Bài giảng phương pháp đào hầm xuyên núi đại học giao thông vận tải hà nội

Bài giảng, phương pháp đào hầm xuyên núi, đại học giao thông vận tải, hà nội

MỤC LỤC

Lời nói đầu i

Những điều lưu ý người sử dụng ii

Tiểu ban xuất bản TIÊU CHUẨN NHẬT BẢN bằng tiếng Anh iii

1 ĐẠI CƯƠNG 1.1 Những quy tắc 1

[1] Phạm vi 1

[2] Chọn phương pháp đào hầm xuyên núi 1

[3] Định nghĩa 3

2 LẬP KẾ HOẠCH 2.1 Lập kế hoạch 5

2.1.1 Đại cương 5

[4] Những cơ sở của lập kế hoạch 5

2.2 Vạch tuyến đường hầm, Mặt cắt trong, v v 5

[5] Vạch tuyến bình đồ cho đường hầm 5

[6] Độ dốc của đường hầm 6

[7] Mặt cắt trong của hầm 6

[8] Những thiết bị phụ trong đường hầm 6

2.3 Khảo sát 9

2.3.1 Đại cương 9

[9] Những cơ sở của việc khảo sát 9

2.3.2 Khảo sát điều kiện đất đá 9

[10] Đại cương 9

[11] Khảo sát sơ bộ về địa hình và địa chất 12

[12] Khảo sát chi tiết về địa chất 12

[13] Khảo sát thủy văn 17

2.3.3 Khảo sát các điều kiện địa điểm 18

[14] Khảo sát môi trường 18

[15] Khảo sát luật pháp và các quy định điều chỉnh dự án 20

[16] Nghiên cứu những yêu cầu đền bù 20

[17] Nghiên cứu về thiết bị bên ngoài, các khu vực thải đá thừa, v v 20

2.3.4 Các kết quả khảo sát 20

[18] Đại cương 20

[19] Sắp xếp và sử dụng các kết quả khảo sát các điều kiện đất đá 20

[20] Sắp xếp và sử dụng những kết quả khảo sát các điều kiện địa điểm 22

2.4 Lập kế hoạch xây dựng 22

2.4.1 Đại cương 22

[21] Đại cương 22

2.4.2 Thiết lập các phân đoạn xây dựng và lập kế hoạch các phương pháp xây dựng , tiến độ, thiết bị bên ngoài, v v 23

[22] Thiết lập các phân đoạn xây dựng 23

[23] Phương pháp xây dựng và lập kế hoạch tiến độ 24

[24] Nội dungï công việc 24

[25] Các đường vào, thiết bị bên ngoài và các khu vực thải đá 27

[26] Các biện pháp bảo vệ môi trường 27

3 THIẾT KẾ 3.1 Những quy tắc 28

(1) [27] Đại cương 28

[28] Trình tự thiết kế 28

3.2 Những điều cơ bản của thiết kế 28

3.2.1 Những điều cơ bản của thiết kế 28

[29] Những điều cơ bản của thiết kế 28

[30] Phương pháp thiết kế 30

[31] Những thay đổi trong thiết kế 31

3.2.2 Điều kiện thiết kế 31

[32] Các tính chất của đất đá 31

[33] Những tác động của động đất 32

[34] Tác động của việc xây dựng công trình lân cận 33

[35] Áp lực nước, áp lực của băng giá gây phồng và các tải trọng khác 34

[36] Những tác động lên các kết cấu xung quanh và môi trường 34

3.2.3 Mặt cắt ngang đường hầm 35

[37] Mặt cắt ngang đường hầm 35

3.3 Thiết kế hệ thống chống đỡ đường hầm 35

3.3.1 Đại cương 35

[38] Đại cương 35

[39] Xác định loại hệ thống chống đỡ đường hầm 36

[40] Thay đổi hệ thống chống đỡ 38

3.3.2 Bê tông phun 39

[41] Đại cương 39

[42] Cường độ nén của bê tông phun 40

[43] Hỗn hợp bê tông phun thiết kế 41

[44] Bề dày thiết kế của bê tông phun 41

[45] Gia cố bê tông phun 42

3.3.3 Neo đá 43

[46] Đại cương 43

[47] Kiểu liên kết của neo đá 43

[48] Các kích thước và bố trí neo đá 45

[49] Vật liệu và độ bền của neo đá 45

[50] Vật liệu liên kết 45

3.3.4 Hệ thống chống đỡ bằng thép 46

[51] Đại cương 46

[52] Hình dạng của hệ thống chống đỡ bằng thép 47

[53] Mặt cắt ngang và vật liệu làm hệ thống chống đỡ bằng thép 48

[54] Khoảng cách của các khung chống thép 49

[55] Các mối nối hệ thống chống đỡ bằng thép 49

[56] Thanh giằng ngang của hệ thống chống đỡ bằng thép 50

3.4 Thiết kế bê tông vỏ hầm 50

[57] Đại cương 50

[58] Hình dạng của bê tông vỏ hầm 52

[59] Bề dày thiết kế của bê tông vỏ hầm 52

[60] Hỗn hợp bê tông làm bê tông vỏ hầm 53

[61] Các biện pháp đề phòng vết nứt trong bê tông vỏ hầm 53

[62] Đổ vòm ngược 54

[63] Kết cấu vòm ngược 54

3.5 Thiết kế hệ thống chống thấm nước và thoát nước 55

[64] Đại cương 55

[65] Chống thấm nước 55

[66] Thoát nước 57

3.6 Thiết kế vùng cửa hầm 58

(2) [67] Đại cương 58

[68] Thiết kế vùng cửa hầm 58

[69] Thiết kế cửa hầm 60

3.7 Thiết kế các nhánh và chỗ mở rộng 61

[70] Đại cương 61

[71] Thiết kế các nhánh và chỗ mở rộng 63

3.8 Thiết kế các đường hầm lân cận 65

[72] Đại cương 65

[73] Thiết kế các đường hầm lân cận 66

4 XÂY DỰNG 4.1 Đại cương 70

[74] Đại cương 70

[75] Khảo sát và theo dõi quan trắc trong khi xây dựng 70

[76] Những thay đổi về phương pháp xây dựng 70

4.2 An toàn và sức khỏe 70

[77] Đại cương 70

[78] Chiếu sáng 70

[79] Thông gió 71

[80] Lối đi bộ 71

[81] Thanh tra an toàn 72

[82] An toàn và sức khỏe 72

[83] Đề phòng cháy và nổ 72

[84] Các quy trình giải quyết khẩn cấp 73

4.3 Bảo vệ môi trường 73

[85] Bảo vệ môi trường 73

4.4 Khảo sát 73

[86] Đại cương 73

[87] Điểm kiểm soát bên ngoài đường hầm 74

[88] Khảo sát đường hầm 74

[89] Đường trục và cao trình chuyển từ đường lò công tác 74

4.5 Sự khai đào 74

4.5.1 Đại cương 74

[90] Kế hoạch khai đào 74

[91] Phương pháp khai đào 74

[92] Phương pháp đào đường hầm , 76

[93] Những biện pháp ổn định gương 78

[94] Sự đào quá 78

[95] Thoát nước 78

4.5.2 Nổ mìn 78

[96] Đại cương 78

[97] Khoan 79

[98] Máy khoan và vật liệu khoan 79

[99] Nạp thuốc nổ 80

[100] Nổ mìn 80

4.5.3 Khai đào cơ giới 80

[101] Đại cương 80

[102] Khai đào 81

4.6 Bốc xúc 81

[103] Kế hoạch bốc xúc 81

[104] Máy bốc xúc 81

[105] Bốc xúc đá 82

(3) 4.7 Vận chuyển bên trong đường hầm 82

[106] Phương pháp vận chuyển 82

[107] Bề mặt đường ô tô và đường ray 83

[108] Phương tiện vận chuyển 84

[109] Kiểm soát giao thông 84

4.8 Hệ thống chống đỡ 84

4.8.1 Đại cương 84

[110] Đại cương 84

[111] Gia cố và thay thế các hệ thống chống đỡ 85

4.8.2 Bê tông phun 86

[112] Chọn bê tông phun 86

[113] Máy phun bê tông 86

[114] Trộn bê tông phun tại công trường 88

[115] Những công việc phun bê tông 88

[116] Phun bê tông ở nơi có dòng nước chảy vào 88

4.8.3 Neo đá 89

[117] Thiết bị 89

[118] Khoan và làm sạch lỗ khoan cho neo đá 90

[119] Lắp neo đá vào lỗ và trám vữa 91

4.8.4 Hệ thống chống đỡ bằng thép 91

[120] Lắp đặt hệ thống chống đỡ bằng thép 91

4.9 Bê tông vỏ hầm 92

4.9.1 Khuôn 92

[121] Đại cương 92

[122] Tạo khuôn 92

[123] Vách ngăn 92

[124] Di chuyển và lắp đặt khuôn 94

[125] Tháo khuôn 94

4.9.2 Bê tông vỏ hầm 94

[126] Đại cương 94

[127] Trộn bê tông vỏ hầm tại công trường 95

[128] Vận chuyển bê tông 95

[129] Đổ bê tông vỏ hầm 95

4.9.3 Bê tông vòm ngược 96

[130] Đổ bê tông vòm ngược 96

[131] Thời gian đổ bê tông vòm ngược 97

4.10 Chống thấm nước và thoát nước 97

[132] Các công việc chống thấm nước và thoát nước 97

[133] Các biện pháp kiểm soát rò nước 97

4.11 Xây dựng cửa hầm 98

[134] Xây dựng cửa hầm 98

5 QUẢN LÝ XÂY DỰNG 5.1 Đại cương 100

[135] Đại cương 100

5.2 Quản lý tiến độ 100

[136] Quản lý tiến độ 100

5.3 Quản lý vật liệu và kiểm soát sự tiến triển của hình mẫu công việc 100

5.3.1 Đại cương 100

[137] Đại cương 100

5.3.2 Bê tông phun 100

[138] Vật liệu, cân và trộn bê tông phun 100

(4) [139] Bề dày và cường độ của bê tông phun 101

5.3.3 Neo đá 102

[140] Vật liệu làm neo đá 102

[141] Bố trí và lắp đặt neo 103

5.3.4 Hệ thống chống đỡ bằng thép 104

[142] Vật liệu làm hệ thống chống đỡ bằng thép 104

[143] Lắp đặt hệ thống chống đỡ bằng thép 104

5.3.5 Lớp bê tông vỏ hầm 105

[144] Vật liệu, hỗn hợp và cường độ của lớp bê tông vỏ hầm 105

[145] Lắp đặt khuôn và hính mẫu công tác của lớp bê tông vỏ hầm 105

5.3.6 Màng chống thấm nước và bảo vệ nứt rách 105

[146] Kiểm tra chất lượng màng chống thấm nước và bảo vệ nứt rách 105

5.3.7 Rãnh thoát nước 105

[147] Kiểm tra chất lượng ống thoát nước 105

5.4 Quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 106

5.4.1 Đại cương 106

[148] Mục đích quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 106

5.4.2 Lập kế hoạch quan sát và đo đạc quan trắc 107

[149] Đại cương 107

[150] Các đề mục quan sát và đo đạc quan trắc 107

[151] Những địa điểm quan sát và đo đạc 111

[152] Tần số quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 113

[153] Chọn dụng cụ đo đạc 115

