Phân tích các giải pháp gia cố nền móng cho công trình hầm chui trên địa bàn thành phố hà nội

Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích và đánh giá các giải pháp công nghệ gia cố nền móng cho công trình. Nghiên cứu các giải pháp công nghệ gia cố nền: Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT; Giải pháp bơm vữa Jet grouting ( Phụt vữa áp lực cao ); Giả pháp cột xi măng đất; Giải pháp cố kết chân không

Tôi xin cam đoan, luận văn Thạc sỹ kỹ thuật “Phân tích các giải pháp gia cố nền móng cho công trình hầm chui trên địa bàn thành phố Hà Nội” là công trình

nghiên cứu của tôi, với sự giúp đỡ tận tình của TS Hồ Xuân Nam

Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực Ngoài ra,

đề tài còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả, cơ quan

tổ chức khác và cũng được thể hiện rõ trong phần tài liệu tham khảo

Lời đầu tiên, tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hồ Xuân Nam đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa sau đại học Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội, ngành Xây Dựng công trình giao thông Trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện giúp

đỡ và cổ vũ tôi trong suốt thời gian theo học, thực hiện đề tài

Do thời gian có hạn, luận văn không thể tránh khỏi những sai sót Tôi mong được

sự góp ý đóng góp ý kiến của các quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn !

HỌC VIÊN

Nguyễn Huy Hoàng

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG TẠI TP HÀ NỘI VÀ CÁC DẠNG KẾT CẤU VƯỢT MỨC GIAO THÔNG ĐÔ THỊ 4

1.1 Khái quát về thành phố Hà Nội 4

1.1.1 Vị trí địa lý 4

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội và điều kiện địa chất 4

1.2 Hệ thống giao thông Hà Nội [1] 6

1.2.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông đường bộ 6

1.2.2 Hiện trạng giao thông chung và tình hình phương tiện tham gia giao thông 8

1.3 Các dạng kết cấu vượt nút giao thông trong đô thị [3], [4], [5], [17] 11

1.3.1 Công trình ngầm [2], [3], [4] 11

1.3.2 Công trình cầu vượt [5] 22

1.4 Kết luận 26

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN CHO CÔNG TRÌNH HẦM CHUI VƯỢT NÚT GIAO THÔNG TRONG ĐÔ THỊ 28

2.1 Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT 28

2.1.1 Giải pháp gia cố cọc vít [6] 28

2.1.2 Giải pháp gia cố cọc BTCT [7], [8] 35

2.2.1 Giới thiệu chung 38

2.2.2 Tổng quan về công nghệ 39

2.2.3 Ưu - nhược điểm, phạm vi áp dụng công nghệ khoan phụt vữa cao áp 42

2.2.4 Công nghệ thi công khoan phụt vữa cao áp 43

2.3 Giải pháp cột xi măng đất [11], [22] 49

2.3.1 Tổng quan về công nghệ 49

2.3.2 Ưu nhược điểm công nghệ trộn khô (DJM) 50

2.3.3 Thi công cột DJM 51

2.3.4 Phạm vi ứng dụng 59

2.4 Giải pháp cố kết chân không [12] 59

2.4.1 Tổng quan về công nghệ cố kết chân không 59

2.4.2 Phương pháp thi công cố kết chân không xử lý nền đất yếu 61

2.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp cố kết chân không 64

2.4.4 Các lĩnh vực áp dụng phương pháp cố kết chân không 64

2.5 Kết luận 65

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN THÍCH HỢP ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG HẦM CHUI QL6 TẠI NÚT GIAO THANH XUÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 66

3.1 Giới thiệu tổng quan về công trình nút giao Thanh Xuân [13] 66

3.1.1 Giới thiệu tổng quan 66

3.1.2 Quy mô, thông số kỹ thuật chính, căn cứ và tiêu chuẩn áp dụng của công trình 67

3.1.3 Căn cứ và tiêu chuẩn áp dụng 70

3.2 Địa chất gói thầu [13] 71

3.3 Giải pháp gia cố nền bằng cọc BTCT đúc sẵn cho thi công hầm chui Dự án nút giao Thanh Xuân 75

3.3.1 Tính toán xử lý nền hầm chui nút giao Thanh Xuân [13] 75

3.3.2 Quy trình công nghệ thi công cọc ép [14] 80

3.4 Ứng dụng giải pháp gia cố nền cọc xi măng đất theo công nghệ Jet

3.4.1 Điều kiện đất nền [15], [16], [17] 89

3.4.2 Các thông số tính toán cọc xi măng đất [15], [16] 90

3.4.3 Tải trọng gây lún 92

3.4.4 Kết quả tính toán và kiểm tra [18], [19] 92

3.4.5 Quy trình công nghệ thi công cọc xi măng đất theo công nghệ Jet Grouting [16] 94

3.5 Kết luận 97

KẾT LUẬN 99

1 Kết quả nghiên cứu của đề tài 99

2 Kiến nghị 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống giao thông 9

Bảng 1.2: Phân loại hầm ở Việt Nam theo tiêu chí / loại hầm 13

Bảng 1.3: Chiều rộng phần đường xe chạy cho hầm thành phố (m) 22

Bảng 2.1: So sánh công nghệ DJM của Bắc Âu và Nhật Bản ………54

Bảng 2.2: So sánh đặc điểm kỹ thuật máy trộn 54

Bảng 2.3: Đặc diểm kỹ thuật của dây chuyền thiết bị thi công DJM 56

Bảng 2.4: Thông số chi tiết bộ phận cung cấp vật liệu cho dây chuyền thi công DJM 57

Bảng 3.1: Bảng vị trí cọc thử phần hầm kín 83

Bảng 3.2: Bảng vị trí cọc thử phần hầm hở 83

Bảng 3.3: Bảng tổng hợp chỉ tiêu địa kỹ thuật các lớp đất 89

Bảng 3.4: Bảng kết quả tính toán độ lún dưới khối gia cố xi măng đất 93

Bảng 3.5: Bảng tính toán số liệu cấp phối vữa cho các cọc thử 96

Bảng 3.6: Bảng đánh giá kết quả thí nghiệm mẫu 97

HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình ảnh tắc đường nội đô thành phố Hà Nội 10

