Bài tập lớn Đề tài công trình hầm

Thông thường hầm dìm là phương án khả thi chỉ khi mà phương án xây cầu không được chọn lựa và sự thông thuyền không thể bị gián đoạn do xây đập chắn dòng phục vụ cho thi công hầm trong đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA K THU T XÂY DỸ Ậ ỰNG

BỘ MÔN ĐỊA - TIN H C Ọ

Danh sách thành viên:

3 Nguyễn Minh Huy 2111326 Mục 3 ph n 4 ầ 100%

4 Lê Toàn Quý 2114599 Mục 4 ph n 1 ầ 100%

5 Phạm Qu c Vinh ố 2112655 Mục 5.1 ph n 2Mục 3 ph n 1 ầầ 100%

6 Hồ Thị Thu 2114927 Mục 1,2 ph n 1 ầ 100%

2

M ỤC ỤC Trang L

I - PHẦ N M Ở ĐẦU 6

1.Mục đích nghiên cứu 6

2.Lý do chọn đề tài 6

3.Giới thiệu sơ lược về công trình h m ầ 6

3.1 L ch s hình thành ị ử 6

3.2 Ý tưởng ban đầu của hầm giao thông 7

4.Tình hình xây d ng hự ầm ở Việt Nam và th ế giớ 7 i 4.1.T i Vi t Namạ ệ 8

4.2.Trên th ế giới 9

4.2.1.Đường h m qua eo bi n Manche ầ ể 9

4.2.2.Đường h m Seikan c a Nh t B n ầ ủ ậ ả 10

4.2.3.Đường h m Gotthard ầ 11

4.2.4.H ệ thống đường h m ma túy biên gi i M - Mexicoầ ở ớ ỹ 12

II - NỘI DUNG NGHIÊN C U Ứ 13

1.Khái quát v công ngh s dề ệ ử ụng 13

1.1.Nội dung khái quát 13

1.2.Các bước nghiệm thu công trình hầm .14

1.2.1.Nghi m thu công vi c xây dệ ệ ựng 14

1.2.2.Nghiệm thu hoàn thành giai đoạn xây lắp 14

1.2.3.Nghiệm thu và đưa vào sử dụng công trình 15

2.Phương pháp nghiên cứu 15

2.1.Đánh giá trạng thái ng su t bi n d ng cứ ấ ế ạ ủa môi trường đá xung quanh đường hầm giao thông 15

2.2.Nghiên cứu đánh giá hiệu qu k ả ỹ thuật khi thi công xây dựng các đường h m giao thông s dầ ử ụng biện pháp đào chia gương 16

2.3.Nghiên c u các gi i pháp nâng cao hi u qu ứ ả ệ ả định hướng đường hầm trong thi công xây d ng các công trình ngự ầm ở Việt Nam 18

3.Các công trình s d ng công ngh h m dìm ử ụ ệ ầ 19

3.1.Đường hầm Fehmarn Belt Fixed Link 19

3.2.Hong Kong–Zhuhai–Macau Bridge 20

3.3.Đường h m sông Sài Gòn H m Th Thiêm ầ – ầ ủ 21

4.Công ngh h m dìm ệ ầ 23

4.1.Điều ki n xây d ng h m dìm ệ ự ầ 23

4.2.Yêu c u v vầ ề ật li u s d ng cho công trình h m ệ ử ụ ầ 23

4.2.1.Yêu cầu cơ bản khi thi t k và thi công ế ế 23

4.2.2.Đặc điểm thiết k hế ầm thi công theo phương pháp hạ dìm 24

5.Đặc điểm mặt cắt 24

5.1.Mặt cắt ngang 24

5.2.Mặt cắt d c ọ 27

III K t lu n ế ậ 27

IV Tài li u tham khệ ảo 28

4

I - PHẦ N M Ở ĐẦU

1 Mục đích nghiên cứu

Các công trình hầm giao thông vượt sông từ lâu đã trở thành một phần quan trọng về mặt giao thông và cũng không thể thiếu trong việc kết nối các khu vực lại v i nhau, m ra r t nhi u giá tr m i v kinh tớ ở ấ ề ị ớ ề ế, văn hóa và du lịch Với tư cách là sinh viên ngành kĩ thuật xây dựng, v i nh ng ki n thớ ữ ế ức đã học được, nhóm nghiên cứu hướng đến phân tích cách th c hoứ ạt động, các đặc điểm thi công và tìm hi u thêm v các công trình hể ề ầm vượt sông đã được xây dựng tại Việt Nam và trên th ế giới

