Giải pháp thi công đường hầm đi bộ bằng phương pháp kích đẩy (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ LÊ VIỆT GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHỊÊP HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ LÊ VIỆT GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHỊÊP MÃ SỐ: 60.58.20.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHỊÊP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành PGS.TS Nguyễn Đức Nguôn, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả nâng cao kiến thức khoa học hoàn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo, cán Khoa Đào tạo sau Đại học, Khoa Xây dựng, Bộ môn địa kỹ thuật, Bộ môn Công trình ngầm đô thị – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội bạn đồng nghiệp cộng tác, giúp đỡ tác giả trình học tập nghiên cứu Đề tài nghiên cứu Luận văn liên quan đến nhiều vấn đề phức tạp khác nhau, nên khó tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận nhận xét góp ý chân thành thầy cô, bạn đồng nghiệp để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Tác giả Vũ Lê Việt LỜI CAM ĐOAN Tôi xin can đoan luận văn thạc sĩ công trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ Hà nội, tháng năm 2015 Tác giả Vũ Lê Việt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Các vấn đề cần giải Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ 1.1 Khái niệm đường hầm 1.1.1 Khái niệm phạm vi áp dụng đường hầm 4 a Khái niệm đường hầm b Phạm vi áp dụng c Mặt trắc dọc đường hầm 1.1.2 Cấu tạo đường hầm a Kích thước mặt cắt ngang đường hầm b Lối lối vào đường hầm c Các hệ thống kỹ thuật đường hầm 12 1.2 Các giải pháp thi công đường hầm 1.2.1 Thi công đường hầm phương pháp đào mở 13 14 a Thi công đường hầm theo mái dốc tự nhiên b Thi công đường hầm sử dụng tường cừ để chắn giữ vách hố đào c Thi công đường hầm sử dụng tường cọc – ván, hàng cọc để chắn giữ vách hố đào d Thi công đường hầm sử dụng tường đất để chắn giữ vách hố đào 14 15 17 18 1.2.2 Thi công đường hầm phương pháp đào ngầm 20 a Thi công đường hầm phương pháp đào mỏ 21 b Thi công đường hầm phương kích đẩy 23 Chương II: GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY 27 2.1 Các phận phương pháp thi công kích đẩy 27 2.1.1 Thiết bị đào khu vực gương đào 27 2.1.2 Phần kết cấu vỏ đường hầm 32 2.1.3 Công trình xuất phát, công trình nhận 35 2.1.4 Thiết bị kích đẩy, sở tính toán lực kích bố trí 38 2.1.5 Mặt xây dựng thiết bị phụ trợ 39 2.2 Công nghệ thi công đường hầm phương pháp kích đẩy 2.3 Các biện pháp giảm ma sát bề mặt tăng chiều dài công trình 40 43 2.4 Các vấn đề thoát nước cho công trình 47 2.5 Các vấn đề thông gió cho công trình 48 Chương III ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY ĐỂ THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ TẠI NÚT GIAO GIẢI PHÓNG – LÊ THANH NGHỊ 3.1 Giải pháp thiết kế đường hầm nút giao Giải Phóng - Lê Thanh Nghị 52 52 3.1.1 Vị trí mặt trắc dọc công trình 52 3.1.2 Giải pháp thiết kế sơ công trình 56 3.2 Điều kiện địa chất công trình 59 3.3 Phương pháp kích đẩy thi công đường hầm 63 3.3.1 Mặt xây dựng 63 3.3.2 Tính toán bố trí kích thi công 64 3.3.3 Tính toán ổn định công trình xuất phát, công trình nhận 66 3.3.4 Trình tự thi công đường hầm phương pháp kích đẩy 74 3.3.5 Biện pháp thi công công trình xuất phát, công trình nhận 75 3.3.6 Biện pháp đào đất 82 3.3.7 Biện pháp giảm ma sát thi công kích đẩy 84 3.3.8 Biện pháp thoát nước thi công công trình 84 3.3.9 Biện pháp thông gió thi công 85 3.3.10 Các cố thường gặp biện pháp ngăn