Hình 1.2: Sự có mặt của các dạng công trình hầm khác nhau trong thành phố 12

Hình 1.3: Hầm đường bộ Kim Liên 13

Hình 1.4: Hầm đường bộ nút giao Long Biên 14

Hình 1.5: Hầm đường bộ nút giao Thanh Xuân 15

Hình 1.6: Hầm đường bộ nút giao Trung Hòa 15

Hình 1.7: Các dạng mặt cắt ngang cơ bản của hầm giao thông 16

Hình 1.8: Mặt cắt ngang hầm thi công bằng máy đào TBM 16

Hình 1.9: Khổ giới hạn cho đường sắt khổ 1000 18

Hình 1.10: Khổ giới hạn cho đường sắt khổ 1435 18

Hình 1.11: Cấu tạo mặt cắt ngang hầm đường bộ nút giao Kim Liên- Hà Nội 20

Hình 1.12: Khổ giới hạn cho đường bộ 20

Hình 1.14: Cầu vượt với kết cấu dầm hộp liên tục 24

Hình 1.15: Cầu vượt với kết cấu nhịp đúc hẫng 24

Hình 1.16: Cầu vượt với kết cấu bản rỗng liên tục bằng BTCTDƯL 25

Hình 1.17: Cầu vượt với kết cấu vòm 25

Hình 1.18: Cầu vượt với kết cấu dây 26

Hình 2.1: Ống thép có cánh được phát triển từ công nghệ “Cọc vít EAZET-II” 29

Hình 2.2: Cọc vít ATT 29

Hình 2.3: Phương pháp thi công cọc ATT 30

Hình 2.4: So sánh khả năng chịu tải của cọc vít ATT và các loại cọc khác 31

Hình 2.5: So sánh khả năng chịu tải ngang của cọc vít ATT và cọc ống thép 31

Hình 2.6: Cọc chịu nhổ 32

Hình 2.7: Độ rung và tiếng ồn 33

Hình 2.8: Độ rung và tiếng ồn 33

Hình 2.9: Độ rung và tiếng ồn 34

Hình 2.10: Cao độ đầu cọc 34

Hình 2.11: Thi công cọc khoan nhồi 35

Hình 2.12: Mặt bằng bố trí cọc BTCT đúc sẵn hầm chui Thanh Xuân 37

Hình 2.13: Sơ đồ dây chuyền công nghệ Jet - Grouting 40

Hình 2.14: Các dạng phần tử khoan phụt vữa cao áp 40

Hình 2.15: Màng bê tông đất 41

Hình 2.16: Các dạng kết cấu khoan phụt vữa cao áp 41

Hình 2.17: Nguyên lý tạo cột khoan phụt vữa cao áp 43

Hình 2.18: Trình tự thi công công nghệ 44

Hình 2.19: Công nghệ đơn pha 45

Hình 2.20: Công nghệ 2 pha 45

Hình 2.21: Công nghệ 3 pha 46

Hình 2.22: Thiết bị sử dụng khoan phụt vữa 48 Hình 2.23: Dây chuyền thi công khoan phụt vữa cao áp hãng YBM- Nhật Bản 48

Hình 2.25: Trình tự thi công cột DJM 53

Hình 2.26: Sơ đồ cấu trúc cánh trộn phương pháp DJM theo công nghệ Nhật Bản 53

Hình 2.27: Ứng dụng công nghệ cột xi măng đất 59

Hình 2.28: Sơ đồ nguyên lý phương pháp MVC 62

Hình 2.29: Thi công phương pháp MVC 63

Hình 2.30: Sơ đồ nguyên lý phương pháp không có màng kín khí 63

Hình 2.31: Thi công phương pháp không có màng kín khí 64

Hình 3.1: Mặt bằng vị trí nút giao Thanh Xuân 66

Hình 3.2: Mặt cắt ngang hầm tại các vị trí 69

Hình 3.3: Mặt cắt địa chất 74

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí lỗ khoa địa chất 74

Hình 3.5: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H1 77

Hình 3.6: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H3A 78

Hình 3.7: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt H4B 79

Hình 3.8: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt U1A 79

Hình 3.9: Sơ đồ bố trí cọc BTCT đốt U7B 79

Hình 3.10: Địa chất tại đốt hầm chui H1 90

Hình 3.11: Mặt cắt bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 91

Hình 3.12: Mặt bằng bố trí cột xi măng đất hầm chui Thanh xuân 92

Hình 3.13 Quy trình thi công cọc xi măng đất 95

Hình 3.14: Sơ đồ công nghệ thi công cọc xi măng đất 95

Hình 3.15: Mô phỏng hình ảnh thi công tại hiện trường 95

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế

đã đẩy mạnh tốc độ đô thị hóa ở các thành phố lớn, đòi hỏi phải đẩy mạnh phát triển của cơ sở hạ tầng để kịp đáp ứng nhu cầu sinh hoạt của đô thị Do tốc độ phát triển đô thị hóa và tốc độ gia tăng dân số ngày càng tăng kéo theo tốc độ gia tăng của lưu lượng giao thông, đặc biệt là các thành phố lớn tốc độ lưu lượng giao thông gia tăng lên đến 15-20% Mặc dù hệ thống giao thông của thành phố đang phát triển không ngừng Nhiều tuyến đường lớn nhỏ tiếp tục được quy hoạch, mở rộng hợp lý, đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng, đảm bảo phục vụ tốt cho các hoạt động lưu thông, tuy nhiên nhiều nơi vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế Lưu lượng giao thông tại các nút giao lớn đã trở nên mãn tải gây sự ùn tắc giao thông và không đảm bảo an toàn cho các phương tiện tham gia giao thông Do sự tác động của tốc độ tăng trưởng kinh tế và đô thị hóa cao, tại thành phố Hà Nội cũng như các vùng phụ cận đã và đang có nhu cầu đi lại rất lớn của người dân Từ nhu cầu đó đã đòi hỏi sự phát triển tương ứng của hệ thống giao thông của thành phố, bao gồm cơ sở hạ tầng và phương tiện

Theo chiến lược phát triển giao thông đường bộ Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 cho thấy việc xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông là lĩnh vực được

ưu tiên nhằm xây dựng một kết cấu hạ tầng hoàn chỉnh, đồng bộ và bắt kịp tốc độ phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới Điều đó nói lên sự quan tâm của Đảng và Nhà nước đối với phát triển ngành giao thông vận tải, đồng thời đề ra trách nhiệm cho những cán bộ, kỹ sư cầu đường làm công tác thiết kế và thi công công trình xây dựng Do đó cần thiết phải đặt ra là nghiên cứu giải pháp kết cấu sao cho công trình thiết kế và thi công đạt hiệu quả tối ưu Thực trạng thành phố Hà Nội trong thời gian qua cho thấy, mạng lưới cơ sở hạ tầng cũng như phương thức quản lý khai thác còn nhiều bất cập, chưa bắt kịp với sự gia tăng của các phương tiện giao thông Điều bất hợp lý này cùng với những hạn chế của hệ thống vận tải hành khách công cộng, đã

và đang góp phần làm gia tăng số lượng phương tiện giao thông cá nhân, đặc biệt là xe máy trong khi cơ sở hạ tầng giao thông không đáp ứng kịp đã là nguyên nhân gây ra

ùn tắc, mất an toàn phổ biến, trầm trọng trong giao thông đô thị và kéo theo là ô nhiễm môi trường Để giải quyết các vấn đề này thành phố lớn như Hà Nội cần phải phát

triển phương tiện giao thông công cộng và xây dựng thêm nhiều các nút giao vượt khác mức để đồng bộ với hệ thống hạ tầng nhằm giải quyết ùn tắc và giảm thiểu những tai nạn giao thông tại các nút giao như hiện nay Giải pháp nút giao khác mức thường

có hai giải pháp chính là: Xây dựng cầu vượt hoặc công trình ngầm : hầm chui, Trong hạ tầng đô thị thì cầu vượt luôn được coi là một phần không thể thiếu và là một điểm nhấn quan trọng tạo nên những hiệu quả nhất định về mặt an toàn, tiện nghi khai thác cũng như về mặt mỹ quan cho đô thị Bên cạnh đó thì phương án xây dựng công trình ngầm cũng có những ưu điểm so với phương án xây dựng cầu vượt như khi yêu cầu về tĩnh không dưới cầu cao, tiết kiệm mặt bằng, giảm được gáng nặng của công tác giải phóng mặt bằng phục vụ xây dựng công trình giao thông, giảm ảnh hưởng tới môi trường trong quá trình thi công và khai thác công trình Đây là một vấn