5.4.3 Thực hiện quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 115

[154] Phương pháp quan sát đánh giá 115

[155] Ý nghĩa tổng quát của việc đo đạc 117

[156] Xử lý kết quả quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 117

5.4.4 Sử dụng các kết quả quan sát đánh giá và đo đạc quan trắc 117

[157] Cách tiếp cận cơ bản 117

[158] Đánh giá kết quả quan sát 117

[159] Đánh giá kết quả đo đạc quan trắc 121

[160] Thông tin phản hồi trở lại thiết kế và xây dựng 121

6 PHƯƠNG PHÁP ĐÀO ĐƯỜNG HẦM THÔNG THƯỜNG [161] Phạm vi áp dụng 122

[162] Sử dụng phương pháp đào đường hầm thông thường 122

[163] Các tải trọng trong phương pháp chèn tấm thép 122

[164] Hệ thống chống đỡ bằng thép 124

[165] Bê tông vỏ hầm 126

[166] Bơm vữa lấp dầy phía sau 127

7 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỤ 7.1 Đại cương 129

[167] Sử dụng phương pháp phụ 128

[168] Vai trò của phương pháp phụ 128

[169] Áp dụng phương pháp phụ 128

[170] Chọn phương pháp phụ 130

7.2 Phương pháp phụ để xây dựng đường hầm an toàn 130

[171] Phương pháp phụ ổn định gương 130

[172] Phương pháp phụ kiểm soát dòng nước chảy vào 134

7.3 Những phương pháp phụ bảo vệ môi trường 136

[173] Những phương pháp phụ bảo vệ lún bề mặt 136

(5) [174] Các phương pháp phụ bảo vệ các công trình lân cận 139

8 ĐƯỜNG HẦM XUYÊN QUA ĐẤT ĐÁ ĐẶC BIỆT

8.1 Đại cương 141

[175] Đường hầm xuyên qua đất đá đặc biệt 141

8.2 Đường hầm xuyên qua đất đá bị ép vắt 141

[176] Các đường hầm xuyên qua đất đá bị ép vắt 141

8.3 Đường hầm chạy dưới dòng nước cao áp chảy vào nhiều 142

[177] Đường hầm chạy dưới dòng nước cao áp chảy vào nhiều 142

8.4 Đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững 144

[178] Đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững 144

8.5 Đường hầm xuyên qua đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc 148

[179] Đường hầm xuyên qua đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc 148

8.6 Đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ 148

[180] Đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ 148

9 GIẾNG ĐỨNG VÀ GIẾNG NGHIÊNG 9.1 Đại cương 149

[181] Đại cương 149

9.2 Thiết kế giếng đứng 149

[182] Mặt cắt ngang 149

[183] Thiết kế hệ thống chống đỡ giếng 149

[184] Thiết kế bê tông vỏ giếng 150

9.3 Xây dựng giếng đứng 150

[185] Đại cương 150

[186] Đào giếng 151

[187] Bê tông vỏ giếng 151

[188] Thoát nước 151

9.4 An toàn trong giếng đứng 151

[189] Các biện pháp an toàn trong khi đào giếng 151

[190] Những quy định về an toàn cho thiết bị xây dựng 151

9.5 Thiết kế giếng nghiêng 152

[191] Độ dốc và mặt cắt 152

[192] Thiết kế hệ thống chống đỡ giếng 152

[193] Thiết kế lớp bê tông vỏ giếng 152

9.6 Xây dựng giếng nghiêng 152

[194] Đại cương 152

[195] Đào giếng 153

[196] Đổ bê tông vỏ giếng 153

9.7 An toàn trong giếng nghiêng 153

[197] Các biện pháp an toàn trong khi đào giếng 153

[198] Những biện pháp an toàn cho thiết bị xây dựng 153

9.8 Thiết bị tại đáy giếng 153

[199] Thiết bị bốc xúc đá 153

[200] Thiết bị bơm 153

TRA CỨU THUẬT NGỮ 154

GHI CHÚ: Dấu “ * “ đặt bên cạnh các số chỉ Bảng và Hình vẽ trong [Giải thích] , ví dụ Bảng* 2.3, H.* 2.1 (6)

LỜI NÓI ĐẦU

Ở Nhật Bản, việc xây dựng đường hầm làm kênh dẫn nước tưới và đường bộ đã có từ lâu vì khoảng 70% diện tích là đất núi Khoảng 120 năm trước khi công nghiệp hiện đại bắt đầu bùng nổ, việc xây dựng hầm đường sắt, đường bộ và đường thủy mở rộng hết tầm Trong

20 năm gần đây đã xây dựng khoảng 1500 km tổng chiều dài hầm đường bộ và gần 800 km hầm đường sắt

Năm 1964 Hội Kỹ sư dân dụng Nhật Bản xuất bản tài liệu Tiêu chuẩn Nhật Bản về Đào hầm xuyên núi nhằm phục vụ việc đào đường hầm an toàn và đạt hiệu quả kinh tế Các

tiêu chuẩn này được nâng cao vào những năm 1969, 1977, 1986 và 1996 để bắt kịp sự thay đổi nhanh chóng về công nghệ xây dựng và đưa công nghệ mới nhất vào ứng dụng trong thực

tế Thêm nữa, những công nghệ đa dạng đã được tập hợp trong hai tập Phương pháp đào hầm khiên chống và Phương pháp đào hầm lộ thiên xuất bản năm 1977 và 1986 Phương pháp chống đỡ làm cơ sở để biên soạn tập sách Phương pháp đào hầm xuyên núi này là hệ thống

chống đỡ bằng gỗ truyền thống trước đây, và từ lần xuất bản năm 1986 là sự phối hợp của neo đá và bê tông phun

Tập sách này là bản dịch tiếng Anh tập sách Phương pháp đào hầm xuyên núi xuất bản

năm 1996 Từ kinh nghiệm xây dựng dồi dào, sách được viết ra không chỉ mô tả những điểm quan trọng về kỹ thuật trong khảo sát, lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng và quản lý xây dựng công việc đào hầm xuyên núi, mà còn bao quát những nội dung rộng từ các biện pháp xử lý, công nghệ xây dựng để áp dụng trong những điều kiện xây dựng phức tạp như đường hầm xuyên qua đất đá đặc biệt, hệ thống chống đỡ bằng gỗ, lò đứng và lò nghiêng

Chúng tôi hy vọng rằng bản dịch tiếng Anh này sẽ là bạn đồng hành thường xuyên của những kỹ sư trong nước và nước ngoài tham gia khảo sát, lập kế hoạch, thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên núi và đóng góp vào việc sử dụng rộng rãi và phát triển công nghệ xây dựng đường hầm

Chúng tôi cảm ơn các ủy viên hội đồng về những nỗ lực không ngừng trong việc cập

nhật và dịch tập sách Tiêu chuẩn Nhật Bản về Đào hầm xuyên núi.

Tháng 12 năm 2000 KAWATA Hiroyuki

Chủ tịch Ủy Ban Kỹ thuật Hầm

(Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Đường sắt)

i

NHỮNG ĐIỀU LƯU Ý NGƯỜI SỬ DỤNG

So sánh với những ngành kỹ thuật dân dụng khác, ngành kỹ thuật đào đường hầm cóvai trò quan trọng trong một loạt các mục tiêu, điều kiện và phương pháp, nhạy cảm hơn đốivới điều kiện tự nhiên như điều kiện địa chất Vì lẽ đó, khi chọn phương pháp xây dựngđường hầm phải nghiên cứu so sánh cẩn thận những ưu điểm và nhược điểm của phươngpháp Trong Bảng 1.1 giới thiệu những kết quả nghiên cứu so sánh khả năng áp dụng cácphương pháp đào hầm chính

Tiêu chuẩn này trình bày những quy tắc chung để áp dụng vào việc chọn lựa cácphương pháp xây dựng đường hầm xuyên núi Tập Tiêu chuẩn này không bao quát tất cả cáctrường hợp, vì vậy bạn đọc nên cố gắng nắm bắt tinh thần của tập sách và khi cần thì thay đổinhững quy tắc này cho phù hợp bằng cách thực hiện các thí nghiệm và nghiên cứu

Ngoài ra, tập sách Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa vào sự tìm tòi những tiêu chuẩnđể đào hầm xuyên núi Những tiêu chuẩn xây dựng đường hầm trong khu vực đô thị cũngđược tập hợp trong tập sách này Với đặc điểm làm đầu cầu cho tiến bộ, chúng tôi hy vọngrằng việc nghiên cứu tổng hợp sẽ được thực hiện trong thời gian tới

Tập sách Tiêu chuẩn này thường được Chủ đầu tư dùng làm điều kiện và Nhà thầuquy định rõ ràng quyền hạn và trách nhiệm của mỗi bên Mỗi điều trong Tiêu chuẩn này quyđịnh những nội dung mà những người chịu trách nhiệm xây dựng phải tuân thủ và đối chiếutheo nghĩa rộng khi thực hiện việc đào hầm xuyên núi mà không vạch ra sự khác biệt giữahai bên Vì vậy, khi áp dụng tiêu chuẩn này cho những công việc theo hợp đồng cần phải bổsung những điều kiện phù hợp hoặc loại bỏ tùy theo yêu cầu

ii

Tiểu ban xuất bản Tiêu chuẩn Nhật Bản bằng tiếng Anh

Chủ tịch KOYAMA Yukinori

(Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Đường sắt)

Nhóm công tác về Đào hầm xuyên núi

(Giáo sư, Trường Đại học Tổng hợp Kyoto)

Ex-executive Director, Hiệp hội Hầm Nhật Bản

(Tập đoàn Shimizu)AMANO Satoru(Tập đoàn Obayashi)OONO Kiyoshi(Tập đoàn Kajima)OKAMURA Mitsumasa(Tập đoàn Toda)

KASA Hiroyoshi(Tập đoàn Hazama)OKAMOTO Takashi(Tập đoàn Hazama)OBARA Katsumi(Tập đoàn Tobishima)KITAGAWA Takashi(Công ty TNHH Xây dựng Nishimatsu)KAWANO Ko

(Công ty TNHH Sato Kogyo)KOMAMURA Kazuya(Công ty TNHH Pacific Consultants)SAKURAI Takatomi

(Tập đoàn Maeda)NAKAKITA Akihiro(Công ty TNHH Kumagai Gumi)MASHIMO Hideaki

(Tập đoàn Taisei)YAMAMOTO Kazuyoshi(Tập đoàn Shimizu)MIKAMI Tetsuji(Tập đoàn Obayashi)

