Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình: Lựa chọn kết cấu gia cố khi đào đường hầm qua đứt gãy của thủy điện Hủa Na

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu với những kiến thức được trang bi trong chương trình đảo tạo thạc sĩ kỹ thuật của trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề t

LỜI CẢM ƠN

Công trình ngầm nói chung, đường hầm nói riêng, từ lâu đã được sử dụng trong các

lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân như: giao thông, thủy lợi, hệ thống hạ tầng kỹ

thuật đô thị, quốc phòng, khai khoáng mỏ Các công trình này đều có ý nghĩa quan trọng

trong cuộc sống.

Tuy nhiên, ảnh hưởng của địa chất mềm yếu hay các đới đứt gãy khi xây dựng các công trình ngầm xuyên qua là vấn đề rất được quan tâm Việc xây dựng phương pháp tính

toán áp lực dia tầng tác dụng lên kết cấu chống đỡ làm cơ sở đưa ra giải pháp gia cố đường

ham khi đi qua đứt gãy là rất quan trọng và cấp thiết.

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu với những kiến thức được trang bi trong chương trình đảo tạo thạc sĩ kỹ thuật của trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, luận văn thạc sĩ

kỹ thuật với đề tài “Lựa chọn giải pháp gia cỗ khi đào đường ham qua đứt gãy của Thủy

điện Hua Na’’ do tac giả thực hiện đã được hoàn thành.

Tác giả xin được bày tỏ sự biết on chân thành tới Thay giáo, GS.TS Va Trọng

Hồng, đã nhiệt tình hướng dẫn dé luận văn được hoàn thành đúng với nội dung và thời hạn

đăng ký Đồng thời, tác giả xin cảm ơn phòng Đào tạo, khoa sau Đại học, bộ môn Thi công

cùng toàn thê các thầy cô giáo, các bạn học viên lớp cao học 16C;, các đồng nghiệp ở công

ty Cé phần Tư vấn Xây dựng Điện | và gia đình đã đóng góp những ý kiến hữu ích, tạo

mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện luận văn.

Do điều kiện hạn chế về thời gian, sự phức tạp trong nội dung nghiên cứu nên luận văn không thê tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp quý báu

của các thầy cô và các đồng nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, thang 11 năm 2010

Tác giả

Hồ Quang Huy

Học viên: Hồ Quang Huy CHIóCI

MỞ ĐÀU

1 Tỉnh cấp thiết của đỀ

II Mục dich của đề tài

Cách ip cận và phương pháp nghiên cứu

TV, Kết quả dự kiến đạt được «.eeeeeeeeeeeserreeererL

Ve Nội dung của luận văn e.eceeeeeeeeeeeeeerrrreeeef

CHUONG 1: TONG QUAN DAO DUONG HAM QUA DAT MI

1.1 Lịch sir phát in các lại đường hầm

1.1.1 Công trình ngằm trên thé giới 311.2 Công tình ngằm ở Viet Nam R

11.3 Đường him thy công 7

1.2, Các phương pháp cơ bản thi công đường hằm 2l

1.2.1 PÄương pháp khoan nỗ (Drill and Blast) 21 1.2.2 Phương pháp thi công đường him mới của do (New Austrian

Tunneling Method - NATM) 2 1.2.3 Phương pháp khiên đào (Shield Method) 23

1.24 Phương pháp đào bằng máy đào (Tunnel boring machine - TBM) 24125 Phương pháp đúc sẵn mặt ding lich áp vào đất lacking

Pin) 26 1.2.6 Phương pháp đánh chim hiim (Immersed tubes) 27 1.2.7 Phương pháp đào hở và lập lại (Cut and Cover) 28

1.3 Đặc điểm thi công đường hầm qua đất mềm

1.3.1 Ảnh hướng của điều Kiện da chat và dịu chất thấy vấn đến việc đào

đường hằm 29

13.2 Các sự có kỹ thuật xảy ra khi đào đường ham qua đất mềm 31

a Sự cổ kỹ thuậttại đường hằm Zimmerberg (Zurich, Thụy Sỹ) thi công

trong đất yếu (thị công bằng máy khiên đào) 33

'b Vành Trude của tin điện ngim thành phố Muenchen (Munich, Đức,

1994) 34

c Him tau điện ngằm ở Taegu (Hin Quốc, 2000), 35

dd — Sự cố su li cửa him phía nam him đường bộ qua déo Hải Vân 6

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

ÿ thuật tại him chui qua cầu Văn Thánh 2 TP Hỗ Chi Minh 38

£._ Một số sự cổ kỹ thuật xay ra khi xây dựng các công trình ngằm tại TP.

2.13 Sự én định của đất và kiếm soát nước ngắm 47

Giai pháp hạ thấp mye nước ngẫm a

b Gi phip ding Khinén 9

© Gidi phip phyt via 50 2.2, Đứt gãy và ảnh hướng của nó khi đào hằm qua «« ST

2.3 Hiện tượng ching ứng suất và hiện tượng từ biến Š4

3.3.1 Bản chất của hiện tượng từ biển 35

23.2 ising cong từ biển 58

2.3.3 Hiện tượng lún tie biển 60

Lin cố 60

b Lũntừbiến 61

24 Áp lực đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ 63

241 Nguyên nhân hình thành và các loại áp lực đắt đá 63

24.2 Su phan bổ ting suất của đất đá xung quanh khối đào ot

a, Trang thai phân bổ ứng suất của đất đá trong tự nhign 4'b Trạng thái phân bỏ ứng suất của đất đá xung quanh khối đào 65

24.3 Các phương pháp xác định áp lực đẫt di 68

Phuong pháp thứ nhất 70

b Phương pháp thứ hai: 70 e.— Phương pháp thứ ba: 7

CHONG 3: XÁC ĐỊNH LỰC CUA DAT ĐÁ XUNG QUANH KHÔI ĐÀO

TAC DUNG LEN KẾT CÁU GIA CÔ

34 Bài toán cơ bắn

3.11 Mô hin tính toán 4

a Trưởng hop 1: Đường him chưa di qua đứt gây, 3

b Trường hop 2: Đường him di qua dit gay $6

3⁄2 Xác định lực tác dụng lên kết cấu sử dụng phần mềm dé giải quyết bài

toán 86

3.2.1 Giới thiệu phương pháp phản tử hữu han 48

a, Khái quát về phương pháp phan tử hữu hạn (PTHH) 88b Những quan hệ co bản của phương pháp PTHH 90

© Xie dink tin chất của phần tử: 93

dd Sựkhối quất các quan hệ đối với hệ các phần từ 9

“Các điều kiện biên rong tinh toán bằng PTHIL 98 4.2.2 Sử dụng phan mềm SAP 2000 tink toán kd cd 98 a._ Giớithiệu phần mm SAP 2000 98

b, Sử dụng phần mềm SAP 2000 tinh toán kết cấu chống đờ đường him993⁄4 Lựa chọn giải pháp kết cấu gia cố đường him -107

33.1 Chọn tiết điện thép hình 108

3.3.2 Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiên bên chịu mômen (điều kiện

bén về uốn) 108

3.3.3 Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiên bên chịu cắt 109

CHUONG 4: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN

KET CẤU GIA CÓ CHO DUONG HAM THỦY ĐIỆN HUA NA KHI ĐI QUA DUT GAY sw

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

4.1 Giới thiệu công trình thủy điện Hữa Na ut ALL Giới thiệu chung m1

Viti của công tỉnh nà b Nhiệm vụ củacông tỉnh in

Cl cdng trình nu

4 Các hạng mục côngtrình 12

e._ Các thông số chính của công trình 134.1.2 Điều iện địa chất uyễn đường hi dẫn mai thủy điện Húa Na 116

a Bigukign dia chất công trình H6

b Birt gay kién too nộ

e Giá tri kiến nghị tính toán chỉ tiêu cơ lý đất đá dùngcho tuyến nang

lượng 120

4.2 Tính toán kết cấu đường hằm công trình Thủy điện Húa Na sử dụng

phần mềm SAP 2000 ss5-sssseseeserserrrrrrrrrrrerrsseo T20, 42.1 Che sé liệu đầu vào 120

