BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI PHẠM THANH HẢI ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG NGẦM TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CHO DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG HỆ THỐNG X
Trang 1BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
PHẠM THANH HẢI
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG NGẦM TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CHO DỰ
ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI YÊN XÁ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẠ TẦNG & ĐÔ THỊ
HÀ NỘI, NĂM 2016
Trang 2BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
PHẠM THANH HẢI KHÓA: 2014 - 2016
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG NGẦM TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CHO DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG HỆ
THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI YÊN XÁ
Chuyên ngành: Kỹ thuật hạ tầng & đô thị
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HẠ TẦNG & ĐÔ THỊ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN HỒNG TIẾN
HÀ NỘI, NĂM 2016
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của ban giám hiệu nhà trường Đại học Kiến Trúc và thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hồng Tiến, tôi đã thực hiện luận văn cao học với tên “Đề xuất công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước cho dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải Yên Xá”.Đến nay, luận văn đã hoàn thành Trước hết, tôi xin được tỏ lòng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Hồng Tiến, người trực tiếp hướng dẫn luận văn, đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi tìm ra hướng nghiên cứu, tiếp cận thông tin, tìm kiếm tài liệu, xử lý và phân tích cũng như giải quyết vấn đề… nhờ đó tôi mới có thể hoàn thành luận văn cao học của mình
Ngoài ra, trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài tôi còn nhận được nhiều sự quan tâm, góp ý, hỗ trợ quý báu của Thầy, Cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và người thân trong quá trình học tập và nghiên cứu
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất song không thể tránh được những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy, Cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn chỉnh hơn./
Xin trân trọng cảm ơn!
Trang 4ỜI M O N
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng
TÁ GIẢ UẬN VĂN
PHẠM THANH HẢI
Trang 5MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ
MỞ ẦU 1
1 Sự cần thiết 1
2 M n i n u 2
3 i tư n v p m vi n i n u 2
4 P ươn p p n i n u 2
5 n o ọ v t ự tiễn ề t i 2
6 Một s i niệm 3
7 ấu tr u n v n 4
NỘI DUNG 5
HƯƠNG 1 – THỰC TRẠNG VỀ ÔNG NGHỆ THI ÔNG TRONG XÂY DỰNG ƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ GIỚI THIỆU DỰ ÁN ẦU TƯ XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ NƯỚC THẢI YÊN XÁ 5
1.1 K i qu t về t n p H Nội 5
1.1.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên 5
1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 8
1.1.3 Phát triển đô thị và hạ tầng kỹ thuật 12
1.2 Thực tr ng về t i ôn xây dựng hệ th n t o t nước t i t n ph H Nội 17
1.2.1 Hiện trạng về hệ thống thoát nước thành phố Hà Nội 17
Trang 61.2.2 Hiện trạng thi công xây dựng đường ống thoát nước tại thành phố
Hà Nội 21
1.3 Giới thiệu Dự n ệ th ng xử ý nước thải Y n X 25
1.3.1 Vị trí quy mô và phạm vi phục vụ của dự án 25
1.3.2 Điều kiện dân cư khu vực Dự án 29
1.3.3 Điều kiện địa chất khu vực Dự án 29
1.3.4 Đặc điểm mạng lưới thoát nước khu vực Dự án 31
HƯƠNG 2 – Ơ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN VỀ ÔNG NGHỆ THI ÔNG NGẦM TRONG XÂY DỰNG ƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC TẠI HÀ NỘI 35
2.1 ơ sở ý u n 35
2.1.1 Đặc điểm chung của hệ thống thoát nước đô thị 35