Iii

A

phương pháp phụ

B

C

auxiliary method 4, 29, 30, 37, 39, 131, 134, 138, 140, 143

TRA CỨU THUẬT NGỮ

Trong Tiêu chuẩn này kỹ thuật đào hầm thông thường là kỹ thuật dựa vào neo đá vàbê tông phun

Những Tiêu chuẩn khác với Tiêu chuẩn này phải tham khảo và tôn trọng là:

i) Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với các hầm (Phương pháp khiên chống) và Những Giải thích, Hiệp hội các Kỹ sư Xây dựng dân dụng Nhật Bản

ii) Tiêu chuẩn Nhật Bản đối với các hầm (Phương pháp đào và lấp phủ) và Những Giải thích,

1996, Hiệp hội các Kỹ sư Xây dựng dân dụng Nhật Bản

iii) Quy phạm kỹ thuật để Thiết kế và Xây dựng các kết cấu bê tông, 1996, Hiệp hội các Kỹ

sư Xây dựng dân dụng Nhật Bản

ĐIỀU 2 Chọn phương pháp đào hầm xuyên núi

Khi chọn một phương pháp đào hầm xuyên núi phải xem xét điều kiện đất đá, vị trí,giai đoạn xây dựng, hiệu quả kinh tế, v v

[Giải thích

Về cơ bản, phương pháp đào hầm xuyên núi là sử dụng triệt để chức năng chống đỡ tựnhiên của đất đá xung quanh để giữ ổn định công trình mở hầm Khả năng xây dựng một vòmđất đá trong vùng bao quanh đường hầm là điều quan trọng để chọn phương pháp đào hầm Sự hiểu biết về cường độ của đất đá, đất đá phủ, áp lực của đất đá xung quanh và sự phân tích trạng thái của đất đá trong khi đào hầm là điều quan trọng Trong hầm xuyên núi, sự tự chống đỡ của gương là căn bản; theo đó tìm được một cách tiết kiệm để cải thiện tính chất của đất đá bằng các phương pháp phụ đảm bảo sự tự chống đỡ của gương trở thành một yếu tố quan trọng để chọn phương pháp xây dựng

Bảng* 1.1 so sánh những đặc điểm của các phương pháp đào hầm tiêu chuẩn; điềukiện địa chất phù hợp, các biện pháp đối phó với nước ngầm, hình dạng của mặt cắt ngang,sự vạch tuyến, những ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, v v Các phương pháp xâydựng đặc biệt không đưa vào bảng này

Bảng* 1.1 So sánh các phương pháp xây dựng đường hầm

phương pháp

Sử dụng triệt để sự chống đỡ tự

nhiên của đất đá xung quanh Bê

tông phun, neo đá, hệ thống chống

đỡ bằng thép, v v bảo đảm sự ổn

định của đất đá khi thi công.

Khiên thọc sâu vào đất đá tạo thành đường hầm Lớp ngoài của khiên và đáy hình quạt chống đỡ vách hầm.

Khai đào đất đá từ trên bề mặt để xây dựng đường hầm có độ sâu mong muốn Sau đó sẽ mang đất đá đào ra quay trở lại để phục hồi bề mặt Điều kiện địa

chất phù hợp Nói chung là từ đá cứng đến đámềm kỷ Đệ tam Cũng có thể áp

dụng cho tầng sườn tích tùy theo

các điều kiện.

Phương pháp này áp dụng cho đất đá đặc biệt mềm như tầng bồi tích, tầng sườn tích, tầng Neogen, đến đất đá có cường độ nén nở hông (qu) hàng ngàn N/m 2 Thường dùng cho đất đá không bền vững.

Về cơ bản, không có điều kiện đất đá nào hạn chế sử dụng phương pháp này Chọn phương pháp đất lưu và/hoặc phương pháp phụ tùy điều kiện đất đá

Biện pháp xử

lý đối với

nước ngầm

Khi có dòng nước chảy vào ảnh

hưởng đến sự tự chống đỡ của

gương hoặc sự ổn định của đất đá

khi khai đào thì những phương pháp

cách ly nước sau đây là cần thiết:

phụt vữa chống rò nước, hạ thấp

mực nước ngầm bằng giếng sâu,

ống gom nước hoặc thoát nước

trong hầm.

Thông thường, phương pháp phụ không cần thiết đối với khiên chống kín, nhưng đòi hỏi phải có đối với khiên chống hở

Thông thường, cần phải có những phương pháp phụ như tường chắn xuyên sâu hơn, phương pháp giảm nước ngầm, cải thiện đất, v v để khắc phục sự bốc hơi hoặc trương nở

Chiều sâu của

đường hầm

Cần phải có một phương pháp phụ

để kiềm chế sự lún đỉnh vòm hầm

khi tỷ số giữa chiều dày tầng đất đá

phủ và đường kính đường hầm nhỏ

hơn 2 trong đất đá không bền vững.

Chiều dày tầng đất đá phủ tối thiểu là đường kính của khiên chống Chiều sâu tối đa xác định theo áp lực nước ngầm.

Không có giới hạn cho tầng đất đá phủ Có những kết quả thực tế về chiều sâu tối đa của đường hầm là 40 m hoặc gần như thế.

Hình dạng mặt

cắt ngang

Về cơ bản, mặt cắt của khu vực

khai đào hầm là hình vòm từ nóc

Hình dạng của khu vực này có thể

thay đổi trong khi xây dựng

Về cơ bản, khu vực này hình tròn.

Có thể dùng máy khiên chống đặc biệt để thi công dạng bán nguyệt, nhiều vòng, bầu dục, v v

Thường khó thay đổi hình dạng trong khi xây dựng

Về cơ bản, hình dạng mặt cắt có hình chữ nhật Cũng có thể thi công hình dạng phức tạp của mặt cắt

Kích thước mặt

cắt ngang Nói chung, có thể đến 150 m

2 Kích thước lớn nhất ghi nhận được

là 200 m 2

Kích thước lớn nhất ghi nhận được là 14 m đối với đường kính ngoài lớn nhất của đường hầm.

Không có giới hạn về kích thước mặt cắt ngang khi dùng phương pháp xây dựng này Định tuyến Không có giới hạn khi dùng phương

pháp xây dựng này.

Có báo cáo là tỷ số bằng 3 giữa bán kính cong tối thiểu và đường kính ngoài của khiên chống

Không có giới hạn khi dùng phương pháp xây dựng này Tác động đến

môi trường

xung quanh

Cần một phương pháp phụ để xây

dựng ở vùng lân cận Mức độ ảnh

hưởng hạn chế đối với giao thông

trên mặt đất, trừ chỗ có các hầm lò.

Tiếng ồn và chấn động ảnh hưởng

hạn chế đến vùng xung quanh cửa

hầm, có thể xử lý bằng tường hoặc

Một phương pháp phụ có thể cần để xây dựng ở vùng lân cận Mức độ ảnh hưởng hạn chế đối với giao thông trên mặt đất, trừ chỗ có các hầm lò Tiếng ồn và chấn động ảnh hưởng hạn chế đến vùng xung quanh cửa hầm, có thể xử lý bằng

Một phương pháp phụ có thể cần để xây dựng ở vùng lân cận Ảnh hưởng mạnh đến vật cản vì phải bảo vệ thường xuyên khu vực xây dựng trong thời kỳ xây dựng Các biện pháp xử lý tiếng ồn và chấn

buồng cách âm tường hoặc buồng cách âm động cần thiết cho mọi giai

đoạn xây dựng

ĐIỀU 3 Định nghĩa

(1) Đại cương

Đường hầm: Một công trình ngầm dưới đất có chiều dài lớn hơn mặt cắt khai đào hoặc mặt

cắt trong và độ dốc dọc nhỏ hơn 15%

Đường hầm xuyên núi: Các đường hầm xây dựng ở vùng núi Thuật ngữ này thường dùng để

phân biệt với các đường hầm ở đô thị, hoặc đường hầm dưới nước Trong Tiêu chuẩn này gọinhư là các đường hầm khi dùng phương pháp đào hầm xuyên núi để xây dựng

Phương pháp đào hầm xuyên núi: Phương pháp đào hầm thường được dùng để xây dựng

các đường hầm xuyên núi Phương pháp này khác với phương pháp xây dựng các đường hầm

ở đô thị nơi thường dùng phương pháp đào và lấp phủ và phương pháp đào hầm khiên chống,và cũng khác với phương pháp xây dựng đường hầm dưới nước thường dùng các phương phápđào hầm khiên chống và các phương pháp đào hầm chìm

(2) Khảo sát

Đất đá: Thuật ngữ chung chỉ đất và đá xung quanh đường hầm, bao gồm cả khe nứt và chỗ

rỗng Đá khối là đất đá gồm chủ yếu là đá

Điều kiện đất đá: Điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn của đất đá xung quanh đường

hầm

Phân loại đất đá: Sự phân loại dựa trên một số tính chất vật lý của đất đá vì những mục đích

kỹ thuật Điều này cho phép đánh giá mức độ khó khăn khi khai đào và trạng thái của đất đánhư áp lực của đất

Loại đất đá: Một hệ thống xếp loại các đặc điểm của đất đá dựa vào sự phân loại đất đá Điều kiện địa điểm: Thuật ngữ chung bao gồm toàn bộ môi trường xung quanh địa điểm xây

dựng Đó là điều kiện của môi trường tự nhiên, những điều kiện về môi trường kinh tế – xãhội, v v Cũng sử dụng thuật ngữ “điều kiện vị trí”

(3) Thiết kế và lập kế hoạch

Thiết kế gốc: Thiết kế trước khi bắt đầu xây dựng Thuật ngữ “thiết kế sơ bộ” cũng được sử

dụng

Thay đổi thiết kế: Thay đổi thiết kế gốc trong giai đoạn xây dựng cho phù hợp với điều kiện

đất đá và điều kiện địa điểm Thuật ngữ này cũng sử dụng cho thiết kế đã thay đổi

Tải trọng thiết kế: Tải trọng cần phải xem xét khi thiết kế hệ thống chống đỡ, bê tông vỏ

hầm, v v Áp lực của đất, áp lực thủy lực, lực đẩy nổi, cường độ địa chấn, sự gia tải, trọnglượng tĩnh, v v

Đất đá phủ: Đất đá phía trên nóc hầm Bề dày gọi là chiều sâu của đất đá phủ.