Vị trí tỉnh toán: 120

bì Môhinhdnhtoán lại

© Tải trong nh toán 122

42.2 Kế qua bài toán l3

b Gili bai ton: 130

ce Sơđồ biến dang lại

6 Cée gid i phan Ive 132

£ Biểu đỗ lực cắt 134 ø.— Biểu đồ momen 135

4.3 Lựa chon giải pháp kết cấu gia cố đường hằm thủy điện Hủa Na 136

43.1 Trường hợp đường hầm chưa di qua đa gay: 137 ra Kiểm tra điều kiện bền chịu mômen (điều kiện bền về uốn): 137

b Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt 13743.2 Trường hợp đường ham đi qua đứt gãy 138

Kiểm tra điều kiện bên chịu momen (điều kiện tốn):

Kiểm tra bên chịu ct:

Tăng ti diện khung chống

Kết qu tính toán nội lực

Kiểm ta điều kiện bén chịu mômen (di kiện bén về uốn):

Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt:

Giảm khoảng cách khung chẳng

t quả tinh toán nội lực:

Kiểm tra điều kiện bền chịu mémen (điều kiện bền về uốn):

Kiểm tra điều kiện bén chịu cắt:

Viea tăng tiết điện khung chẳng vita giảm khoảng cách chống đỡ.

Kết quả nh toán nội lực:

Kiểm tra điều kiện bền chịu momen (điều kiện

Kiểm tra điều kiện bên chịu cắc

MỤC LỤC HÌNH VE Hình! I: Đường him Malpas qua kênh dio Mi

Tình L2: Tryển đường dng dẫn nước Eupalinia

Hinh 1.3: Đường hdm Sapperion trên sông Thames.

"Hình 1.4: Đường him Montgomery Bell, eo sông của Harpeth

inh 1.5: Phia Đông củo đường hằm Box.

Hinh 1.6: Đường hẳn Thames năm 2005

Tình 1.7: Dưỡng him St Clair đầu iên hoàn thành năm 1981

"Hình L8: Đường hẳn St Clair thứ hai hoàn thành năm 1994

Hinh 1.9: Đường him Col de Tende

Hình 1.10: Giao thông trong đường him Holland, te Manhattan đến New Jersey

“Hình 1.11: Đường hầm qua eo biển Manche

Tình 1.12: Đường ray trong đường him Seikan

"Hình 1.13: Một phn bên rong đường him Gouhard

“Hình 1.14: Một khu dé xe lớn nằm trên đỉnh đường ham qua vịnh Tokyo

Hinh 1.15: Cầu cao, cầu thấp và phẫu ham chim của hệ thẳng ở vịnh Chesapeake

ink 1.16: Đường hẳn Cũ Chỉ

“Hình 1.17: Lit edt qua địa dạo Ci Chi

Hinh 1.18: Him xây dung qua múi Dắc Xây thuộc day

“Hình 1.19: Haim Aroàng 1

“Hình 1.20: Haim Aroàng I

Hinh 1.21: Haim đường bộ đào Hai Van

“Hình 1.22: Hệ thẳng dường bộ đi trên đình đèo Hải Vân

“Hình 1.23: Sơ đồ hẳm Thủ Thiêm,

“Hình 1.24: Mặt cắt this kế im dâm Thủ Thiên

Hình 1.25: Ham vào lòng thủy điện Yaly

Hinh 1.26: Gian máy thấy điện Hoa Bình

Tam Điệp,

.Hình 1.27: Đường hầm dẫn nước công tình thủy điện Đại Ninh

"Hình 1.28: Heim dẫn nước thủy điện Niagara, Mỹ

Hinks 1.29: Cấu tao kiên đào.

Hind 1.30: Cấu to thiết bị TBM

10

lô 1 1a 1B 13

4

4

1s Is 16 16

7

Ww

lỡ

20 2 24 25

.Hình 1.31; Thidi bị TBM dàng trong thủy điện Đại Ninh 26

“Hình 1.32: Phương pháp kích đây ? Tình 1.38: Biễu đỗ các dạng phá hủy xây ra trong công tình ngẫm trên thẻ giới 32 Hình 1.34: Biểu đồ tử lệ các nguyên nhân gây phá hủy công trình ngâm trên thé giới 33 Hình 1.35: Trắc doe tuyễn đường him Zimmerberg _ inh 1.36: Sut lờ ph tin đến bề mặt trong khu vục ngoại thành và Rhu vục đồ thị 34 Hinh 1.37: Sự có sập

“Hình 1.38: Sự tin mặt đất tại Taegu, Hàn Quốc gây nứt vỡ các toa nhà, thậm chí sập

tw điện ngằm tai Munich, 1994 35

ci một đoạn phổ 36

Hình 1.39: Sut lở phát tiễn tới bd mặt tại của him phía nam dự án hâm Hải Vân 37

"Hình 1.40: Lễ thủng Kích thước 0Š x 0.5m trên mặt cầu Van Thánh 2 38

Hin 1.41: Nhà Viện KHXH sập nằm dưới hằm công trình của cao ắc Pacjfe 3ể

“Hình 1.42: Cầu vượi Ngã Tie Sử và các tường nhà dân tại Ngã Tự Sở bị lún nức 39

"Hình 1.48: Vị trí đạn hân sập và phd lân trên mặt cất đọc tyền im 0

"Hình 1.44: Sập hm và ln bề mặt Hi đào i và đất gy thấy điện Buôn Kup AO

“Hình 3.1: Hình ảnh đặt gay 51

“Hình 2.2: Đã trang phạm vi đit gây bị nát vụn, phong hóa bổ rồi 33 Hinh 2.3: Sự phân bổ ditt gay trên một tuyển hằm và các mặt cắt hdm xuyên qua đứt

sấy 33

“Hình 2.4: Hiện tượng ching ứng suất (đất đá lợi ra ở vòm him) 55

“Hình 2.5: Dường cong từ biến 58

“Hình 2.6: Các đường cong thay đổi theo thôi gian của biến dang 58

Hi 2.7: Biến dạng lún mật đất oo Hình 2.8: Sự phân bố ứng suất đắt đá xung quanh him 6 inh 2.9: Dinh khỏi đảo có dạng phẳng 7 ink 2.10: Đinh khổi đo có dang cong 7

“Hình 2.11: So dé cân bằng lực của tông bên 7

“Hình 2.12: Vom di áp lực theo phương pháp của Kommerel 74 inh 2.13: Phương pháp Kommerell đổi với ds đá bj vò ndt (1940) a Tình 2.14: Sơ đồ tink áp lực đã theo MLM Protodiakonov 7

"Hình 31: Mô hình vom không Múp vách đứng tính két edu vỏ him 82

“Hình 3.2: Vom cân bằng áp lực 84

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

"Hình 3.3: Sơ đỗ của bài oân trong trường hợp đường hm chưa di qua đất gy 85

“Hình 3.4: Sơ đồ của bài toán trong trường hop đường him đi qua đit gãy 46

"Hình 3.5: Hệ cơ bản của khung von ké lên gối cứng 4

“Hình 36: Vùng tính toán với các phần tử tam giác 91

Min 3.7: Các loại phn tử Ri giải bài toán phủng “ Hinh 3.8: Cúc phần từ ba chide %