2.1.2 Yêu cầu đối với công tác thi công xây dựng công trình ngầm đô thị 42 2.1.3 Yêu cầu về đấu nối hệ thống thoát nước 43
2.1.4 Các công nghệ thi công xây dựng ngầm đường ống thoát nước 44 2.1.5 Tiêu chí lựa chọn công nghệ 60
2.2 ơ sở p p ý 66
2.2.1 Luật Xây dựng 2014 số 50/2014/QH13 66
2.2.2 Nghị định 46/2014/NĐ-CP 67
2.2.3 Nghị định 39/2010/NĐ-CP 67
2.2.4 Các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn kỹ thuật về quản lý chất lượng công trình 67
2.3 Kinh nghiệm trong ng d n ôn n ệ t i ôn xây dựng ngầm ường n t o t nước tr n t ế giới v tron nước 68
2.3.1 Khái quát về tình hình ứng dụng công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước trên thế giới 68
2.3.2 Khái quát về tình hình ứng dụng công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước tại các đô thị ở Việt Nam 74
Trang 7HƯƠNG 3 – Ề XUẤT ÔNG NGHỆ THI ÔNG NGẦM TRONG XÂY DỰNG ƯỜNG ỐNG THOÁT NƯỚC CHO DỰ ÁN HỆ THỐNG XỬ NƯỚC THẢI YÊN XÁ 79 3.1 Qu n iểm lựa chọn ôn n ệ t i ôn xây dựng ngầm ường
n t o t nước 79 3.2 Lựa chọn ôn n ệ t i ôn n ầm ường n t o t nước cho
Dự n ệ th ng xử ý nước thải Y n X 79
3.2.1 Phạm vi tuyến ống thoát nước 79 3.2.2 Lựa chọn công nghệ thi công ngầm đường ống thoát nước cho dự
án hệ thống xử lý nước thải Yên Xá 89
3.3 Ứng d n p ươn p p o ở v o t i ôn tuyến ường ng
t o t nướ n i n u 92 3.4 Ứng d n ôn n ệ o n ẩy ng ngầm v o t i ôn tuyến ường n t o t nướ n i n u 93
3.4.1 Lựa chọn tuyến ứng dụng công nghệ thi công công trình ngầm 93 3.4.2 Quy trình khảo sát, thiết kế 96 3.4.3 Quy trình thi công 98
3.5 Một s vấn ề cần ưu ý v iải p p i với dự n Y n X 102 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
Trang 8DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt T n ầy
CTXD
CTN
Công trình xây dựng Công trình ngầm
HAB Horizontal Auger Boring – Máy khoan guồng xoắn
TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn nhà nước một thành viên
TBM Tunnel Boring Machine – Tổ hợp đào hầm
TN&XLNT Thoát nước và xử lý nước thải
Trang 9DANH MỤ HÌNH VẼ
S hiệu ìn T n ìn
Hình 1.1 Vị trí địa lý và ranh giới hành chính các quận huyện Hình 1.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước Hà Nội
Hình 1.3 Thi công dường ống bằng phương pháp đào hở Hình 1.4 Thi công cống thoát nước theo phương pháp đào hở ảnh
hưởng đến nhà dân Hình 1.5 Một số hình ảnh thi công đường ống cống thoát nước tại
Hà Nội Hình 1.6 Quá trình thi công theo phương pháp đào hở ảnh hưởng
đến giao thông Hình 1.7 Vị trí của 8 nhà máy xử lý nước thải tại Hà Nội Hình 1.8 Mặt bằng lưu vực S2 được đề xuất trong nghiên cứu khả
thi Hình 1.9 Sơ lược cấu tạo địa tầng dọc sông Tô Lịch
Hình 1.10 Cửa xả hiện trạng dọc sông Tô Lịch
Hình 1.11 Cống chung hiện trạng được lắp đặt tại những đoạn đường
nhỏ, hẹp Hình 1.12 Hệ thống đường, bờ kè ven sông
Hình 2.1 Phân loại công nghệ đào kín (trenchless method) Hình 2.2 Một số thiết bị tại giếng kích
Hình 2.3 Tổ hợp khiên đào hầm cơ giới hóa hoàn toàn loại thường Hình 2.4 Kết cấu máy khoan tạo đường hầm trong phương pháp
khiên đào Hình 2.5 Mô hình vận hành khoan HAB cơ bản
Hình 2.6 Theo dõi và điều hướng thiết bị cắt
Hình 2.7 Công nghệ khoan định hướng HDD
Hình 2.8 Sơ đồ khoan đóng ống
Hình 2.9 Mặt bằng tuyến cấp khí Gas Tokyo
Trang 10Hình 2.10 Mặt bằng tuyến IRUMA
Hình 2.11 Thiết bị đào bùn cân bằng áp lực, đường kính 1.000mm Hình 2.12 Thi công đường hầm qua sông Miami
Hình 2.13 Một số hình ảnh tại dự án xây dựng tuyến ống tại thành
phố Phoenix Hình 2.14 Một số hình ảnh tại dự án xây dựng tuyến ống qua đường ở
Bagdad Hình 2.15 Áp dụng công nghệ khoang ngang định hướng HDD tại
Trung Quốc Hình 2.16 Một số hình ảnh thể hiện quá trình thực hiệnai giđoạn 2
theo biện pháp thi công Hình 2.17 Một số hình ảnh thể hiện quá trình thực hiện giai đoạn 2
theo biện pháp thi công Hình 2.18 Thi công đường ống thoátu ước tại Bình Dương bằng công