Phương pháp kinh nghiệm: Phương pháp thiết kế hệ thống chống đỡ và lớp bê tông vỏ hầm

chủ yếu bằng cách tham khảo sự phân loại đất đá theo kinh nghiệm và theo công việc đã xâydựng trong những điều kiện đất đá tương tự

Phương pháp giải tích: Phương pháp thiết kế hệ thống chống đỡ và lớp bê tông vỏ hầm bằng

máy tính dựa theo lý thuyết về áp lực của đất, phương pháp phần tử hữu hạn, v v

Đường hầm kín nước: Những đường hầm chỉ để một lượng nước ngầm tối thiểu có thể chảy

vào trong và sau khi xây dựng Áp lực thủy lực được xem xét khi thiết kế lớp bê tông vỏ hầm

(4) Xây dựng và phương pháp phụ

Phương pháp khai đào gương: Phương pháp xây dựng xác định theo sự chia mặt cắt khai đào

gồm có: Phương pháp đào toàn gương; Phương pháp đào phần vòm trên; Phương pháp lòđuổi; Phương pháp màng trung tâm v v Phương pháp phân chia mặt cắt để khai đào từngphần gọi là phương pháp chia gương

Phương pháp đào hầm: Phân loại theo phương pháp khai đào gương: Khai đào bằng khoan

và nổ mìn; Khai đào cơ giới; Khai đào thủ công v v

Gương: Mặt trước và chu vi chạy theo phần đào hầm Thuật ngữ này thường dùng để chỉ

gương đang thi công cho đến khu vực khoảng 20 m phía sau đó

Hệ thống chống đỡ: Phương tiện, biện pháp và kết cấu tạo ra từ đó để bảo đảm sự ổn định

của đất đá xung quanh đường hầm và kiềm chế sự biến dạng Trong phương pháp đào hầmxuyên núi thông thường những thành phần chống đỡ là bê tông phun, neo đá, các hệ thốngchống đỡ bằng thép, v v

Lớp bê tông vỏ hầm: Phương tiện và biện pháp tạo ra hình dạng và chức năng cần thiết của

đường hầm và bổ sung cho hệ thống chống đỡ

Phương pháp phụ: Phương pháp phụ và/hoặc phương pháp đặc biệt chủ yếu để cải thiện điều

kiện đất đá nhằm đảm bảo sự ổn định của gương, sự an toàn của đường hầm và bảo vệ môitrường Các phương pháp phụ thường được phân thành hai dạng: phương pháp thứ nhất có thểxử lý công việc bằng các máy móc xây dựng đường hầm hoặc vật liệu thông thường và ít tácđộng đến chu kỳ xây dựng, phương pháp thứ hai không thể xử lý bằng các máy móc xây dựngđường hầm hoặc vật liệu thông thường và/hoặc có ảnh hưởng lớn đến chu kỳ xây dựng

(5) Đo đạc và quản lý xây dựng

Quan trắc và đo đạc: Được thực hiện để biết trạng thái của đường hầm do khai đào, tác động

của những thành phần chống đỡ và tác động đến những kết cấu lân cận, để xác nhận sự ổnđịnh và an toàn của kết cấu hầm và để thẩm định sự đúng đắn của thiết kế và xây dựng

Tiêu chuẩn kiểm tra: Tiêu chuẩn để đánh giá kết quả quan trắc và đo đạc.

2 LẬP KẾ HOẠCH

2.1 Lập kế hoạch

2.1.1 Đại cương

ĐIỀU 4 Những cơ sở của lập kế hoạch

Tiến hành lập kế hoạch một đường hầm dựa trên việc xem xét chức năng của đườnghầm, các điều kiện đất đá, các điều kiện địa điểm, an toàn xây dựng, tác động đối với môitrường xung quanh, hiệu quả kinh tế, v v

[Giải thích

Tiến hành lập kế hoạch thi công một đường hầm dựa trên kết quả các khảo sát được trình bày trong Chương 3 sau khi xem xét kỹ lưỡng khả năng đảm bảo sự an toàn, duy trì lâu dàivà hiệu quả kinh tế không chỉ trong mà cả sau khi xây dựng xong.

2.2 Vạch tuyến đường hầm, Mặt cắt trong, v v

ĐIỀU 5 Vạch tuyến bình đồ cho đường hầm

(1) Trong lập kế hoạch vạch tuyến đường hầm, các hướng tuyến thẳng hoặc đường cong bánkính lớn được sử dụng càng nhiều càng tốt Phải xem xét việc lắp đặt các thiết bị phụ hoặcthiết bị xây dựng Bố trí đường hầm tại nơi có điều kiện đất đá thuận lợi, dễ bảo dưỡng và tácđộng tối thiểu đối với môi trường

(2) Vị trí các cửa hầm chọn ở nơi đất đá ổn định, có điều kiện địa hình thuận lợi

(3) Khi phải xây dựng nhiều hơn hai đường hầm gần nhau hoặc xây dựng đường hầmgần các công trình khác thì vị trí của đường hầm sẽ được quyết định dựa vào sự xem xét ảnhhưởng tương hỗ của các công trình đó

(2) Cửa hầm thường ở chỗ mái dốc và tầng đất đá phủ mỏng, do đó có xu hướngkhông ổn định Vì vậy vị trí ưa chuộng để xây dựng cửa hầm có thể là ở đầu mút của mépsống núi, hoặc gần vuông góc với mái dốc có góc cực đại và trên một vùng đất đá vững chắckhông có mặt trượt

(3) Khi có nhiều hơn hai đường hầm xây dựng song song nhau hoặc giao cắt nhau, vị trí của mỗi đường hầm phải được xác định khi xem xét ảnh hưởng tương hỗ của hai đường hầm đó Các đường hầm chịu ảnh hưởng tương hỗ khác nhau tùy theo điều kiện đất đá và phương pháp xây dựng Sẽ không có ảnh hưởng tương hỗ khi khoảng cách giữa các tâm đường hầm lớn hơn 2 lần bề rộng khai đào (D) trong trường hợp đất đá đàn hồi hoàn hảo, và lớn hơn 5 lần đối với trường hợp đất đá mềm

ĐIỀU 6 Độ dốc của đường hầm

(1) Các hầm đường bộ và đường sắt có độ dốc càng nhỏ càng tốt, đến mức không cản trở sựthoát nước tự nhiên

(2) Đường hầm dẫn nước có độ dốc dựa theo sự xem xét mối liên hệ tương hỗ giữa lưulượng nước xả, mặt cắt ngang để xả, vận tốc dòng chảy, v v

Giải thích

(1) Theo quan điểm thủy lực, độ dốc lớn hơn 0,1% là đủ để cho phép dòng nước chảy vào đường hầm thoát ra tự nhiên theo rãnh thoát dọc sau khi xây dựng xong đường hầm Tuy nhiên, trong khi đang xây dựng, độ dốc lớn hơn 0,3% là cần thiết cho dù có ít nước chảy vào và độ dốc đến 0,5% khi có nhiều nước chảy vào đường hầm Độ dốc ảnh hưởng đến hiệu suất bốc xúc và vận chuyển vật liệu, vì vậy đôi khi cần phải chọn một giá trị tối ưu.Trong các hầm đường bộ cần thông gió cơ học nên giữ độ dốc lớn nhất đến dưới 3% để giảm khí thải Trong các hầm đường sắt, độ dốc nên càng nhỏ càng tốt vì độ dốc tính vào lực cản tàu chạy

(2) Độ dốc của các đường hầm dẫn nước xác định theo lưu lượng nước xả, diện tích hiệu dụng của mặt cắt ngang, vận tốc dòng chảy, v v Độ dốc lớn hơn thì vận tốc dòng chảy lớn hơn, khi đó có thể giảm diện tích mặt cắt ngang Nhưng điều đó không phải lúc nào cũng có lợi vì sẽ tăng tổn thất ở đầu đường hầm và giảm điều kiện làm việc

ĐIỀU 7 Mặt cắt bên trong của hầm

Mặt cắt bên trong của hầm bao gồm diện tích cần thiết của mặt cắt ngang để phù hợpvới việc sử dụng đường hầm Hình dạng và kích thước sẽ được xác định một cách hợp lý khixem xét sự ổn định của đường hầm và việc xây dựng dễ dàng

Giải thích

Kích thước xây dựng các hầm đường bộ và đường sắt được qui định tùy theo kiểu vàsự phân loại đường hầm Mặt cắt bên trong của hầm sẽ được quyết định khi thêm các thiết bị

thông gió, chiếu sáng, cấp cứu, biển báo, v v vào mặt cắt xây dựng và dung sai xây dựngcho phép.

Các ví dụ về thiết kế mặt cắt ngang của đường hầm giới thiệu trên các hình từ H*.2.1đến H*.2.4

ĐIỀU 8 Những thiết bị phụ trong đường hầm

Những thiết bị phụ trong đuờng hầm như thiết bị thông gió, chiếu sáng, an toàn giaothông, v v thỉnh thoảng ảnh hưởng đến sự định tuyến và độ dốc của đường hầm Vì vậy cácthiết bị phụ sẽ được bố trí tổng hợp bằng cách xem xét tổng thể mối quan hệ giữa sự bố tríthiết bị, việc xây dựng dễ dàng, bảo dưỡng, v v

Giải thích

Trong các hầm đường bộ các thiết bị phụ như thiết bị thông gió, chiếu sáng, an toàn giao thông, v v liên quan chặt chẽ với khối lượng vận chuyển, chiều dài của đường hầm và độdốc dọc Do vậy, khi quyết định vị trí cửa hầm và/hoặc định tuyến dọc, các thiết kế sơ bộ về các điểm thông gió, vị trí của đường ống thông gió, quy mô thông gió, các thiết bị an toàn giao thông sẽ được xem xét và so sánh một cách tổng thể về chi phí xây dựng, sự dễ dàng của thi công, chi phí bảo dưỡng, v v

2.3 Khảo sát

2.3.1 Đại cương

ĐIỀU 9 Những cơ sở của việc khảo sát

(1) Các số liệu cơ bản như điều kiện đất đá và điều kiện địa điểm cần thiết cho mỗi giai đoạnchọn tuyến, thiết kế, xây dựng và bảo dưỡng sau khi thi công xong sẽ được tập hợp trong giaiđoạn khảo sát

(2) Khi lập kế hoạch khảo sát, các đề mục, trình tự, phương pháp, độ chính xác, thờihạn và phương pháp sắp xếp số liệu sẽ được quyết định sau khi xem xét kỹ lưỡng mục đíchcủa từng giai đoạn xây dựng và quy mô đường hầm

Giải thích

(1) Những điều kiện đất đá, điều kiện địa điểm, v v có ảnh hưởng lớn đến thiết kế và xây dựng đường hầm Thu thập đủ các số liệu cơ bản bằng các phương pháp khảo sát khác nhau là điều quan trọng để xác định mức độ khó khăn về xây dựng, thời gian cần thiết để xây dựng, chi phí xây dựng, chọn phương pháp xây dựng, bảo đảm an toàn và bảo dưỡng trong tương lai

(2) Trong lập kế hoạch khảo sát phải xem xét mục đích và quy mô của đường hầm.Trong mỗi khảo sát phải xem xét giai đoạn khảo sát, các mục tiêu và độ chính xác cần thiết.Trình tự, khu vực, thời hạn khảo sát cũng phải xem xét khi xác định các chi tiết

Các khảo sát cho xây dựng đường hầm được thực hiện trong những thời gian khácnhau, bắt đầu từ giai đoạn đầu tiên của lập kế hoạch và còn tiếp tục cả sau khi kết thúc xâydựng Các mục tiêu và độ chính xác có thể thay đổi trong quá trình xây dựng Trong Tiêuchuẩn này các giai đoạn khảo sát chia thành:

(iv) Đôi khi có giai đoạn thứ tư: khảo sát sau khi xây dựng

Bảng* 2.1 giới thiệu những nét đại cương về mỗi loại khảo sát

2.3.2 Khảo sát điều kiện đất đá

ĐIỀU 10 Đại cương

Tiến hành khảo sát để làm sáng tỏ với độ chính xác phù hợp những điều kiện đất đáquan trọng như địa hình, địa chất và thủy văn của khu vực xung quanh đường hầm, nơi có thểphát triển ảnh hưởng của việc xây dựng

Giải thích

1) Trình tự khảo sát điều kiện đất đá

Tiến hành khảo sát các điều kiện đất đá trong từng giai đoạn từ khi lập kế hoạch đến khi bảo dưỡng Trong giai đoạn lập kế hoạch, tiến hành khảo sát địa hình và địa chất để chọn hướng tuyến (ĐIỀU 11, sau đây gọi là Khảo sát sơ bộ) Trong giai đoạn thiết kế và lập kế hoạch xây dựng, thực hiện các khảo sát địa chất chi tiết (ĐIỀU 12, sau đây gọi là Khảo sátchi tiết) và khảo sát thủy văn (ĐIỀU 13) v v Các khảo sát trong giai đoạn xây dựng nêu trong PHẦN 4 và PHẦN 5.