Hình 3.9 : Thư viện mô hình mẫu của SAP 2000 100

.Hình 310: Gai liên kế cho mt 101 Hinh 3.11; Định nghĩa đặc trưng vật liệu 102 inh 3.12: Dink ngẫĩa đặc trơng hình học 102

“Hình 3.13: Các loại tải rong tác dụng lên kết cắc 103

“Hình 3.14: Gần tải trong tác dụng lên từng phn tử của Kết cấu 103

“Hình 3.15: Khai báo từng trường hop tính toán 10

"Hình 3.16: Chọn bộc tự do cho két cầu 105

"Hình 317: Giải bai toán 105

“Hình 3.20: Xuất ket quả thành file 107

“Hình 4.1: Dit gay bậc IV tong hầm thủy điện Húa Na đi

"Hình 4.3: Mô hình tính kết cấu vỏ him thủy điện Hủa Na đại

"Hình 4.3: Vom cân bằng áp lực 12

“Hình 4.4: Sơ đồ tải trong trong trường hợp đường him chưa đã qua đất gây 123

“Hình 4.5: Sơ đồ si trong trong tường hợp đường him đi qua đất sấy lại

“Hình 47: Đặc trưng vật lậu của khung vom chẳng 126 Hinh 48: Dink nghĩa đặc trơng hình học 126 Hinh 4.9: Các loi tải trong tác dụng lên kế cấu 127

Hinh 4.10: Tải trọng ngang tác dụng lên kết cau chong đỡ trong trường hợp đường

"âm chưa di qua đứt gấy: 127

"Hình 4.1: Tải trọng ngang tác dụng en kế cẩu chẳng đỡ trong trường hợp đường

him di qua đứt gay 128

“Hình 4.12: Tài trọng đứng tác dung lên kết cẫu chẳng đỡ trong trường hợp thường him chưa đi qua đất gay 128

“Hình 4.13: Tài trọng đứng tác dung lên két cấu chẳng đỡ trong trường hợp thường him

i qua đất sấy 129

“Hình 4.14: Tổ hop tải trong thứ nhất = Ap lực ngang + Ap lực dong trong trường hop

“đường him chưa đi qua đứt gãy 129 Hinh 4.15: TỔ hop tải trong thứ hai = Ap lực ngang + Ap lực đứng trong trường hop

cường him di qua đất gây 130

"Hình 4.16: Chon bộc tự do cho kế cấu khung vom phẳng 130

"Hình 4.17: Giải ài toán BI

"Hình 4.16: Biển dang của khung chẳng trong trường hợp đường hẳn chưa đi qua cia

"Hình 421: Biẫu dé lực đọc trong tường hợp đường lần đi qua đất gay 1

"Hình 4.32: Bik đỒ te cắt trong trường hợp đường hầm chưa đi qua đất gây LH.

"Hình 4.23: Bidu đồ lục cất trong trường hop đường him đi qua đất g 135

Hình 4.24: Biểu đỗ momen trong trưởng hợp đường ham chưa đi qua đút gãy 135

.Hình 4.25: Biễu đỒ momen trong trường hop đường hd di qua đất gãy 136

"Hình 4.36: Bién dang cia khung chống 10

"Hình 437: Cúc gid trị phản lực wi

"Hình 4.28: Biểu đồ Ie doc MI

"Hình 4.29: Biẫu đổ le cắt 12

Hin 4.31: Sơ đồ tải trong rong trường hợp giảm Khoảng cách Khung chẳng 44

“Hình 4.32: Biễn dang của khung chẳng 1 Hình 4.38: Các gi tị phản lực Ms Hinh 4.34: Biễu đồ lực dọc 16

“Hình 4.35: Biẫu đổ lực cắt 16

"Hình 4.36: Bid đồ momen M7 Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

"Hình 4.37: Biển dang của khung chẳng

MỤC LỤC BẰNG BIEU

Bảng 2.1: Bảng phân loại dit của Tunnelman (Chỉnh sửa bởi Heuer (1974)) 43

Bang 2.2: Sự ồn định của hằm đối với đất dính (Chỉnh sửa sau Peck (1969) và

Phienwaja (1987)) 45 Bảng 2.3: Sự dn định của him đối với bàn ct rên ting nước (Heuer (1994) 45 Bảng 24: Ứng xử của him đối với cát và sồi 46

Bảng 25: Bing phân cấp đất gay 32

Bang 26: Sự ôn định tường bên thing đứng là hàm số của lực dính C và góc ma sat trong 6 72

"Bảng 2.7: Khối lượng đất đã còn dư sau kh dm lại so với khỗi đảo ban đầu (thi

nghiệm hiện trường) ” Bang 2.8: Độ cứng của các loại đá 75 Bang 2.9: Phân loi khối di theo Deere 78

122.10: Ảnh hưởng vit khe nit (đường phương, góc đốc) khi th công đường

him m9

Bang 2 11: Các nhóm khối đã 79

Bang 2.12: ¥ nghĩa về nhóm khối đá (vi dụ) 19

Bảng 2.13: Các nhóm khối dé theo Barton 80

Bảng 4.1; Các hệ thông đứt gay kiến tạo chính trong vùng 119

Bảng 4.2: Phân cắp các phá hủy kiến tạo trong vùng 119

Bang 4.3: Giá trị tính toán các chi tiêu cơ lý dat da 120,

Bang 4.4: Chỉ tiêu cơ lý dat đá đoạn tính toán trong trường hợp 1 (Đường ham:

Không di qua đứt gay) 120

Bảng 4.5: Chỉ tiêu cơ ý đắt đã đoạn him tính toin trong trường hợp 2 (Đường him

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

MO DAU

1 Tinh cap thiết của đề tài.

Củng với sự phát triển khoa học kĩ thuật và sự ra đời các công nghệ thi công,

mới, hiện đại, các công tinh ngằm được xây dựng ngày cing nhiễu và luôn được

coi là inh cao của kỹ thuật và nghệ thu xây dựng.

Ở nước ta, lĩnh vực xây dựng công trình ngầm đang có những bước phát triển

mới, phục vụ ngày một tốt hơn cho nhu cầu của con người Trong dé phải kể đến

những thành tựu to lớn trong các lĩnh vực giao thông vả thủy điện.

oi riêng về lĩnh vực thủy điện trong những năm gần diy, cổ tới hing trim dự

án đã và dang được tiễn khai trên khắp cả nước Trong đó, các công trình thủy điện

đường din có công suất vừa và lớn hầu hết sử dụng đường him dẫn nước vào nhà máy thủy điện Cúc tuyển đường him này thường có chiễu dài lớn nên không thể

tránh khỏi sẽ có những đoạn him đi qua ving chịu ảnh hưởng của đới đứt gay hayđất đá xen kẹp, mém yếu

Vi vậy, việc lựa chọn giải pháp gia có khi đào đường ham qua vùng địa chất xấu,

đứt gy đồng vai trò rất quan trong ảnh hug đến tính khả ti về điều kiện kin tế

-kỹ thuật của đường ham.

HH Mục dich của đề tài

Đề tà

điện H

“Thủy điện Hủa Na nói riêng và các công trình xây đựng thủy lợi và thủy điện nói

Lựa chon giải pháp gia cỗ khi dio đường hm qua đứt gãy cin Thủy

la Na có ÿ nghĩa thiết thực phục vụ cho thiết kế và thi công công trình

chúng

TL Cách tếp cận và phương pháp nghiên cứu

Dựa trên ứng xử của đắt mềm trong đứt gay khi đảo him qua, các phương pháp.

xác định áp lực của đắt đá để tỉnh toán ải trong của đất mém xung quanh khối đàotác động lên kết cấu gia cổ, nghiên cứu các giải pháp gia cổ đường him trong dit

mềm và lựa chọn giải pháp thích hợp,

IV Kết quả dự kiến đạt được

Xác định được lực tác dụng lên kết cấu chống dé và chọn giải pháp gia cổ thíchhợp cho công tình đường him Thủy điện Ha Na khí di qua đứt gây

V Nội dung của luận văn.

