LUẬN VĂN THẠC SĨ CẦU HẦM METRO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN TÔ ANH VŨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUY-NEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT MÃ SỐ NGÀNH: 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 NĂM 2007. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY TS. PHÙNG MẠNH TIẾN Cán bộ chấm nhận xét 1: Cán bộ chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày. . . . . . tháng . . . . .năm . . . . . . TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC TP. HCM, ngày . . . tháng . . . . năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ tên học viên: PHAN TÔ ANH VŨ Phái: NAM Ngày tháng năm sinh: 30/12/1280 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt. MSHV: 00104040. I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO. II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO. 2. NỘI DUNG. Phần mở đầu: Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của luận văn. Chương 1: Phương pháp đào mở và công nghệ tường trong đất. Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng của tường trong quá trình đào đất . Chương 4: Ap dụng chọn chiều sâu đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng cho hệ thống Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh. Phần kết luận và kiến nghị. III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY; TS. PHÙNG MẠNH TIẾN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN. Ts. Phùng Mạnh Tiến Ts. Lê Thị Bích Thuỷ CHỦ NHIỆM NGÀNH. CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH. Ngày tháng năm 200 TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH. TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH. LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất cho metro” được thực hiện từ tháng 06/2006 đến tháng 7/2007 với mục đích nghiên cứu đưa ra phương án thi công hầm cho metro bằng phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất, đề tài cũng đưa ra những lý thuyết để chọn chiều sâu đặt tường, nội lực, chuyển vị của thân tường trong quá trình đào mở. Luận văn cũng đưa ra ví dụ tính toán tham khảo cho đoạn tuyến Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh với địa chất đã được khảo sát. Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy TS. Phùng Mạnh Tiến, Cô TS. Lê Thị Bích Thủy đã giúp đỡ, tận tình hướng dẫn và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Cầu đường và Khoa Sau Đại học của Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của quý Thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn. TÓM TẮT ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO” Phần mở đầu: Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của luận văn. Xác định mục tiêu nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu luận văn, nêu được ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận văn. Chương 1: Phương pháp đào mở và công nghệ tường trong đất. Giới thiệu phương pháp đào mở không dùng hệ thống chống đỡ và có dùng hệ thống chống đỡ tạm bằng nhiều kiểu chống khác nhau. Giới thiệu công nghệ tường trong đất, phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. Chương này nêu nội dung của công nghệ thi công tuờng trong đất, nêu các yêu cầu kỹ thuật khi thi công tường trong đất. So sánh phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất với một số phương pháp thi công khác như: NATM, khiên đào, giếng chìm,… Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. Nêu cơ sở lý thuyết của việc ổn định mái dốc, lý thuyết tải trọng tác động lên kết cấu chắn giữ. Nguyên lý áp lực đất chủ động, bị động. Lý thuyết tính toán công nghệ tường trong đất, lý thuyết tính kết cấu neo giữ. Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng của tường trong quá trình đào mở . Nghiên cứu các loại tải trọng tác dụng lên kết cấu, chọn chiều sâu đặt tường hợp lý, dùng nguyên lý cơ học kết cấu tính nội lực và chuyển vị của thân tường. Tính nội lực trong kết cấu neo giữ. Chương 4: Ap dụng chọn chiều sâu đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng cho hệ thống Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu khảo sát địa chất khu vực 02 tuyến Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh. Dùng lý thuyết trình bày trong chương 3 để nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng cho một đoạn tuyến lựa chọn. Phần kết luận và kiến nghị - 1 - MỤC LỤC Phần mở đầu: Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của luận văn Trang 1. Giới thiệu chung. 