Trong những năm gần đây cùng với tốc độ phát triển của đất nước, kết cấu hạ tầng được nhà nước chú trọng đầu tư. Hiện nay, nước ta đã và đang thi công xây dựng rất nhiều công trình đường hầm giao thông, thủy điện như các công trình đường hầm đèo Hải Vân, hầm Nậm Chiến, hầm thuỷ điện A Vương, hầm Đèo Cả
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DIÊM CÔNG HUY NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH NGẦM Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DIÊM CÔNG HUY NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH NGẦM Ở VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN VIẾT TUẤN PGS.TS NGUYỄN QUANG THẮNG HÀ NỘI - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Diêm Công Huy ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Mục lục ii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục bảng biểu v Danh mục hình vẽ vi MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH HẦM 1.1 Cơng nghệ thi cơng xây dựng cơng trình hầm Việt Nam 1.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu nước ngồi 17 1.3 Tổng quan cơng trình nghiên cứu nước 20 1.4 Định hướng nghiên cứu luận án 23 Chương 2: NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC CHO CÔNG TÁC ĐỊNH HƯỚNG HẦM KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH HẦM ĐỐI HƯỚNG Ở VIỆT NAM 24 2.1 Sai số đào thông hầm hạn sai cho phép 24 2.2 Nghiên cứu xây dựng sở khoa học yêu cầu độ xác định hướng hầm thi cơng hầm Việt Nam 31 2.3 Ước tính yêu cầu độ xác cho phép định hướng hầm thi cơng cơng trình hầm đối hướng Việt Nam 37 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG CÁC CƠNG TRÌNH NGẦM Ở VIỆT NAM 50 3.1 Nâng cao hiệu thành lập lưới khống chế mặt mặt đất thi công hầm 50 iii 3.2 Nâng cao độ xác chuyền tọa độ phương vị xuống hầm qua giếng đứng 59 3.3 Nâng cao độ xác chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng 67 3.4 Lựa chọn dạng lưới khống chế mặt hầm phù hợp với đặc điểm điều kiện thi công hầm 80 Chương 4: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ĐẢM BẢO ĐỘ CHÍNH XÁC THI CƠNG HẦM BẰNG CÔNG NGHỆ TBM (TUNNEL BORING MACHINE) 92 4.1 Quy trình đào hầm cơng nghệ TBM 92 4.2 Công tác trắc địa phục vụ thi công hầm công nghệ TBM (Tunnel Boring Machine) 95 4.3 Thành lập lưới mặt thi công hầm dạng lưới đường chuyền kép 101 4.4 Ứng dụng máy kinh vĩ quay để định hướng hầm thi công xây dựng đường hầm 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 128 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa EDM Electronic Distance Measurement GPS Global Positioning System KHCN Khoa học Công nghệ NATM New Austrian Tunnelling Mothod PTĐK Phương trình điều kiện SSTP Sai số trung phương TBM Tunnel Boring Machine TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TĐĐT Toàn đạc điện tử v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Sai số giới hạn đào thông hầm 26 Bảng 2.2 Độ lệch giới hạn thông số kết cấu mặt cắt 27 Bảng 2.3 Sai số giới hạn thi công hầm nước giới .31 Bảng 2.4 Quy định sai số trung phương (mi) 33 Bảng 2.5 Hạn sai cho phép trục tim hầm thi công 36 Bảng 2.6 Hạn sai cho phép thi cơng cơng trình hầm công nghệ TBM36 Bảng 2.7 Sai số trung phương (mi) thi công công nghệ TBM .37 Bảng 3.1 Kết tổng hợp ước tính độ xác sai số 58 Bảng 3.2 Kết tổng hợp ước tính độ xác phương vị .58 Bảng 3.3 Giá trị đại lượng đo tam giác liên hệ 62 Bảng 3.4 So sánh tọa độ điểm chuyền điểm P,G tầng cao 30m 64 Bảng 3.5 So sánh phương vị cạnh chuyền qua tam giác liên hệ xuống 65 Bảng 3.6 Kết đo khoảng cách từ máy TĐĐT đến phương phụ P 71 Bảng 3.7 So sánh kết chuyền độ cao theo ba phương pháp 72 Bảng 3.8 Kết kiểm nghiệm thước thép Disto 77 Bảng 3.9 Kết đo khoảng cách thiết bị Disto tầng đến 78 Bảng 3.10 Kết đo thực nghiệm Block N01 cơng trình 136 Hồ Tùng Mậu79 Bảng 3.11 So sánh kết chuyền độ cao theo hai phương pháp 79 Bảng 3.12 Bảng so sánh kết ước tính theo phương án 87 Bảng 3.13 Bảng kết so sánh độ lệch