Nghiên cứu đề xuất công nghệ thi công đường hầm metro line 3 đoạn Nhổn ga Hà Nội bằng máy đào hầm TBM

Việt Nam là nước đang phát triển nên việc quy hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng đồng bộ như các hệ thống cấp thoát nước, hệ thống đường dây thông tin liên lạc, hệ thống đường dây điện v.v… là điều rất cần thiết. Ở các thành phố, những hệ thống này xuyên qua hệ thống giao lộ có lưu lượng giao thông rất lớn. Vậy nên việc xây dựng các công trình ngầm (CTN) này cần phải được xem xét cẩn thận làm sao tiến độ thi công là nhanh nhất và giảm được sự tác động của môi trường xung quanh. Phương pháp thi công bằng máy đào hầm TBM là phương pháp thi công có thể đảm bảo được các yêu cầu trên. Khi sử dụng phương pháp thi công bằng Máy TBM này có thể giảm thiểu đáng kể các tác động của xã hội và môi trường so với phương pháp đào truyền thống. Phương pháp này là phương pháp tiên tiến phù hợp với thi công các CTN tại các đô thị, các khu dân cư tập trung nơi có điều kiện thi công khó khăn, mặt bằng chật hẹp, mật độ giao thông cao. Phương pháp thi công CTN bằng Máy TBM là phương pháp thi công cơ giới hóa cao nên công tác quản lý và tổ chức thi công phải hợp lý để tăng tốc độ thi công công trình và giảm giá thành công trình. Muốn làm được việc này, cần phải phân tích quá trình thi công, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thi công của Máy TBM. Trước thực trạng như vậy cần phải có các giải pháp công nghệ khắc phục để mang lại hiệu quả. Việc xây dựng các công trình ngầm tiết diện nhỏ góp phần tăng cường vệ sinh môi trường đô thị, cho việc sử dụng quỹ đất phát triển không gian ngầm. Đồng thời đồng bộ hóa các hệ thống công trình ngầm trong các đô thị và thành phố lớn. Với mục đích nêu trên em lựa chọn đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế và tổ chức thi công đường hầm metroline 3 bằng máy TBM tuyến Nhổn – Ga Hà Nội” với số liệu đường sắt tuyến Nhổn – Ga Hà Nội.

Đồ án tốt nghiệp chun ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… Đồ án tốt nghiệp chun ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Đồ án tốt nghiệp chun ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .6 DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 11 MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG 14 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG HẦM BẰNG TBM 14 1.1 Tổng quan công nghệ thi công hầm máy đào hầm giới 14 1.1.1 Lịch sử phát triển hầm theo phương pháp khiên (shield) .14 1.1.2 Phân loại, ưu nhược điểm phạm vi áp dụng 20 1.1.2.1 Phân loại 20 1.1.2.2.1 Ưu điểm 22 1.1.2.2.2 Nhược điểm 23 1.1.2.3 Phạm vi áp dụng 24 1.1.3 Nguyên lý thi công hầm khiên đào 26 1.1.4 Một số phương pháp thi công khiên đào .27 1.1.4.1 Máy đào phương pháp thi công khiên dung dịch vữa (Slurry Shiel) 27 1.1.4.2 Phương pháp khiên đa mặt MF (Multi Face) : 27 1.1.4.3 Phương pháp khiên nhiều trục lệch tâm DPLEX (Developing Parallel Link EXcavating shield Method) .28 1.1.4.4 Phương pháp khiên mặt cắt tự 29 1.1.4.5 Phương pháp khiên MSD (Mechanical Shield Docking) 29 1.1.4.6 Phương pháp khiên MMST (Multi Micro Shield Tunnel) .30 1.1.4.7 Phương pháp khiên bọt khí 30 1.1.4.8 Phương