Chương 1 Tổng quan đào đường him qua đắt mềm.

1.1.Lịch sử phát trién các loại đường him,

1:2.Cic phương pháp có bản thi công đường him

1.3 Đặc điểm thi công đường him qua đắt mềm

1.4 Kết luận.

Chương 2 Ứng xử của đất mềm tác dụng lên kết cu gia cố

2.1 Ứng xử của đắt mém và phương pháp đánh giá.

2.2 itt gay và ảnh hưởng của nó khi đào him qua

2.3 Hiện tượng chủng ting suất và hiện tượng từ biển

2.4 Ap lực của đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ

ấu đường him công trình thủy điện Hủa Na sử dụng phần

4.3 Lựa chọn giải pháp kết câu gia có đường him thủy điện Hua Na

4.4, Kết luận.

'Kết luận và kiến nghị

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

CHƯƠNG 1: TONG QUAN ĐÀO DUONG HAM QUA DAT MEM

1.1 Lịch sử phát triển các loại đường him.

LI Công trình ngẫm trên thé giới

Đường him là những công tỉnh được xây đựng trong lông đất, xuyên qua lòng

sông, biển hay những day núi cao ngét Chúng luôn được coi là đình cao của kỳ thuật và nghệ thuật xây dựng Cùng với những bước phát triển mạnh mé về Khoa

học kỹ thuật, hiện nay việc sử dụng công trinh ngằm rất phd biến rên thể giới, đápứng nhủ cầu da dang trong nhiễu lnh vực khác nhan của nên kính tế, xã hội

‘Thai thượng cổ con người da biết đào các him ngằm đặc iệt để khai thác quặng

mỏ và than đá, Người La Mã đã xây dựng các đường him ngằm thủy lợi đến nayvẫn còn tốt Gần liền với sự phát triển, của thiết bị và phương tiện sản xuất, conđường him hiện đại đầu tiên là đường him Malpas qua kênh đảo Midi dài 173m

được xây đựng ở Pháp vào năm 1679 ~ 1681

đồng sông Kizil ở phía Nam của thị trấn Boyabat và Duragan ở Thổ Nhĩ Kỳ Ước lượng nó được xây dựng cách đây hơn 2000 năm (và cũng có lẽ là 5000 năm).

Tuyến đường him ở Arabic và Persian là một hệ thông quản lý nguồn nước được.

sử đụng để cung cắp nước cho khu định cư và cho nông nghiệp trong điều kiện thờitiết khắc nghiệt như hạn hán Hệ thống đường him nảy được biết đến là đường him

sổ nhất và rộng nhất ở thành phố Iraian của Gonabad, dt đã sau 2700 năm nó vẫnung cấp nước ch sinh hoạt và nông nghiệp (cho gin 4000 người), Độ sâu củađường him hơn 360 m và đài 45 km:

Tuyển đường ống dẫn nước Eupslinian nằm trên dio của Samos (phía Bắc

Acgean, Hi Lạp) Nó được xây dựng năm 520 trước công nguyễn bởi những kỹ sư

Hi Lạp cổ đại Những người kỹ sư này đã tổ chức công trường xây dựng bắt đầu tirmúi Kastro, Đường him có tim quan trong lớn ké tir khi nó được xây dựng dưới

lòng đất, vì ké địch — những người có thể làm mat đi nguồn cung cấp nước tới

Pythagoreion thú đô cổ xưa của Samos không dễ để tìm thấy nó Điều nay được

Herodotus ghỉ lại Mãi đến thé kỹ 19 vị tí chính xác của đường him mới được xác

định bởi nhà khảo cổ học người Đức Tuyển đường him đài khoảng 1300m, và

Seven ở Anh, được đào xuyên qua những quả đồi, hoàn thành năm 1979,

km và nd được dng cho vige vận chuyễn than và hàng hóa của những con tàu, Phía

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

trên là tuyển đường him dài với hệ thống đường ray xe lửa nỗi liễn Swindon va

Gloucester.

"Hình 1.3: Đường him Sapperton trên song Thames

Đường him được tạo ra cho du máy hơi nước đầu tiên, đầu máy Penydarren,

“được xây dựng trước khi Richard Trevithick có thé thực hiện cuộc hành trình lịch sử

của Ong ta từ Penydarren tới Abercynon vào năm 1804 Chúng ta vẫn có thể nhìn

thấy bộ phân của đường him ở Pentrebach Merthyr Tydfil Day là đường him xelừa cỗ nhất trên thể giới cho loại máy hơi nước tự hành

Hình 1.4: Đường him Montgomery Bell, co sông của Harpeth

Đường him Montgomery Bell ở Tennessee dải 88m là đường him dẫn dongAuge xây đựng bởi những người nô lệ vio năm 1819 là đường him nguyên cỡ du

tiên ở Mỹ.

Đường him Box ở Anh bit đầu xây dựng từ năm 1836 và được hoàn thành vàonăm 1841 là đường him xe lửa dài nhất trên thể giới tại thời điểm xây dụng Nóđược đào xuyên qua đổi Box với chiều dài 2.9 km,

Hin 13: Phia Bing của đường hẳn BoxĐường him Thames được xây dựng bởi Mare lsambard Brunel và con trai củaông ta Isambard Kingdom Brunel được hoàn thành vào năm 1843 là đường himdưới nước đầu tiên và cũng là lần đầu tiên được thi ng bằng khiên Nó được st

dim dành cho người đi bộ và bây giờ nó

tuyển đường ở phía Tây của nước Anh trong hệ thống tuyến đường dưới mặt đắc

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

Đường him St Clair là đường him dưới nước quy mô nhất ở Bắc Mỹ Nó gồm.

ai hệ hng đường liền kề nhau Đường him đầu tiên hoàn thành năm 1891,đường him thứ hai hoàn thành năm 1994 Khi đường him thứ 2 di vào hoạt động,đường him thử nhất ngưng sử đụng (n6 được bịt kín lạ) Do sự phát tiễn của côngnghệ nên việc thi công đường him thứ 2 cũng có sự khác biệt, thay vì dio bằng taynhư đường hm thứ nhất, một loạt máy tên Excalibore đã được sử dụng

3182 mi

Đường him Col de Tende dài ên Pháp và Ý, Nó được khánh thànhvào năm 1882 và cho đến tận năm 1964 nó vẫn là đường him dài nhất ong dãyAlps Tại thời điểm hoàn thành có lẽ nó là một trong những đường hằm dài nhất thể

giới.

"Hình 1.9: Đường him Col de Tende

Đường him Holland là đường him quốc lộ bên đưởi sông Hudson nỗi đảo

Manhattan ở thành phố New York và thành phố Jersey và New Jersey trên đất liễn

dài 2608.5 m

2551.5m về hướng Đông Đây là một trong những đường him đầu tiên được thết

Nó được hoàn thành vào năm 1927 với c & hướng Tây và

kế hệ thống thông gió.

Hình 1.10: Giao thông trong đường hằm Holland, từ Manhattan đến New Jersey

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

“Thể kỷ XX đánh dầu sự phát triển vượt bậc của các loại đường him với sự ra đờicủa nhiều công tình có quy mô lớn, với những mục dich sử dụng đặc biệt Dướiday là một số đường him nổi tiếng, được đánh giá cao trong thé giới hiện đại.