đề mà tất cả các dự án xây dựng công trình giao thông ở Việt Nam và trên thế giới đều phải cân nhắc, đặc biệt khi xây dựng công trình trong các thành phố lớn Tại đô thị lớn như Hà Nội quỹ đất đã gần như cạn kiệt, các không gian xanh, không gian công cộng ngày càng bị thu hẹp, đòi hỏi việc phát triển phải hướng tới khả năng tận dụng, phát triển song song cả chiều cao lẫn chiều sâu của đô thị

Tuy vậy, ở một đô thị đông dân cư, điều kiện địa hình địa chất khác nhau việc lựa chọn được giải pháp kết cấu, công nghệ, biện pháp thi công sao cho phù hợp là hết sức khó khăn Mục tiêu chính của đề tài là giải quyết một phần những khó khăn trong quá trình thi công công trình ngầm bằng việc nghiên cứu, phân tích và lựa chọn giải pháp gia cố nền móng xung quanh khu vực thi công cho công trình ngầm điển hình là công trình hầm chui đem lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công trên địa bàn thành phố Hà Nội

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích và đánh giá các giải pháp công nghệ gia cố nền móng cho công trình Nghiên cứu các giải pháp công nghệ gia cố nền: Giải pháp gia cố cọc vít, cọc BTCT; Giải pháp bơm vữa Jet- grouting ( Phụt vữa áp lực cao ); Giả pháp cột xi măng đất; Giải pháp cố kết chân không

- Nghiên cứu, phân tích, so sánh và lựa chọn công nghệ gia cố nền móng tối ưu, phù hợp với điều kiện thi công trên địa bàn thành phố Hà Nội

3 Phạm vi nghiên cứu

- Các công trình hầm và công trình ngầm đã, đang và sẽ được xây dựng trong nước

và trên thế giới

- Các tài liệu nghiên cứu trước đây về các giải pháp gia cố nền móng

- Đối chiếu với các quy trình, thiết kế, thi công hiện nay

4 Đối tượng nghiên cứu

- Các giải pháp gia cố nền móng ứng dụng cho thi công hầm chui được áp dụng trong nước và trên thế giới

- Các điều kiện đặc thù áp dụng trong điều kiện thành phố Hà Nội

5 Phương pháp nghiên cứu

- So sánh kết hợp giữa thực tế và lý thuyết, quy trình hiện hành để tìm giải pháp phù hợp, tối ưu để áp dụng

- Nghiên cứu lý thuyết, biện pháp thi công, thiết bị, yêu cầu quản lý chất lượng giải pháp thích hợp cho công trình hầm chui

- Nghiên cứu phương pháp tính toán, thiết kế giải pháp gia cố nền móng thích hợp cho công trình hầm chui

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIAO THÔNG TẠI TP HÀ NỘI VÀ CÁC DẠNG KẾT CẤU

VƯỢT MỨC GIAO THÔNG ĐÔ THỊ 1.1 Khái quát về thành phố Hà Nội

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội và điều kiện địa chất

1.1.2.1 Đặc điểm kinh tế của thành phố Hà Nội

Trong những năm gần đây, kinh tế thành phố Hà Nội đã có những phát triển rất lớn, thực sự trở thành một trong những khu vực kinh tế trọng điểm của cả nước Cùng với những thay đổi trong cơ chế, chính sách, phát triển cơ sở hạ tầng, cải thiện môi trường đầu tư, Hà Nội trở thành khu vực hấp dẫn đối với tất cả các thành phần kinh tế trong và ngoài nước

+ Sản xuất công nghiệp:

TP Hà Nội là địa bàn tập trung công nghiệp lớn của cả nước, tài sản cố định của thành phố chiếm 1/3 tài sản cố định của vùng Bắc Bộ Năm 2001 GDP công nghiệp Hà Nội chiếm 7,44% so với ngành công nghiệp của cả nước và 36.7% so với công nghiệp của cả vùng Bắc Bộ

Trong những năm gần đây, công nghiệp của Hà Nội từng bước phát triển mạnh

mẽ Tỷ trọng GDP công nghiệp trong cơ cấu GDP của Hà Nội hiện chiếm khoảng 38,5%

+ Xây dựng:

Cùng với việc đổi mới cơ chế chính sách, lành mạnh hóa môi trường đầu tư, TP

Hà Nội cũng tập trung đầu tư vào lĩnh vực xây dựng để phát triển cơ sở hạ tầng, đẩy mạnh sản xuất, cải thiện điều kiện xã hội và nâng cao mức sống của người dân

+ Sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản

+ Giá trị sản xuất nông nghiệp của thành phố Hà Nội trong những năm vừa qua nhìn chung tăng thấp, có năm chỉ đạt mức 2.37%/năm Kinh tế trang trại bước đầu được hình thành và phát huy có hiệu quả Một số công nghệ mới đặc biệt công nghệ sinh học được quan tâm ứng dụng Hiện nay Hà Nội đang hình thành các vùng sản

xuất hoa, cây cảnh, rau sạch, cây ăn quả đem lại hiệu quả kinh tế cao.Thương nghiệp, dịch vụ và du lịch

Ngành thương nghiệp, dịch vụ và du lịch của thành phố Hà Nội đang phát triển rất mạnh, không những đáp ứng được nhu cầu của toàn thành phố mà còn là nguồn phân phối, lưu thông hàng hóa, cung cấp dịch vụ cho khu vực miền Bắc và cả nước Hoạt động xuất nhập khẩu của Hà Nội đã đạt được những thành tích đáng kể cả trong xuất khẩu và nhập khẩu

Hệ thống dịch vụ tài chính, ngân hàng được mở rộng và đáp ứng cơ bản các yêu cầu sản xuất và đời sống nhân dân trên địa bàn thành phố

Hoạt động của ngành du lịch đã được chú ý và có sự tiến bộ, vai trò thể hiện rõ dần Trong những năm qua, cùng với nhịp độ phát triển khách du lịch của cả nước Khách du lịch quốc tế đến Hà Nội tăng nhanh mang lại nguồn thu ngoại tệ lớn cho các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực các ngành dịch vụ có liên quan

