Giải pháp bảo toàn dòng chảy khi xây dựng các nhà ga ngầm tuyến đường sắt đô thị số 3(ga hà nội nhổn) (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ HẢI HÀ GIẢI PHÁP BẢO TỒN DỊNG CHẢY KHI XÂY DỰNG CÁC NHÀ GA NGẦM TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ SỐ (GA HÀ NỘI – NHỔN) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ HẢI HÀ kho¸ 2016-2018 GIẢI PHÁP BẢO TỒN DỊNG CHẢY KHI XÂY DỰNG CÁC NHÀ GA NGẦM TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ SỐ (GA HÀ NỘI – NHỔN) LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ: 60.58.02.08 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN CÔNG GIANG HÀ NỘI – 2018 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu thực luận văn, nhận dạy dỗ, hướng dẫn giúp đỡ, động viên thầy giáo, đồng nghiệp gia đình, bạn bè Đến nay, luận văn hoàn thành Với kính trọng lòng biết ơn sâu sắc, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới: TS Nguyễn Cơng Giang, thầy tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian thực hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cám ơn lãnh đạo quan, đồng nghiệp nơi công tác tạo điều kiện giúp đỡ thời gian làm việc học tập Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới gia đình bạn bè, người dành cho tơi tình cảm nguồn động viên khích lệ Hà Nội, tháng năm 2018 Vũ Hải Hà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Hải Hà DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng, biểu Trang bảng biểu Bảng 3.1 Số liệu quan trắc nước ngầm Hà Nội (Nguồn TEDI - GIC) 81 Bảng 3.2 Giới hạn dao động độ lỗ hổng đất đá 87 Bảng 3.3 Trị số gradien thấm ban đầu J0 số loại đất đá 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình Trang hình Hình 1.1 Thành phố cổ Petra Hình 1.2 Thành phố ngầm Montreal – Canada Hình 1.3 Quy hoạch thành phố ngầm Mê Cung – Amsterdam Hình 1.4 Ga xe điện ngầm Moscow – Nga 10 Hình 1.5 Tàu điện ngầm Paris – Pháp 10 Hình 1.6 Tuyến phố ngầm ga Tokyo 11 Hình 1.7 Phối cảnh nhà ga Bến Thành – Thành phố Hồ Chí Minh 13 Hình 1.8 Kết cấu đường ngầm giao thơng giới 15 Hình 1.9 Kết cấu đường tơ ngầm sử dụng tường đất BTCT 15 Hình 1.10 Kết cấu vỏ hầm dạng vòm BTCT tồn khối mái vòm- tường thẳng 16 Hình 1.11 Kết cấu đơn ngun đường ngầm tròn 16 Hình 1.12 Sự cố sập hầm tàu điện ngầm munick 1994 18 Hình 1.13 Sự cố sụt lún mặt đất thi công đường hầm nước Hull 18 Hình 1.14 Dòng chảy ngầm bị chặn tường chắn đất CTN 20 Hình 1.15 Phân loại theo mối quan hệ độ cao CTN địa tầng ngầm 21 nước Hình 1.16 Phân loại theo cách thức hút nhả nước ngầm 21 Hình 1.17 Phân loại theo cách thức dẫn nước 21 Hình 1.18 Tuyến tàu điện ngầm số Kyoto – Nhật Bản 22 Hình 1.19 Mặt cắt dọc địa tầng khu vực xây dựng tuyến tàu điện ngầm – 23 Kyoto Hình 1.20 Mặt cắt ngang điển hình tuyến tàu điện ngầm – Kyoto 23 Hình 1.21 Mơ hình phương pháp bảo tồn dòng chảy tuyến tuynen 24 Hình 1.22 Sơ đồ giải pháp tường chắn đất có chức thu nhả nước 25 Hình 1.23 Ống dẫn nước lắp đặt thực tế 26 Hình 1.24 Tuyến tàu điện ngầm hoàn thiện năm 2004 Kyoto – Nhật Bản 26 [16] Hình 1.25 Sự cố tầng ngầm Pacific Viện khoa học Xã hội vùng Nam 28 sau cố ngày 9/10/2007 Hình 2.1 Sự phân bố áp suất chất lỏng đất mực nước ngầm 34 Hình 2.2 Sơ đồ mực nước ngầm có chuyển động nước xuống 35 qua đới bão hòa khơng có chuyển động ngang Hình 2.3 Tầng chứa nước không áp hay tầng chứa nước ngầm 36 Hình 2.4 Tầng chứa nước có áp có lớp chặn nằm 37 Hình 2.5 Thiết bị chứng minh thay đổi độ dốc chứa đầy cát có 41 nước thấm làm biến Hình 