NGHIÊN CỨU VỀ NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHI PHÍ TRONG THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM ĐÔ THỊ VÀ NHỮNG BIỆN PHÁP NHẰM GIẢM CHI PHÍ.

Trong đề tài luận văn này tác giả chỉ xét đến loại đường hầm trong đô thị bao gồm: hầm đường sắt, hầm đường ô tô, tàu điện ngầm được xây dựng trong đô thị, hầm cho xe thô sơ, hầm cho ng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTTN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTTN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

LỜI CẢM ƠN

- -

Sau một thời gian dài tập trung nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, tác giả

đã hoàn thành luận văn “ Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến chi phí trong thi công hầm đô thị và biện pháp làm giảm chi phí “ theo đúng thời gian quy định của Nhà trường

Có được kết quả trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo

GS.TS Vũ Trọng Hồng đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình hướng dẫn

để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa sau Đại học, Trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức tới tác giả trong suốt quá trình học tập ở Đại Học cũng như trong quá trình học Cao Học Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã nuôi dưỡng, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, những người

đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả để hoàn thành tốt luận văn này

Hà Nội, ngày 08 tháng 3 năm2011

Vũ Thị Vân

- -1 TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Hầm và các không gian ngầm ngày càng có vai trò quan trọng trong một hệ thống giao thông hiện đại Hầu hết các khu vực đô thị trên thế giới đều phải đối mặt với nhiều vấn đề lớn, đặc biệt là giao thông Kết cấu hạ tầng cũ nhìn chung là lỗi thời, không còn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng Trong bối cảnh đó thì không gian giao thông theo hướng trên cao và theo hướng đi ngầm trong lòng đất lại được khám phá và phát triển Hơn nữa, công trình hầm có những ưu thế vượt trội so với các loại hình giao thông khác nhờ sự đi lại nhanh chóng, tiện lợi,

và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự Có thể nói giao thông ngầm là xu thế phát triển tất yếu của một nền kinh tế hiện đại của thế giới

Th ế ký XVII, đường hầm hiện đại đầu tiên của thế giới ra đời, đó là đường hầm Malpas dài 155m cho kênh đào Midi, miền nam nước Pháp Năm 1991, Anh và Pháp

h ợp tác xây dựng đường hầm eo biển Manche dài 50km, đánh dấu một bước phát triển

m ới của ngành xây dựng công trình ngầm trên thế giới

Đầu thập niên của thế kỷ XXI, tại châu Âu và châu Á tốc độ đầu tư xây dựng công trình ng ầm gia tăng rất nhanh và rất nhiều công trình ngầm hiện đại nhanh chóng được hoàn thành

Ở Việt Nam, những năm gần việc xây dựng hầm đô thị có nhiều bước phát triển mới, có nhiều công trình hầm đô thị hiện đại đã được xây dựng như: hầm Kim Liên, Ngã T ư Sở,… và một số công trình quy mô lớn đang được xây dựng như: Hầm Thủ Thiêm, dự kiến xây dựng xe điện ngầm Metro Hà Nội- Sài Gòn

Nh ưng việc thi công hầm đô thị rất khó khăn, phức tạp đòi hỏi công nghệ thi công hiện đại và chi phí rất lớn điển hình trên thế giới có: Hầm Taegu –Hàn Quốc, hầm Toulon – Pháp,v.v bởi các nguyên nhân:

Đường hầm đô thị chủ yếu được xây dựng qua nhiều vùng địa chất phức tạp: vùng đất đá yếu, vùng đứt gẫy, vị trí gần cửa sông , trong quá trình thi công dễ gây

Ngoài ra, do hầm đi qua đô thị mật độ dân cư đông đúc nên phải có các biện pháp bảo vệ môi trường như chống rung động, chống ồn, chống bụi để không làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân

Tổ chức thi công hầm qua đô thị còn bị chi phối bởi các yếu tố như không làm ảnh hưởng đến các giờ cao điểm của giao thông trên mặt đất, mặt bằng thi công chật hẹp nên khó khăn trong công tác tổ chức mặt bằng thi công

Nh ư vậy, việc thi công xây dựng đường hầm đô thị bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu

tố Các yếu tố này chi phối và ảnh hưởng đến chi phí xây dựng đường hầm đô th ị

Vì vậy đề tài “ Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến chi phí trong thi công

