Giáo Sư Đỗ Như Tráng là một trong những giáo sư hàng đầu của Việt Nam trong lĩnh vực xây dựng hầm giao thông . Thành thạo nhiều ngôn ngữ. Tham gia nhiều các công trinh hầm lớn của Việt Nam . Sách hầm giao tông cung cấp những kiến thức tốt nhất cần thiết cho một kĩ sư xây dựng trong lĩnh vực hầm giao thông.
Cơng trình hầm giao thơng ĐỖ NHƯ TRÁNG CƠNG TRÌNH HẦM GIAO THÔNG HÀ NỘI 1-2016 GS.TS Đỗ Như Tráng Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thơng Chương Mở đầu 1.1 Định nghĩa Hầm cơng trình nhân tạo nằm lòng đất có hai đầu nối thông với mặt đất dùng vào mục đích giao thơng, dẫn nước bố trí hệ thống kỹ thuật khác… Hầm nằm ngang nghiêng, trường hợp cơng trình bố trí theo phương thẳng đứng gọi giếng Ngày hầm sử dụng phổ biến lĩnh vực khác kinh tế quốc dân đặc biệt nước phát triển Đa số cơng trình hầm, đặc biệt hầm lớn dùng vào mục đích giao thông hầm đường sắt, hầm đường bộ, đường thủy Một số cơng trình loại sử dụng hỗn hợp cho đường sắt ơtơ Các cơng trình hầm hạng mục phổ biến việc xây dựng cơng trình thủy lợi đầu mối trạm thủy điện, cơng trình trị thủy… Trong xây dựng phát triển thành phố, đặc biệt thành phố đại, hầm sử dụng rộng rãi để bố trí mạng lưới giao thơng, để làm kho tàng, bể chứa, gara, bãi chứa xe mục đích đặc biệt khác Theo cơng dụng đặc biệt kết cấu hầm chia thành nhóm loại sau: Bảng 1.1 STT Đặc điểm cơng trình Phân loại - Hầm đường sắt Hầm đường giao thông - Hầm xe điện ngầm - Hầm đường ôtô - Hầm cho người - Hầm đường thủy… - Hầm trạm thủy điện, thủy tích điện Hầm thủy lợi - Hầm thủy nông: hầm dẫn nước tưới tiêu, cải tạo đất - Hầm đường cấp thoát nước - Hầm đường thủy Hầm để bố trí hệ thống kỹ thuật, đặc biệt quan trọng thành phố, khu dân cư, khu công nghiệp Hầm cơng nghiệp khai thác mỏ Hầm có ý nghĩa đặc biệt GS.TS Đỗ Như Tráng - Hầm cấp, thoát nước - Hầm để cấp hơi, cấp nhiệt - Hầm để bố trí mạng lưới thơng tin liên lạc, mạng điện hệ thống lượng khác… - Hầm giao thơng - Hầm nước - Hầm thơng gió… - Hầm dùng cho mục đích qn sự: hầm phòng tránh, hầm chiến lược, hầm chứa máy bay, tàu thuyền… Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thơng - Các gara, kho tàng ngầm - Hầm cho nhà máy nhà máy điện nguyên tử, nhà máy quốc phòng có ý nghĩa đặc biệt… - Các trung tâm văn hóa, thương mại, nghỉ ngơi thành phố đại… - Hầm qua núi Theo khu vực xây dựng - Hầm đồng - Hầm thành phố… 1.2.Phân loại hầm theo phương pháp thi cơng Có nhiều phương pháp thi cơng hầm, phụ thuộc vào nhiều yếu tố chiều sâu đặt hầm, điều kiện địa chất thủy văn tuyến, yếu tố kinh tế, lịch sử cơng nghệ Có thể phân loại theo cách sau: Theo cách bảo tồn tầng phủ bên trên: đào lộ thiên đào kín Thi cơng hầm phương pháp lộ thiên (phương pháp đào hở) Phương pháp lộ thiên (phương pháp đào trần) thường áp dụng cho hầm đặt nơng, có mặt đủ rộng cho phép triển khai công tác mặt đất Tùy thuộc vào đặc điểm công trình, điều kiện địa chất thủy văn mà ta áp dụng phương pháp cụ thể khác như: phương pháp đào hố móng, phương pháp dùng chống di động, đào hạ giếng, phương pháp tường đất Tuy nhiên, trình xây dựng thường bao gồm bước sau: - Đào chống vách - Lắp ghép cấu kiện đổ bê tơng vỏ hầm tồn khối, lắp đặt lớp phòng nước (nếu có) - Lấp lèn đất đá bên xung quanh cơng