nghệ khoan kích đẩy ống ngầm Hình 2.19 Đang thi công kích ống D500 thép tại Km 684+592 Hình 2.20 Một sốh ình ảnh tại công trường thi công tuyến cáp ngầm
qua kênh Đình Vũ Hình 3.1 Mối liên hệ giữa cống bao đường kính nhỏ và cống bao
đường kính lớn Hình 3.2 Tuyến cống và diện tích lưu vực
Hình 3.3 Trắc dọc tuyến cống chính từ cọc số 1 đến nhà máy xử lý
nước thải Yên Xá – lưu vực S2 (có liên quan đến độ sâu
chôn ống) Hình 3.4 Hiện trạng mặt đường khu vực hạ lưu Cầu Mới
Hình 3.5 Hiện trạng mặt đường Kim Giang
Hình 3.6 Quy trình khảo sát và lập dự án
Hình 3.7 Trình tự thiết kế
Hình 3.8 Cấu tạo của máy khoan kích đẩy tuần hoàn bùn loãng
Trang 11DANH MỤC BẢNG BIỂU
S hiệu bảng,
biểu
T n bảng, biểu
Bảng 1.1 Quy mô hệ thống thoát nước đô thị hiện trạng
Bảng 1.2 Thông tin chung về lưu vực NMXLNT Yên Xá
Bảng 1.3 Chất lượng nước thiết kế
Bảng 1.4 Lưu lượng nước thải thiết kế của NMXLNT Yên Xá Bảng 1.5 Khối lượng công thoát nước
Bảng 2.1 Vận tốc nhỏ nhất trong ống, cống, kênh mương thoát nước
thải, nước mưa Bảng 2.2 Vận tốc nhỏ nhất trong ống dẫn bùn
Bảng 2.3 Vận tốc dòng chảy lớn nhất cho phép
Bảng 2.4 Một số đặc điểm kỹ thuật của công nghệ HDD
Bảng 2.5 Lựa chọn công nghệ thi công công trình ngầm
Bảng 2.6 Tiêu chí lựa chọn công nghệ thi công công trình ngầm phù
hợp ứng với giá trị SPT Bảng 2.7 Tiêu chí lựa chọn công nghệ thi công công trình ngầm dựa
vào phân loại đất nền Bảng 2.8 Lựa chọn công nghệ thi công công trình ngầm theo mục đích
sử dụng Bảng 3.1 Thống kê đường kính và chiều dài tuyến ống thoát nước dọc
sông Tô Lịch Bảng 3.2 Đặc điểm chung, ưu/nhược điểm và các đặc điểm khác của
những biện pháp thi công Bảng 3.3 Thống kê khối lượng và biện pháp thi công đường ống thoát
nước dọc sông Tô Lịch Bảng 3.4 Một số vấn đề cần lưu ý và giải pháp khi thi công công trình
ngầm bằng công nghệ khoan kích ống ngầm
Trang 121
MỞ ẦU
1 Sự cần thiết
Trong những năm gần đây, nhịp độ phát triển tại các đô thị diễn ra ngày càng cao, với tỷ lệ đô thị hóa đạt khoảng 34,5% vào năm 2014 ộ mặt đô thị ngày càng thay đổi theo hướng văn minh hiện đại hơn, đi cùng với đó là hệ thống các công trinh hạ tầng kỹ thuật dần được hình thành, đồng bộ từng bước nâng cao chất lượng đô thị, cải thiện đời sống người dân, tạo lập nền tảng phát triển đô thị bền vững
Hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các đô thị của Việt Nam là hệ thống thoát nước chung Phần lớn hệ thống này được xây dựng cách đây khoảng 100 năm, chủ yếu để thoát nước mưa, ít khi được sửa chữa, duy tu, bảo dưỡng nên đã xuống cấp nhiều Việc cải tạo nâng cấp, xây dựng mới được thực hiện một cách chắp vá, về lâu dài sẽ không đáp ứng được yêu cầu phát triển đô thị
Với những thành tựu của khoa học tiên tiến, công nghệ thi công công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm (trong đó có công trình cấp, thoát nước,…) ngày càng phát triển với sự kết hợp đa dạng của các loại hình công nghệ thi công hiện đại Tại các đô thị cải tạo chủ yếu sử dụng phương pháp thi công đào hở trong xây dựng, cải tạo mạng lưới thoát nước và qua thực tế cho thấy việc áp dụng phương pháp này gặp nhiều khó khăn khi thi công trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, gây ách tắc giao thông, ảnh hưởng tới môi trường và sinh hoạt của người dân tại khu vực thi công Tuy nhiên trong thời gian vừa qua, một
số địa phương đã bước đầu ứng dụng một số công nghệ mới trong thi công xây dựng ngầm đường ống thoát nước Tiêu biểu trong số đó là công nghệ khoan kích đẩy ống ngầm được áp dụng tại dự án cải tạo môi trường nước kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè (thành phố Hồ Chí Minh); thi công tuyến ống thoát nước tại thành phố Thủ Dầu Một (tỉnh ình Dương); thành phố Huế (tỉnh Thừa Thiên Huế); thành phố Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng) Việc áp dụng công nghệ này đã đạt được một số hiệu quả khả quan, đồng thời quá trình thi