2 Lý do chọn đề tài

Với t m quan tr ng c a các công trình xây d ng h m giao thông hi n nay, ầ ọ ủ ự ầ ệnhu c u xây d ng các công trình h m t i Viầ ự ầ ạ ệt Nam ngày càng tăng Nhằm giúp sinh viên hiểu hơn về ơ chế c hoạt động và bi t thêm v ế ề các đặc điểm của công trình h m hi n nay và ph c v cho nghiên c u môn h c Khoa hầ ệ ụ ụ ứ ọ ọc Trái Đất – nhóm 2 đã chọn đề tài “công trình hầm”

3 Giới thiệu sơ lược về công trình h m ầ

3.1 L ch s hình thành ị ử

6

Nguồn g c xây d ng h m b t ngu n t ố ự ầ ắ ồ ừ những hang ng m th i c ầ ờ ổ xưa Từ lâu trước đây ở Babilon, Ai C p, Hy L p và La Mã công tác xây d ng ngậ ạ ự ầm được dùng cho mục đích khai thác khoáng sản, xây lăng mộ, nhà thờ, sau đó mới được dùng cho giao thông và cấp nước Đáng kể hơn là các công trình hầm

do người La Mã xây d ng v n còn t n tự ẫ ồ ại cho đến nay

3.2 Ý tưởng ban đầu c a h m giao thông ủ ầ

Trong giao thông khi đi vòng chướng ngại tuyến đường b ịkéo dài và tăng độ đốc Đố ới đường sát thười v ng làm x u nhấ ững điều kiện khai thác c a tuy n ủ ếTrong th c t ự ế đối khi gi i pháp này không th c hiả ự ện được

Khi kéo dài tuy n k t h p v i viế ế ợ ớ ệc đào sâu, chiều dài tuyến có th ể ngắn hơn, nhưng thường đòi hỏi độ dốc lớn và ph i có các bi n pháp b o v ả ệ ả ệ những phân tuyến ở trên cao Những giải pháp xây tường ch n, làm hành lang b o v tuyắ ả ệ ến khỏi các hiện tượng s t lạ ở, đá lăn, đá đổ, là những giải pháp thường gặp trong phương án vượt chướng ngại này và trong nhiều trường hợp chúng cũng không

rẻ Vì vậy ý tưởng dùng hầm giao thông được ra đời vào năm tại Pháp 1681) nh m mằ ục đích rút ngắn con đường lưu thông

(1679-Ý nghĩa Vượt chướng ng i b ng h m cho phép rút ng n tuy n mạ ằ ầ ắ ể ột cách đáng

kể, giảm độ ốc Điều đó cho phép tăng tải trọng tiêu chu n và t d ẩ ốc độ xe ch y, ạcải thiện các điều kiện kỹ thuật cũng như điều kiện khai thác c a tuyủ ến đường Ngoài ra h m giao thông có th giúp h n ch ầ ể ạ ế tiếng ồn và khói bụi t ừ đó góp phần làm b o v ả ệ môi trường

4 Tình hình xây d ng hự ầm ở Việ t Nam và th ế giớ i

Tại Vi t Nam hiệ ện nay Đường hầm xuyên núi n m trên tuyằ ến đường bao biển Hạ Long - C m Ph (Qu ng Ninh) dài 235 m, v i 2 ẩ ả ả ớ ống h m, mầ ỗi ống 3 làn xe, đã hoàn thành khoảng 70% khối lượng công việc đường hầm này được xem là đại công trường xây d ng h m bao bi n l n nh t Vi t Nam ự ầ ể ớ ấ ệ

Hình 4a Công trình h m xuyên núi t i Vi t Nam ầ ạ ệ

Đường bao bi n H Long - C m Ph có chi u dài 18,7 km, kh i công t ể ạ ẩ ả ề ở ừtháng 9/2019 đi qua các phường Hồng Hà, Hà Tu, Hà Phong (TP H Long) và ạQuang Hanh (TP C m Phẩ ả) Trong đó, hạng mục đường hầm đóng vai trò kết nối giữa 2 đô thị lớn là Hạ Long và C m Ph , là h ng mẩ ả ạ ục điểm nh n trên toàn ấtuyến đường bao biển

Ông Nguyễn Duy Sông, Giám Đốc điều hành dự án h m bao bi n Qu ng ầ ể ảNinh cho biết: "Đơn vị thi công đang tiế hành đổn bê tông những đốt h m cuầ ối cùng c a 2 h m Hi n tủ ầ ệ ại, chúng tôi đã phải huy động hơn 200 công nhân và nhiều máy móc làm 3 ca liên t c không quụ ản nắng mưa Nhằm đảm bảo tiến độ