Bảng* 2.1 Trình tự khảo sát

chính

Thu thập những số

liệu cần thiết để chọn

tuyến đường phù hợp

nhất về các điều kiện

địa chất/địa lý và các

điều kiện khác về môi

trường.

Thu thập các số liệu

cơ bản cần thiết cho bản thiết kế gốc, lập kế hoạch xây dựng, dự toán, v v

Dự đoán và xem xét những vấn đề có thể xảy ra trong khi xây dựng

Thay đổi thiết kế.

Quản lý xây dựng.

Thu thập số liệu để đền bù trong tương lai.

Kiểm tra các vấn đề xuất hiện trong khi xây dựng và sau khi hoàn thành

Thu thập số liệu để đền bù và các biện pháp đề phòng xuống cấp, hư hỏng.

Nội dung Khảo sát tổng quát Khảo sát địa chất chi

tiết Khảo sát có cân nhắc về môi trường.

Những phương tiện khảo sát cần thiết cho việc xây dựng.

Đo đạc trong đường hầm chủ yếu là quan trắc đất đá, trạng thái của hệ thống chống đỡ Khảo sát và đo đạc những vùng xung quanh đường hầm và môi trường chủ yếu để đánh giá các tác động của việc xây dựng và các biện pháp xử lý.

Khảo sát và đo đạc những vùng xung quanh đường hầm và môi trường chủ yếu để đánh giá những tác động của việc xây dựng và các biện pháp xử lý.

Khu vực

khảo sát

Khu vực khảo sát rộng

bao gồm tất cả các

tuyến được kiến nghị.

Đường hầm và vùng xung quanh kể cả vị trí có thể bị liên lụy.

Đường hầm và khu vực được chống đỡ bị ảnh hưởng của việc xây dựng.

Khu vực xung quanh một vị trí có tranh cãi chịu ảnh hưởng của việc xây dựng

Bảng* 2.2 giới thiệu trình tự khảo sát điều kiện đất đá, thông tin chính thu thập được và phương pháp khảo sát

Khảo sát để chọn tuyến

Thiết kế và khảo sát để lập kế hoạch thi công

Khảo sát trong giai đoạn xây dựng

Khảo sát sau khi kết thúc xây dựng

2) Những điểm quan trọng liên quan đến các điều kiện đất đá và địa điểm

Có nhiều điểm quan trọng liên quan đến các điều kiện đất đá và địa điểm Sau đây là những điều kiện đất đá đặc biệt có thể trở thành vấn đề khi thiết kế và xây dựng đường hầm

(i) Đất đá đang dịch chuyển như đất sụt lở và đất đá ở mái dốc bị lún, sụtđược dự đoán trước;

(vi) Đất đá có nhiệt lượng cao, mạch nước nóng, khí độc, v v ;

(vii) Áp lực nước cao, đất đá dự kiến có chứa nhiều dòng nước ngầm

Sau đây là những điều kiện địa điểm đặc biệt có thể trở thành vấn đề khi thiết kế, xây dựng hoặc liên quan đến môi trường:

Bảng* 2.2 Trình tự khảo sát điều kiện đất đá,

Phương pháp khảo sát, Thông tin thu thập

(i) Chiều dày tầng đất đá phủ mỏng;

(v) Cửa hầm;

ĐIỀU 11 Khảo sát sơ bộ về địa hình và địa chất

(1) Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ về địa hình và địa chất phải khảo sát địa hình, địachất, thủy văn, v v một vùng rộng gồm cả tuyến để so sánh Mục đích khảo sát là để nắmchắc những nét đại cương về điều kiện đất đá của đường hầm và thu thập những số liệu cầnthiết cho quá trình chọn tuyến và lập kế hoạch khảo sát tiếp theo

(2) Tiến hành khảo sát bằng một phương pháp phù hợp với các điều kiện đất đá và địađiểm

Giải thích

(1) Mục đích khảo sát sơ bộ là để nắm chắc điều kiện tổng thể về đất đá của tuyến đường hầm, trong đó nhấn mạnh tầm quan trọng của việc khảo sát những điều kiện đất đá cần quan tâm đặc biệt như đã liệt kê trong phần Giải thích của ĐIỀU 10 Điều đó cho phép đưa

ra một bản tóm tắt về các vấn đề địa chất để tham khảo khi chọn tuyến đường hầm Các kết quả khảo sát sơ bộ là những dữ liệu quan trọng để lập kế hoạch khảo sát chi tiết tiếp theo Tại thời điểm này những vấn đề chưa khảo sát cũng được tóm tắt

(2) Mục đích chính của việc khảo sát sơ bộ cũng là để nắm được cấu tạo địa chất của khu vực dự định xây dựng đường hầm và thường được thực hiện cùng với các tài liệu khảo sát, phân tích ảnh hàng không, khảo sát địa chất bề mặt khu vực, v v như đã nêu trong Bảng* 2.3

Mục đích chính của việc khảo sát sơ bộ là nắm bắt những nét đại cương của một khu vực rộng gồm cả tuyến đường dự kiến và tìm những điều kiện đất đá đặc biệt Vì vậy, điều quan trọng là phải tổng hợp các kết quả khảo sát tài liệu, phân tích ảnh hàng không, v v để có thể kiểm tra các vấn đề địa chất, địa hình và thủy văn cũng như những vấn đề khác của khu vực theo một trật tự có hệ thống

ĐIỀU 12 Khảo sát chi tiết về địa chất

(1) Tiến hành khảo sát chi tiết về địa chất để đáp ứng mục đích nắm chắc điều kiện tổng thể về đấtđá của một đường hầm và để thu thập những số liệu cơ bản cần thiết cho thiết kế và lập kếhoạch xây dựng, từng bước nâng cao độ chính xác

(2) Trong việc khảo sát địa chất chi tiết, phải chọn các đề mục cần thiết để khảo sát tùy theomục đích khảo sát, các điều kiện đất đá, v v và phải dùng phương pháp khảo sát phù hợpnhất

(3) Khi đào đường hầm xuyên qua đất đá đặc biệt hoặc những điều kiện địa điểm đặc

biệt phải sử dụng phương pháp khảo sát phù hợp nhất nhằm đáp ứng các điều kiện đó.

Bảng* 2.3 Đặc điểm khảo sát địa chất đại cương

Phương

pháp

Các hạng mục để khảo sát Sử dụng các kết quả để

lập kế hoạch và thiết kế

Các khó khăn khi khảo sát

của khu vực định xây dựng.

2 Lịch sử các thảm họa đã xảy ra và phác thảo khả năng xây dựng.

1 Các vấn đề hoặc vùng khó khăn được định rõ ở giai đoạn chọn tuyến

2 Đưa ra vấn đề cần làm rõ khi khảo sát bề mặt hoặc khảo sát tỉ mỉ sau này

1 Có thể ở đó không có số liệu hữu ích phụ thuộc vào từng vùng.

2 Nói chung, các bản đồ không đủ độ chính xác

3 Thông tin trên bản đồ không phải bao giờ cũng liên quan đến mục đích nghiên cứu Phân tích ảnh hàng

Khảo sát địa chất bề

2 Sự phân bố và các đặc điểm đất nền

3 Sự phân bố và kiểu cấu trúc địa chất

1 Lập bản đồ địa chất cắt ngang và cắt dọc và kiểm tra sự phân bố và đặc điểm của đất đá xung quanh tuyến

2 Đánh giá chất lượng an toàn và khả năng xây dựng của địa chất ngoại vi của tuyến

1 Bản đồ địa chất chỉ là một cách trình bày các kết quả khảo sát, cần kiểm tra trong giai đoạn khảo sát sau này

2 Bị ảnh hưởng rất lớn bởi độ chính xác của bản đồ địa lý

vận tốc chậm

1 Để biết rõ bề dày và đặc điểm các trầm tích không bền vững, tầng phong hóa.

2 Để biết rõ điều kiện khối đá ở cao độ khai đào

3 Để biết rõ vị trí, quy mô, điều kiện và tính liên tục của đứt gãy, đới nứt nẻ và lớp đất mềm

4 Nghiên cứu phân loại đất đá

1 Khi khu vực có vận tốc chậm là hẹp thì sẽ giảm độ chính xác của phân tích

2 Đánh giá sự phân bố địa chất, mức độ phong hóa và phát triển của nứt nẻ phải kết hợp với các khảo sát khác và phải đánh giá tổng hợp

điện trở riêng.

3 Phát hiện dải mỏng của đất mềm

4 Để biết rõ các tính chất và quy mô của đứt gãy

5 Nghiên cứu sự phân bố và các tính chất của nước ngầm và tầng ngậm nước

1 Các tính chất địa lý và địa chất ở hiện trường ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của khảo sát

2 Kết quả không trực tiếp quan hệ với độ bền

cơ học của đất đá

Khoan khảo sát

1 Sự phân tầng và phân bố cát và đá

2 Vị trí, phạm vi, các tính chất, tính liên tục của đứt gãy, đới nứt nẻ, lớp mềm yếu

3 Loại đá, phong hóa và biến đổi, các tính chất của đới nứt nẻ và của khe nứt

4 Tình trạng nước ngầm, áp suất và lượng dòng chảy

1 Trực tiếp khảo sát địa chất để kiểm tra chi tiết phân bố và các tính chất của đất đá

2 Nghiên cứu phân loại đất đá, các phương pháp khai đào, chống đỡ và bê tông vỏ hầm, lượng thuốc nổ sử dụng

- Đây là khảo sát chính xác và cần kết hợp với trắc địa trên mặt đất, khảo sát địa vật lý, v v

2 Để biết rõ độ sâu của đá và lớp chịu tải

1 Giá trị N, tính mềm và/hoặc chặt

2 Khi giá trị N  50 thì không phân biệt chính xác

Thí nghiệm

tải trọng trong

lỗ khoan

các điều kiện địa chất và đường kính lỗ khoan là cần thiết

2 Chọn lựa vị trí bao gồm các trạng thái địa chất đặc trưng bằng đánh giá lõi khoan là cần thiết

Thí nghiệm

2 Đánh giá sự ổn định của gương trong đất đá không bền vững.