đường hầm đô thị và những biện pháp làm giảm chi phí” là hết sức cần thiết và có ý

nghĩa thực tiễn trong giai đoạn hiện nay

2 MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI:

1 Nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến giá thành xây dựng đường hầm đô thị

2 Tìm biện pháp giảm thiểu phát sinh chi phí

3 CÁCH TI ẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Cách tiếp cận:

- Nghiên c ứu thông qua việc thu thập các tài liệu có liên quan: các giáo trình về thi công h ầm trong đô thị, các tài liệu chuyên ngành trong nước và nước ngoài, trên báo

và m ạng internet

3.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Th ống kê các yếu tố thường phát sinh chi phí trong thi công xây dựng đường

h ầm đô thị

- Đánh giá mức độ ảnh hưởng

- Đề ra biện pháp để giảm thiểu chi phí

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

3

3.3 Kết quả dự kiến đạt được:

- Tìm ra các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí thi công xây dựng đường hầm đô thị

- Đề ra biện pháp giảm thiểu phát sinh chi phí thi công đường hầm đô thị

- Áp dụng các kết quả đã nghiên cứu đối với 1 đường hầm cụ thể: Hầm Kim Liên

4 NỘI DUNG LUẬN VĂN

Gồm 04 chương:

Chương 1: Tổng quan về thi công đường hầm trong đô thị

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí thi công đường hầm trong đô thị Chương 3: Phương pháp để đánh giá các yếu tố và biện pháp để giảm chi phí Chương 4: Áp dụng vào dự án đường hầm chui Kim Liên- Hà Nội

Kết luận và kiến nghị

qu ốc phòng hầm được sử dụng để giữ an toàn và đảm bảo bí mật Trong công nghiệp khai thác m ỏ, đường hầm làm đường vận chuyển khai thác,…

Trên th ế giới vào thế kỷ XVII, đường hầm hiện đại đầu tiên đã được hoàn thành

Nh ưng tại Châu Âu, một “cơn sốt” xây dựng công trình ngầm phục vụ giao thông đã

th ực sự bùng nổ trong thập niên đầu của thế ký XXI Tính riêng Italia, đến năm 2008,

t ổng chiều dài đường ngầm giao thông đã lên tới hơn 1000km với tổng mức đầu tư lên

t ới 30 tỷ Euro Dự án đường sắt xuyên núi Anpơ của Thuỵ Sỹ đã giảm căng thẳng cho

m ạng lưới đường ô tô và nâng cao năng lực vận tải hàng hoá trên toàn tuyến đường Ngoài ra m ột loạt các dự án quy mô lớn xây dựng các đường hầm thoát nước, tưới tiêu, h ầm thuỷ điện, đặt cáp ngầm,… đang được triển khai, góp phần gia tăng đáng kể

s ố lượng và phát triển công nghệ kỹ thật xây dựng hầm

Ở châu Á tốc độ đầu tư xây dựng các đường hầm cũng tăng rất nhanh, đặc biệt là Trung Qu ốc, Nhật Bản, Hàn Quốc Tại Việt Nam, từ năm 1930 đã có hầm giao thông thu ỷ Rú Cóc (Nghệ An) xuyên qua núi giúp thuyền bè đi lại từ thượng lưu xuống hạ

l ưu sông Lam, tránh đi qua đập nước Đô Lương Sau ngày thống nhất đất nước ta mở đầu xây dựng hầm Dốc Xây trên quốc lộ 1A, đoạn qua Ninh Bình dài khoảng 100m

Ti ếp đó, vào những năm 1967-1970 trên các tuyến đường sắt phía Bắc có 14 hầm được xây d ựng: Tuyến Đồng Mỏ-Bản Thí có 8 hầm với tổng chiều dài 2.156m, tuyến Kép-

Th ải Nguyên có 4 hầm với tổng chiều dài là 1.583m, tuyến Kép- Bãi Cháy có 2 hầm

2009, H ầm Kim Liên tại Hà Nội được hoàn thành giải quyết vấn đề ách tắc giao thông

t ại nút Kim Liên-Giải Phóng- Đại Cồ Việt Hiện nay, Hầm Thủ Thiêm vượt sông Sài Gòn đang được thi công gấp rút hoàn thành phục vụ giao thông của thành phố Sài Gòn Nh ư vậy, đường hầm được sử dụng hữu ích vào rất nhiều mục đích khác nhau

Tu ỳ theo mục đích sử dụng, cấu tạo, đặc điểm kết cấu, vị trí so với mặt đất… mà

đường hầm được phân thành các loại khác nhau Trong đề tài luận văn này tác giả chỉ xét đến loại đường hầm trong đô thị bao gồm: hầm đường sắt, hầm đường ô tô,

tàu điện ngầm được xây dựng trong đô thị, hầm cho xe thô sơ, hầm cho người đi bộ, nơi đỗ xe ngầm trong các đô thị, v.v…