Hình 1.11: Đường hém qua eo biển Manche

Đường him qua eo biển Manche là đường him đường sắt dài thứ hai thé giới vớitổng chiều dài 50,5 km (sau đường him Seikan của Nhật Ban) Nó cũng là tuyển.đường him có tổng chiều dai phần chim dưới biển lớn nhất thể giới (379 km)

Điểm thấp nhất tại hm có độ sâu 75 m Được xây dựng vào năm 1988 và hoàn thành vio năm 1994, đường him qua co biển Manche là cầu nổi hai nước Anh và

Pháp Diễm khỏi đầu là Folkestone, Kent của Anh và điểm kết thúc là ở Coquelles,Pas-de-Calnis, Pháp, Nhờ đường him này, hành khách đi từ Anh sang Pháp chỉ mắt

von ven 20 phút

Hình 1.12: Đường ray trong đường him SeikanDuring him Scikan của Nhật Bản là him đường sit di nhất thé giới với tongchiều dai 53,85 km, trong đó phần chìm dưới biển có chiều dài 23,3 km Nó nằm.

bên đưới eo biển Tsugaru nối liên hai đảo Honshu và Hokkaido - một phần của

tuyển Kalkyo thuộc công ty đười sắt Hokkaido Được xây dựng năm 1971 và

hoàn thành năm 1988, him có 52 km đường ray liên tục với hai nhà ga đầu tiên

trên thể giới được xây dựng dưới biển

‘Di vẫn còn dang trong giai đoạn xây dựng, ham Gotthard đã thu hút sự chú ý của

cả thể giới Được xây dụng ở Thuy St với tổng chiều dù lên tới 57 km, đây sẽ là

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

him đường sắt đài nhất thé giới khi nó được hoàn thành vào năm 2018 Nhưng điều.

ge biệt hơn là đường ha này được đào xuyên qua day Alps -vốn được coi là rào

cản giữa Bắc Âu và Nam Au, Người ta sẽ xây một tuyển đường ray cao tốc nối liênthành phố Zurich của Thụy Sĩ và Milan của Italy Toàn bộ tuyển này sẽ nằm trên

cũng độ cao 500 m so với mực nước biển, cho phép tàu hod dat đến tốc độ 240

kv, út ngắn thời gian di chuyển từ Zurich đến Milan chỉ còn 2.5 giờ, Đây là mộtsông trình quy mô lớn với những con số khẳng lỗ: hơn 2000 người làm việc24h/ngày, 365 ngày/năm, chi phi tăng vọt từ 8 tỷ USD theo dự kiến ban đầu lên 15

tỷ USD và có lẽ phải năm 2018 mới hoàn thành.

Tình 1.14: Một khu để xe lớn nằm trên đỉnh đường ham qua vịnh Tokyo

"Bắt đầu được xây đựng từ năm 1989 và hoàn thành vào nấm 1997 với tổng chiềudài 15,1 km, đường him qua vịnh Tokyo được coi là đường him dưới biển dài nhấtthể giới tại thời điểm đó Day là một công trình phức hợp gồm 9,5 km him, 4.4 kmcầu và hai đảo nhân tạo Độ sâu của đường him chỗ thấp nhất là 60 m Công tinh

nay được xây dựng để nối hai thành phố Kisazaru va Kawasaki của Nhật Bản

“rước đây, đểdi chuyển giữa ai thành phổ này, người ta phải đã 100 km dọc theo

vịnh Tokyo hoặc di pha mắt một giờ đồng hỗ, nhưng nay chỉ edn 15 phút qua ham.

Diém thú vị ở day là trên hai hòn đảo nhân tạo có cả một bãi đỗ xe rộng lớn và khu

nghỉ ngơi dành cho các du khách tham quan vịnh.

Hình 1.15: âu cao, cầu thấp và phan him chim của hệ thẳng ở vịnh Chesapeake

Clu và hầm chìm trên vịnh Chesapeake, Mỹ, được hoàn thành vào năm 1964 với

tổng chi phí là 2 triệu USD, nối vùng đông nam Virginia với bán đảo Delmarva.

“Toàn bộ công trình phức hợp gồm hai cầu cao, hai cầu thấp và hai him song song{ai 28 km, phần lớn nỗi ở trên mat nước nhờ 5.000 trụ cầu Tuy nhiên, để dim bảo

giao thong đường thủy, một phin công trình được dim xuống nước, tạo thành đường

‘him đãi hon 3 km Công trình côn có các dio nhân tạo nhằm neo hai đường hầm

Trén đảo có các nhà nghỉ, quay lưu niệm và chỗ đỗ xe để cho mọi người thư giãn và

dic nhấtngắm cảnh Hệ thống edu và him được coi như lả "thành tựu xây dựng xuất

nước Mỹ" năm 1965 và từng được chọn là “Một trong bảy kỹ quan xây dựng của

thể giới hiện đại”

1.12 Công tình ngằm ở Việt Nam

Tại Việt nam, trước Cách mạng Tháng Tám 1945, năm 1930 có xây dựng him

giao thông thủy Rú Cóc (ở xã Nam Sơn huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ An), him ngằm

xuyên qua núi giúp cho thuyền bè đi lạ từ phía thượng lưu sang ha lưu sông Lam

448 tránh đi qua đập nước BS Lương Ngành đường sắt có một số him ngầm ở miềnTrung, điễn hình là him Phước Tượng trên déo Hai Vân thuộc Thửa Thiên Huế

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

Trong chiến tranh chéng Pháp, chống Mỹ hằm được xây dựng nhiều song chủ

MB cung khơng lồ đưới đắt tại Việt Nam đồng mỘt vai tr quan trọng trong cuộc

chiến thời người dân địa phương chống Pháp và Mỹ Địa đạo Cũ Chỉ đài từ 120m

tới hơn 240km Trong những năm gần đây, địa đạo Củ Chỉ trở thành một điểm du.lich rit được wa chuộng Hệ thống dia đạo bao gém bệnh xá, nhiều phịng ở, nhàbếp, kho chứa, phịng làm việc, hệ thống đường ngằm dưới lơng đất Dây được coi

là một trong 5 đường him lạ nhất th giới

Sau ngày thống nhất đắt nước 1975, đầu tiên xây dựng him Dốc Xây tên QLIA

6 phía Nam tỉnh Ninh Bình dài khoảng 100m

Tình 1.18: Ham sây đựng qua núi Đốc Xây thuộc day Tam Điệp

“Tháng 5/2002 Việt Nam dã khinh thành him Arộng rên đường Hồ Chí Minhđài 453m và tiếp tục xây dựng him Aroang II đài 150m

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

Tình 1.22: Hệ thẳng đường bộ đi trên định đèo Hải Van

Him Thủ Thiêm nối quận 1 và quận 2 của Tp.HCM đang được xây dựng có các

thông số sau: Chiều dai của him là 1.490m, gồm phần dim dai 370m, phần him

đảo lắp 680m và đường dẫn hai dầu him 540m Tiết diện hữu dụng của him đủ để

bổ t sáu lần xe và hai đường thoát hiểm bai bên rộng 2x2m cùng các thết bị thông

tin én lạc, thông gi, chiếu sing, thoát nước dim bảo an toàn cho các phương

tiện xe cơ giới, kể cả xe gắn máy lưu thông theo tốc độ thiết kế

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

HƯỚNG UY 190m won wnat

tư Tne eeu ON coon

SE wauwAweoue vanow —r

Hla 00000: ae ee

Tình 1.24: Mặt cit thả kế hém dim Thủ Thiêm

1.1.3 Đường ham thủy công.