1 Giá trị đo được đánh giá thô do vậy cần phải diễn giải bằng lý thuyết

2 Chọn thí nghiệm hợp lý là cần thiết cho điều kiện đất đá.

Thí nghiệm

vận tốc trong

lỗ khoan

- Sự phân bố vận tốc đàn hồi thẳng đứng

2 Để biết rõ lớp có vận tốc thấp.

1 Đôi khi không đo được khi không có nước ngầm.

2 Đôi khi lớp có vận tốc chậm không đo được dưới mực nước ngầm.

Thí nghiệm

điện trong

lỡ khoan

- Điện trở biểu kiến của các vách lỗ

2 Điều kiện nước ngầm

1 Thẩm tra ổn định của gương hầm bằng điều kiện của các nứt nẻ và đường phương/góc dốc của chúng.

2 Nghiên cứu điều kiện dòng chảy của khu vực

- Kết thúc và dọn kỹ lỗ khoan là cần thiết

Thí nghiệm

trong phòng

1 Các đặc tính cơ lý của đá tạo thành:

khối lượng riêng, vận tốc sóng đàn hồi, cường độ nén, v v

2 Các đặc tính khoáng vật của đá tạo thành: thành phần khoáng vật sét, tính vỡ vụn, v v

3 Các đặc tính cơ lý của đất tạo thành : thành phần hạt, độ ẩm, cường độ nén, độ sệt, v v

1 Để biết rõ mức độ phá hỏng đá do nứt nẻ

2 Để biết rõ các đặc tính cơ học của đá.

3 Đánh giá và dự báo đất đá bị ép vắt

4 Đánh giá sự ổn định của các trầm tích không bền vững

5 Đánh giá sự ổn định tự đứng vững của gương hầm ở nơi đất đá không bền vững

1 Vì mẫu không có các vết nứt gãy nên giá trị không thể hiện đặc trưng đại diện của đất đá

2 Kết quả thực nghiệm thay đổi rất lớn do độ ẩm của mẫu đá mềm

3 Thí nghiệm cơ học có xu hướng bị ảnh hưởng lơn do xáo trộn khi lấy mẫu

Giải thích

(1) Việc khảo sát sơ bộ có thể nêu lên các vấn đề địa chất và/hoặc địa hình Khảo sátđịa chất chi tiết (sau đây gọi là Khảo sát chi tiết) là để làm sáng tỏ những vấn đề đó và đểnắm bắt và xem xét những nội dung sau đây:

(i) Cấu tạo địa chất tổng thể, sự phân bố và các đặc điểm của mặt cắt đường hầm;(ii) Phân loại đất đá với sự xem xét kỹ thuật dựa trên kết quả khảo sát;

(iii) Địa hình và địa chất tại vị trí cửa hầm, những tài liệu tham khảo cơ bản về cácvấn đề này và các biện pháp xử lý;

(iv) Đánh giá sự ổn định của gương, thiết kế hệ thống chống đỡ, chọn các phươngpháp phụ, các tài liệu tham khảo để chọn các phương pháp khai đào gương và cácphương pháp đào hầm;

(v) Sự phân bố và các đặc điểm của những điều kiện đất đá đặc biệt, dự báonhững vấn đề và hiện tượng, các tài liệu tham khảo cơ bản về các biện pháp xử lý.(2) Những đề mục khảo sát địa chất liệt kê trong Bảng* 2.4 Tham khảo bảng này đểchọn các đề mục khảo sát theo điều kiện đất đá của đường hầm và chọn phương pháp khảosát phù hợp

Các phương pháp trong số đã liệt kê không bao quát mọi vấn đề Khi có một vấn đề lớn thìphải thực hiện rất nhiều khảo sát để đi đến một quyết định chung và phải so sánh các kết quả với nhau

(3) Sau đây sẽ liệt kê những lĩnh vực được quan tâm đặc biệt trong khảo sát các điều kiện đất đá đặc biệt và những điều kiện đặc biệt khác (Xem Bảng*2.4 về các đề mục khảo sát đất đá đặc biệt)

1) Các loại đất đá dịch chuyển như đất trượt, sụt lở và đất đá ở mái dốc dự kiến có tai họa

Phải phân tích khả năng đất trượt, sụt lở và sập mái dốc ở cửa hầm, ở nơi bề dày tầng đất đá phủ mỏng như các thung lũng và các đường hầm gần mái dốc Phải đánh giá sự ổn định của đường hầm Cũng cần phải thực hiện các khảo sát để có thể xác định sự cần thiết vềcác biện pháp xử lý và thiết kế các trường hợp đó Khi đất trượt, sụt lở với quy mô lớn thì cầnphải xem xét khả năng chọn một tuyến tránh sự trượt, sụt lở đó

2) Vùng nứt nẻ / vùng uốn nếp

Có thể phát hiện một đứt gãy với một dải rộng của đới nứt nẻ bằng khảo sát sơ bộ (nghiên cứu tài liệu, ảnh hàng không, khảo sát trên mặt đất, v v ) Có thể ước đoán những

đặc điểm của đới nứt nẻ, như cường độ của đới nứt nẻ, bằng phương pháp thăm dò địa chấn, khoan khảo sát, v v

3) Đất đá không bền vững chứa nước

Đất đá không bền vững hoặc đất đá yếu như đất cát và đất sỏi tạo thành tầng sườn tích và một phần của tầng bồi tích chồng lên từ thời kỳ Noegen, đất đá núi lửa không bền vững như tro núi lửa hoặc sỏi (đá bọt) là đất đá không bền vững

Khi loại đất đá này tiếp xúc với nước có thể xảy ra những vấn đề: xói lở hoặc sập gương, đất đá lún hoặc sập khi bề dày tầng đất đá phủ mỏng, nước chảy vào nhiều Tầng cát không bền vững hoặc tầng sỏi cát thường có cấu trúc đơn giản vì vậy việc khảo sát địa chất trên bề mặt, khoan khảo sát, khảo sát địa vật lý trong lỗ khoan, khảo sát nước ngầm, v v có thể đánh giá các đặc điểm địa chất và khả năng bị xói lở đến một mức độ khá lớn.Thí nghiệm trong phòng lập ra chỉ số xói lở là đặc biệt quan trọng đối với cát mịn có cỡ hạt đồng đều

Bảng* 2.4 Quan hệ giữa điều kiện đất đá, các đề mục khảo sát và phương pháp khảo sát

4) Đất đá bị ép vắt

Đây là vùng đất đá mà mặt cắt ngang bên trong phát triển về phía trong do áp lực đất gia tăng rất lớn khi khai đào đường hầm Hiện tượng này quan sát thấy trong bùn kết Neogen,và đá túp, sét tại vùng đứt gãy, vùng vỡ vụn vò nhàu, sét solfataic, secpentinit Hiện tượng này không chỉ phụ thuộc vào loại và các đặc điểm của đá, mà còn liên quan chặt chẽ đến ứngsuất do áp lực tầng đất đá phủ và ứng suất do cấu tạo địa chất như cấu tạo uốn nếp Thường không thể dự báo phạm vi trương nở chỉ bằng một tiêu chuẩn

5) Đá nổ

Hiện tượng này xảy ra khi đá vỡ vụn bay khắp đó đây do khối đá và đá gần gươnghầm thình lình bị vỡ do nổ

Quan sát thấy hiện tượng này khi điều kiện ứng suất trong khối đá gần bằng giới hạn biến dạng do áp lực cao của đất và tại chỗ đó đạt đến ứng suất biến dạng phá hoại do khai đào và do xuất hiện sự giải phóng năng lượng biến dạng đàn hồi một cách bất thình lình.

6) Đất đá có nhiệt lượng cao, mạch nước nóng, khí độc, các kim loại nặng

Các kiểu đất đá này nằm trong vùng nhiệt dịch biến đổi, đới vò nhàu, đá xâm nhập vàtầng chứa dầu, than hoặc kim loại, v.v… Xác định điều kiện này trong giai đoạn khảo sát sơ bộ

7) Đất đá dự kiến có áp lực nước cao hoặc nhiều dòng nước chảy vào

Nước ngầm cách ly do sét ở chỗ đứt gãy, nước ngầm được giữ lại trong tầng không bền vững như là vật liệu từ nham thạch núi lửa, nước ở trong khe nứt và đới nứt nẻ, nước trong chỗ rỗng của đá vôi và dung nham, có thể tạo ra một lượng nước chảy vào rất lớn bất thình lình gây đổ sập hoặc xói lở Việc khảo sát thực hiện chủ yếu bằng phương pháp khoan

và khảo sát địa chất thủy văn dựa theo sự tham khảo những đề mục nêu trong 2) Vùng nứt nẻ và 3) Đất đá không bền vững chứa nước, hoặc ĐIỀU 13 “Khảo sát thủy văn”.

Sau đây là những lĩnh vực được quan tâm khi nghiên cứu các đường hầm có những điều kiện đặc biệt:

1) Tầng đất đá phủ mỏng

Ở tầng đất đá phủ mỏng đất đá thường là đất mềm hoặc đá mềm vì vậy tác động vòm không dễ xảy ra Đất đá như vậy dễ bị hư hại do lún đất đá trên mặt hay lún đất do đất đá bị tơi ra Cũng đã có những trục trặc về sự ổn định của gương và thành tường đường hầm Khi cómột công trình trên bề mặt thì phải tiến hành khảo sát để đánh giá độ lún và khu vực bị lún

2) Khi đường hầm xuyên qua khu vực đô thị

Các đường hầm xây dựng ở khu vực đô thị có nhiều hạn chế hơn so với các đường hầm xuyên núi vì các vùng xung quanh và điều kiện đất đá Trước đây, đường hầm xuyên dưới khu đô thị được xây dựng chủ yếu bằng phương pháp đào và lấp phủ hoặc phương pháp khiên chống, tuy nhiên gần đây áp dụng phổ biến hơn phương pháp đào hầm xuyên núi Cần phải khảo sát những điều kiện xung quanh như các công trình trên bề mặt và cấu trúc ngầm dưới đất Vấn đề này được nêu ra trong ĐIỀU 14 về Khảo sát môi trường

3) Khi đường hầm xuyên dưới nước

Khi xây dựng đường hầm xuyên dưới nước như dưới đáy biển sẽ gặp nguy hiểm là ngập nước do một lượng nước khổng lồ chảy vào đường hầm, vì vậy cần khảo sát cẩn thận Các đề mục khảo sát địa chất đối với các đường hầm dưới nước không khác với các đường hầm dưới đất bình thường, nhưng bị hạn chế khi thực hiện do độ sâu của nước và các dòng chảy Không thể kiểm tra trực tiếp, và điều này còn bị ảnh hưởng bởi giao thông đường thủy và các điều kiện môi trường có thể hạn chế phương pháp và mùa khảo sát

4) Giếng nghiêng và giếng đứng

Khảo sát về giếng cũng tương tự như đối với các bộ phận khác của đường hầm Biện pháp đối phó duy nhất với dòng nước chảy vào là thoát nước cưỡng bức, giếng bị ngập là điềunguy hiểm vì vậy cần khảo sát tỉ mỉ để ước tính lượng nước chảy vào.