Do đường hầm là công trình nằm trong lòng đất nên việc thi công đường hầm có nhi ều đặc thù và có những yêu cầu cá biệt so với thi công các công trình trên mặt đất

Và riêng đối với thi công hầm đô thị lại có những nét khác biệt so với thi công đường

h ầm nói chung:

1.1.2 Đặc điểm về công nghệ thi công:

1.1.2.1 Kiểm tra địa hình:

Đối với tất cả các công trình hình dạng mặt cắt và tuyến công trình được lựa chọn dựa vào điều kiện địa hình, địa chất và các điều kiện kinh tế khác Nhưng riêng đối với đường hầm trong đô thị việc lựa chọn tuyến hầm cũng như hình dạng mặt cắt hầm phải dựa vào sự phù hợp giữa tuyến đường hầm với tuyến đường trên mặt đất, đồng thời hình dạng vỏ hầm phải đảm bảo độ dày Vì vậy, đòi hỏi cần phải dùng các thiết bị chuyên dụng riêng như máy đo Theodolites, định vị bằng vệ tinh GPRS, hệ thống thông tin địa lý GIS,… để kiểm tra về địa hình nhằm đảm bảo sự phù hợp về tuyến hầm và hình dạng mặt cắt hầm

1.1.2.2 Phương pháp thi công:

- Đa phần các đô thị nằm trên lớp trầm tích của châu thổ, do đó nền địa chất thuộc lớp mềm yếu Đồng thời do đường hầm đô thị nằm dưới các công trình như các khu nhà ở, các khu thương mại, khu văn phòng,… nên phải rất hạn chế các biện pháp thi công bằng nổ mìn gây chấn động dẫn đến nứt, sụt, lún mặt đất và các công trình xây dựng trên đó Vì vậy, biện pháp thi công chủ yếu trong thi công hầm đô thị là biện

Cá biệt những đoạn hầm nằm gần móng công trình bên trên phải tiến hành gia cố trước khi đào hầm Những yêu cầu trên đòi hỏi trong khâu khảo sát ban đầu phải đảm bảo tính chính xác cao về các,lớp địa chất mà tuyến hầm di qua Mặt khác phải có mức độ

d ự trữ hợp lý vật tư kỹ thuật, đặc biệt kết cấu chống đỡ, nhằm bảo đảm tiến độ thi công được bảo đảm khi địa chất có thay đổi

- Trong quá trình thi công hầm đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dùng riêng như: máy khoan có nhi ều mũi, có thể thay đổi cần khoan theo chiều cao, chiều dài, các góc, các lo ại máy đào được cơ giới hóa toàn bộ như máy đào dạng khiên khi qua lớp trầm tích d ưới đáy sông, máy đào TBM để đào hầm đúng mặt cắt thiết kế, máy đào giếng đứng kiểu ROBIN, v.v…

1.1.3 Đặc điểm tổ chức thi công:

- Đặc thù của hầm đô thị là việc nối tiếp giao thông trên mặt đất với giao thông trong hầm trong điều kiện địa hình chật hẹp, mật độ giao thông dày đặc là khó khăn lớn cho bài toán vận chuyển Đồng thời việc liên hệ giữa đường hầm với trên mặt đất

ch ỉ qua 2 cửa hầm, rất khó cho việc tăng thêm thiết bị, tăng thêm người, tăng thêm vật

t ư vì không gian hẹp Cá biệt muốn tăng tiến độ thi công chỉ có cách mở thêm cửa hầm

ph ụ, từ đó tăng thêm khối lượng phụ

- Ngoài ra, ph ải lập phương án tổ chức giao thông hợp lý, trong mọi trường hợp

ph ải đảm bảo giao thông không bị gián đoạn và an toàn trong suốt quá trình thi công

- H ạn chế hoạt động trong hầm do yêu cầu hạn chế khí độc thải ra (số lượng xe máy, s ố công nhân trong một ca), tránh ảnh hưởng đến kết cấu công trình đã thi công

ph ần trước hoặc kề bên

- Ki ểm soát được ứng suất, biến dạng cũng như sụt lún đất trong suốt quá trình thi công h ầm

- Khi đào hầm phải cung cấp đủ ánh sáng, thông gió, thiết bị kiểm soát khí độc

h ại, khí dễ cháy nổ đảm bảo môi trường làm việc an toàn Tuyệt đối không cho xe máy

và thi ết bị động cơ xăng cũng như các thiết bị có phát tia lửa điện hoạt động trong hầm trong su ốt quá trình thi công

b ảo vệ công trình Địa tầng đặt công trình hầm có thể được coi như một dạng vật liệu xây d ựng tương tự như sắt thép, bê tông trong các công trình khác