01 1.1. Giới thiệu sơ bộ về phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. 01 1.2. Giới thiệu sơ bộ về điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh 01 2. Mục đích nghiên cứu. 02 3. Phạm vi nghiên cứu. 02 4. Phương pháp nghiên cứu. 03 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn. 03 6. Hạn chế của luận văn nghiên cứu. 04 Chương 1: Phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất 1.1. Phương pháp đào mở. 05 1.1.1. Phương pháp đào mở không cần hệ thống chống đỡ. 06 1.1.2. Phương pháp đào mở có vách thẳng, có chống đỡ tạm. 08 1.2. Công nghệ tường trong đất. 12 1.2.1 Khái niệm. 12 1.2.2. Phạm vi áp dụng. 14 1.3. Phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. 15 1.3.1 Tổng quan. 15 1.3.2. Thiết bị thi công. 18 1.3.2.1. Thiết bị đào. 18 1.3.2.2. Hệ thống dung dịch sét. 19 1.3.2.2. Hệ thống đổ bêtông. 20 1.3.3. Các yêu cầu kỹ thuật khi thi công. 21 1.3.3.1. Phân chia đoạn hào. 21 1.3.3.2. Độ dài hào nhỏ nhất của máy đào. 21 1.3.3.3. Ổn định thành hào. 22 1.3.3.4. Những điều cần chú ý khi đào. 22 - 2 - 1.3.4. Trình tự thi công. 22 1 3.5. Ưu nhược điểm. 24 1.4. Một số phương pháp khác. 25 1.4.1. Phương pháp NATM (New Austrian Tunneling Method). 25 1.4.1.1. Đào hầm chính trong đá. 25 1.4.1.2. Chống bằng giá vòm thép. 25 1.4.1.3. Mạng lưới cốt thép. 26 1.4.1.4. Phun bêtông. 26 1.4.1.5. Lắp neo đá. 27 1.4.1.6. Phòng nước cho hầm. 27 1.4.1.7. Ưu và nhược điểm . 27 1.4.2. Phương pháp khiên đào. 28 1.4.2.1. Khiên không cơ giới hóa. 28 1.4.2.2. Khiên thường. 29 1.4.2.3. Khiên cơ giới hóa. 30 1.4.3. Phương pháp hạ giếng chìm. 37 1.4.3.1 Phương pháp hạ giếng chìm và giếng chìm hơi ép. 37 1.4.3.2. Phương pháp hạ đoạn. 37 1.5. So sánh ưu khuyết điểm giữa các phương án 38 Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. 2.1. Lý thuyết ổn định mái dốc. 39 2.1.1. Ổn định của mái đất dính. 39 2.1.2. Ổn định của mái đất rời. 44 2.1.2.1. Hệ số an toàn của mái đất rời đồng nhất. 44 2.1.2.2. Hệ số an toàn về ổn định của mái đất rời không đồng nhất. 45 2.2. Lý thuyết tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ. 47 2.2.1. Lý luận áp lực đất của C.A. Coulomb. 47 2.2.1.1. Nguyên lý tính toán áp lực đất chủ động. 47 - 3 - 2.2.1.1.1. Trường hợp đất rời. 47 2.2.1.1.2. Trường hợp đất dính. 49 2.2.1.2. Nguyên lý tính toán áp lực đất bị động 51 2.3. Lý thuyết công nghệ tường trong đất. 52 2.3.1. Tính toán ổn định của vách hố đào. 52 2.3.2. Tính toán ổn định của kết cấu chắn giữ. 53 2.3.3. Kiểm tra ổn định chảy thấm của hố đào. 54 2.3.4. Tính toán chịu lực của thanh neo. 55 2.3.4.1. Cường độ chịu cắt của đất. 55 2.3.4.2. Tính độ dài bầu neo. 57 2.4.4.3. Tính độ dài đoạn tự do. 57 Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng của tường trong quá trình đào đất 3.1. Các dạng tải trọng và phân loại. 59 3.2. Tải trọng thường xuyên và tạm thời khác. 64 3.3. Các vấn đề chung về tính toán áp lực đất lên kết cấu tường chắn 65 3.4. Chiều sâu đặt tường hợp lý. 76 3.4.1. Chiều sâu đặt tường dưới ảnh hưởng của sức chịu tải của đất nền. 77 3.4.2. Tính nội lực và chuyển vị của tường khi đào mở. 79 Chương 4: Ap dụng tính toán cho hệ thống metro tại Thành phố Hồ Chí Minh. 4.1. Tổng quan về dự án Metro. 100 4.2. Bình đồ tuyến và mặt cắt ngang tuyến. 102 4.2.1. Bình đồ tuyến. 102 4.2.2. Mặt cắt ngang tuyến. 103 4.3. Điều kiện khu vực tuyến đi qua. 103 4.3.1. Địa hình. 103 4.3.2. Địa chất. 104 4.3.3. Thủy văn. 107 4.4. Tính toán 108 - 4 - 4.4.1. Chọn đoạn tuyến metro. 108 4.4.2. Điều tra mặt bằng 108 4.4.3. Nghiên cứu địa chất. 109 4.4.4. Kết quả tính toán chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng cho đoạn tuyến chọn. 109 Phần kết luận và kiến nghị. 119 [...]