tọa độ theo phương án 88 Bảng 3.14 Bảng kết tính tốn phương án 88 Bảng 4.1 Bảng kết tính tốn phương án đo đường chuyền kép .111 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thi cơng theo phương pháp đào mở Hình 1.2 Ảnh thi công theo phương pháp đào mở ga Ba Son 10 Hình 1.3 Thi cơng theo phương pháp tường đất 11 Hình 1.4 Thi cơng hầm theo phương pháp hạ đoạn .12 Hình 1.5 Thi công hầm Thủ Thiêm theo phương pháp hạ đoạn 12 Hình 1.6 Thi cơng hầm theo phương pháp khai mỏ 13 Hình 1.7 Thi công hầm theo phương pháp NATM hầm Đèo Cả .15 Hình 1.8 Hình ảnh chung hệ thống TBM 17 Hình 2.1 Sai số đào thơng hầm mặt phẳng nằm ngang 24 Hình 2.2 Sai số đào thông hầm không gian 24 Hình 2.3 Sơ đồ minh họa đoạn hầm thẳng ……………………………… 38 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí mốc GPS thi cơng hầm Đèo Cả 53 Hình 3.2 Sơ đồ lưới GPS thi công hầm Đèo Cả (Phương án 1) 55 Hình 3.3 Sơ đồ lưới GPS thi công hầm Đèo Cả (Phương án 2) 56 Hình 3.4 Sơ đồ lưới GPS thi cơng hầm Đèo Cả (Phương án 3) 57 Hình 3.5 Định hướng qua giếng đứng 60 Hình 3.6 Định hướng qua giếng đứng xuống hầm máy chiếu đứng 61 Hình 3.7 Sơ đồ lưới đường chuyền thực nghiệm 63 Hình 3.8 Giếng đứng thi công hầm tàu điện ngầm tuyến Bến Thành – Suối Tiên TP Hồ Chí Minh .66 Hình 3.9 Sơ đồ chuyền độ cao TĐĐT qua giếng đứng xuống hầm .68 Hình 3.10 Sơ đồ chuyền độ cao thiết bị đo khoảng cách Disto 73 Hình 3.11 Sơ đồ minh họa giá trị S; D e ………………….……75 Hình 3.12 Hình ảnh đo đạc thực nghiệm thiết bị đo khoảng cách Disto 78 Hình 3.13 Lưới khống chế trắc địa hầm .81 Hình 3.14 Đường chuyền treo .83 Hình 3.15 Đồ hình lưới so sánh 84 vii Hình 3.16 Đường chuyền treo 84 Hình 3.17 Đường chuyền treo có đo kiểm tra bổ sung góc bên trái .85 Hình 3.18 Đường chuyền khép kín .85 Hình 3.19 Đường chuyền khép kín có đo thêm số góc - cạnh .85 Hình 3.20 Đường chuyền khép kín đo tất góc cạnh lưới 86 Hình 3.21 Sơ đồ bố trí mũi thi công đường hầm áp lực 89 Hình 4.1 Khoảng áp dụng loại khiên theo đường kính hầm 93 Hình 4.2 Sơ đồ bố trí phận cấu thành hệ thống TBM 93 Hình 4.3 Đầu cắt đường kính 13.9m 94 Hình 4.4 Thành lập điểm khống chế mặt mặt đất gần giếng đứng 95 Hình 4.5 Chuyền tọa độ từ trạm khống chế mặt đất xuống trạm khống 96 Hình 4.6 Chuyền tọa độ qua đường chuyền kép bên đường hầm 96 Hình 4.7 Chuyền tọa độ, độ cao lên trạm khống chế tạm thời 97 Hình 4.8 Hệ thống dẫn/định hướng TBM 98 Hình 4.9 Hệ thống định hướng TBM tự động 99 Hình 4.10 Buồng điều khiển TBM .100 Hình 4.11 Độ lệch vị trí trục đường hầm 100 Hình 4.12 Kích nối khớp TBM 100 Hình 4.13 Đoạn đường hầm phía sau TBM 102 Hình 4.14 Sơ đồ lưới đường chuyền kép .102 Hình 4.15 Sơ đồ đo góc - cạnh trạm lưới đường chuyền kép 103 Hình 4.16 Sơ đồ đo góc - cạnh hai trạm 2' đường chuyền kép 104 Hình 4.17 Sơ đồ đo góc - cạnh đoạn lưới đường chuyền kép 105 Hình 4.18 Lưới tứ giác nhỏ 107 Hình 4.19 Sơ đồ thực nghiệm lưới đường chuyền kép 109 Hình 4.20 Sơ đồ lưới đường chuyền treo đơn 110 Hình 4.21 Sơ đồ lưới đường chuyền treo kép 110 Hình 4.22 Sơ đồ lưới đường chuyền kép phù hợp .111 Hình 4.23 Dọi điểm máy PNL .112 viii Hình 4.24 Sơ đồ lưới đường chuyền hầm ………………………… 114 Hình 4.25 Đường chuyền hầm có đo thêm phương vị cạnh kinh vĩ quay ………………………………………… ………………………117 ... nhằm nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng hiệu công tác định hướng đường hầm thi công xây dựng cơng trình hầm Việt Nam giai đoạn thi công xây dựng - Đối tượng nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng. .. nghiên cứu 1- Nghiên cứu xác lập yêu cầu độ xác cho công tác định hướng hầm thi công cơng trình hầm đối hướng Việt Nam 3 2- Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu định hướng đường hầm thi công xây. .. hướng Việt Nam Chương 3: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu định hướng đường hầm thi công xây dựng công trình hầm Việt Nam Chương 4: Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật đảm bảo độ xác thi cơng hầm công