trình, hồn thiện Một phương pháp thi công hầm vượt chướng ngại nước lộ thiên việc thi công theo công nghệ hầm dìm Thi cơng hầm phương pháp đào kín (đào ngầm) GS.TS Đỗ Như Tráng Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thơng Khi thi cơng hầm phương pháp đào kín, tùy thuộc vào đặc điểm cơng trình điều kiện địa chất thủy văn mà ta áp dụng phương pháp sau: phương pháp khoan nổ truyền thống, phương pháp khiên đào, phương pháp khoan đào, phương pháp kích đẩy, phương pháp đặc biệt (phương pháp giếng chìm ép, phương pháp làm lạnh, phương pháp phun vữa, phương pháp nổ ép…) Thi công hầm theo phương pháp mỏ Phương pháp gọi nhiều tên gọi khác như: phương pháp khoan nổ, phương pháp đào mỏ, đào moi, đào chui, áp dụng xây dựng đường hầm có tiết diện ngang dạng bất kỳ, hầu hết điều kiện địa chất thủy văn Quá trình xây dựng đường hầm biện pháp kỹ thuật gần giống q trình đào hầm lò khai thác mỏ khoáng sản, thường đào hang dẫn, đào mở rộng, chống đỡ vách hang, đổ vỏ hầm, lắp đặt thiết bị hoàn thiện Đây phương pháp thi cơng đường hầm khơng nước ta mà tồn giới Phương pháp đào mỏ bao gồm việc đào hang toàn tiết diện phận với việc thay phần đất đá đào chống tạm Khi đào tồn tiết diện thường xây vỏ hầm bê tơng tồn khối đổ chỗ lắp ghép cấu kiện đúc sẵn Khi đào hang phận đào hay nhiều hang có tiết diện nhỏ vượt trước (hang dẫn) từ tiến hành mở rộng tới đường biên thiết kế cơng trình Trong trường hợp Cơng tác đào hang tiến hành song song với với việc xây dựng vỏ hầm Để vỏ hầm tiếp xúc với đất đá, người ta tiến hành ép vữa xi măng vào sau vỏ hầm Người ta thường áp dụng số phương pháp thi cơng sau: Phương pháp vòm tựa: đào đất đá đổ bê tông vỏ tiến hành theo phần với trình tự từ vòm xuống Phương pháp đào mở rộng toàn gương (đào lần toàn gương): đào thu dọn đất đá thực từ xuống đổ vỏ hầm từ lên Phương pháp nhân đỡ đào đất đá theo chu vi Thi công hầm theo phương pháp khiên đào Phương pháp áp dụng điều kiện địa chất thủy văn phức tạp nhất, đất đá mềm yếu, khơng ổn định, chiều dài cơng trình lớn, tiết diện ngang khơng đổi Phương pháp thực chất xem phương pháp đào hầm có sử dụng vỏ chống giới di động - gọi khiên đào, máy liên hợp trang bị hệ thống giới để đào, bốc dỡ đất đá, lắp ghép vỏ GS.TS Đỗ Như Tráng Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thơng hầm Đồng thời, khung chống tạm vững chắc, bảo vệ tiến hành cơng việc xây lắp Khiên đào có nhiều hình dạng tròn, chữ nhật, elip… loại giới bán giới Dạng tròn sử dụng rộng rãi cơng tác xây dựng hầm Loại hình chữ nhật hình thang sử dụng đào đường thơng hang dẫn đường hầm có diện tích mặt cắt ngang nhỏ Các ưu điểm phương pháp không cần chia gương đào thành nhiều phần, không cần chống tạm, chuyển dịch đất đá xung quanh nhất, áp lực đất đá nhỏ Thi công hầm theo phương pháp NATM Quan điểm thiết kế thi công hầm theo phương pháp thi công truyền thống coi đất đá xung quanh gây áp lực tác dụng lên vỏ hầm Vỏ hầm kết cấu chịu lực Vì mà sau khai đào xong, cần nhanh chóng xây dựng kết cấu chống đỡ vỏ hầm để chịu tác động đất đá xung quanh NATM phương pháp thi công hầm bao gồm biện pháp mà việc hình thành đất đá xung quanh hầm liên kết thành kết cấu vòm chống Do đó, việc liên kết tự thân trở thành phần kết cấu