2.6 Sơ đồ thể đường dòng 42 Hình 2.7 Sơ đồ lưới thủy động lực dòng thấm 44 Hình 2.8 Sơ đồ dạng thấm a) Mặt b) Mặt cắt 45 Hình 2.9 Biểu đồ vận tốc thấm ứng suất tiếp nước chảy 46 ống trụ Hình 2.10 Thí nghiệm Darcy 49 Hình 2.11 Biểu đồ quan hệ v = f(J) 1) Công thức Darcy; 2) Cơng thức 53 Proni; 3) Cơng thức dòng dẻo - dính Hình 2.12 Vận động nước đất a) nước có áp; b) nước 55 khơng áp Hình 2.13 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp a) đáy cách nước 56 nằm nghiêng; b) đáy cách nước nằm ngang Hình 2.14 Sơ đồ vận động nước ngầm tầng chứa nước với 58 đáy cách nước nằm nghiêng Hình 2.15 Vận động nước tầng chứa nước khơng đồng 63 Hình 2.16 Vận động nước đất tầng chứa nước gồm hai 66 lớp Hình 2.17 Tầng chứa nước có hệ số thấm thay đổi theo phương vận 67 động Hình 3.1 Sơ đồ tuyến tàu điện ngầm thị TP Hà Nội 70 Hình 3.2 Mơ hình Ga tàu điện điện ngầm đô thị TP Hà Nội [7] 71 Hình 3.3 Mặt cắt ngang điển hình Ga tàu điện TP Hà Nội [8] 72 Hình 3.4 Bản đồ địa chất TP Hà Nội 73 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí hố khoan khảo sát xây dựng tuyến tàu điện 74 ngầm số 03 Hình 3.6 Mặt cắt địa chất ngang sơng Hồng 75 Hình 3.7 Mặt cắt địa chất hố khoan điển hình 76 Hình 3.8 Tần số độ sâu lấy mẫu 77 Hình 3.9 Quan hệ hàm lượng nước tự nhiên đơn vị trọng 78 lượng nước Hình 3.10 Quan hệ hàm lượng nước tự nhiên mẫu giới hạn 78 chất lỏng Hình 3.11 Biểu đồ chất dẻo 79 Hình 3.12 Kết phân tích nhiễu xạ đất sét nâu 79 Hình 3.13 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn khu vực xây dựng cơng 82 trình Hình 3.14 Sơ đồ tốn địa tầng có thay đổi mực nước ngầm 83 Hình 3.15 Sơ đồ thi cơng hố đào 84 Hình 3.16 Sơ đồ thi cơng ống thu, nhả, dẫn nước 84 Hình 3.17 Sơ đồ làm việc hồn thành q trình thi cơng 85 Hình 3.18 Một số hình ảnh thiết bị phương pháp bảo tồn dòng chảy 86 hệ thu nhả nước dạng ống trụ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, thành phố lớn Việt Nam đặc biệt Hà Nội ngày bị tải phát triển q trình thị hóa, tăng nhanh dân số phương tiện giao thông ô tô, xe máy Để đáp ứng nhu cầu sử dụng không gian ngày lớn người, đặc biệt đô thị lớn, việc phát triển tàu điện ngầm lựa chọn mà nhiều nước giới làm Hiện Việt Nam theo xu hướng để xây dựng tuyến tàu điện ngầm nội đô thành phố nhằm phục vụ cho nhu cầu giao thông lại ngày tăng người dân, xa phục vụ cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Tuy nhiên việc xây dựng nhà ga ngầm đô thị với mật độ xây dựng bên dày đặc với hệ kết cấu móng đa dạng, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống điện, hệ thống đường giao thông điều kiện địa chất thủy văn phức tạp gây nhiều khó khăn cho q trình tính tốn thiết kế thi cơng cơng trình ngầm Hệ thống không gian đô thị ngầm thành phố Hà Nội phủ định hướng quy hoạch phát triển bắt đầu tiến hành xây dựng nhiều cơng trình ngầm thị Tuy nhiên nhiều khó khăn đặt cho việc thực dự án này, bao gồm vấn đề giới hạn nguồn tài nguyên, nhân lực, thiên tai, biến đổi khí hậu, lượng, mơi trường … vấn đề đề cập đến nhiều hội thảo làm nhà chuyên môn, quy hoạch đau đầu vấn đề xử lý đất yếu tác động nước ngầm địa tầng Hà Nội Thực tế có nhiều cố thực cơng trình ngầm Đề tài nhằm nghiên cứu ảnh hưởng nước ngầm đến nhà ga ngầm giải toán quy hoạch khả thi vị trí nhà ga ngầm gặp cố tác động nước ngầm Xuất phát từ nhu cầu trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Giải pháp bảo tồn dòng chảy xây dựng nhà ga ngầm tuyến đường sắt đô thị số (ga Hà Nội – Nhổn) ” làm đề tài nghiên cứu 