100 ngày đêm do UBND tỉnh Quảng Ninh đề ra"

Nhà thầu đã bổ sung, nâng c p thi t bấ ế ị, tổ chức thi công đồng bộ cả 2 phía h m, áp dầ ụng phương án thi công đảm bảo yêu c u h ầ ệ thống kết cấu chống

đỡ như phun bê tông, neo đá và khung chống thép d ng d m hình ạ ầ

Riêng h ng m c h m trạ ụ ầ ần được thi công theo phương pháp đào trần hố móng, bê tông v h m, liên kđổ ỏ ầ ết với h m chính b ng m i n i không thầ ằ ố ố ấm nước và có kh ả năng biến dạng được

8

Hình 4b Xây d ng công trình h m xuyên núi t i Vi t Nam ự ầ ạ ệ

"Ngay t i khu v c các c a h m, k t cạ ự ử ầ ế ấu đá rời rạc, nhiều đoạn nằm ởsườn núi nên độ dài từ nóc hầm lên tới đỉnh núi ch ỉ khoảng 40 m khi n k t cế ế ấu yếu hơn rất nhi u so về ới đường h m xuyên qua gi a núi Vì thầ ữ ế, phương án thi công đã phải điều chỉnh nhằm phù h p v i th c t , nhà th u thợ ớ ự ế ầ ực hi n gia c ệ ốchắc ch n ngoài c a h m r i m i khoan tiắ ử ầ ồ ớ ếp được…dẫn đế ốn t n nhiều thời gian", ông Nguy n Duy Sông cho bi t thêm ễ ế

Việc đầu tư đường hầm xuyên núi thay cho gi i pháp x ả ẻ núi làm đường sẽ làm gi m thiả ểu tác động môi trường, gi gìn c nh quan bên b V nh H Long ữ ả ờ ị ạ

và V nh Bái T Long, gi vị ử ữ ững môi trường của hệ thống núi đá vôi khu vực, hạn ch ế nguy cơ sạt lở đất đá mái ta luy 2 bên tuyến

Khi hoàn thành, công trình s khai thác các tiẽ ềm năng về ất độ b ng sản trong khu v c tuyự ến đi qua, tạo điều ki n cho phát triệ ển thương mại, du l ch góp ịphần gi m tả ải cho QL18, hoàn thi n tuyệ ến đường b ven bi n, hình thành ộ ể nhiều cảng bến và khu đô thị dọc theo tuyến đường

Tóm lại, công trình đường hầm nói riêng và ngành xây dựng nói chung đã phát tri n r t lể ấ ớn Trong tương lai, có lẽ Việt Nam s ẽ là nước nền xây đựng mạnh m không kém c nh so v i th ẽ ạ ớ ế giới

4.2 Trên th ế giớ i

4.2.1 Đường h m qua eo bi n Manche ầ ể

Nằm bên dưới eo biển Manche, đây là đường hầm đường sắt dài thứ hai thế giới v i tớ ổng chiều dài 50,5 km (sau đường hầm Seikan của Nh t Bậ ản) Nó cũng

là tuyến đường h m có t ng chi u dài phầ ổ ề ần chìm dưới bi n l n nh t th ể ớ ấ ế giới (37,9 km) Điểm thấp nhất tại hầm có độ sâu 75 m Được xây dựng vào năm 1988 và hoàn thành vào năm 1994, đường hầm qua eo biển Manche là cầu nối hai nước

Anh và Pháp Điểm khởi đầu là Folkestone, Kent của Anh và điểm k t thúc là ế ởCoquelles, Pas- -Calais, Pháp S d ng Eurostar là cách nhanh nhde ử ụ ất để đi từAnh sang Pháp Hành khách ch m t v n v n 20 phút ỉ ấ ỏ ẹ

Hình 4.2.1 Tàu h a ra kh ỏ ỏi đường h m qua eo bi n Manche ầ ể

4.2.2 Đường h m Seikan c a Nh t B n ầ ủ ậ ả

Đây là hầm đường sắt dài nhất thế giới với tổng chiều dài 53,85 km, trong đó phần chìm dưới bi n có chi u dài 23,3 km Nó nể ề ằm bên dưới eo bi n Tsugaru nể ối liền hai đảo Honshu và Hokkaido - m t ph n c a tuy n Kaikyo thu c công ty ộ ầ ủ ế ộđường sắt Hokkaido