1.1.2.2 Điều kiện địa chất

Khu vực thành phố Hà Nội đặc trưng bởi địa hình đồng bằng thấp, trũng, với độ cao tuyệt đối thay đổi trong khoảng 5-6 m và bị phân cách bởi hệ thống sông, ngòi, kênh, mương, ao, hồ Cấu tạo địa chất rất phức tạp Cột địa tầng địa chất cũng được bắt đầu bằng lớp đất lấp rồi đến một tập các lớp sét, sét pha, cát pha xen lẫn các lớp bùn cát, bùn sét, bùn hữu cơ Tập này có chiều dày lên đến 25-30 m Dưới nó là tầng

cát, cuội, sỏi chứa nước Tầng chứa nước thường được chia thành phụ tầng trên và phụ tầng dưới, giữa chúng là một lớp sét có bề dày khoảng 3-4 m ở độ sâu 33-37 m Tính chất vật lý và cơ học của tập đất yếu nói trên thấp: độ ẩm tự nhiên W = 35-40% và lớn hơn, hệ số rỗng e > 1, góc ma sát trong  = 5-10o hoặc nhỏ hơn, lực dính kết C = 0,1-0,25 kg/cm2 Khu vực này, quá trình đô thị hóa phát triển nhanh, nhưng thiếu quy hoạch tổng thể Mật độ dân số cao đạt 3000-4000 người/km2, tập trung ở các khu chung cư, các khu phố cổ, bệnh viện, khách sạn Số lượng các loại chất thải rắn, chất thải nước rất lớn, là nguồn gốc gây ra nạn ô nhiễm đất đai, sông, hồ, kênh mương Các quá trình địa chất ngoại sinh bao gồm mực nước dưới đất bị hạ thấp mạnh, lún mặt đất đạt vài ba centimet/năm, ngập lụt, ô nhiễm v.v… Để tính bền vững của môi trường địa chất không suy giảm tiếp theo, cần phải tìm kiếm và áp dụng các công nghệ xử lý thích hợp để gia cố móng công trình, nâng cao chất lượng nước dưới đất, xử lý triệt để các chất thải rắn, chất thải nước và hạn chế tình trạng ô nhiễm cả địa quyển, khí quyển

và thuỷ quyển

Căn cứ trên địa tầng các lỗ khoan đã thực hiện trong khu vực có thể nhận định sơ

bộ như sau:

- Ngoài lớp đất lấp, các lớp gần trên mặt là lớp đất yếu

- Nhiểu chỗ xen giữa các lớp đất tốt là lớp đất yếu

- Các lớp đất tốt có bề dày lớn đều nằm dưới sâu từ -45m đến -60m với cao độ mặt lớp thay đổi khá lớn Dự kiến cao độ mũi cọc nên nằm trong phạm vị lớp địa chất này

- Các khu vực dự kiến đi tuyến ngầm đều ở phía trên lớp đất tốt có bề dày lớn Như vậy là phạm vi hầm đều nằm trong lớp địa chất không tốt

1.2 Hệ thống giao thông Hà Nội [1]

1.2.1 Hiện trạng mạng lưới giao thông đường bộ

1.2.1.1 Mạng lưới đường nội địa

Trên địa bàn Thành phố Hà nội có khoảng 4160,31km đường: trong đó 9 quận nội thành cũ có 643 km đường (chiếm khoảng 6,8 % diện tích đất đô thị) quận Hà Đông có 37,1 km đường (chiếm 8,8 % diện tích đất đô thị), thị xã Sơn tây có 50,7 km đường (chiếm 4,9 % diện tích đất đô thị) 237 cầu các loại ( trong đó trên dịa bàn Hà Nội cũ là 160 cầu, địa bàn Hà Nội mở rộng 77 cầu) bao gồm các tuyến đường trục

hướng tâm, tuyến đường vành đai, tuyến phố chính đô thị, đường phố khu vực và đường ngoài đô thị Mật độ đường bình quân ở nội thành còn thấp 4,08 km đường/km2

và 0,19km đường/1000 dân Mạng lưới này còn phân bố không đều như quận Hoàn Kiếm có 13,9 km đường/km2, trong khi quận Đống Đa chỉ có 2,19 km đường/km2 Mạng lưới đường nội đô có các đường trục chính là:

- Đường Giải Phóng - Lê Duẩn

- Đường Nguyễn Trãi - Nguyễn Lương Bằng – Tôn Đức Thắng

- Đường Cầu Giấy - Kim Mã - Nguyễn Thái Học - Tràng Thi

- Đường Đội Cấn - Lê Hồng Phong - Điện Biên Phủ

- Đường Hoàng Hoa Thám - Phan Đình Phùng

- Đường Trường Chinh - Bạch Mai - phố Huế

- Đường Nguyễn Văn Cừ - cầu Chương Dương

1.2.1.2 Mạng lưới đường quốc lộ và đường ngoại thành

Nằm ở vị trí trung tâm của vùng châu thổ miền bắc, thủ đô Hà Nội là điểm tập trung các đường quốc lộ chiến lược quan trọng như Quốc lộ 1A, QL5, QL6, QL2, QL3, QL18, QL32, các quốc lộ này tạo nên đầu mối liên kết giữa Hà Nội với các trung tâm dân cư, kinh tế, quốc phòng khác của cả nước, các đường Quốc lộ xuyên tâm bao gồm:

+ Quốc lộ 5 và Quốc lộ 18 tạo thành một hành lang nối Hà Nội với khu vực Đông Bắc và các cảng Hải Phòng, Cái lân, có vai trò quan trọng về mặt kinh tế và quốc phòng, nối hai khu vực kinh tế lớn của khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc Quốc lộ 5

đã được nâng cấp lên từ 4-6 làn đường, tiết kiệm được 1/3 thời gian so với trước đây, hiện nay đang triển khai xây dựng đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng; Quốc lộ 18 đã được nâng cấp theo tiêu chuẩn Quốc lộ với 2 làn đường, đường cao tốc Hà Nội – Hạ Long sẽ sớm được xây dựng gắn liền với việc phát triển khu công nghiệp ở phía Đông Bắc

+ Quốc lộ 1A phía Bắc nối Hà Nội với cửa khẩu Đồng Đăng Lạng Sơn là một trong những đường chính nối Việt Nam với Trung Quốc Quốc lộ 1A được nâng cấp theo tiêu chuẩn đường cấp 3 Đặc biệt đoạn Hà Nội – Bắc Giang được tách riêng và hiện nay có tuyến mới chạy song song với tuyến hiện tại về phía Đông Nam nối với vành đai 3 Đây là một trong những đường cao tốc trong tương lai

+ Quốc lộ 1A ở phía Nam đã được cải tạo theo tiêu chuẩn đường 2 làn và đoạn cao tốc Pháp Vân – Cầu Giẽ chạy song song và cách đường 1A cũ từ 1-2 km Đây là tuyến đường cao tốc đầu tiên ở Việt Nam với mặt cắt ngang 4 làn đường

+ Quốc lộ 6 nối Hà Nội với khu vực Tây Bắc đặc biệt là trung tâm thủy điện lớn của cả nước Thủy điện Hòa Bình, thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu Đường Quốc

lộ này đang được cải tạo và nâng cấp đặc biệt đoạn qua Quận Hà Đông sẽ được xây dựng với 6 làn đường các đoạn còn lại được cây dựng từ 2-4 làn đường

+ Quốc lộ 2 và Quốc lộ 3 nối Hà Nội với các tỉnh Thái Nguyên, Cao Bằng, Việt Trì, Vĩnh Phúc Hiện một số đoạn đã được cải tạo với tiêu chuẩn đường 2 làn xe + Quốc lộ 32 là Quốc lộ quan trọng nối khu vực Tây Bắc với khu vực phía tây của Hà Nội Đoạn qua Hà Nội đã được nâng cấp mở rộng 2 làn, riêng đoạn từ Cầu Diễn – Nhổn đang được xây dựng với quy mô 4 làn đường