* Những thách thức trong thi công:

- Chi phí và tính kh ả thi của dự án bị chi phối rất lớn bởi địa chất và địa chất thuỷ

v ăn Các đô thị đa phần nằm trên lớp trầm tích châu thổ thuộc loại đất mềm yếu nên khi đào hầm dễ xảy ra sự cố như hiện tượng sạt lở lớn thậm chí sập hầm, sập các công trình xung quanh Do đó yêu cầu khảo sát địa chất khu vực cần thiết phải được hiểu toàn di ện hơn và đầy đủ theo cả ba chiều, không chỉ dọc theo các tuyến công trình mà còn ph ải cả theo các mặt cắt ngang công trình để giúp đánh giá đúng đắn cấu tạo địa

ch ất tại các khu vực, chế độ địa chất thuỷ văn, phán đoán khả năng phân bố theo diện

và theo chi ều sâu các yếu tố địa chất, địa chất thuỷ văn bất lợi từ đó có biện pháp thi công hợp lý

- Khi đào hầm đất đá sẽ sinh ra áp lực lên kết cấu chống đỡ trong quá trình đào

Đó là hiện tượng đất đá lơi ra và hiện tượng mỏi của vật liệu khi không kịp chống đỡ, (hi ện tượng chùng ứng suất và hiện tượng từ biến) Vì thế phải có biện pháp chống đỡ hợp lý, kịp thời đảm bảo được an toàn trong thi công và chất lượng công trình

- Các điều kiện về chỉ tiêu kỹ thuật thay đổi ở phạm vi rộng như thời gian, mùa,

t ốc độ, hướng chất tải cũng như một số các điều kiện khác như nhiệt độ, độ ẩm,v.v… cũng gây trở ngại lớn cho tiến độ thi công

- S ự biến đổi của nước ngầm là yếu tố gây nhiều khó khăn nhất trong quá trình thi công, đặc biệt là nước ngầm có áp rất khó xử lý, vì vậy cần phải dự báo thận trọng các thông s ố của nước ngầm trong quá trình thi công

* Kiểm tra địa chất, địa chất thuỷ văn:

- Yêu c ầu kiểm tra phải tiến hành trước khi đào, trong quá trình đào và sau khi xây d ựng vỏ hầm

- Luôn đối chiếu sự phân lớp, phân tầng địa chất, những điểm xuất hiện dòng

n ước ngầm (lượng và áp lực) và những điều thực tế gặp phải trong quá trình đào với

1.1.5 Yêu cầu an toàn lao động, vệ sinh môi trường

Trong đô thị mật độ dân cư dày đặc vì vậy yêu cầu an toàn lao động và vệ sinh môi tr ường rất cao: Xử lý khi gặp khí độc tự nhiên, khí độc do nổ mìn, do xe máy thi công th ải ra, bụi khí khoan nổ, đá long rời rơi ra,…để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân xung quanh Hạn chế dùng biện pháp khoan nổ gây tiếng ồn ảnh hưởng đến sinh hoạt hàng ngày của người dân xung quanh khu vực thi công hầm Phế thải do đào hầm phải vận chuyển đến bãi đổ đã qui định, xa khu dân cư, quá trình vận chuyển không gây bui, làm bẩn mặt đường, ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất

1.1.6 Những trở ngại do sự tồn tại công trình trên mặt đất và trong lòng đất:

- Trong khu đô thị tuyến đường hầm luôn chọn song song với tuyến giao thông trên mặt đất, do vậy sẽ phải đi qua những khu nhà cao tầng của dân cư, văn phòng làm việc, các siêu thị, các khu vui chơi giải trí Đây là rủi ro lớn bởi vì quá trình đào những đoạn sát mặt đất sẽ gây lún đất bề mặt, kéo theo làm nứt các công trình nêu trên

- Những khu đô thị thường hình thành hàng trăm năm Qua nhiều giai đoạn phát triển, nhiều loại công trình không sử dụng nữa bỏ lại trong lòng đất như các đường ống tiêu thoát nước, các hầm chứa cáp thông tin, cáp điện,v.v… gây khó khăn cho công tác đào hầm Điều này đòi hỏi phải được khảo sát kỹ và mô tả chính xác vị trí những công trình đó khi lập qui hoạch xây dựng đường hầm qua đô thị

1.2 CÔNG NGH Ệ THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM

1.2.1 Các công nghệ thi công:

Do đặc thù của hầm di qua đô thị có những đoạn phải nằm gần mặt đất (hầm nông) như các nhà ga xe điện ngầm, các nút giao thông qua những đoạn đường có mật