Trang 132
công không làm ảnh hưởng đến giao thông cũng như tốc độ lưu thông của các phương tiện Hiện nay, thành phố Hà Nội đang thực hiện một số dự án về thoát nước và xử lý nước thải, trong đó có dự án đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước Yên Xá, với mong muốn lựa chọn được những công nghệ thi công đường ống thoát nước phù hợp với điều kiện, tốc độ phát triển của một thành
phố đông dân Chính vì vậy, tác giả nghiên cứu đề tài "Đề xuất công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước cho dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải Yên Xá"
2 M n i n u
Phân tích đánh giá việc áp dụng công nghệ thi công trong xây dựng đường ống thoát nước tại thành phố Hà Nội, từ đó đề xuất lựa chọn công nghệ thi công xây dựng đường ống thoát nước phù hợp cho dự án hệ thống xử lý nước thải Yên Xá (dự án Yên Xá)
3 i tƣ n v p m vi n i n u
- Đối tượng nghiên cứu: Thi công xây dự án tuyến đường ống thoát nước chính dọc sông Tô Lịch sử dụng công nghệ thi công công trình ngầm
- Phạm vi nghiên cứu: Dự án hệ thống xử lý nước thải Yên Xá
4 P ƣơn p p n i n u
- Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập tài liệu;
- Phương pháp phân tích, tổng hợp để đưa ra lựa chọn công nghệ thi công đường ống thoát nước cho dự án Yên Xá;
- Phương pháp nghiên cứu kế thừa;
- Phương pháp nghiên cứu bằng bản đồ, sơ đồ hóa
5 n o ọ v t ự tiễn ề t i
- nghĩa khoa học: Hệ thống hóa các cơ sở lựa chọn công nghệ thi công công trình ngầm để cải tạo và xây dựng mới các đường ống thoát nước tại thành phố Hà Nội
Trang 143
- nghĩa thực tiễn: p dụng công nghệ thi công ngầm đường ống thoát nước đối với khu vực đô thị hiện hữu tại thành phố Hà Nội và dự án Yên Xá nhằm cải thiện môi trường, nâng cao chất lượng sống người dân đô thị
6 Một s i niệm
- Hệ thống thoát nước gồm mạng lưới thoát nước (đường ống, cống, kênh, mương, hồ điều hòa ), các trạm bơm thoát nước mưa, nước thải, các công trình xử lý nước thải và các công trình phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, chuyển tải, tiêu thoát nước mưa, nước thải, chống ngập úng và xử lý nước thải Hệ thống thoát nước được chia làm các loại sau đây:
+ Hệ thống thoát nước chung là hệ thống trong đó nước thải, nước mưa được thu gom trong cùng một hệ thống;
+ Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt;
+ Hệ thống thoát nước nửa riêng là hệ thống thoát nước chung có tuyến cống bao để tách nước thải đưa về nhà máy xử lý [8]
- Hệ thống thoát nước thải bao gồm mạng lưới cống, giếng tách dòng, đường ống thu gom và chuyển tải nước thải, trạm bơm nước thải, nhà máy xử
lý nước thải, cửa xả, và các công trình phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, tiêu thoát và xử lý nước thải. [8]
- Cống bao là tuyến cống chuyển tải nước thải từ các giếng tách nước thải để thu gom toàn bộ nước thải khi không có mưa và một phần nước thải đã được hòa trộn khi có mưa trong hệ thốngthoát nước chung từ các lưu vực khác nhau và chuyển tải đến trạm bơm hoặc nhà máy xử lý nước thải. [8]
- Lưu vực thoát nước là một khu vực nhất định mà nước mưa hoặc nước thải được thu gom vào mạng lưới thoát nước chuyển tải về nhà máy xử
lý nước thải hoặc xả ra nguồn tiếp nhận. [8]
Trang 154
7 ấu tr u n v n
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung chính của luận văn có ba chương gồm có:
- Chương I: Thực trạng về công nghệ thi công trong xây dựng đường ống thoát nước tại thành phố Hà Nội và giới thiệu dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải Yên Xá
- Chương II: Cơ sở khoa học và thực tiễn về công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước tại thành phố Hà Nội
- Chương III: Đề xuất công nghệ thi công ngầm trong xây dựng đường ống thoát nước cho dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải Yên Xá