“Trong lịch sử phát iển các loại đường him, không thể không ké đến đường him

thủy công, Tuy xuất hiện sau nhưng cổ lẽ loại đường him này chiếm ty lệ lớn nhất

Đường him thủy công là loại công trình ngằm, có nhiệm vụ dẫn hoặc thio nước.được đào sâu trong lòng dat, thường là đục xuyên qua núi đá Đường ham thủy công

số những đặc điểm chung của các loi công tình ngằm là chị tác dung của áp lựcđất đá, nước ngằm từ phía ngoài, Ngoài ra đường him thủy công cũng có dae điểm

riêng la thường xuyên chịu tác động của nước (các tie động cơ học, lý hóa sinh học từ phía bên trong).

Phuong án xây dựng đường him thủy công thường được đưa ra trong những

trường hợp sau

+ Tuyển dẫn nước nằm sâu đưới mặt đất, Việc xây dựng kênh hở không có khả năng thực hiện được hoặc giá thành quá dit so với việc xây dựng đường hằm Đó thường là đường him dẫn nước vào nhà máy thủy điện

+ Tuyển din nước di qua co núi họp có độ dốc lớn, nứt gây nhiễu, để sạt trượt Lớp phủ bề mặt bị phong hóa mạnh vỡ vụn

®© Tuyến thoát nước qua khu dan cư đông đúc.

Các đường him thủy công có thể thuộc loại công trình chủ yêu, thứ yêu và tạm thi.+ Logi đường him chủ yếu là những đường him ding để xả lưi lượng thườngxuyên trong quá trình khai thác các nhà máy thủy điện, các hệ thống thủynông và các hệ thống cắp nước

© Loại đường him thứ yéu là những đường him ding để xả lưu lượng định kỳ

(tháo cạn và tháo rửa các hỗ chứa, các đường dẫn nước, các đường him xả

nước), trừ các đoạn đầu nằm trước cửa van, đoạn này (huộc loại công trình

chủ

+ Loại đường him tạm thời là những đường hm chỉ đồng trong giai đoạn thi

công (dẫn dong, giao thông vận chuyển, thông gió v.v.), hoặc sửa chữa các

công tình thủy công Trong những trường hợp cá biệt khi thiết kế những đầu

mỗi thủy công lớn, có thời gian thi công dài thì các đường hằm thi công cho

phép ligt ào các công tình thứ yếu Khi đồ phải được cấp duyệt nhiệm vụ

thiết kế đồng ý Khi d đường him chủ yếu hoặc thứ yếu cần phải xétđến khả năng sử dụng chúng để xả các lưu lượng thi công

Đường him tạm thỏi chỉ sử dụng trong giai đoạn thi công, sau đó sẽ Lip di hoặc

sử dụng vào mục đích khác Thí dụ: đường him dẫn dòng thi công, đường him giao.

thông, đường him thông gió cho giai đoạn thi công

“Theo chế độ thủy lực của đồng chảy trong đường him, chiara

+ - Đường him có áp, lầm việc khi s áp lực dư bên rong:

+ - Đường him không áp (ự điều chỉnh và không tự điều chỉnh) làm việc ở chế

46 không chứa đầy nước

Khi chọn loại đường him phải xét đến sự bổ trí chung của toàn bộ

trình thủy công chế độ làm việc của nó về thủy lực „ độ sâu đặt đường him so với

mặt đất, các điều kiện địa chất công trình và biện pháp thi công trên cơ sở so sánh.

các chỉ tiêu kinh tế - ky thuật của các phương án.

Ở Việt Nam có đường him dẫn nước vào nhà máy thủy đi a ngằm Hoa Bình (sông Ba) với công suất 1.920MW Đây là đường him lại lớn, đường kính thông

thép Đường him cho nhà máy thủy điện Yaly trên

thông thủy 7m, dài 7.6km, v6 bằng

bê tông cốt thép Đường him cho nhà máy thủy điện sông La Nga, Đa Mi trên

nhánh Da Mi với công suit 300MW và 175MW Dường him công tình thủy điện

Đại Ninh dai 7.8km, đường kính 5.48m Đường him dẫn dòng thủy điện Cửa Đạt

dài 90§m, đường kính 9m Đối với các hệ thống thủy lợi, trong những năm gin

thủy 8m, vỏ bằng bê tông

sông Sẽ San với công suất 720MW, đường ki

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

đây đã xây dựng một số đường him dẫn nước tưới thuộc trạm bơm Nghỉ Xuân (HàTinh), đài 160m, rộ ế à

đường him Truong Khip để dẫn nước khi sửa chữa công trình đầu mỗi Đô Lương

(Nghệ An), dài 550m, đường

dẫn nước tưới thuộc hệ thống đập dâng Hỏng Đại (Cao Bằng)

25em: 180cm, cao 220em, vỏ bing bê tông

inh 290cm,vỏ ê tông cốt thép dầy 25cm; đường him

Hình 1.25: Hm vào lòng thủy điện Yaly

Hình 1.27: Đường ham dẫn nước công trình thúy điện Đại Ninh.

Trên thể giới, tính đến thập kỷ 70, những nhà máy thủy điện có đường hằm dẫn

hàng nghĩ

công suất trên 30 triệu KW Chỉ riêng Liên Xô đã xây dựng hơn 30 nhà máy thủy

nước có thể tính trong số đó nhà máy thủy điện ngằm trên 300,

điện, trong đó có 7 nhà máy thủy điện ngằm Riêng nhà máy thủy điện Ingur cósông suất 1.3 triệu KW Tổng chiều đãi các đường him thủy công đã xây dựng ở

Liên Xô tính đến thoi ký đó là trên 170km Những thông số của các công trình

ngầm thủy công là rất lớn Chiều đãi đường him của nhà máy thủy điện Tatev 18 —còn đường him arpa thuộc hỒ Sevan — 48km Dường kính đường him nhà máy thủyđiện Ingur và Nurec tương ứng là 9,5 và 1m, đầu nước 19 và 28 atm; Chi ai

đường hằm thủy điện Ing là 16km Kích thước may dài 145m, cao 47m, và rộng

2im

Riêng về đường him th công (66 v6 bọc hoặc không có vỏ bọc) trên thể gỉ

số lượng thống kế 61 đường him thi tổng chiều dai đã gin 65km:

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

dẫn nước thúy điện Niagara, MP1.2 Các phương pháp cơ bản thi công đường him.

Thi công đường him là thuật ngữ gọi chung phương pháp thi công xây dựng, kĩthuật thi công và quản lý thi công các đường him và công trình ngằm,

Lựa chọn phương pháp thi công chủ yếu phải dựa vào điều kiện địa chất và địachất thy văn, kết hợp với mặt cắt đường him, kigu vỏ, công năng sử dụng và trình

46 kỹ thuật thi công cùng một số nhân tổ khác nghiên cứu cân nhắc, tổng hợp lại

để quyết định

Dựa vào tình hình ting đắt mà đường him xuyên qua và sự phát triển phương

pháp thì công him hiện nay, phương pháp thí công him có thé được phân ra

1.2.1 Phương pháp khoan nỗ (Drill and Blast).

Phương pháp mỏ truyền thống là phương pháp phát triển lên trong thực tiễn thi công lâu dai của con người Từ thời cổ xưa, phương pháp này đã được sử dụng thậm chí là cả trước khi con người tim ra thuốc nổ, khi mà các him đặt trong đá

phải đào bing cách đốt lửa trên đá rồi phun nước lạnh lên mặt bị nung nóng đó để

44 nứt ra Hiện nay, phương pháp này vẫn được sử dung rộng rãi để dio đá cứng với

hình dang bat kỳ và kích thước to nhỏ khác nhau Đặc điểm của phương pháp này:

dùng cấu kiện gỗ huy thep ầm che chống tam thai, đi cho dn khi đường hằm hình

thành xong, dần dẫn đem bệ che chắn tạm thời bằng vỏ xây toàn khối có tỉnh vĩnh.