độ lưu thông dày đặc, do vậy ngoài phương pháp đào ngầm còn áp dụng thêm phương pháp đào hở Phương pháp đào ngầm đã được áp dụng rộng rãi ở mọi địa hình, còn phương pháp đào hở đối với Việt Nam lần đầu áp dụng cho nút giao thông Kim Liên, Ngã tư Sở

và thiết kế Đó là lựa chọn hệ thống các biện pháp đào hầm đi kèm với việc xử lý khi trạng thái đất đá biến đổi, phân tích về chi phí và những rủi ro để lựa chọn một cách tối

ưu về toàn bộ phương án đào hầm, và thiết kế lớp vỏ hầm cùng với dự báo sự biến đổi địa chất để ứng phó kịp thời Bước đầu tiên, có ảnh hưởng lớn nhất đến chi phí đào hầm là do phải lựa chọn thiết bị đào và những thiết bị đặc biệt để xử lý địa chất phát sinh trong quá trình đào Nếu thiết bị không phù hợp buộc phải dừng thi công và chờ mua thiết bị mới thì giá thành sẽ tăng lên rất lớn do việc phải mua sắm thiết bị mới và phí tổn do chậm tiến độ thi công Ngoài ra, sẽ làm tăng biến dạng lớp đất trên mặt dẫn đến những hư hỏng công trình cùng với việc cản trở giao thông bề mặt

Công nghệ thi công đào ngầm bao gồm: đào bằng TBM, khiên đào, kích Nhưng trong thi công hầm qua đô thị thì TBM được dùng phổ biến hơn cả

Những máy đào TBM dùng trong thi công hầm qua đô thị có thể phân chia sơ bộ làm 2 loại : loại TBM đào trong đất đá thông thường, thí dụ như loại máy đào với đầu cắt dạng hở, và những loại máy đào có thiết bị đặc biệt đi kèm như cân bằng áp lực đất trước gương đào (EPM), phụt vữa đển ngăn nước ngầm có áp lực cao (SS) v.v Giá thành của biệc pháp này không chỉ có chi phí của bản thân máy đào mà còn chi phí của những thiết bị đi kèm

* Công nghệ thi công bằng máy đào hầm TBM:

TBM th ực chất là một tổ hợp máy đào hầm có thể thực hiện được các hạng mục thi công h ầm gồm có:

- Đào hầm bằng phương pháp nghiền nát đất đá

- B ốc xúc và vận chuyển đất đá ra bên ngoài

- L ắp dựng các kết cấu chống đỡ và lưới thép (nếu có)

- Thi công l ớp bê tông phun, lắp dựng kết cấu vỏ hầm đúc sẵn

Quá trình thi công được thực hiện cơ giới hoá toàn bộ, giúp đẩy nhanh tốc độ thi công công trình Có th ể nói TBM đi đến đâu đường hầm được hoàn thiện ngay đến đó

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

10

Yêu c ầu thi công hầm đô thị theo phương pháp TBM: ngoài các yêu cầu chung

c ủa việc thi công công trình hầm, cần chú ý đến các yêu cầu sau:

- Đánh giá các điều kiện về đất nền, nước ngầm trong khu vực xây dựng hầm theo các ph ương pháp được quy định trong tiêu chuẩn chuyên ngành về khảo sát thiết kế và xây d ựng hầm trong môi trường đất yếu

- Tính toán k ết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép đảm bảo đủ khả năng chịu lực trong thi công

- Ph ải có các giải pháp ngăn và thoát nước ngầm, bảo đảm hầm luôn khô ráo trong quá trình xây d ựng

- L ập và thực hiện chu trình thi công đào hầm hợp lý và nhanh nhất, thi công hầm không ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất

- Ki ểm soát được trạng thái ứng suất và biến dạng của kết cấu vỏ hầm, nền đất xung quanh v ỏ hầm cũng như lún sụt trên mặt đất khu vực thi công hầm bên dưới

- Ch ỉ được vận hành thiết bị TBM về phía trước khi đã thực hiện bơm vữa đủ áp

l ực thiết kế phía sau vỏ hầm và đất nền xung quanh

* Cấu tạo của TBM:

M ột máy TBM gồm có một số bộ phận cơ bản như sau:

- Mâm cắt: có các lưỡi cắt để cắt đất đá bằng cách xoay tròn và tạo áp lực tì lên