5) Cửa hầm

Xây dựng cửa hầm là một trong những công việc khó khăn trong xây dựng đường hầm Điều kiện của cửa hầm trong các đường hầm luôn luôn khác nhau và đòi hỏi phải xem xét từng trường hợp Cần quan tâm đặc biệt đến cửa hầm có khả năng bị trượt lở đất hoặc mất

ổn định mái dốc và tham khảo mục 1) trên đây để khảo sát cẩn thận.

6) Trường hợp có công trình xây dựng lân cận

Khi xây dựng đường hầm gần những công trình hiện tại cần phải nắm chắc đặc điểm của những công trình đó như điều kiện xây dựng, địa điểm, môi trường, đất đá, xây dựng từ khi nào, v v để đường hầm không ảnh hưởng đến các công trình đó

ĐIỀU 13 Khảo sát thủy văn

Mục đích khảo sát thủy văn là dự báo khả năng và lượng nước chảy vào đường hầm

do xây dựng đường hầm, xem xét và đánh giá các vấn đề kế tiếp trong thiết kế và xây dựng và tác động đến môi trường xung quanh Thực hiện những đề mục khảo sát cần thiết vào những thời điểm thích hợp

[Giải thích]

Khi việc khai đào đường hầm gây ra dòng nước chảy vào thì những khó khăn trong xây dựng đường hầm tăng lên rất nhiều Dòng nước chảy vào sẽ làm giảm hoặc gây thiếu nước mặt

1) Dự báo dòng nước chảy vào bên trong đường hầm

Dòng nước chảy vào được phân thành hai loại: dòng nước tập trung khi xây dựng và dòng nước ổn định sau khi xây dựng đường hầm Việc xác định các loại dòng nước, lượng nước và khu vực có dòng nước chảy vào chủ yếu dựa vào cấu tạo của tầng chứa nước và những đặc điểm của tầng đó như tính thấm và hệ số tích trữ, v v

2) Các vấn đề cho thiết kế và xây dựng

Dòng nước chảy vào đường hầm không chỉ làm đảo lộn việc khai đào mà có thể gây sập gương và những điều tương tự, đây là điều quan trọng theo quan điểm an toàn khi xây dựng đường hầm và đạt hiệu quả kinh tế Dòng nước chảy vào tập trung gây ra nhiều vấn đề về thiết kế và xây dựng khi bắt đầu khai đào Cần xem xét các phương pháp phụ đối với thiết

bị xây dựng, các phương pháp khai đào và xử lý nước ngầm bằng cách dự báo vị trí và lượng nước chảy vào trong giai đoạn chọn tuyến, thiết kế và lập kế hoạch xây dựng Đo lượng nước chảy vào trong khi xây dựng, phân tích và so sánh với giá trị dự báo Cũng cần tiếp tục quan sát sau khi xây dựng xong để bảo dưỡng đường hầm

Sau đây là những vấn đề dự kiến trong thiết kế và xây dựng đường hầm:

i) Sự ổn định của gương, đặc biệt là sập gương, và xói lở cát trong đất đá không bềnvững;

ii) Áp lực của đất tăng; mở rộng sự hấp thụ nước của đá mềm và trượt lở;

iii) Khả năng chống đỡ giảm; bê tông phun hoặc neo đá dính bám không tốt, lún chânhệ thống chống đỡ bằng thép;

iv) Xử lý dòng nước chảy vào; ngập đường hầm, bố trí thiết bị xử lý dòng nước chảyvào, bố trí thêm thiết bị thoát nước và/hoặc máy bơm nước trong và sau khi xâydựng;

v) An toàn xây dựng: lũ lụt phá hủy nền đường;

vi) Sụt giảm chất lượng và bảo dưỡng; xói lở vật liệu chèn lấp hoặc cát do nước chảyvào và nước rò Sự xói mòn đất đá phía dưới vòm ngược hoặc nền đường bê tông.Sự phá hủy bê tông do nước axit, mạch nước nóng, v v ảnh hưởng trực tiếp đếncông trình do mực nước ngầm thay đổi không bình thường vì mưa nhiều hoặc điềuchỉnh chế độ bơm nước

3) Tác động đến môi trường xung quanh

Tác động của dòng nước chảy vào đường hầm đến các công trình nước xung quanh trở thànhmột vấn đề xã hội quan trọng về mặt bảo vệ môi trường Dòng nước chảy vào tập trung gây

ra tác động tạm thời, còn tác động chính đến môi trường xung quanh là do dòng nước chảyvào ổn định Vì vậy cần ước tính và đánh giá mức độ của tác động này như sự thiếu hụt nướctrong các giai đoạn chọn tuyến, thiết kế và lập kế hoạch xây dựng Cần chuẩn bị các biệnpháp đối phó kể cả việc chuyển đường hầm đi nơi khác Cần xác định sự cân bằng nước vào– nước ra kể cả dòng nước vào đường hầm trong và sau khi xây dựng Cần làm sáng tỏ mốiquan hệ nhân quả giữa việc xây dựng và tác động lên môi trường xung quanh Nếu cần thiếtthì thảo luận và đưa ra các biện pháp đối phó để ngăn ngừa sự gia tăng mức độ của tác độngnày

Sau đây là những hiện tượng cần xem xét liên quan đến tác động môi trường:

i) Giảm hoặc thiếu nước; nước sông, nước ngầm, nước chảy vào, nước tưới;

ii) Lún đất đá; biến dạng các công trình, lún bề mặt, lún đất đá;

iii) Thay đổi chất lượng nước; nhiễm bẩn nước mặt hoặc nước ngầm (nhiễm bẩn dophương pháp cách ly nước và thoát nước bên trong đường hầm), nước ngầm bịnhiễm mặn;

iv) Nước lạnh, nông nghiệp bị hại vì nước lạnh;

v) Gián đoạn dòng nước ngầm; trở ngại do gián đoạn dòng nước ngầm

4) Từng bước khảo sát thủy văn

Các khảo sát thủy văn gồm những hạng mục khảo sát địa chất thủy văn, khảo sát cân bằng nước vào – nước ra và khảo sát thủy văn môi trường Một tổng thể gồm việc xem xét kết quả những khảo sát vừa nêu, nghiên cứu tài liệu và kết quả khảo sát tình huống phải đượcthực hiện để đưa ra những dự báo và những đánh giá khác nhau Trong Bảng* 2.5 giới thiệu mục đích của các khảo sát khác nhau, nội dung và thời gian khảo sát

2.3.3 Khảo sát các điều kiện địa điểm

ĐIỀU 14 Khảo sát môi trường

(1) Thực hiện những khảo sát các điều kiện cơ bản liên quan đến môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, môi trường sống của con người v v trong phạm vi khu vực có thể bị ảnh

hưởng do việc xây dựng và trong thời kỳ sử dụng sau đó.

(2) Nhằm mục đích bảo vệ môi trường và kiểm soát ô nhiễm, phải tiến hành khảo sát để tìm đủ các biện pháp bảo vệ việc xây dựng không gây tác động nghiêm trọng đến môi trường sống của con người xung quanh địa điểm xây dựng

(3) Trong việc lập kế hoạch một dự án có quy mô đặc biệt to lớn cần đánh giá tác độngmôi trường theo luật pháp hoặc quy định, phải dự báo và đánh giá tác động môi trường

Bảng* 2.5 Đại cương về khảo sát thủy văn

äu Lập kế hoạch khảo sát bằng kiểm tra cấu

trúc địa chất thủy văn, sơ bộ điều kiện

nước ngầm và những vấn đề dự đoán

Đánh giá dòng chảy và quy mô giảm/thiếu

nước ở hầm dự kiến.

Kiểm tra tính thích hợp của các phương

pháp khảo sát khác nhau.

Dữ liệu từ các dự án xây dựng trước đây: Địa chất, tổng lượng nước, các điều kiện thi công, khu vực bị ảnh hưởng bởi sự thiếu nước.

Các biện pháp khắc phục

ên < Cấu tạo của tầng chứa nước>

Cấu trúc địa chất thủy văn, các tính chất

của nước ngầm , được tổng hợp trong

bản đồ địa chất thủy văn để dự đoán vị trí

dòng chảy và khu vực thu nước

Khảo sát địa chất bề mặt     Thăm dò địa vật lý     Khoan khảo sát     Khảo sát lỗ khoan     Kiểm tra chất lượng nước (hiện trường,

<Đặc điểm của tầng chứa nước>

Các hệ số thủy lực đối với nước như thấm,

tích tụ, được xác định bằng các lý

thuyết thủy lực để dự đoán lưu lượng dòng

nước và khu vực thu nước.

Thí nghiệm thấm đơn giản trong lỗ khoan (như thí nghiện cột nước)     Thí nghiệm áp suất dòng nước, thí

nghiệm phun nước    Thí nghiệm bơm, lỗ ngách ngang     Thí nghiệm theo dõi, hướng dòng và

ớc Khí tượng thủy văn, tổng dòng nước mặt,

khảo sát mực nước ngầm, … được thực

hiện để kiểm tra cân bằng nước nhằm dự

đoán trạng thái của nước ngầm trong khi

thi công.