ngừa, khắc phục 86 3.3.11 Công tác an toàn lao động vấn đề môi trường công tác thi công hầm 90 QUY TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY 99 KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH CÁC BẢNG BIỂU SỐ HIỆU TÊN BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các loại khiên đào phạm vi áp dụng Bảng 2.2 Tiêu chuẩn nồng độ chất khí đường hầm Bảng 3.1 Đặc tính vật liệu lớp đất Bảng 3.2 Các đặc tính vật liệu tường biện pháp Bảng 3.3 Các đặc tính vật liệu chống DANH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ SỐ HIỆU TÊN HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các sơ đồ bố trí đường hầm dạng tuyến dọc đường trục ngã tư Hình 1.2 Các dạng trắc dọc đường hầm Hình 1.3 Hầm dạng mặt cắt ngang hình chữ nhật Hình 1.4 Hầm dạng mặt cắt ngang hình tròn Hình 1.5 Kích thước mặt cắt ngang điển hình đường hầm dạng Đường hầm bố trí vỉa hè di động Sân bay Frankfurt Hình 1.6 Hình 1.7 Hình ảnh lối lên xuống đường hầm Hình 1.8 Mặt cắt cầu thang Hình 1.9 Mặt cắt dọc đường lăn (a) thang (b) Hình 1.10 Sơ đồ gia cường vách hố đào: mái dốc tự nhiên (a) có chắn giữ vách (b- d) Hình 1.11 Một số loại cừ thép: Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ xây dựng đường hầm sử dụng tường cừ để chắn giữ vách hố đào Hình 1.13 Cọc BTCT gia cường thành hố đào Hình 1.14 Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ thi công tường đất đường hào chứa vữa sét Trình tự thi công hầm phương pháp “Tường đất” Hình 1.16 Các phương pháp đào hầm Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý mở hầm phương pháp kích đẩy Hình 1.18 Sơ đồ bố trí kích thiết bị hố Hình 1.19 Sơ đồ kích đẩy kết cấu dạng tròn Hình 1.20 Sơ đồ kích đẩy nen tổ hợp KM-35: Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thiết bị thi công đào hầm khiên thủ công Hình 2.2 Khiên giới hóa tác động liên tục Hình 2.3 Đường hầm giao thông giới Boston sử dụng thiết bị đào hầm tác động lựa chọn Hình 2.4 Sơ đồ gia tải gương hầm Hình 2.5 Sơ đồ khiên gia tải khí nén Hình 2.6 Vỏ đường hầm BTCT dạng hình tròn Vỏ đường hầm BTCT dạng hình chữ nhật Hình 2.7 Hình 2.8 Kết cấu mối nối đơn nguyên liền khối Hình 2.9 Cách nước cho mối nối đơn nguyên thép Hình 2.10 Công trình xuất phát thi công kích đẩy Hình 2.11 Công trình nhận thi công kích đẩy Hình 2.12 Sơ đồ kích đẩy đơn nguyên đường ngầm hình chữ nhật sử dụng băng chống giảm ma sát Sử dụng băng kép giảm ma sát thi công đường hầm phương pháp kích đẩy Boston, Mỹ Bơm huyền phù bentonit (sét polime) xung quanh võ hầm Các giai đoạn kích đẩy đường ngầm có sử dụng kích trung gian Các sơ đồ kích đẩy đường ngầm nhờ cáp phía (a) hai phía ( b) Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Sơ đồ hạ mực nước ngầm Hình 3.1 Vị trí đường hầm nút giao thông Giải Phóng – Lê Thanh Nghị Hình 3.2 Mặt bố trí đường hầm Hình 3.3 Trắc dọc đường hầm qua đường Giải Phóng Hình 3.4 Lối lên xuống đường hầm Hình 3.5 Chi tiết mặt cắt ngang đường hầm Hình 3.6 Kết cấu mối nối đốt hầm Hình 3.7 Mặt định vị hố khoan Hình 3.8 Bảng tra lực đẩy trọng lượng kích thủy lực Hình 3.9 Bảng tra chiều dài dung sai hành trình kích thủy lực Hình 3.10 Vị trí kích bố trí khung kích đẩy Hình 3.11 Mặt công trình xuất phát Hình 3.12 Mặt công trình nhận Hình 3.13 Mặt bố trí chống ngang công trình xuất phát Hình 3.14 Mặt bố trí chống ngang công trình nhận Hình 3.15 Biện pháp thi công đào đất Hình 3.16 Bố trí lỗ chờ bơm bentonit Hình 3.17 Bố trí hố thu nước công trình xuất phát Hình 3.18 Sơ đồ hình thành độ lún bề mặt thi công CTNĐT Hình 3.19 Các dạng đứt