- Băng chuyền: Đưa đất đá rơi xuống ở mặt gương đào ra ngoài

- Bộ lắp ráp: Lắp các đốt vỏ để tạo ra vòng bảo vệ ở cuối của TBM

- Các b ộ phận khác: Dịch chuyển TBM, phun vữa, thông gió, cấp năng lượng,

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

11

* Nguyên lý hoạt động của TBM:

Ở đầu TBM là một mâm thép, trên mâm thép có bố trí nhiều mũi thép giống như

nh ững răng Khi mâm thép quay, những răng thép được ép chặt vào trong đá, vò nát đá

cho đến khi rơi ra, chui qua những hốc trên mặt khay chảy vào một hệ thống băng

chuy ền Hệ thống băng chuyền tiếp tục chuyển đá vụn ra đuôi của TBM để xe vận

chuy ển đưa ra ngoài hầm Những kích thuỷ lực (kích đẩy) sẽ tiếp tục đẩy TBM tiến lên

phía tr ước để tiếp tục đào

TBM không ch ỉ đào đá mà còn hỗ trợ chống đỡ vách hầm Khi máy đang quay để

đào, hai máy khoan đứng ngay sau đầu cắt tiến hành khoan vào đá Sau đó những

ng ười công nhân bơm vữa vào những lỗ đó rồi đặt neo giữ cho đất đá không rơi ra tạm

th ời cho đến khi lắp xong vỏ hầm

Hình 1.1 TBM trong đá cứng ở hầm thuỷ điện Đại Ninh

* Công nghệ thi công bằng khiên đào:

Công ngh ệ thi công này thực chất là phương pháp đào hầm có sử dụng vỏ chống

c ố định hoặc cơ giới Dưới sự bảo vệ của khiên đào, người ta tiến hành các công tác

h ầm và lắp dựng các kết cấu chống đỡ hầm

Có 7 lo ại khiên đào truyền thống:

- Khiên che kín m ặt, chỉ có một lỗ hở để đất rơi vào khi khiên tiến lên tì vào đất

Lo ại này áp dụng đào sét mềm và bùn, khi hầm qua cảng hoặc sông trong đất rất mềm

- Khiên có m ặt hở để công nhân có thể đào bằng công cụ cầm tay Loại này thích

h ợp cho hầm ngắn, mặt cắt nhỏ, trong đất cứng không bị sạt trượt Khiên được trang bị

kích thu ỷ lực để tì khiên vào gương hầm

- Khiên c ơ giới hoá hoàn toàn: Đất đá được đào toàn mặt cắt hầm nhờ trang bị bánh xe c ắt hoặc những núm cắt quay Công cụ dạng đĩa cắt quay có thể áp dụng cho

m ọi loại đất Có thể điều chỉnh độ mở của mặt khiên và đất đá di chuyển ngược với

h ướng tiến của khiên để đi vào máy vận chuyển đứng sau khiên Có thể dùng khí nén

h ỗ trợ ổn định cho gương hầm

- Khiên có thi ết bị ép vữa để cân bằng nước ngầm và áp lực đất ở gương hầm Thích h ợp nhất cho đất cát, có xu hướng tạo chất dính để giữ sét không trượt, với đất

h ạt thô có thể bị lở vào trong vữa

- Khiên có bu ồng cân bằng áp lực tại mặt gương Loại này có mặt che kín dạng

bu ồng để chứa nước và đất nhằm cân bằng với nước ngầm hoặc đất tràn vào với áp lực

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

13

* Công nghệ thi công hầm bằng phương pháp kích ép đất:

Phương pháp kích đẩy là một kĩ thuật đào hầm được sử dụng cho các công trình

h ầm có kích thước không lớn, thi công bằng cách đẩy các đoạn ống có chiều dài nhất định với đường kính giới hạn Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho các đường hầm có đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu không lớn lắm và xây dựng tại những nơi mà phương pháp đào hở không thích hợp Phương pháp kích đẩy- về bản chất, đó là

“phương pháp hạ giếng ngang” Cùng cơ sở như nhau cũng có thể gọi nó là phương pháp “khiên đào mini” Bản chất phương pháp là vì chống tubin kín được lắp đặt vòng

nọ tiếp vòng kia trong khoang chuyên dùng cách xa gương hầm Cùng trong khoang

đó, người ta thực hiện kích ép vì chống vào gương hầm theo tiến trình đào đất Để giảm ma sát vì chống với khối đất, không gian phía sau tubin được bơm vữa sét

* Trình tự công nghệ:

