi công các tuyến Metro ngầm trong khu vực trung tâm của Thành phố Hồ Chí Minh trong tương lai 3 Công việc thi công công trình ngầm và Metro đòi hỏi nhà thầu không chỉ có nhiều kinh nghiệm thi công thực tế mà còn phải có trình độ quản lý tốt, cùng với các máy móc thi công chuyên dụng mới... được 4 Các nhà thi t kế công trình ngầm đô thò nên tham khảo ý kiến và tư vấn của các nhà thi công chuyên nghiệp trong vónh vực này để có thể đề xuất các biện pháp thi t kế và thi công khả khi, hiệu quả, ít tốn kém và đạt tiến độ nhanh nhất có thể được Các công trình ngầm đô thò thường đòi hỏi chi phí đầu tư cao và mức độ rủi ro rất lớn Vì vậy các nhà đầu tư và nhà thầu cần phải dự trù trước và có kinh. .. using tunnelling boring machines – Seminar on Tunnel construction in soft soil condition - 29 February 2008, Hanoi, Vietnam 3 Các tài liệu chuyên ngành lưu hành nội bộ của Tập đoàn Soletanche Bachy c hội thảo những bài học kinh nghiệm quốmtế và việt nam 123 đô thò 22-10-2008 về công trình ngầ ... lớn Vì vậy các nhà đầu tư và nhà thầu cần phải dự trù trước và có kinh phí dự phòng các hình huống rủi ro, sự cố… trước khi tiến hành xây dựng để có biện pháp và kinh phí khắc phục kòp thời trong quá trình xây dựng nếu có sự cố xảy ra TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Jonathan Hill & Pham Hoang Nhan (2007) – Ho Chi Minh City: Thu Thiem Tunnel – Travaux International No 841 Magazine – May 2007, Paris, France 2 Prof . 112 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 KINH NGHIỆM THI CÔNG HẦM THỦ THI M VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ, METRO TRÊN THẾ GIỚI Th.s. Phạm. KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 III. KẾT LUẬN 1 Các kinh nghiệm rút ra từ thực tế thi công hầm Thủ Thi m và các công trình ngầm và Metro trên thế. mời các nhà thầu quốc tế tham gia vào tháng 9 vừa qua. Với kinh nghiệm thi công 118 NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM về công trình ngầm đô thò hội thảo 22-10-2008 các công trình ngầm