+ Đường cao tốc Láng – Hòa Lạc nối Hà Nội với khu vực phía Tây điểm đầu của chuỗi đô thị quy hoạch Miếu Môn – Xuân Mai – Hòa Lạc – Sơn Tây Trong tương lai sau này sẽ là trục đô thị chính của Hà Nội, tuyến đường này đã được đưa vào sử dụng nhân kỉ niệm 1000 năm Thăng Long – Hà Nội với tiêu chuẩn đường cao tốc, mặt cắt ngang 140m, gồm 2 đường cao tốc vào 2 đường gom

Hệ thống đường tỉnh: Hà Nội có 35 tuyến tỉnh lộ được phân bố khá hợp lí và đồng đều cho tất cả các vùng song quy mô mặt cắt ngang còn nhỏ hẹp, đa số mặt đường được cứng hóa bằng kết cấu bê tông nhựa và bê tông xi măng

1.2.2 Hiện trạng giao thông chung và tình hình phương tiện tham gia giao thông

Mạng lưới giao thông đô thị tại thủ đô Hà Nội đang bị quá tải nặng nề do đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng còn cách xa với tốc độ tăng dân số và tăng trưởng kinh tế - xã hội gây ùn tắc giao thông, làm ngưng trệ hoạt động của đô thị gây “ nhiễm không khí, bụi, tiếng ồn, an toàn giao thông và cảnh quan đô thị Quỹ đất dành cho giao thông hiện trạng chỉ chiếm dưới 8% đất xây dựng đô thị, đáp ứng được dưới 40% mức hợp

lí Mạng lưới đường chính đô thị hiện nay có đường vành đai kết hợp đường xuyên tâm Mạng lưới đường chính hướng tâm, cầu vượt qua sông Hồng sông Đuống và các đường vành đai chưa xây dựng liên thông

+ Các công trình giao thông: Hiện nay chỉ có 13 cầu vượt sông lớn trong đó 5 cầu vượt sông Hồng, sông Đuống có 3 cầu, sông Đà có 1 cầu và sông Đáy có 4 cầu Các

nút giao thông phần lớn là các nút giao thông cùng mức đơn giản, số nút tổ chức giao thông khác mức còn ít (chủ yếu là xây cầu vượt liên thông) Hệ thống bến bãi đỗ xe, điểm dừng, điểm nghỉ trên các cửa ngõ hướng vào thủ đô chưa có Bến xe liên tỉnh có

11 bến công xuất 3000 - 4000 lượt xe ngày Điểm trông giữ xe công cộng còn ít và chưa đáp ứng được nhu cầu

Bảng 1.1: Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống giao thông

+ Hệ thống đường sắt trên địa bàn Thành phố Hà Nội có chiều dài 90 km, 5 ga chính (Hàng cỏ, Giáp Bát, Văn Điển, Gia Lâm, Yên Viên) Cơ sở hạ tầng của đường sắt cũ

và nghèo Đặc biệt giao cắt qua các đường trục Đông tây của Hà Nội là giao thông đồng mức là một trong những nguyên nhân gây ùn tắc giao thông như tại Văn Điển (Đường 70), Trần phú, Cửa Nam …

- Vận tải khách bằng xe taxi: Trên địa bàn Thành phố hiện có 113 doanh nghiệp

Các nội dung ảnh hưởng tới hệ

thống giao thông QH (2020) Hiện tại

(bao gồm cả hợp tác xã) hoạt động với trên 13.500 xe taxi Năm 2010 đã vận chuyển được 41 triệu lượt hành khách

+ Tổng số ô tô, mô tô và xe gắn máy hiện có tính đến hết năm 2010 đã đăng ký trên toàn địa bàn thành phố là 3.457.312 xe Trong đó, ô tô: 348.804 xe, mô tô và xe gắn máy: 3.108.508 xe Tốc độ phương tiện giao thông cá nhân gia tăng quá nhanh (khoảng 12% - 15%) tăng sức ép về tổ chức giao thông cho các phương tiện lưu hành trên đường

Hình 1.1: Hình ảnh tắc đường nội đô thành phố Hà Nội + Hoàn cảnh lịch sử để lại đường phố nhỏ hẹp, không đồng bộ phát triển đô thị không theo quy hoạch và các chỉ tiêu đề ra, các dự báo về giao thông đều không chính xác

+ Sự phát triển nhanh của nền kinh tế, sự đô thị hóa nhanh, mạnh diễn ra làm cho dân số của thủ đô tăng nhanh, nhu cầu đi lại, vận chuyển hành khách tăng nhanh + Sự phát triển nhanh của các loại phương tiện giao thông nói chung và các phương tiên giao thông cá nhân nói riêng dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông

+ Sự phát triển nhanh, ổn định của nền kinh tế dẫn đến giao lưu kinh tế giữa các địa phương tăng, đặc biệt là với thủ đô Hà Nội

+ Sự tập trung của các cơ quan quản lí nhà nước, các trung tâm thương mại dịch vụ tại trung tâm của thành phố làm cho nhu cầu đi lại trong trung tâm tăng

+ Hệ thống đường vành đai và các đường xuyên tâm chưa hoàn thiện và chưa phát

huy chức năng kết nối mạng lưới giao thông dẫn đến tình trạng quá tải trên các đường hướng tâm vào khu vực nội địa

+ Trong hơn 10 năm qua hệ thống đèn giao thông đã được lắp tại các nút giao cắt chính tại thủ đô nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu đèn tín hiệu giao thông trên địa bàn thành phố Mặt khác việc bố trí thời gian chu kì đèn tín hiệu, kết hợp giữa những cụm đèn tín hiệu gần nhau còn chưa hợp lí dẫn đến tình trạng ùn ứ cục bộ tại vị trí các nút đèn

+ Việc chấp hành luật lệ giao thông của người dân còn quá kém mặc dù đã được tuyên truyền rộng rãi và áp dụng các hình thức xử phạt tăng cao nhưng ý thức người dân vẫn chưa được tăng cao

1.3 Các dạng kết cấu vƣợt nút giao thông trong đô thị [3], [4], [5], [17]

1.3.1 Công trình ngầm [2], [3], [4]

1.3.1.1 Tổng quan về công trình ngầm

Hầm là công trình được xây dựng trong lòng đất hoặc dưới lòng sông, biển Hiện nay việc sử dụng công trình hầm rất phổ biến trên thế giới trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế, tùy theo mục đích sử dụng, phạm vi và phương pháp xây dựng ta

có những loại hầm thích hợp

Hiện nay, các hầm đô thị (hầm chui đường bộ, hầm chui dân sinh) tại các nút giao thông khác mức thường được coi như một kết cấu cống chôn vùi trong đất thi công theo công nghệ đào hở (đào và lấp) và sử dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu để tính toán thiết kế công trình Đây là một hướng mới giúp cho việc tính toán thiết kế cũng như thi công công trình hầm đơn giản hơn, tạo điều kiện cho sự xuất hiện ngày càng nhiều hơn của hầm trong việc lựa chọn phương án tuyến khi quy hoạch và xây dựng mạng lưới giao thông trong các khu vực đô thị