Hầm được xây dựng năm 1971 và hoàn thành năm 1988, thuộc sở hữu của Cục Công ngh , Vệ ận t i và Kả ỹ thuật đường sắt Nhật Bản và chịu sự điều hành của công ty đường sắt Hokkaido Ban đầu, hầm chỉ có các rãnh đường ray hẹp Nhưng sau khi dự án Hokkaido Shinkansen được khởi công vào năm 2005, nó đã được trang b các rãnh kép và n i v i h ị ố ớ ệ thống Shinkansen Hầm có 52 km đường ray liên t c vụ ới hai nhà ga đầu tiên trên th ế giới được xây dựng dưới biển Hiện nay, mặc dù đây là tuyến đường h m giao thông dài nh t th ầ ấ ế giới, nhưng

sự phát tri n cể ủa các phương tiện hàng không tốc độ cao và giá rẻ đã khiến hoạt

động của hầm chỉ ở mức tương đối Đến năm 2018, khi tuyến đường hầm Gotthard ở Thụy Sĩ hoàn thành, Seikan cũng sẽ không còn là hầm đường s t dài ắ

nhất th ế ới nữa gi

Đây là một công trình quy mô l n v i nh ng con s ớ ớ ữ ố khổng lồ: hơn 2.000 người làm vi c 24h/ngày, ệ 365 ngày/năm, chi phí tăng vọt từ 8 tỷ USD theo d ựkiến ban đầu lên 15 t USD và có l ỷ ẽ phải đến năm 2018 mới hoàn thành

Hình 4.2.3 Một phần bên trong đường hầm Gotthard

4.2.4 Hệ thống đườ ng h m ma túy biên gi i Mầ ở ớ ỹ - Mexico

Các cơ quan chức năng phát hiện hệ thống đường phục vụ mục đích buôn lậu

ma túy qua biên gi i M - Mexico vào cuớ ỹ ối năm 2001 Đường h m khi n t t c ầ ế ấ ảnhững người tham quan c m thả ấy b t ng v ấ ờ ề quy mô cũng như độ tinh vi của nó Đường hầm được ngụy trang đằng sau các lò sưởi, nhà vệ sinh,…và được trang

bị đầy đủ h ệ thống chi u sáng, cung cế ấp nước, thông gió cũng như thang máy Cả trần và tường bao đều được bao b c b i g ọ ở ỗ

12

Hình 4.2.4 Bên trong đường hầm ma túy

1 Khái quát v công ngh s dề ệ ử ụng

1.1 N i dung khái quát ộ

Nạo vét dưới đáy sông ( kênh, biển ) thành đường hào tại vị trí đặt hầm Các đốt hầm được thi công trên cạn, chẳng hạn như trong một bể đúc, một bãi đúc, trên một bệ có thể nâng hạ được Hai đầu của các đốt hầm được khép kín tạm bằng vách ngăn (tạo thành hộp kín, giúp chúng có thể nổi trong nước).Lần lượt mỗi đốt hầm được vận chuyển ra vị trí hầm, thông thường bằng lực nổi (nước được bơm vào bể đúc), đôi khi bằng xà lan hay có trợ giúp của cần cẩu Các đốt hầm được hạ xuống tới vị trí cuối cùng trên đáy của đường hào đã đào sẵn Đốt mới được xếp áp vào đốt trước đó ở vị trí dưới nước, sau đó nước được bơm ra khỏi khoang trống giữa các vách ngăn Áp lực nước trên mặt ngoài vách ngăn của đốt mới ép lên cao su gắn giữa 2 đốt, khép kín mối nối Vật liệu đắp được đắp 2 bên và trên hầm và lấp kín đường hào, chôn cố định đường hầm Phần hầm dẫn có thể được thi công trên bờ trước, sau hoặc đồng thời với đoạn hầm dìm sao cho phù hợp với từng hoàn cảnh

So sánh với công nghệ hầm khoan, hầm dìm an toàn hơn, thường có tổng độ dài hầm nhỏ hơn và cho phép tiến trình thi công có thể dự đoán được và thông dụng hơn Thông thường hầm dìm là phương án khả thi chỉ khi mà phương án xây cầu không được chọn lựa và sự thông thuyền không thể bị gián đoạn do xây đập chắn dòng phục vụ cho thi công hầm trong điều kiện khô

Công nghệ hầm dìm đã được sử dụng rộng rãi trong khoảng 100 năm nay Hơn 150 công trình hầm đã được xây dựng trên khắp thế giới, khoảng 100 hầm cho các hệ thống đường bộ hoặc đường sắt, còn lại là hầm cấp nước, hầm cáp điện

Hầm dìm: Công nghệ thi công hầm dìm là biện pháp thi công hầm dưới nước (như hầm qua sông, qua biển ) Phần thân hầm đươc đúc sẵn trên cạn thành từng phân đoạn, các đoạn này được làm cho nổi lên, được kéo dắt ra rồi dìm xuống vị trí đã định