pháp khiên CPS (Chemical Plug Shield) 31 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ 1.1.4.9 Phương pháp khiên DOT (Double O Tube) .31 1.1.4.10 Phương pháp khiên mở rộng cục .33 1.2 Tổng quan công nghệ thi công hầm máy đào hầm Việt Nam 33 1.2.1 Cơng trình thủy điện 33 1.2.2 Dự án cấp thoát nước .34 1.2.3 Dự án giao thông 34 Kết luận chương 36 CHƯƠNG2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHUVỰC TUYẾN METRO LINE HÀ NỘI 37 2.1 Tổng quan dự án xây dựng tuyến đường sắt số 03 Nhổn – Cát Linh – Ga Hà Nội thuộc hệ thống metro Hà Nội 37 2.2 Đặc điểm địa chất khu vực Hà Nội 41 2.2.1 Quy luật phân bố dạng Hà Nội .41 2.1.2 Chia khu địa kỹ thuật lãnh thổ Hà Nội theo mức độ thuận tiện cho xây dựng cơng trình ngầm thị .45 Kết luận chương 2: 47 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ TBM CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT DỰ ÁN METRO LINE HÀ NỘI (NHỔN – GA HÀ NỘI) .49 3.1 TỔNG QUAN .49 3.1.1 Tổng quan tuyến đường sắt thị thí điểm Hà Nội số 49 3.1.2 Đoạn ngầm (CP03) 49 3.2.Sự phù hợp EPB TBM địa chất phát dọc tuyến METRO LINE 51 3.2.1 Phân bố kích cỡ hạt 51 3.3 Tính tốn thiết kế vỏ hầm sử dụng cho dự án Metro line 57 3.3.1 Xác định mặt cắt đại diện 57 3.3.2 Các thông số địa kỹ thuật đất 58 Tải trọng tác dụng lên Hầm 60 3.4.1 Áp lực đất thẳng đứng 61 3.4.2 Áp lực hông 62 3.4.3 Áp lực nước ngầm 63 Đồ án tốt nghiệp chun ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ 3.4.4 Tải trọng địa chấn 63 3.5 Xác định nội lực 64 3.6 Kiểm tra an toàn vòng chống 66 3.7 Tính tốn kiểm tra điều kiện mối nối mảnh ghép 68 CHƯƠNG THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 70 4.1 Biện pháp thi công chủ đạo 70 4.1.1 Điều kiện thi công lựa chọn công nghệ 70 4.1.1.1 Điều kiện thi công .70 4.1.1.2 Lựa chọn công nghệ 70 4.1.1.3.Vật liệu xây dựng .73 4.1.1.4.Nguyên tắc thiết kế, tổ chức thi công .73 4.1.1.5 Chuẩn bị hệ thống đảm bảo hậu cần thi công bể chứa chất thải 73 4.1.2 Biện pháp thi công giếng xuất phát .74 4.1.3 Biện pháp lắp ráp khiên đào 75 4.1.4 Vận hành khiên đào .78 4.1.5 Biện pháp vận chuyển chất thải lên mặt đất 81 4.1.6 Biện pháp đúc mảnh hầm 82 4.1.6.1 Bê tông .82 4.1.6.2 Cốt thép 83 4.1.6.3 Cốp pha 83 4.1.6.4 Thi công bê tông chống thấm 83 4.1.6.5 Chống thấm cho mảnh hầm lắp ghép 84 4.1.7 Biện pháp lắp ráp mảnh hầm 85 4.1.8 Biện pháp lắp đặt đường ray 86 4.1.9 Các thiết bị phụ trợ thi công 86 4.1.9.1 Thiết bị hầm 86 4.1.9.1 Thiết bị thi công hầm ……………………………………………….87 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ 4.1.10.Giải pháp thi cơng đổ vỏ bê tông chống thấm bên hầm 88 4.1.11 Công tác chuẩn bị mặt 88 4.1.12 Công tác phụ thi công 89 4.1.12.1 Thơng gió thi công: 89 4.1.12.2 Cấp nước thi công : .89 4.1.12 3.Cung cấp điện cho thi công 89 4.1.12.4 Thốt nước thi cơng .89 4.2 Thiết kế thi cơng chi tiết tính tốn cơng nghệ 89 4.2.1 Thiết kế kết cấu thành giếng 89 4.2.2.1 Giai đoạn khởi đầu TBM 90 4.2.2.1 Thi công đốt thi công 90 4.2.3 Xác định áp lực đất tác dụng lên gương đào 90 4.2.4 Xác định lực đẩy kích di chuyển .91 4.2.4.1 Đường kính ngồi khiên D 92 4.2.4.2 Độ nhanh nhạy khiên LM/D .92 4.2.4.3 Chiều dài khiên L 93 4.2.5 Các công tác phụ thi công