Khí tượng thủy văn: nước mưa, nhiệt độ    

Dòng nước mặt: tổng lượng nước sông, hồ, bể nước, đập, nước tưới, các suối, v v

Mực nước ngầm: giếng quan trắc, giếng

Vận tốc bay hơi    

Nước chảy vào đường hầm, ảnh hưởng dến sự thiếu nước  

øng Kiểm tra nguồn nước và sử dụng nước ở

khu vực thu nước và những khu vực lân

cận để dự đoán ảnh hưởng của thi công

Nguồn nước: các suối, sông, hồ, bể chứa nước, giếng, ảnh hưởng của mưa    Sử dụng nước: cung cấp và thoát nước,

nước công nghiệp và nông nghiệp    

Dự báo lưu lượng, vị trí và khu vực thu

nước của dòng chảy vào của nước

Ví dụ về xây dựng trong quá khứ     Các điều kiện địa lý và địa chất thủy

ĐIỀU 15 Khảo sát luật pháp và các quy định điều chỉnh dự án

Khi lập kế hoạch một dự án, phải nghiên cứu trước pháp luật và các quy định điềuchỉnh dự án, nội dung của luật và quy định đó, các thủ tục, biện pháp cần phải áp dụng, v v

ĐIỀU 16 Nghiên cứu những yêu cầu đền bù

Tiến hành những nghiên cứu về yêu cầu đền bù để nhận đất cần cho dự án và đểnhận, hạn chế và kết thúc các quyền sau dự án

ĐIỀU 17 Nghiên cứu về thiết bị ở bên ngoài, các khu vực thải đá, v v

Thực hiện những khảo sát địa hình, địa chất, thời tiết, các điều kiện sử dụng đất,những tác động đến khu vực xung quanh và những đề mục khác cần để thu thập số liệu choviệc lập kế hoạch thiết bị ở bên ngoài, các khu vực thải đá, v v

2.3.4 Các kết quả khảo sát

ĐIỀU 18 Đại cương

Các kết quả khảo sát được hệ thống sắp xếp theo một hình thức cần thiết có sự hiểubiết đầy đủ về mục đích, được sắp xếp và lưu trữ để có thể sử dụng trong những giai đoạnkhác nhau của dự án

ĐIỀU 19 Sắp xếp và sử dụng các kết quả khảo sát các điều kiện đất đá

(1) Những kết quả khảo sát các điều kiện đất đá được đánh giá tổng hợp và xếp hạng theo mức độ quan trọng để có thể phân loại đất đá một cách đúng đắn theo mục đích của việcđó

(2) Đánh giá các tính chất của đất đá theo quan điểm địa kỹ thuật, sử dụng các kếtquả khảo sát điều kiện đất đá để áp dụng thỏa đáng vào thiết kế và lập kế hoạch xây dựng

ii) Mô tả sơ lược địa hình, và địa chất cùng với cấu tạo địa chất;

iii) Các bản đồ địa chất;

Ngoài mặt cắt ngang, trên mặt cắt dọc cũng ghi lại các kết quả khảo sát như loại đá, các tính chất của đá, vận tốc sóng đàn hồi, yếu tố đáng tin cậy và trạng thái dòng nước chảy vào (Xem H*.2.6) Sự quan tâm đặc biệt cũng dành cho các điều kiện đất đá đòi hỏi sự chú ý đặc biệt để thiết kế và xây dựng (Xem Điểm 2, Điều 10).

H*.2.6 Ví dụ về mặt cắt dọc

(2) Trên H*.2.7 giới thiệu sự đánh giá địa kỹ thuật các tính chất của đất đá bằng cách sử dụng các kết quả khảo sát các điều kiện đất đá Có hai phương pháp đánh giá đất đá: một

phương pháp dựa vào sự phân loại định tính và kinh nghiệm, và một phương pháp dùng các kỹ thuật phân tích.

1) Đánh giá định tính liên quan đến mức độ khó xây dựng

Điều quan trọng là đánh giá mức độ khó xây dựng dựa theo khả năng tự đứng vững của gương hầm, dòng nước chảy vào, tính chất trương nở hoặc bị ép vắt của đất đá và các điều kiện đất đá khác Trong Bảng* 2.8 là những ví dụ về các chỉ tiêu để đánh giá đất đá có

bị trôi hay không do dòng nước chảy vào, còn trong Bảng* 2.9 là những ví dụ về các chỉ tiêu để đánh giá tính chất của đất đá bị trương nở hoặc bị ép vắt

2) Sự phân loại đất đá theo các chỉ tiêu phân loại

Sự phân loại đất đá theo các chỉ tiêu phân loại được sử dụng có hiệu quả với mục đíchchọn làm chỉ tiêu các điều kiện đất đá để đấu thầu và thưởng hợp đồng Ở Nhật, các chỉ tiêu phân loại đất đá được thiết lập để sử dụng trong xây dựng hầm đường bộ, đường sắt và đườngnước tưới Ví dụ về chỉ tiêu phân loại đất đá sử dụng trong xây dựng hầm đường bộ được giới thiệu trong (Phụ lục tham khảo Bảng 4)

H*.2.7 Vị trí của việc đánh giá đất đá

3) Xây dựng mô hình địa kỹ thuật của đất đá.

Khi các điều kiện đất đá và điều kiện địa điểm tại vị trí xây dựng đường hầm có tính

chất đặc biệt như Điểm 2 của Điều 10 và cần phải có một thiết kế kỹ lưỡng thì đôi khi các phân tích về trạng thái và sự ổn định của đất đá được thực hiện trước khi xây dựng bằng cách sử dụng phương pháp phân tích lý thuyết và phương pháp giải tích theo mô hình địa kỹ thuật của đất đá

ĐIỀU 20 Sắp xếp và sử dụng những kết quả khảo sát các điều kiện địa điểm

Những kết quả khảo sát các điều kiện địa điểm được đánh giá tổng hợp và xếp hạngtheo mức độ quan trọng để cho việc lập kế hoạch xây dựng và thực hiện có thể tiến triểnsuôn sẻ theo mục đích của những việc đó

2.4 Lập kế hoạch xây dựng

2.4.1 Đại cương

ĐIỀU 21 Đại cương

Trong lập kế hoạch xây dựng, một công trình nghiên cứu được thực hiện chủ yếu đốivới các đề mục sau đây để đáp ứng những cơ sở của việc lập kế hoạch:

1) Các phân đoạn xây dựng;

2) Các phương pháp xây dựng và tiến độ;

3) Các đường lò công tác;

4) Các đường xây dựng, thiết bị bên ngoài và các khu vực thải đá;

5) Các biện pháp bảo vệ môi trường

[Giải thích]

Lập kế hoạch xây dựng thông qua việc nghiên cứu mục đích của đường hầm, sự định tuyến, mặt cắt ngang, các điều kiện đất đá, các điều kiện địa điểm, v v dựa trên các kết quảkhảo sát nhằm đáp ứng độ an toàn, tính kinh tế và giai đoạn xây dựng đã định của dự án

Bảng* 2.8 Ví dụ về các chỉ tiêu cho thấy khả năng đất đá có thể chảy

Yada và cộng sự

(1969)

Morito (1973)

Văn phòng thiết kế cấu trúc thuộc Hội Đường sắt Nhật Bản (1977)

Hội Kỹ sư Xây dựng Nhật Bản (1977)

Okuzono và cộng sự (1982)

Kiya và cộng sự (1993)

ố Dung trọng

 2,65 g/cm 3

Trọng lượng riêng

của hạt đất

(1) Cát có cỡ hạt đều đặn

 Hàm lượng cấp hạt mịn

(3) Tầng cát chứa nước giữa các tầng không thấm

Hàm lượng cấp hạt mịn  10%

Hệ số đồng đều  4

Hàm lượng cấp hạt mịn  8%

Hệ số đồng đều  6 Hệ số thấm  10 -3 cm/s

(1) Khó đứng riêng

 Độ chặt tương đối  80%

 Građient thủy lực lớn ở gần gương hầm (2) Điều kiện có thể xảy ra chảy Hàm lượng cấp hạt mịn  10%

2.4.2 Thiết lập các phân đoạn xây dựng và lập kế hoạch các phương pháp

xây dựng, tiến độ, thiết bị bên ngoài, v v

ĐIỀU 22 Thiết lập các phân đoạn xây dựng

Trong lập kế hoạch xây dựng, các phân đoạn xây dựng được phân bổ dựa trên sự xemxét chi phí xây dựng, mặt cắt ngang đường hầm, độ dốc, các điều kiện đất đá, các điều kiệnđịa điểm, v v

[Giải thích]

Trên H*.2.9 giới thiệu những ví dụ về phân chia đường hầm dài thành phân đoạn

H*.2.9 Sự phân chia những đường hầm dài thành phân đoạn xây dựng

Bảng* 2.9 Ví dụ về các chỉ tiêu cho thấy tính chất trương nở và bị ép vắt của đất đá

Otsuka và cộng sự (1980)

Sato và cộng sự (1980)

Yoshikawa và cộng sự (1988) Yếu tố tin cậy

bị ép vắt mạnh

hoặc trương nở

(2) 2  G n  4

dự đoán bị ép vắt

mạnh hoặc áp lực

đất đá cao

(3) 4  G n  6

dự đoán áp lực

cao của đất đá

(4) 6  G n  10

dự đoán có áp lực

của đất đá

(5) 10  G n

dự đoán hầu như

không có áp lực

của đất đá

Những điều kiện cho thấy có khả năng hết sức cao về áp lực của đất đá

(1) Khoáng vật sét chủ yếu trong đá là monmorilonit Hàm lượng hạt cỡ 2m hoặc nhỏ hơn là 30% hoặc cao hơn (2) Chỉ số dẻo  70%

(3) Khả năng trao đổi cation  35 meq/100g (4) Mức độ sập do chìm trong nước D

(5) Vật liệu bị vỡ nhiều trong mẫu khoan

Những điều kiện cho thấy có khả năng có áp lực trương nở (1) Khoáng vật sét chủ yếu trong đá là monmorilonit.

Hàm lượng hạt cỡ 2m hoặc nhỏ hơn là 20% hoặc cao hơn.

(1) Hàm lượng nước tự nhiên  20%

(2) Dung trọng (khô)  1,8 g/cm 3

(3) (Hấp thụ trong thí nghiệm thứ nhất / Hàm lượng nước tự nhiên)  2,0 (4) Mức độ vỡ

C - D (5) Hàm lượng monmorilonit  30%

(4) Mức độ vỡ vì nước

D Đất đá có tính chất bị ép vắt (1) 1,5  G n  2

(2) Hàm lượng monmorilonit  20% hoặc hàm lượng nước tự nhiên  20%

Bùn kết Neogen Hầm Akakura

Tầng Neogen – Mioxen Shiiya Tầng Đệ tứ – Pleistoxen Kaizume

Hầm Nabetateyama Tầng Neogen – Mioxen Shiiya

Định tính, (2) đến (5) và (10) tương quan với sự trương nở, nhưng (8) và (9) tương quan thấp

Hầm Seikan Mặt cắt Sanyoshi Bùn kết Neogen – Mioxen

Bùn kết Neogen

Ghi chú: 1 kg/cm 2 = 0,1 MPa

ĐIỀU 23 Phương pháp xây dựng và lập kế hoạch tiến độ

Khi lập kế hoạch xây dựng, việc xác định một phương pháp xây dựng phù hợp sẽ dựatrên sự xem xét mặt cắt ngang đường hầm, chiều dài của phân đoạn xây dựng, giai đoạn xâydựng, các điều kiện đất đá, các điều kiện địa điểm, v v và tiến độ xây dựng sẽ được lập kếhoạch trên những cơ sở đó

ĐIỀU 24 Các đường lò công tác

Khi lập kế hoạch các đường lò công tác phải tiến hành nghiên cứu mục đích, tiến độ,địa điểm, mặt cắt ngang, thiết bị cơ giới, sự bố trí địa điểm này khi hoàn thành xây dựng,v v có cân nhắc các điều kiện đất đá, các điều kiện địa điểm, v v