Ngày nay hầm được sử dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân Khi cao độ tuyến đường thấp hơn nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên, có thể xây dựng hầm xuyên qua núi Khi tuyến đường men theo sườn núi có mái dốc lớn, địa chất quá xấu như có đá lăn, đá trượt, người ta dịch tuyến đường vào núi và xây dựng đường hầm Khi vượt qua các sông lớn, các eo biển sâu, việc xây dựng trụ cầu khó khăn hoặc cầu quá cao thì có thể xây dựng hầm qua sông hoặc qua eo biển Trong các thành phố đông dân cư, để đảm bảo giao thông nhanh chóng có thể

xây dựng các hầm trong lòng đất cho người, xe cộ hoặc tàu điện đi qua

Hình 1.2: Sự có mặt của các dạng công trình hầm khác nhau trong thành phố

Ở nước ta, trước đây có một số có một số công trình hầm phục vụ giao thông do Pháp xây dựng nằm dọc trên các tuyến đường sắt, trong các ngành công nghiệp khai khoáng, quân sự Ngày nay, việc xây dựng các công trình hầm đã tương đối phát triển

ở nước ta với rất nhiều những thủy điện, các công trình hầm phục vụ với mục đích quân sự, khai thác mỏ, … Hầm đường bộ Hải Vân, hầm Đèo Ngang được thi công theo phương pháp đào hầm mới kiểu Áo đã chính thức đưa vào sử dụng trong năm

2005 Dự án xây dựng hệ thống tàu điện ngầm tại trung tâm thành phố Hồ Chí Minh cũng đã được lên kế hoạch Công ty Tư vấn và Khảo sát thiết kế xây dựng vừa hoàn thành báo cáo nghiên cứu tiền khả thi xây dựng hầm đường bộ xuyên Đèo Cả nối tỉnh Phú Yên với Khánh Hòa là một trong những đèo quan trọng trên trục đường Bắc –Nam

Cho đến nay, Việt Nam có khoảng 52 hầm giao thông được xây dựng trong thế

kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 theo các tiêu chuẩn thiết kế và thi công của Pháp, Nga, Trung

Quốc, Áo ứng với mỗi thời kỳ khác nhau :

Bảng 1.2: Phân loại hầm ở Việt Nam theo tiêu chí / loại hầm

Loại hầm Phân loại theo chiều dài Phân loại theo số lượng

Một số hình ảnh đường hầm đường bộ tại Việt Nam:

Hình 1.3: Hầm đường bộ Kim Liên

Hình 1.4: Hầm đường bộ nút giao Long Biên

Hình 1.5: Hầm đường bộ nút giao Thanh Xuân

Hình 1.6: Hầm đường bộ nút giao Trung Hòa Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hiện nay gần như chưa xảy ra trường hợp nào do ảnh hưởng của điều kiện địa chất mà dẫn đến khả năng không thể xây dựng được đường hầm và có thể nói là không hạn chế Đường hầm được xây dựng trong những điều kiện địa chất, địa hình khó khăn Thực tế nhiều tuyến đường hầm giao thông trên thế giới đã đi xuyên qua lòng sông, đáy biển là những nơi ẩn chứa điều kiện địa chất phức tạp, thậm chí có những đường hầm được treo trong nước

1.3.1.2 Các dạng mặt cắt ngang cơ bản của công trình hầm giao thông

Mặt cắt ngang có rất nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào mục đích, nhiệm vụ của công trình ngầm, điều kiện địa chất – thủy văn của nơi xây dựng công trình, phương pháp thiết kế và thi công hầm Kích thước mặt cắt ngang bên trong hầm giao thông được lựa chọn trên cơ sở khổ giới hạn kiến trúc hầm trong đó bao gồm khổ giới hạn khai thác, không gian đặt các thiết bị thông gió, chiếu sáng, cấp cứu, biển báo, v.v…và sai số thi công cho phép Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang hầm phải được lựa chọn hợp lý khi trên cơ sở ổn định kết cấu và thuận lợi trong xây dựng

Hình 1.7: Các dạng mặt cắt ngang cơ bản của hầm giao thông

Về cơ bản có các dạng mặt cắt ngang sau đây :

+ Dạng hình tròn sử dụng thích hợp đối với những hầm được xây dựng trong những địa tầng đất yếu có áp lực lớn, ở những nơi có chiều sâu tầng đất mỏng, những công trình có áp lực nước tác dụng ở bên trong hoặc bên ngoài lớn, công trình được thi công bằng máy đào hầm TBM

Hình 1.8: Mặt cắt ngang hầm thi công bằng máy đào TBM

Có thể áp dụng dạng mặt cắt ngang hình tròn kép tại khu vực nhà ga ngầm, vị trí giao cắt của các tuyến đường sắt hoặc tàu điện ngầm hoặc cho các hầm kỹ thuật lớn

+ Dạng hình móng ngựa sử dụng thích hợp trong những trường hợp có áp lực ngang là chủ yếu, được dùng nhiều trong xây dựng những tuyến đường sắt ngầm + Dạng tường đứng có vòm được dùng rộng rãi nhất, phổ biến trong trường hợp xây dựng ở những tầng đất, đá rắn áp lực tác dụng không lớn Gặp nhiều trong xây dựng tuyến đường sắt ngầm và các loại các công trình ngầm có nhiệm vụ đặc biệt + Dạng hình chữ nhật được sử dụng thích hợp chủ yếu trong xây dựng những công trình có tầng đất mỏng Là dạng mặt cắt ngang thường được áp dụng cho các hầm kỹ thuật khu vực giao nhau giữa tuyến hầm với đường thành phố, những tuyến đường sắt ngầm có lớp đất phủ mỏng Đây cũng là dạng mặt cắt ngang thường gặp nhất của các công trình hầm vượt sông, biển thi công bằng phương pháp hầm dìm

+ Dạng hình elip sử dụng chủ yếu cho xây dựng công trình ngầm ở nơi tầng đất yếu

áp lực tác dụng lớn Thường gặp trong xây dựng những nhà ga đường sắt ngầm, công trình vận tải thủy ngầm

Kích thước mặt cắt ngang của hầm phụ thuộc vào luận chứng kinh tế- kỹ thuật, trạng thái áp lực địa tầng, phương pháp thi công công trình và các yêu cầu khác của địa phương

Không gian bên trong hầm giao thông phải đủ để phương tiện giao thông và người qua lại, đủ bố trí các trang thiết bị đầy đủ Vì thế, mặt cắt ngang của hầm phải thỏa mãn khổ giới hạn quy định với từng loại hình giao thông

Khổ giới hạn của hầm là một đường biên không cho phép bất cứ bộ phận nào của công trình vĩnh cửu xâm nhập vào bên trong nó kể cả những sai lệch do đào hang và xây vỏ

Những đoạn hầm nằm trên đường cong phải có bố trí siêu cao và mở rộng hầm

1.3.1.3 Hầm đường sắt và metro

Mặt cắt ngang của hầm đường sắt phải có diện tích nhỏ nhất với điều kiện thỏa mãn khổ giới hạn quy định cho hầm đường sắt :

g R

V S H

2 0



Với : ∆H- độ siêu cao của hầm trên đoạn cong (m)

S- Khoảng cách giữa tim hai ray (m)