hầm 95 4.2.5.1 Cơng tác thơng gió 95 4.2.5.2 Chiếu sáng .97 4.2.5.3 Cấp thoát nước thi công 97 4.2.6 Công tác cốp pha 98 4.2.7 Công tác cốt thép 98 4.2.8 Công tác đổ bê tông .99 4.2.9 Các biện pháp an toàn trình xây dựng 101 4.2.9.1.Biện pháp kỹ thuật an toàn tổ chức mặt xây dựng 101 4.2.9.2 Biện pháp an toàn vận chuyển đất đá, nguyên vật liệu người q trình thi cơng 101 Đồ án tốt nghiệp chun ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ CHƯƠNG TÍNH TỐN TỔ CHỨC CHU KỲ THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM METRO LINE HÀ NỘI 102 5.1 Tính tốn thời gian chu kỳ khai đào xây dựng đường hầm 102 5.2 Xác định giá thành khai đào đường hầm 107 KẾT LUẬN ,ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Cơng trình ngầm CTN Tunneling Boring Machine TBM Earth Pressure Balance-Tunneling Boring Machine EPB TBM Multi Face MF Developing Parallel Link EXcavating shield Method DPLEX Multi Micro Shield Tunnel MMST Double O Tube DOT Chemical Plug Shield CPS Giao thông vận tải thành phố Hà Nội GTVT TPHN Đường sắt đô thị ĐSĐT Quốc lộ 32 QL32 Thành phố Hà Nội TP.HN Thành phố Hồ chí Minh TP.HCM Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN Máy đào hầm MĐH Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Khiên quyền Brunel (1860) … 16 Hình 1.2 Phương pháp khiên đào áp dụng cho hầm qua sơng Thames (Anh) …………………17 Hình 1.3 Kết cấu khiên dùng vữa Greathead………………………………………… 18 Hình 1.4 Kết cấu khiên vữa Haag (1896)…………………………………… ………… 19 Hình 1.5 Khiên cân áp lực đất công ty Sato Kogyo Nhật Bản………….……… 20 Hình 1.6 Mặt cắt ngang đường hầm qua eo biển Anh- Pháp……………………………… 21 Hình 1.7 Hiện tượng sạt lở đất thi cơng khiên có độ sâu khơng đủ lớn………… 26 Hình 1.8 Sơ đồ bố trí thiết bị công nghệ thi công tunnel mặt cắt nhỏ Microtunnelling …………………………… …………………………………………………………… 27 Hình 1.9 Phương pháp thi cơng hầm khiên đào……………………………… …… 28 Hình 1.10 Một giếng đứng để thi cơng hầm khiên Barcelona……………… …….28 Hình 1.11 Công nghệ thi công đường hầm đất yếu……………… …………….28 Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo khiên dung dịch vữa………………………………………… 29 Hình 1.13 Khiên MF……………………………………………………………… …… 29 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ Hình 1.14 Đường hầm Kyobashi………………………………………………………….29 Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý khiên nhiều trục lệch tâm…………………………………… 30 Hình 1.16 Khiên DPLEX hình chữ nhật 3.98 x 4.38m………… ……………………….30 Hình 1.17 Các hình dạng mặt cắt ngang hầm thi công khiên mặt cắt tự do……… 31 Hình 1.18 Khiên mặt cắt tự do…………………………… …………………………….31 Hình 1.19 Sơ họa khiên MSD…………………………………………………………… 32 Hình 1.20 Khiên MMST………………………………………………………………… 32 Hình 1.21 Khiên bọt khí………………………………………………………………… 32 Hình 1.22 Cấu tạo khiên bọt khí……………………… ………………………………… 33 Hình 1.23 Sơ đồ cấu tạo khiên CPS…………… ……………………………………… 33 Hình 1.24 Khiên DOT………………………………………………………………… ….34 Hình 1.25 Sơ đồ nguyên lý thi cơng mở rộng cục bộ……………………………………… 34 Hình 1.26 Đầu máy TBM thi công hầm thủy điện Đại Ninh………… ……………….35 Hình 1.27 Máy khoan hầm dự án Metro số 1, tuyến Bến Thành – Suối Tiên EPBTBM ( Earth Pressure Balance-Tunneling …………………………………… …36 10 Boring Machine)