- B ước 1: Dọc theo tuyến đã định, tuyến hầm được phân thành các đoạn ngắn, ở

t ừng đoạn sẽ có hai giếng đứng được thi công sâu hơn cao độ thi công của công trình

h ầm tại vị trí đầu và cuối của đoạn hầm Kích thước của giếng phải đảm bảo đủ để bố trí thi ết bị kích ép

- B ước 2: Đưa thiết bị xuống giếng tới vị trí mặt gương đào Kích từng đoạn ống

d ẫn hướng từ giếng đầu đến giếng cuối của đoạn hầm

- B ước 3: Mở rộng bằng mặt gương tới đường kính bằng đường kính ngoài của

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

14

Hình 1.3 Công nghệ đào hầm bằng kích

1.2.3 Phương pháp thi công đào hở:

Có nhi ều phương thức thi công công trình theo công nghệ thi công đào hở:

a Phương thức tường-nền: Theo phương pháp này các công trình ngầm được

thi công theo trình t ự sau: Đầu tiên từ mặt đất tiến hành làm tường bảo vệ vách hố móng, sau đó đào hố móng đến tận đáy công trình (đáy hố móng), rồi thi công kết cấu công trình từ dưới lên sau cùng lấp lại hố móng bằng vật liệu lấp phủ Tuỳ vào đặc điểm cơ học, địa chất của khối đất đào, thành hào có thể nghiêng hoặc thẳng đứng và

có th ể phải chống đỡ hoặc tự ổn định Kết cấu chống giữ thành hào được sử dụng có

th ể là cọc-ván ép, cọc cừ, tường khoan nhồi hay tường hào nhồi bằng bê tông hoặc bê tông c ốt thép, có thể được gia cố thêm bằng neo, khoan phun ép (khoan phụt), kích

ch ống, giằng,…Cọc cừ thép thường được tháo ra để sử dụng tiếp Còn trường hợp sử

d ụng tường hào nhồi hoặc tường cọc nhồi, kết cấu đáy của hầm thường được liên kết

v ới tường tạo thành một bộ phận của kết cấu hầm

b Phương thức tường- nóc: Theo phương thức này trước tiên chỉ đào hố móng

đén cao trình nhất định, rồi tiến hành chống đỡ vách hố móng và thi công kết cấu công trình đầu tiên Tiến hành lấp hố móng để đảm bảo hoạt động trên mặt đất được bình thường Tiếp tục đào đến tầng thứ hai và phế thải được chuyển lên mặt đất nhờ cửa sổ được chừa sẵn ở tầng kết cấu trên cùng Tiếp tục như vậy đối với các tầng đào phía dưới cho đến tận đáy công trình Phương thức này được sử dụng để thi công dọc theo các tuy ến phố chật hẹp và yêu cầu giải toả giao thông nhanh, không cho phép đường

ph ố ở trạng thái đào bới kéo dài

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

15

Hình 1.4 Chu trình thi công theo phương thức tường-nóc

+ Phương pháp thứ nhất được gọi là phương pháp từ dưới lên (Bottom –up)

Phương pháp này đã áp dụng thi công các tầng hầm nhà cao tầng như trụ sở Vietcombank, phố trần quang Khải, Hà Nội

+ Phương pháp thứ hai được gọi là phương pháp từ trên xuống (Top- down method): là phương pháp do các kỹ sư Nhật Bản áp dụng để thi công hầm đường bộ

t ại nút giao thông Kim Liên- Hà Nội

* Công nghệ thi công từ trên xuống (Top-down method):

Công ngh ệ thi công Top-down đã được ứng dụng rất thành công trong việc thi công công trình h ầm ở những nơi chật hẹp, hạn chế trong việc giải phóng mặt bằng và chi ếm giữ mặt bằng phía trên công trình trong quá trình thi công

Trình t ự thực hiện của công nghệ là sự lặp đi lặp lại tuần tự của các bước đào hố móng, ch ống dựng thành hố móng, lắp dựng ván sàn của các tầng hầm kế tiếp nhau từ trên xu ống dưới cho đến khi đạt được cao độ đáy hố đào Khi đảm bảo được khoảng không gian c ần thiết để thực hiện công tác thi công kín thì đắp trả lại mặt đất để hạn

ch ế ảnh hưởng tới giao thông trên mặt đất

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

16

có th ể sử dụng các máy đào cơ giới lại nhỏ hoặc máy đào hầm chuyên dụng để

th ực hiện Trong khi tiến hành đào cần bố trí các hố gom nước và máy bơm kết hợp

v ới ống kim lọc đề phòng nước ngầm dâng cao ảnh hưởng đến quá trình thi công Công tác gi ữ khô hố móng được đặc biệt quan tâm bởi sự xâm nhập của nước có