cửu Chủ kỳ đảo him theo phương pháp khoan nổ được chia nhỏ thành các công

đoạn, gồm khoan gương him, nạp thuốc min, nỗ thông gió, xúc chuyển ra bãi

thai, dựng kết cấu chống đỡ, thi công vỏ Phương pháp này có thể sử dụng đảo toànmặt cắt sương him cũng như đào chia nhỏ mặt cắt gương him

Phương pháp khoan nổ nhìn chung phù hợp với việc thi sông him nằm trong

vùng núi hay vùng dan cư thưa thớt Trong khu vực đỏ thị, mật độ dân cư đông.

sông tình xây dụng nhiều nên phương pháp này ít được sử dung hơn do sự nhạy

cảm trong vấn đề khống chế sự chin động của công tác nỗ phá So với các phương

pháp thi công cơ giới, ở một số trường hợp, phương pháp khoan nỗ vẫn có wu điểm

về giá hành và thậm chí cả về tiến độ thi công Ví dụ như trong trường hợp tuyến

chi

đường him thay đổi nhiều, chigu dài đường him quá ngắn, hoặc khi gặp phải cutric dia chất nứt nẻ nhiều, có đút gãy hoặc do những điều kiện cụ thé khác như mặtcắt gồm nhiều lớp địa chất khác nhai

thể hoạt động được hoặc chỉ phí đắt

.đá vò nát, hoặc đá quả cứng, máy móc không,

1.32 Phương pháp thi công đường him mới cia Ao (New Austrian

Tunneling Method - NATM)

Có thể nói thành công lớn nhất của phương pháp Khoon nỗ chính là sự ra đồi và

phát triển của phương pháp thi công him mới của Áo = NATM Ra đời vào năm

1948, các nguyên lý của NATM đã được công bổ do nhà bác học người Áo

L.V.Rabcewiez đề xuất nội dung là: với một che chống déo ban đầu sẽ dat được

một cân bằng mới Việc ấy được kiểm soát bằng các đo đạc tại chỗ Sau khi đã đạt

“được sự câ bằng mới thì một vòm bên trong sẽ được xây dựng Từ đó đến nay,

NATM nhanh chống trở thành một tio lưu trong Tinh vực xây dựng him và công trình ngằm của hầu hết các quốc gia trên thể giới và cho đến nay vin chưa mắt tính thời sự do các lợi ích của nó mang lại

‘Vio những năm 1960, NATM đã được các kỹ sư him của Trung Quốc tiếp nhận

và áp dụng NATM đã trở thành một đề tài phd bi.

ngằm ở Trung Quốc, iim đường sắt Scikan @

trong việc xây dựng công trình

Tai Việt Nam, him đường bộ đèo Hải Vân khẩu độ 12.85m cao 11m đài hơn 6.7km khánh thành vào ngày 02/06/2005 là một trong những dự án giao thông quan

trọng ấp dụng khoa học công nghệ tiên tiến - Công nghệ NATM - lần đầu

tiên được thực hiện tại Việt Nam Sau khi hoàn thảnh đường him, không những.

tuyển QLIA được thông thương thuận lợi từ Bắc vào Nam, mà còn là công tình6p phần quan trọng vào phát triển kinh tổ miễn Trùng nổi riêng, cả nước nói

chung Rút ngắn chiều đài vận chuyển trên đường đèo nguy hiểm từ 22 km xuống còn 12km, giảm ách tie, tai nạn giao thông.

Các công đoạn cơ bản của các phương pháp thi công theo truyền thống và

NATM cơ bản là như nhau, sự khác nhau chỉ à vẫn đểtận dụng tối đa khả năng

'ATM vì chỉ

mang ải của khối đắt đá bao quanh him, đây cũng là hạn chế lồn của

có đất đã có độ cứng nhất dinh nào đó mới có khả năng này NATM kết hợp dùng

các bulông neo đá và bê tông phun - chủ yêu dùng để làm kết cầu chẳng đỡ trong

thi công (võ him sơ cấp) va sau này là một bộ phận cầu thành của v6 chịu lực trongkhai thác (vỏ him thứ cấp) khi đảo him trong đá cứng, đang được ứng dụng trongthi công hm đồ thị, sau gin 4 thập niền phát vgn lien tục và được đốc kế, đã dạttới độ hoàn thiện đáng tin cậy Do vậy chỗ đứng của nó được đảm bảo trong giới

nó có tính kinh tế trội hơn so.chuyên môn him Phương pháp này có tính tu vi

với công nghệ khién đào, song nó chỉ phù hợp với đã có độ cứng nhất định, với dt

yếu, sự lựa chọn còn đang trong quá trình tim tồi, phát triển.

1.2.3 Phương pháp khiên đào (Shield Method).

‘Thi công bằng khiên là phương pháp thi công cơ giới dùng khiên dio đường him

mặt đất thích ứ

ngằm dud ý với đường him thi công trong dit mềm yếu, Khiên

dao là một kết cầu chống đờ tạm thời trong khi đào him qua đất rất yếu hoặc on

én định tong suốt thời gian đảo tuyến him, đồng thời kết hợp với kết cầuchống đỡ bằng bê tông hoặc thép để giữ ổn định lâu dài

So với các phương pháp thi công khác, phương pháp khiên đảo có ưu điểm rõ rệt

là cho phép thi công an toàn ngay cả trong điều kiện đất rất mm yến, có ngậmnước như các loại đắt trim tích chẳng hạn Khi thi công sẽ có hiện tượng lún bé mặtđăng kể trong các trường hợp ma độ dày ting đắt phủ là nhỏ Tuy nhiên bằng biện

pháp dùng vữa phun được kiểm soát tốt để chèn lắp vào khe hồng sau võ him thì

vẫn có thể kiềm chế lún ở mức độ nhỏ, và tránh được những phương hại nghiêm

trọng đổi với các công tình lân cận Tuy nhiên, khó khăn của nó là việc lựa chọn

TVS phép 8.0 ip ty tê

ae ches

Hình 1.29: Cấu tụo khiên đào

1.34 Phương pháp đào bằng máy đào (Tunnel boring machine - TBM)

Lĩnh vục khoan hÌm đã có một lịch sử phát in lâu đồi, và vào những năm cuối

thé ky 20 công nghệ thi công him đã có một bước phát triển nhảy vọt khi máy.khoan him toàn tt diện TBM (Tunnel Boring Machine) ra đời và được sử dụng

rong rãi,

TBM là thiết bị dio và làm đường

toàn không gây nd, Hiện tại, máy TBM lớn nhất thể giới có đường kính 14.87 m,

bằng phương pháp nghiỄn nit đi, hoàn

tốc độ đào max trong một tháng 500 m Khi đảo trong đả, nó có thể đảo với đá có.