... là phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất Do vậy, nội dung nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu ứng dụng phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất để xây dựng cho Metro 2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thơng qua việc nghiên cứu, so sánh ưu, khuyết điểm của các phương án thi cơng vỏ hầm trên thế giới sẽ chứng minh tính phù hợp của phương án thi cơng mở kết hợp với cơng nghệ tường. .. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT 1.3.1 Tổng quan Xuất phát trên cơ sở đào hố móng không cần sự chống đỡ, đến việc đào hố móng có chống đỡ vì lý do đòa chất, lý do mặt bằng xây dựng và một số nguyên nhân khác Người ta đã ứng dụng phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất (hình 1.11) - 16 - Hình 1.11 Thi công hầm bằng phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất. .. ứng dụng, so sánh ưu khuyết điểm với các phương án thi công khác Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp và phân tích các tài liệu có liên quan Kết quả đạt được: Thấy được phạm vi ứng dụng, ưu khuyết điểm và khả năng áp dụng phương pháp đào hầm bằng phương pháp mở kết hợp công nghệ tường trong đất cho việc thi công tuyến Metro tại Tp Hồ Chí Minh, trình tự và các bước thi công công nghệ tường trong đất 1.1 PHƯƠNG... tường trong đất để thi cơng vỏ hầm cho hệ thống Metro, đặc biệt rất thích hợp trong điều kiện Tp Hồ Chí Minh Chính vì vậy mục tiêu luận văn tập trung nghiên cứu cơng nghệ thi cơng, lý thuyết tính tốn cơng nghệ đào mở kết hợp tường trong đất Phân tích chọn chiều sâu đặt tường một cách lợp lý, tính tốn nội lực, biến dạng trong q trình đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất Nghiên cứu xem xét ứng dụng. ..-1- PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Mục tiêu: Giới thiệu những nét chính liên quan đến phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất, qua đó xác định mục tiêu nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu luận văn, nêu được ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận văn Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp và phân tích các tài liệu có liên quan Kết quả... của luận văn 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu sơ bộ về phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất - Phương pháp tường trong đất bắt đầu áp dụng từ sau năm 1940, để xây dựng các màn chống thấm, trong cơng trình ngầm, cơng trình đào sâu, - Phương pháp tường trong đất là một trong những phương pháp tiến bộ nhất để xây dựng các cơng trình ngầm và cơng trình đào sâu Việc áp dụng phương pháp. .. dụng cho một đoạn tuyến Metro ở Thành phố Hồ Chí Minh 3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nội dung luận văn chỉ đề cập đến nghiên cứu cơng nghệ thi cơng và lý thuyết tính tốn của phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất để phục vụ trong việc xây dựng Metro, áp dụng tính tốn cho đoạn đi ngầm của 02 tuyến metro trong Tp Hồ Chí Minh 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU - Giới thiệu phạm vi áp dụng của phương pháp, ... LUậN VĂN NGHIÊN CứU Thời gian có hạn nên khơng đủ điều kiện để nghiên cứu vấn đề một cách thấu đáo Lần đầu tiên Tp Hồ Chí Minh xây dựng cơng trình ngầm nên chưa có cơng trình thực tế để so sánh với lý thuyết và kết quả nghiên cứu -5- CHƯƠNG 1 PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HP CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT Mục tiêu: Nêu được các đặc điểm chính của phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất, phạm vi ứng. .. trình thực tế đã áp dụng cơng nghệ này - So sánh ưu, khuyết điểm với các phương pháp khác -3- - Giới thiệu cơ sở lý thuyết của phương pháp đào mở và phương pháp đào mở kết hợp với cơng nghệ tường trong đất - Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính tốn nội lực, biến dạng của thân tường trong q trình đào mở - Tính tốn áp dụng tính tốn cho một đoạn cụ thể trên 02 tuyến Metro ở Tp Hồ Chí Minh... PHÁP ĐÀO MỞ Hình 1.1 Phương pháp đào mở Phương pháp thi công công trình ngầm bằng cách đào mở khá phổ biến, đó là phương pháp xây dựng kết cấu công trình ngầm trong hố móng đào lộ thiên trên mặt đất, sau đó lấp đất trở lại để khôi phục hiện trạng như ban đầu (hình 1.1) -6- Trên các tuyến tàu điện ngầm đặt nông, phương pháp thi công chủ yếu được thực hiện là phương pháp đào mở Bản chất của phương pháp