2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá mực nước ngầm khu vực thành phố Hà Nội ảnh hưởng tới nhà ngầm - Nghiên cứu sở khoa học để đưa giải pháp thoát nước xây dựng nhà ga ngầm - Nghiên cứu áp dụng phương pháp bảo tồn dòng chảy xây dựng nhà ga ngầm khu vực TP Hà Nội Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu phương pháp bảo toàn dòng chảy cho nhà ga ngầm - Phạm vi nghiên cứu khu vực địa chất, địa chất thủy văn TP Hà Nội - Thời điểm nghiên cứu thời điểm chuẩn bị thi công nhà ga ngầm tuyến đường sắt đô thị Hà Nội với số liệu địa chất, địa chất thuỷ văn khảo sát thực tế nhà ga ngầm năm 2018 Phương pháp nghiên cứu - Thống kê cơng trình ngầm thi cơng ngồi nước - Nghiên cứu lý thuyết nước đất theo phương pháp diễn giải Nghiên cứu, phân tích ứng xử nước đất với cơng trình ngầm theo lý thuyết ví dụ áp dụng thực tế - Áp dụng phương pháp tốn tính tốn đề xuất giải pháp hợp lý với điều kiện địa chất, địa chất thủy văn Hà Nội Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Luận văn đưa giải pháp bảo tồn dòng chảy phục vụ thi cơng nhà ngầm tuyến đường sắt đô thị số - Luận văn tài liệu tham khảo cho đơn vị, tổ chức liên quan đến công tác thiết kế, thi công nhà ga ngầm 3 Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận Kiến nghị, Tài liệu tham khảo Phụ lục, nội dung luận văn gồm ba chương: - Chương 1: Tổng quan xây dựng nhà ga ngầm - Chương 2: Cơ sở khoa học vấn đề bảo tồn dòng chảy cho ga Hà Nội – Nhổn - Chương 3: Nghiên cứu áp dụng phương pháp bảo tồn dòng chảy xây dựng nhà ga ngầm tuyến đường sắt thị số THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thơng 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 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Địa tầng Hà Nội cấu tạo tương đối phức tạp với lớp địa chất xen kẽ Bởi nước ngầm tồn đất phức tạp, khó lường tính chất vận động Khi xây dựng Cơng trình nhà ga ngầm khu vực TP Hà Nội cần thiết phải xét đến ảnh hưởng yếu tố nước ngầm Từ đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn, yêu cầu quy hoạch Hà Nội, xây dựng tuyến tàu điện ngầm, tổ hợp ngầm việc nghiên cứu áp dụng phương pháp Bảo tồn dòng chảy phù hợp Phương pháp Bảo tồn dòng chảy hạn chế làm biến đổi tính chất lý đất; hạn chế biến động cao độ mực nước ngầm; hạn chế phát sinh tác động phụ, tác động tăng thêm nước ngầm; đảm bảo lưu thông nguồn nước ngầm Phương pháp Bảo tồn dòng chảy có nhiều giải pháp dẫn dòng, thu nước nhả nước Tuy nhiên theo nghiên cứu ta thấy giải pháp hữu hiệu áp dụng dễ dàng với điều kiện thi công nhà ga ngầm TP Hà Nội giải pháp thu nước nhà nước dạng lõi trụ dẫn nước ống qua móng CTN (xem tham khảo mục 3.3.2) KIẾN NGHỊ Trong phạm vi luận văn đề cập đến việc nghiên cứu phương pháp hữu hiệu để xử lý nhà ga ngầm gặp dòng chảy ngầm Tuy nhiên, tác giả mong muốn phát triển toán thành tốn tối ưu việc tính tốn đường kính, số lượng vị trí đặt ống Cần tiếp tục nghiên cứu phân tích sâu tính chất lý lớp đất khu vực Hà Nội nói riêng, lãnh thổ Việt Nam nói chung để áp dụng phương pháp bảo tồn dòng chảy rộng rãi Bên cạnh việc đánh giá anh hưởng bất lợi trình thi cơng phải tuyệt đối tn thủ quy trình, quy phạm kỹ thuật thi cơng Trong cần ý tới công tác quan trắc lún, chuyển vị kết cấu tồn cơng trình ngầm nhằm chủ động đưa giải pháp linh hoạt đảm bảo mục tiêu dự án TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phan Ngọc Cừ (1981), Động lực học nước đất, Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội ThS Triệu Đức Huy (2007), Xây