chống đỡ Khi đào hầm, cân có nguyên thủy lực khối đá chuyển sang tình trạng cân mới, thứ cấp ổn định Điều đạt thông qua giai đoạn trước mặt với tiến trình phân bổ lại ứng suất đa dạng Mục đích NATM kiểm sốt tiến trình chuyển đổi cân nhắc mặt kinh tế an toàn Đây phương pháp thi công hầm áp dụng thành công hầm đường Hải Vân hầm Đèo Ngang nước ta Phương pháp thường áp dụng điều kiện đất đá tốt Khi đất đá yếu, rời rạc áp dụng NATM chi phí tốn phải dùng phương pháp phụ trợ Đối với cơng trình hầm qua núi, phương pháp khoan nổ truyền thống (phương pháp mỏ) ngày dần thay phương pháp thi công tiên tiến đại phương pháp thi cơng hầm Áo (NATM) Thi cơng hầm theo phương pháp kích đẩy Phương pháp kích đẩy kỹ thuật đào hầm sử dụng cho cơng trình ngầm đường ống kỹ thuật, thi công cách đẩy đoạn ống có chiều dài định Phương pháp sử dụng chủ yếu cho đường hầm có đường kính nhỏ đặt chiều sâu không lớn xây dựng nơi mà phương pháp đào hở khơng thích hợp Phương pháp kích đẩy chất phương pháp hạ giếng ngang Bản chất phương pháp chống tubin kín lắp đặt GS.TS Đỗ Như Tráng Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thơng vòng tiếp vòng khoang chun dùng cách xa gương hầm Cùng khoang kích ép chống vào gương hầm theo tiến trình đào đất Để giảm ma sát chống với khối đất, khơng gian phái sau bơm vữa sét Phương pháp xuyên sử dụng phương pháp kích đẩy Tuy nhiên, phương pháp khối đất nằm ống xuyên không lấy mà bị ép sang hai bên Qua thực tế thấy tiết diện nhỏ áp dụng phương pháp xun Thi cơng hầm theo phương pháp đặc biệt Hiện mà mật độ cơng trình thành phố lớn đông đúc, phương pháp thi công hầm lộ thiên trở nên khó khăn khơng hiệu mà ngược lại phương pháp đào kín lại phát huy hiệu rõ rệt Đặc biệt phương pháp khiên đào hay phương pháp đặc biệt nghiên cứu áp dụng mạnh mẽ Trong phương pháp làm lạnh, phương pháp nổ ép… áp dụng thử nghiệm Phương pháp giếng chìm ép sử dụng xây dựng móng sâu thiết bị nặng trụ cầu, mở giếng mỏ, đào hầm ngang Điểm đặc biệt phương pháp làm kín phần diện tích lân cận gương hầm hầm đào tạo nên áp lực khí nén áp lực nước ngầm ngăn cản nước ngập vào gương hầm, xói mòn đất cát chảy Tất thao tác mở hầm thực khoang giếng chìm có áp lực cao, khơng thích hợp cho sức khỏe cơng nhân nên áp dụng Phương pháp làm lạnh đất sử dụng đào hầm, hạ giếng, mở lò đứng nen đất cát chảy lo nước Ưu điểm cua loại trừ tồn dòng chảy nguy cát chảy Tuy nhiên, nhược điểm khó khăn việc đào đất đông lạnh, giá thành đông lạnh cao, nhiệt độ âm gương hầm Cơng tác đào đất đất đóng băng tiến hành phương pháp khoan nổ thông thường Phương pháp phun vữa phương pháp đặt biệt áp dụng để xử lý tính chất đất q trình thi cơng hầm Vữa dùng để bơm vữa xi măng, vữa sét, bi tum, nhựa tổng hợp để loại trừ tính thấm nước vào đất đá Xi măng hóa biện pháp phun vữa phổ biến nhất, phun hiệu cho khống chất đá nứt nẻ sỏi cuội khơng lẫn sét Bơm vữa xi măng vào đất qua lỗ khoan phun xi măng có trang bị thiết bị bơm, khoảng cách lỗ khoan tum hóa lỏng sử dụng khoáng chất nứt nẻ tồn nước hoạt tính Ngày loại nhựa hỗn hợp sử dụng để phun phổ biến vào khối đất có đặc tính khác GS.TS Đỗ Như Tráng Hà Nội 1-2016 Cơng trình hầm giao thông Phương pháp nổ ép thướng áp dụng để xây dựng cơng trình hầm có độ nhỏ (l