Hai nguyên lí sử dụng:

Phương pháp ống ngầm liên quan đến các đoạn ống thép được đặt trong một rãnh dưới đáy biển và kết hợp với nhau Rãnh sau đó được bao phủ và nước được bơm từ đường hầm

Phương pháp đường hầm nổi dưới mặt nước: sử dụng phương pháp phao treo trên bề mặt nước, sử dụng dây hợp kim để cố định

Phạm vi ứng dụng: cho hầu hết công trình muốn xây dựng vượt sông, biển nhưng phải chú ý đến điều kiện địa chất 2 bên bờ(cần quá trình khảo sát và đánh giá theo các tiêu chuẩn kĩ thuật xây dựng)

1.2 Các bước nghiệm thu công trình hầm

1.2.1 Nghiệm thu công việc xây dựng

Kiểm tra hiện trạng đối tượng nghiệm thu

Kiểm tra hệ thống chống đỡ tạm, các giải pháp bảo đảm an toàn

Kiểm tra các kết quả thử nghiệm, đo lường để xác định chất lượng và khối lượng của vật liệu, cấu kiện xây dựng, máy móc thiết bị, kiểm tra vỏ hầm, hệ thống thông gió, nước, đo độ sụt lún công trình (nếu có)

Đối chiếu và so sánh những kết quả kiểm tra nêu trên với thiết kế được duyệt, quy chuẩn và tiêu chuẩn xây dựng

Đánh giá kết quả công việc, đánh giá chất lượng đối với từng công việc xây dựng, lập bản vẽ hoàn công công việc Cho phép chuyển công việc tiếp theo khi công việc trước đủ điều kiện nghiệm thu

1.2.2 Nghiệm thu hoàn thành giai đoạn xây lắp

Thực hiện khi kết thúc các giai đoạn xây lắp nhằm đánh giá kết quả và chất lượng của từng giai đoạn xây lắp, trước khi Chủ đầu tư cho phép chuyển sang thi công giai đoạn xây lắp tiếp theo

Nội dung công tác nghiệm thu hoàn thành giai đoạn xây lắp:

Kiểm tra đối tượng nghiệm thu tại hiện trưởng; kiểm tra các biên bản nghiệm thu công việc, cấu kiện có liên quan

Kiểm tra các kết quả thí nghiệm, đo lường để xác định chất lượng và khối lượng của vật liệu, cấu kiện, kết cấu bộ phận công trình, thiết bị Công việc kiểm tra là bắt buộc đối với:

Kết quả thử áp lực đường ống thí nghiệm, hiệu chính, vận hành

Kết quả thì thử máy móc thiết bị lắp đặt trong công trình; cấp điện, cấp nước, thoát nước, đèn hầm, điều hòa không khí trung tâm, báo cháy báo khói, chữa

1.2.3 Nghiệm thu và đưa vào sử dụng công trình

Đánh giá công trình lần cuối, trình báo bộ Xây dựng và các cơ quan thẩm quyền để nhận văn bằng nghiệm thu

Nội dung công tác nghiệm thu:

Kiểm tra hiện trường

Kiểm tra toàn bộ chất lượng của hệ thống hầm

Kiểm tra các hệ thống âm thanh, thoát hiểm, cháy nổ trên thực tế và so với thiết kế được duyệt

Kiểm tra đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường

2 Phương pháp nghiên cứu

Trong xây dựng và thi công hầm, các kĩ sư xây dựng đã ứng dụng nhiều công nghệ và phương pháp nghiên cứu khác nhau Những điều này vô cùng có ý nghĩa đối với ngành xây dựng tại Việt Nam hiện nay khi ngày càng có nhiều phương pháp và công nghệ mới xuất hiện, giúp cải thiện tốc độ cũng như hiệu quả thi công công trình Dưới đây là một số phương pháp, đánh giá được nghiên cứu và đưa ra trên các diễn đàn khoa học tại Việt Nam:

2.1 Đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng của môi trường đá xung

quanh đường hầm giao thông

Các thông tin liên quan c a bài báo khoa hủ ọc:

Tác giả bài báo khoa học: Th.S Đoàn Hữu Sâm

Nhà xu t bấ ản: Trường Đại học xây d ng Mi n Trung ự ề

cứ trên số liệu của Báo cáo khảo sát địa chất công trình hầm đường bộ qua đèo

Cả – Bước lập dự án đầu tư xây dựng Trong bài báo sử dụng mô hình khối đá đàn hồi dẻo trên cơ sở tiêu chuẩn phá hoại- Hoek-Brown(phiên bản năm