dựng mơ hình dòng chảy nghiên cứu mối quan hệ thủy lực nước mặt nước đất vùng Đan Phượng – Hà Tây, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội PGS TS Nguyễn Bá Kế (2009), Thiết kế thi cơng hố móng sâu, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội PGS TS Nguyễn Bá Kế (2009), Bài học từ cố sập đổ Viện khoa học xã hội vùng Nam TP Hồ Chí Minh, Viện khoa học Cơng nghệ xây dựng, Hội thảo khoa học “ Sự cố phòng ngừa cố cơng trình xây dựng ”, Hà Nội TS Nguyễn Đức Nguôn (2011), Cơ sở thiết kế thi cơng cơng trình ngầm thị, trường Đại học kiến trúc Hà Nội, Hà Nội GS TSKH Nguyễn Văn Quảng, KS Nguyễn Tráng (2008), Những học kinh nghiệm xây dựng tầng hầm Nhà cao tầng Việt Nam, Công ty APave Việt Nam Đông Nam á, TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hồng Tiến (2008), Cơng trình ngầm vấn đề quản lý có liên quan, Cục Hạ tầng kỹ thuật – Bộ Xây dựng, Hà Nội GS TS Nguyễn Trường Tiến, Nguyễn Đức Toản, Đặng Đình Nhiễm, Phạm Ngọc Tân, Lê Trung Kiên, Võ Ngọc Qn (2008), Cơng trình ngầm khơng gian ngầm Việt Nam hôm ngày mai, Hội CHĐ Địa kỹ thuật Cơng trình Việt Nam (VSSMGE), Hội thảo “ Những học kinh nghiệm quốc tế Việt Nam Cơng trình ngầm thị “, TP Hồ Chí Minh KS Dương Khánh Tồn, GS TS Nguyễn Quang Phích (2009), Rủi ro biện pháp phòng tránh xây dựng Cơng trình ngầm, Cơng ty sông Đà 10 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hội thảo “ Những học kinh nghiệm quốc tế Việt Nam Cơng trình ngầm thị “, TP Hồ Chí Minh 11.Nguyễn Uyên (2004), Cơ sở địa chất học đất móng cơng trình, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 12 Nguyễn Uyên (2006), Địa chất thuỷ văn ứng dụng, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 13 Hội thảo “ Quy hoạch quản lý phát triển không gian ngầm đô thị (2012), Báo cáo hội thảo, Tổng hội xây dựng Việt Nam – Bộ Xây dựng, Uỷ ban nhân dân, TP Hồ Chí Minh Tiếng Nước ngồi 14 Dr Nguyen Cong Giang, Yukihiro Kohata, Takao Sugimoto, Masaaki Katagiri (2012), An Example of Soil Profile in Ha Noi City, Nikken Sekkei, Viet Nam 15 Dr Nguyen Cong Giang, Yukihiro Kohata, Takao Sugimoto, Toshio Nakayama, Masaaki Katagiri, Seiji Nishiyama (2010), Soil profile of Holocene Layers in Ha Noi City, Earth Science (Chikyu Kagaku) Vol 64, Japan 16 Tadashi Hashimoto, Yujian Liu (2011), New Technologies for Underground Construction in Soft Ground of Urban Area, Geo-Research Institute, Japan 17.Takimoto Kumihiko, Yanachikenichi (2006), The state of affairs of large diameter shield tunnel method for Subway and the recent trend of shield technology in Japan, International symposium on underground excavation and tunnelling, Bangkok, ThaiLan 18 Some information look up from Geotechnics for Sustainable Development – Geotec Ha Noi (2011) and Internet 19 Takao Sugimoto - 杉 本 隆 男 (2004),地 下 水 流 動 保 全 ア セ ス メ ン ト と 東 京 の 対 策 事 例, 前 東 京 都 土 木技 術 研 究 所, Nikken Sekkei, Japan  ... TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI VŨ HẢI HÀ kho¸ 2016-2018 GIẢI PHÁP BẢO TỒN DỊNG CHẢY KHI XÂY DỰNG CÁC NHÀ GA NGẦM TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ SỐ (GA HÀ NỘI – NHỔN)... vị trí nhà ga ngầm gặp cố tác động nước ngầm Xuất phát từ nhu cầu trên, tác giả lựa chọn đề tài: Giải pháp bảo tồn dòng chảy xây dựng nhà ga ngầm tuyến đường sắt đô thị số (ga Hà Nội – Nhổn). .. nước ngầm khu vực thành phố Hà Nội ảnh hưởng tới nhà ngầm - Nghiên cứu sở khoa học để đưa giải pháp thoát nước xây dựng nhà ga ngầm - Nghiên cứu áp dụng phương pháp bảo tồn dòng chảy xây dựng nhà