độ cứng £20 tương đương với cường độ nén ép là >200 MPa Còn khi dio trong

đất, sẽ có những bộ phận đặc biệt tạo một màng bentonit có tác dụng cân bằng áp

lực đt và áp lực nước

Cùng với việc dao không khoan nỗ và vận chuyển vật liệu đá đào ra ngoài bằng.băng chuyển, thiết bị này đồng thời còn lắp đựng bê tông dic sẵn vỏ đường him

Nghĩa là máy đi đến đâu đường him được hoàn thiện ngay đến đó Công nghệ TBM

khắc phục hoàn toàn tình trang sang chấn địa chit dẫn đến sự cổ sập him dễ mắc

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

phải do áp dụng phương pháp khoan nỗ trước đây Ngoài ra, công nghệ này còn bảo

đảm các vấn đề ôi sinh, môi trưởng,

1 Tunnel face

= 2 Cutting wheel

= 3 Excavation chamber Pressure bulkhead

= 5, Thrust

Voi công nghệ TBM, việc đảo him thi công các công trình thuỷ lợi trở nên dễđàng, an toàn hơn rat nhiều Công nghệ nảy đã được áp dụng lần đầu tiên ở nước tatại công trình Thủy Điện Đại Ninh (Bình Thuận) Tổng chiều dài của hệ thống thiết

bị là 191 mét, bao gồm phan đầu khoan 12,35 mét, đầu máy đảo được gắn 37 mũi

khoan, và các thiết bị phụ về bệ thống khí nén, thủy lực, hệ théng bang chuyển đểđưa đắt đ ra thiết bị lắp bể tông đúc sẵn, trạm trộn và máy bơm vữa Diu máy cóđường kính 5,5m, nặng 450 tin được lắp 37 mũi khoan làm bằng hợp kim đặc biệt

soi là "black diamond”, có thể dâm thủng những lớp đá cực cứng TBM có thể đảo

toàn diện mặt cắt đường him có đường kính 5,48 mét không cần khoan nỗ Ban.quản lý dự án thủy điện Đại Ninh cho biết tị giá của hệ thống TBM là triệu bảng

Anh, tương đương 15 triệu USD,

Dự kiến nếu ding hệ thống tiết bị TBM sẽ rút ngắn được một phần tư th gianthi công so với việc thi công dio đường him bằng khoan nỗ min; đồng thi, sẽchống được các sự cố sụt lở,

“Hình 1.31: Thiết bị TBM dùng trong thủy điện Đại Ninh:

1.25 Phương pháp đúc im rồi dùng hich ép vào đất (Jacking

Pip.

mặt

Phương pháp kích đẩy là một ki thuật dio ngầm được sử dung cho các công

tình ngầm chủ yéu a loại đường Ống kĩ thật, hi công bằng cách đẩy các đo ống

có chiều dai nhất định với đường kính giới hạn Phương pháp này được sử dụng chủ

yếu cho các đường him có đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu không lớn lắm và xây

đựng tại những nơi mà phương pháp đào hở không thích hợp.

Ngày nay, bàng nghin kilometers đường ống bê tông cốt thép được lắp xuyên quanhiều vùng ở Australia và New Zealand Ở Australia đường kính ống lớn nhất là

3000mm được đặt ở nhỉ nơi như Brisban, Sydney và Mebourne và 2500 mm 6

Auckland Ở Việt Nam, phương pháp này được sử dụng để lắp đặt đường tập trùng

Lộc - Thị Nghệ, thành phố Hồ Chí Minh

Phương pháp kích đấy về bản chất đó là

nước thải đưới kênh Ni

cơ sở như nhau cũng có thể gọi nó là phương pháp *khiên đào mini” Bản chất

phương pháp là vi chống tubin kín được lắp đặt vòng no tiếp vòng kia trong khoang,

chuyên dùng cách xa gương him Cùng trong khoang đó, người ta thực hiện kích ép,

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL

Vì chống vào gương him theo tiến trình đào đất Để giảm ma sit vi chống với khối4a, không gian phía sau tubin được bơm vữa sét

(Qué trình thi công được kết hợp với việc cải tạo tính chất làm việc của đất (giảm

lực ma sắt giữa thành éng va đất da) bằng các dung dịch không ma sát để tăng kha

năng ép day của các đoạn ống

Có thé thấy được các đặc điểm chính của kích đẩy là giá thành tương đối rẻ hơn

so với khiên đảo hay TBM, không làm gián đoạn giao thông, không làm xáo trộn

công trình hoặc các hoạt động trên mặt đắt, không gây lún bE mặt và vận tốc đàolớn Tuy nhiên, phương pháp này chỉ thích hợp với đất sét có cường độ chống nén

không bit kín tôi thiểu là 100kPa, Trường hợp tỷ lệ phần trim bùn hoặc cát nhiều

‘hom trong sét thi giá tị của ma sit giữa Ống và đất sẽ cao hơn va hậu quả là tải trọng

cần kích phải tăng, không khả thi

'Việc phát triển kĩ thuật thi công đường him bing hạ chìm xuống đáy nước đã

cũng cấp một phương pháp mới có hiệu quả để thi công đường him dưới đườngnước chảy, sông ngòi, eo biển

Năm 1993, dưới sông Châu Giang ở Quảng Châu Trung Quốc đã xây dựngđường him đầu tiên bằng phương pháp hạ chìm Ở Việt Nam him Thủ Thiêm dài

1490m trong đó có 371m thi công hạ chìm dưới sông Sài Gòn Gồm 4 đốt him,

mỗi đốt có dang hộp đôi rộng 33.3m, cao 9m dài khoảng 90m nặng 36,000 tắn

‘Cae đoạn hằm được chế tạo sẵn trên dao khô (xây dựng tạm thời tại địa điểm ganđường hằn) Các đoạn hằm được bịt tạm thôi, sau đồ vận chuyển nỗi các đoạn

him đó đến nơi quy định Lúc 46 tại vị trí quy định đã ch tao sẵn một hồ móng ởđấy nước Đợi cho khi đoạn him được định vị xong, cho chất nước tăng ti trongcho đường him để hạ chim xuống vịt thiết kể, nỗi liền đoạn ấy với những đoạn đãlắp trước, xử If nén móng Cuối cùng phủ đất đá đắp lại

Ưu điễm của phương pháp này là tốc độthỉ công nhanh, giảm thiễn xáo trộn đối

với sông hoặc đường dẫn nước nếu đường him phải đi qua đường của tàu thủy,

chống được hot động gây chin động, an toàn rong thi công (vi him được c 40

sin), Tuy nhiên nhược điểm của phương php này là khả năng phí hoại hoặc làm

hư hỏng tưởng và mái của him dé xảy ra so với các phương pháp đảo him khác,một phin của hằm bị lộ ra trên sông, đáy biển dB gặp ủi ro do tầu khác chim va vào

hoặc bị quảng no tàu, Cả hai nhược điểm này nên được cân nhắc và thiết kế, mặc

dù khô lượng hóa rũ ro Ngoài ra, trong phương pháp này, đường hi tiếp xúc trực tiếp với nước trên cần thận trọng thiết kế màn ngăn nước xung quanh những mỗi

1.2.7 Phương pháp đào hở và lấp lại (Cut and Cover)

Phương pháp đảo mở là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biển để

thi công những công trình ngằm đặt nông như đường him thoát nước lớn, đường

him cho xe cơ giới, và những đường him xuyên qua ving đông din cu

Phương phip dio mở hiện nay đã được tổng kết là một trong những phương php đảo him phổ biển nhất Tại Nga, từ năm 1965 đến 1995 phương pháp đào mở tăng

từ 39% lên 63% trong việc xây dựng tiu điện ngằm Ở một số nước SNG, người ta

chi đặt các tuyển đường nông, tức là xây dựng bằng phương pháp đào mở Tại Nhật

ở các thành phổ đông dân cư, để giải quyết vin để giao thông thông suỗt trên mặtđất người ta áp dụng phương pháp đảo mỡ kết hợp việc lim nắp (sin mái của him)

Việc thi công đường him đặc trưng theo phương pháp đào và lắp là công trình

được xây dựng trong hào đã dio sin, được chẳng đờ khi đào và cuối cùng sẽ được

Hạc viên: Hỗ Quang Huy CHiacL