gãy lún bề mặt Hình 3.20 Biểu đồ phân bố độ lún đất cát (a) đất sét (b) Hình 3.21 Quan hệ thực nghiệm độ lún cực đại  m độ sâu tương đối đường ngầm H/D MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hiện nay, trình đô thị hoá bùng nổ Việt Nam, mật độ dân cư tập trung đô thị ngày cao, đô thị lớn Hà Nội TP Hồ Chí Minh Cùng trình đô thị gia tăng nhanh chóng phương tiện giao thông Tuy nhiên, hạ tầng đô thị phát triển không tương xứng với tốc độ phát triển phương tiện giao thông gây nhiều vấn đề nghiêm trọng Một vấn đề giao thông đô thi lớn tổ chức hệ thống đường hành cắt qua đường trục ôtô, đường sắt đường giao thông khác Có nhiều biện pháp tổ chức hệ thống đường hành áp dụng phổ biến kể đến xây dựng đường vượt mặt đất ( đèn tín hiệu, vạch kẻ đường, hàng rào, hành lang, biển báo dẫn v.v ), sử dụng cầu vượt hành dạng cầu Các phương pháp kể có nhiều ưu điểm, có nhiều nhược điểm không đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người qua đường, không đảo bảo cho chuyển động liên tục phương tiện giao thông, giảm tầm nhìn, giảm chất lượng kiến trúc cảnh quan quần thể đô thị … Ở nước ta năm gần số hệ thống đường hầm hành xây dựng tuyến đường quy hoạch tuyến đường vành đai đoạn từ Bán đảo Linh Đàm đến bến xe Mỹ Đình, đường 32 nâng cấp cải tạo, hầm vượt Ngã Tư Sở v.v Tuy nhiên công trình chủ yếu sử dụng phương thi công đào mở Với phương pháp thi công dẫn đến xáo trộn, phá vỡ trật tự lại phương tiện giao thông Trên giới để xây dựng đường ngầm hành trường hợp phương pháp khác không hợp lý, thực tế không cho phép gián đoạn tuyến người ta sử dụng phương pháp kích đẩy Bằng phương pháp người ta xây dựng đường hầm dài 150m đường sắt đường ngầm hành vùng ga tàu điện ngầm “ Begavai”, “Botanuxad”, “Vapsav” “Tusin” Matxcơva Việc nghiên cứu kinh nghiệm nước để đề xuất áp dụng điều kiện Việt Nam với mong muốn khắc phục hạn chế phương pháp thời vấn đề cấp thiết Do đó, luận văn tìm hiểu “Giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy” Phương pháp kích đẩy tiến hành công tác xây dựng mà không phá vỡ giao thông trục đường bị cắt qua, đảo bảo độ lún bề mặt tối thiểu, sử dụng cấu kiện đúc sẵn, đảm bảo chất lượng công trình rút ngắn thời gian xây dựng Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Mục tiêu đề tài nghiên cứu nội dung bản, công nghệ thi công giải pháp xây đường vượt ngầm phương pháp kích đẩy sở đó, kiến nghị sử dụng công nghệ cho công trình Việt Nam Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu giải pháp thi công đường hầm sử dụng Giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy Các vấn đề cần giải quyết: Khái quát giải pháp thi công đường hầm sử dụng ưu nhược điểm phương pháp Nghiên giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy nhằm áp dụng giải pháp để xây dựng cho công trình cụ thể Phương pháp nghiên cứu: Để đạt mục tiêu nghiên cứu nêu cần sử dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp phân tích tư hệ thống 3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Các kết nghiên cứu đề tài luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công xây dựng công trình ngầm đô thị, hoàn thiện thêm, sở khoa học để kiến nghị sử dụng rộng rãi phương pháp kích đẩy thực tiễn xây dựng công trình có quy mô lớn Việt Nam Nội dung nghiên cứu đề tài: Nội dung luận văn gồm ba chương: Chương I: Tổng quan giải pháp thi công đường hầm Chương II: Giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy Chương III: Áp dụng phương pháp kích đẩy để thi công đường hầm nút giao Giải Phóng – Lê Thanh Nghị THÔNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 100 KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với điều kiện mặt thi công chật hẹp, phương tiện giao thông hoạt động liên tục đô thị lớn, việc thi công đường hầm phương pháp kích đẩy khả thi hiệu Luận văn đánh giá, phân tích, đề xuất phương án giữ ổn định hố thế, hố nhận trình thi công kích đẩy Nội dung luận văn phân tích cố biện pháp phòng ngừa, khắc phục thi công công trình phương pháp kích đẩy Qua việc nghiên cứu tác giả đề xuất quy trình thi công đường hầm phương pháp kích đẩy, nhằm hạn chế cố gặp phải trình xây dựng công trình Đề xuất, kiến nghị Phương pháp kích đẩy phương pháp thi công công trình ngầm hiệu Vì cần nghiện cứu áp dụng rộng rãi đô thi lớn nước ta Cần nghiên cứu, ban hành tiêu chuẩn, dẫn kỹ thuật thiết kế, thi công, nghiệm thu để tạo hành lang pháp lý áp dụng phương pháp thi công công trình ngầm phương pháp kích đẩy Hướng nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp thi công kích đẩy đến công trình bề mặt, công trình lân cận điều kiện thi công địa chất khác Nghiên cứu áp dụng phương pháp kích đẩy để thi công số dạng công trình ngầm khác đô thị lớn nước ta TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương, "Cơ học đất" NXB Xây Dựng, 2003 Bùi Đức Chính đồng nghiệp, " nghiên cứu công nghệ kích đẩy thi công công trình ngầm Việt Nam" Viện khoa học Công nghệ GTVT, Hà Nội, 2007 Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt, " Tính toán thiết kế công trình ngầm " Phạm Khánh Hưng, "Thi công trạm cấp nhiên liệu ngầm phương pháp kích đẩy", Luận văn thạc sỹ ngành xây dựng dân dụng công nghiệp Nguyễn Bá Kế, "Thiết kế thi công hố móng sâu", NXB Xây Dựng, 2012 L.V Makốpsky, người dịch Nguyễn Đức Nguôn "Công trình ngầm giao thông đô thị".NXB Xây Dựng, 2004 Nguyễn Đức Nguôn, "Cơ sở thiết kế thi công công trình ngầm đô thị", NXB Xây Dựng, 2012 Báo cáo hội thảo, "Sự cố công trình xây dựng có phần ngầm học kinh nghiệm", 2008 Bùi Thanh Mai, " tính toán lún bề mặt gây thi công công trình ngầm theo công nghệ kích đẩy " Viện khoa học Công nghệ GTVT, Hà Nội 10 Phan Trường Phiệt, Áp lực đất tường chắn đất, NXB Xây Dựng 11 Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Quốc Hùng, " Thiết kế công trình ngầm giao thông " 12 Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tuấn, " Thi công hầm" 13 Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Trịnh Thành Phong, "Hầm Chui cho người xe đạp", Báo cáo nghiên cứu khoa học 14 Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, NXB Xây Dựng 15 TCXDVN 104 : 2007 " Đường đô thị yêu cầu thiết kế " 16 Tài liệu khảo sát địa chất xây dựng trung tâm điều trị khoa ung bướu bệnh viện Bạch Mai 17 Luận văn có sử dụng số ảnh tư liệu đăng trang web: www.hobas.com/engineering-guide/installation-methods/pipe jacking.html; www mts-p.de; www.tunnelboring.com.au ... Thi công đường hầm phương pháp đào mỏ 21 b Thi công đường hầm phương kích đẩy 23 Chương II: GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐI BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH ĐẨY 27 2.1 Các phận phương pháp thi công kích. .. cứu giải pháp thi công đường hầm sử dụng Giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy Các vấn đề cần giải quyết: Khái quát giải pháp thi công đường hầm sử dụng ưu nhược đi m phương pháp. .. Chương I: Tổng quan giải pháp thi công đường hầm Chương II: Giải pháp thi công đường hầm phương pháp kích đẩy Chương III: Áp dụng phương pháp kích đẩy để thi công đường hầm nút giao Giải Phóng – Lê