V- tốc độ của đoàn tàu (m/s)

R- bán kính cong của đường (m)

g- gia tốc trọng trường (m/s2)

Thường giá trị siêu cao ∆H không lớn hơn 160mm

Trị số mở rộng mặt cắt ngang của hầm đường sắt trên đoạn cong được tính toán như sau:

+ Cho đường sắt tuyến đơn :

- Mở rộng về phía bụng đường cong (mm) : H h

+ Cho đường sắt tuyến đôi :

- Mở rộng về phía bụng đường cong (mm) : H h

Với: R- bán kính đường cong (m)

h- siêu cao ray ngoài (mm)

H- chiều cao từ đỉnh ray đến cao độ tính toán (mm)

Khi siêu cao ray ngoài của tuyến đường sắt 1 lớn hơn siêu cao ray ngoài của

tuyến đường sắt 2 thì giá trị  Phải cộng thêm trị số H h

1500 (mm)

1.3.1.4 Mặt cắt ngang hầm đường bộ và hầm chui đô thị

Dạng mặt cắt ngang của hầm đường bộ phụ thuộc vào đặc điểm khu vực, công nghệ thiết kế và thi công hầm Đối với các hầm chui trong thành phố, hầm thường có dạng hình hộp đơn hoặc kép

Hình 1.11: Cấu tạo mặt cắt ngang hầm đường bộ nút giao Kim Liên- Hà Nội Kích thước mặt cắt ngang của hầm đường bộ phụ thuộc vào cấp đường và số làn

xe với điều kiện thỏa mãn khổ giới hạn quy định cho hầm đường bộ :

Hình 1.12: Khổ giới hạn cho đường bộ

Đối với hầm đường bộ, tùy thuộc vào cấp đường, số làn xe chạy trong hầm, giá trị R được lấy theo bảng sau:

Cấp đường ô tô Số làn xe chạy trong

Với C là chiều rộng của dải phân cách giữa hai luồng khi bố trí 2 làn đi và 2 làn

về, lấy không nhỏ hơn 1200 mm

Về cả hai phía của đường xe chạy đều có dải bảo vệ rộng 25cm, cao 25cm để loại trừ khả năng va chạm thùng xe vào tường của vỏ hầm Lề một phía của phần xe chạy

có bố trí đường cho người đi rộng 1m có thể phục vụ cho 1000 người đi bộ trong 1 giờ Khi mật độ người đi bộ lớn hơn thì phải bố trí đường đi bộ ở cả hai phía với bề rộng 1m

Bề rộng mặt đường xe chạy trong hầm đường ô tô được thiết kế và xây dựng phù hợp tiêu chuẩn chuyên ngành nhưng không nên thu hẹp mặt đường trên tuyến Hầm trên đường ô tô xây dựng qua núi mỗi hầm không nên vượt quá 3 làn xe, đường có nhiều làn xe nên xây dựng 2 hầm riêng biệt cho mỗi chiều xe chạy Hầm giao thông đô thị nên cấu tạo mặt cắt ngang hình hộp kép, mỗi chiều xe chạy bố trí tối đa 4 làn xe

Bề rộng mặt đường xe chạy trong hầm đường ô tô có 1 làn tối thiểu 6m Phạm vi các thông tin sau đây là các giá trị tham khảo với các quy định phần đường xe chạy cho các hầm giao thông đường bộ tại các nước Châu Âu, hầm giao thông đường bộ tại Việt Nam, chiều rộng làn xe và chiều rộng vai đường theo TCVN tương ứng với đường cao tốc và đường ô tô thông thường

Bảng 1.3: Chiều rộng phần đường xe chạy cho hầm thành phố (m)

Dự kiến tốc độ đến 50 Km/h Đến 0

Km/h mở rộng

Không có đường dải đỗ xe khẩn

cấp Có đường dải đỗ xe khẩn cấp Mức tải < 0,5 0,5- 0,7 0,7- 1,0 < 0,5 0,5- 0,7 0,7- 1,0

1.3.2 Công trình cầu vƣợt [5]

1.3.2.1 Cầu dầm giản đơn

Trụ cầu rất đa dạng dạng: trụ 1 cột thân đặc, dạng trụ chữ Y thân mảnh, dạng trụ khung hai hoặc nhiều cột để tạo sự thông thoáng dưới cầu Dầm và xà mũ trụ có thể được tạo khấc khớp với nhau để tạo sự thông thoáng dưới cầu

Mố cầu BTCT thường và đường dẫn đầu cầu có chiều cao đắp thấp thường dựng kết cấu tường chắn đất để thu hẹp phạm vi chiếm dụng

Thi công đơn giản, dầm được chế tạo hàng loạt tại bãi đúc (nhà máy) sau đó vận chuyển đến công trường lao lắp vào vị trí nhịp

Giá thành xây dựng công trình thấp

Kiến trúc loại dầm này thường không đẹp do nhịp dầm có chiều cao lớn Và kết

cấu này thường chỉ được bố trí cho các cầu trên đường thẳng vì với cầu trong đường cong rất khó bố trí và xử lý chiều dài các dầm giản đơn

Hình 1.13: Cầu vượt với kết cấu dầm BTCT DƯL giản đơn Dạng cầu này được xây dựng nhiều ở Thái Lan vào những năm 1990 và hiện đang được xây dựng nhiều ở Việt Nam

1.3.2.2 Cầu dầm hộp liên tục

Đặc điểm về vật liệu kết cấu nhịp: Thông thường kết cấu nhịp sử dụng vật liệu BTCDƯL hoặc vặt liệu liên hợp dầm hộp bằng thép, bản mặt cầu bằng BTCT hoặc cũng có thể sử dụng dầm hộp vật liệu composit…

Dầm hộp liên tục một hoặc hai gối kê trên trụ Kết cấu dầm hộp thường chiều dài nhịp từ 40m - 150m Kết cấu nhịp dầm hộp có hình dáng đẹp vượt được khẩu độ lớn

và có thể uốn theo các đường cong của các nhánh rẽ trong nút giao

Với kết cấu nhịp này cầu có kiến thông thoáng đẹp

Hình 1.14: Cầu vượt với kết cấu dầm hộp liên tục Thi công kết cấu nhịp bằng các biện pháp đúc hẫng, lắp hẫng hoặc thi công đúc tại chỗ trên đà giáo di động

Hình 1.15: Cầu vượt với kết cấu nhịp đúc hẫng Dạng cầu này được xây dựng nhiều trên thế giới

1.3.2.3 Cầu bản rỗng liên tục bằng BTCT DƯL

Loại nhịp này thường sử dụng cho các nhịp cầu dài L=20m~35m

Chiều cao kiến trúc loại dầm này thấp và dầm có thể uốn, lượn theo các đường cong của các nhánh rẽ trong nút giao nên cầu có kiến thông thoáng đẹp

Hình 1.16: Cầu vượt với kết cấu bản rỗng liên tục bằng BTCTDƯL

Thi công kết cấu nhịp tai chỗ trên đà giáo cố định hoặc đà giáo di động

Loại kết cấu này được xây dựng nhiều trên thế giới và hiện cũng đang được xây dựng nhiều ở Việt Nam

1.3.2.4 Cầu vòm

Loại nhịp này thường sử dụng cho các nhịp cầu dài L=60~150m Kết cấu vòm thường dùng bằng BTCT, bằng thép hình hoặc bằng ống thép nhồi bê tông Dạng cầu này thường phù hợp với cầu vượt trong nút giao khác mức không liên thông

Kiến trúc loại dầm này thông thoáng đẹp

Thi công kết cấu nhịp phức tạp

Cầu loại này được xây dựng nhiều ở Trung Quốc và trên thế giới.

Hình 1.17: Cầu vượt với kết cấu vòm

tháp, hoặc 2 trụ tháp để tạo nhịp chính đủ dài để nối tiếp vào đoạn cầu dẫn của tuyến

đi trên

Cầu dây xiên có 2 dạng kết cấu chính là cầu dây văng và cầu Extrados Cầu dây văng có thể vượt khẩu độ lớn hơn tuy nhiên trụ tháp thường quá cao và công nghệ thi công phức tạp nên ít được áp dụng cho các nút giao vượt Trong đô thị thường dùng kết cấu cầu extrados là phù hợp hơn

Hình 1.18: Cầu vượt với kết cấu dây

1.4 Kết luận

Hệ thống hạ tầng giao thông tại các đô thị Việt Nam hiện còn chưa đồng bộ và nhiều hạn chế Các tuyến đường thường là cấp thấp, khai thác với tốc độ thấp, chưa có nhiều nút giao cắt lập thể cũng như hệ thống đường tầng 2, tầng 3 trong thành phố Công trình hầm, cầu vượt trong thành phố hiện nay chủ yếu mới chỉ được xây dựng tại một số nút giao trọng điểm với số lượng hết sức khiêm tốn và hoàn toàn chưa thể đáp ứng yêu cầu của một đô thị hiện đại Vị trí, quy mô các công trình hầm, cầu vượt cũng chưa thực sự tương xứng và hợp lý do công tác quy hoạch tổng thể còn nhiều hạn chế Cùng với sự phát triển chung của xã hội, sự gia tăng dân số và phương tiện vận tải, ngành giao thông cũng đã và đang quy hoạch, xây dựng mạng lưới giao thông đô thị một cách hoàn chỉnh và hiện đại cho các thành phố lớn

Cụ thể tại Hà Nội đã và đang xây dựng giai đoạn 1 cho tuyến đường Vành đai III, đang triển khai lập dự án đầu tư xây dựng tuyến đường vành đai IV và đã quy hoạch đường vành đai V cho tương lai, tuyến metro Nhổn- Ga Hà Nội, tuyến đường sắt trên cao Cát Linh- Hà Đông Đã và đang xây dựng một số tuyến đường cao tốc nối vào trung tâm thành phố như đường Láng Hoà Lạc, cao tốc Hà Nội - Hải Phòng…Tuy vậy tại các điểm giao cắt việc quy hoạch và xây dựng những nút giao khác mức cũng chưa được hoàn chỉnh và đồng bộ

Ngoài ra, các tuyến đường trục nói trên khi giao cắt với các tuyến đường khác của thành phố thì giải pháp nút giao thông khác mức hoàn chỉnh cùng hệ thống công trình hầm và cầu vượt hợp lý luôn phải được xem xét như là hướng ưu tiên số một Có như thế mới có thể giải quyết được tình trạng ách tắc và tai nạn giao thông vốn đang là vấn đề thời sự nóng bỏng hiện nay

Trong tương lai, để có được một đô thị đẹp và an toàn theo chuẩn quốc tế, hệ thống giao thông đô thị nói chung và hệ thống công trình hầm, cầu vượt thành phố nói riêng còn rất nhiều việc phải làm

CHƯƠNG 2 CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN CHO CÔNG TRÌNH HẦM CHUI VƯỢT NÚT

GIAO THÔNG TRONG ĐÔ THỊ

Khi thi công các công trình, đặc biệt là công trình hầm, luôn có những yếu tố rủi

ro cao, như điều kiện địa chất phức tạp đất nền gây mất ổn định hay gặp phải lượng lớn nước ngầm dưới áp suất cao Các yếu tố rủi ro này sẽ làm cho công việc thi công gặp nhiều vấn đề, đó chính là lý do phải có các giải pháp gia cố nền móng để gia cố đảm bảo ổn định trước và sau khi thi công Hiện nay đã có nhiều giải pháp gia cố nền móng được biết đến như: công nghệ jet- grouting, gia cố nền bằng cọc vít, cọc BTCT, trụ xi măng đất, cố kết chân không,… Tất cả các giải pháp này đều có chung mục đích, đó là tìm ra phương án hiệu quả và kinh tế nhất nhằm thay đổi và cải thiện nền móng công trình

Cọc đất- xi măng và ống thép có cánh sẽ kết hợp để tạo thành một khối thống nhất, nhờ đó phát huy được khả năng chịu lực lớn Cọc ATT phát huy được ưu điểm chịu lực tốt đặc biệt trong điều kiện địa chất yếu Theo thống kê từ năm 2002 đã có hơn 3000 dự án tại Nhật Bản đã triển khai áp dụng cọc ATT Ngoài ra, cọc ATT còn là loại cọc thân thiện với môi trường do lượng đất phải đào rất ít, độ ồn và rung động khi thi công rất nhỏ

Hình 2.1: Ống thép có cánh được phát triển từ công nghệ “Cọc vít EAZET-II”

Hình 2.2: Cọc vít ATT

2.1.1.2 Quy trình thi công

Quá trình thi công cọc ATT có thể chia làm hai giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Thi công cọc đất-ximăng

- Phương pháp xử lý hỗn hợp tầng sâu bằng máy sẽ không làm yếu thêm nền đất xung quanh và nền đất ở đầu cọc

- Luôn đảm bảo tính lưu động đồng thời cọc không bị đông cứng cho đến khi cố kết

Giai đoạn 2: Thi công ống thép có cánh

- Ống thép có cánh được thi công một cách dễ dàng, đồng thời đảm bảo được tính nhất thể của cọc

- Vì dùng loại ống thép được bịt kín đầu nên khi ống thép có cánh được xoay để chôn vào trong thân cọc sẽ ép chặt hỗn hợp đất-xi măng Do vậy hầu như không phát sinh lượng đất phải đào bỏ và vận chuyển

Hình 2.3: Phương pháp thi công cọc ATT

2.1.1.3 Các tính năng nổi trội của cọc ATT

- Khả năng chịu tải trọng nén lớn: Do các ông thép có cánh và đất nền xung quanh không bị xáo trộn làm việc cùng nhau giúp tăng khả năng chịu tải trọng theo phương thẳng đứng

Hình 2.4: So sánh khả năng chịu tải của cọc vít ATT và các loại cọc khác

- Khả năng chịu tải trọng ngang lớn: Nâng cao khả năng chịu tải trọng ngang nhờ

sự gắn kết giữa trụ đất-xi măng và ống thép có cánh

Hình 2.5: So sánh khả năng chịu tải ngang của cọc vít ATT và cọc ống thép

- Khả năng chịu nhổ lớn: Khả năng chịu nhổ lớn do sự nén chặt của các lớp đất xung quanh trong quá trình xoay ống thép có cánh vào trong lòng trụ đất-xi măng