kh ả năng gây ra sự sụt lún thành vách hố đào, sập hố móng Việc tiêu nước mặt bằng được thực hiện bằng các bố trí trạm bơm phục vụ công tác tiêu nước hố đào được đặt

t ại các cửa vận chuyển trên sàn tầng hầm thứ nhất Đầu ống hút thả xuống hố thu

n ước, đầu trên được đưa ra ngoài để thải nước vào hệ thống thoát nước thành phố

Các bước thi công top-down: Gồm 8 bước

- L ắp tường kết cấu để chống đỡ khối đào

- H ạ thấp mực nước ngầm

- Đào đến dầm đáy

- Thi công màng ng ăn nước

- L ấp lại phần mái và khôi phục mặt đất

- Đào bên trong và chống đỡ

- Thi công d ầm sàn và liên kết với tường chống đỡ

- L ấp lại phần nóc và khôi phục mặt đất

- Đào bên trong, chống đỡ

- Thi công d ầm sàn và liên kết với chống đỡ

- Hoàn thành t ường bên trong bao gồm phần thứ hai

Ưu điểm của công nghệ thi công Top- down:

- Cho phép tr ả lại hiện trạng mặt đất sớm

- Có th ể sử dụng những tường kết cấu cố định làm tường chống đỡ tạm thời cho

kh ối đào

- Nh ững dầm kết cấu sẽ hoạt động như bộ phận chống đỡ bên trong cho công đoạn nào, như vậy sẽ giảm khối lượng chống đỡ theo yêu cầu

- Ch ừng mực nào đó nó đòi hỏi diện tích thi công ít hơn

- K ết quả giá thành hầm có thể thấp hơn bằng cách giảm bớt những công việc song song, t ường bê tông cốt thép đổ tại chỗ bên trong khối đào và giảm cần thiết bộ

ph ận chống đỡ bên trong

- Th ời gian thi công ngắn hơn nhờ một số hoạt động thi công có thể làm xen lẫn nhau

Nhược điểm của công nghệ thi công Top- down:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

17

- S ự nối tiếp mái, sàn và những dầm cơ bản phức tạp hơn

- Có kh ả năng thấm ở những khe nối giữa dầm và tường

- Ti ếp cận đến khối đào bị hạn chế do cửa hầm hoặc phải qua giếng

- Đào và thi công hầm đáy bị hạn chế về không gian

Một số hình ảnh thi công các tầng hầm theo phương pháp thi công top-down:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

18

Hình 1.5 Thi công tầng hầm theo phương pháp top-down

* Công nghệ thi công từ dưới lên (Bottom-up):

Phương pháp thi công bottom-up tương tự như phương pháp thi công top-down chỉ khác là phương pháp bottom-up được thi công từ dưới đáy lên trên

Ưu điểm của công nghệ thi công Bottom-up:

- Thiết bị thi công, kho và chỗ để vật liệu dễ bố trí trong hố móng

- Những hệ thống thoát nước có thể bố trí ngoài kết cấu để dẫn đi hoặc bơm ra xa kết cấu

Nhược điểm của công nghệ thi công Bottom-up:

- Chân chống đòi hỏi sâu hơn so với phương pháp Top- down

- Mặt đất không có thể trả lại hiện trạng khi công trình chưa kết thúc

- Yêu cầu hạ thấp mực nước ngầm có thể dẫn đến ảnh hưởng bất lợi cho cơ sở hạ tầng xung quanh

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

19

Hình 1.6 Thi công tầng hầm theo phương pháp bottom-up

1.3 T Ổ CHỨC THI CÔNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM:

Với những đặc thù rất riêng của hầm trong đô thị như: hầm đi qua vùng có mật độ dân cư đông đúc, phía trên của nó có nhiều công trình như khu chung cư, khu thương mại, khu văn phòng, khu nhà ở của dân… và nền địa chất mang đặc trưng của vùng đồng bằng châu thổ nên công tác tổ chức thi công cũng có những yêu cầu khác biệt Nội dung của công tác tổ chức thi công cho hầm đô thị bao gồm:

- Để đảm bảo tránh sụt lún đến các công trình lân cận trước khi thi công phải khảo sát địa chất dưới các công trình lân cận Nếu lớp địa chất mỏng dưới 10m và vật liệu rời (cát) khi tổ chức thi công phải tiến hành gia cố ngay

- T ổ chức giao thông trên mặt đất và dưới đất: tổ chức đường nối tiếp mặt đất sao cho tránh mật độ giao thông dày đặc vì thế phải chọn đường ra vào hầm hợp lý tạo

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

20

điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức vận chuyển nguyên vật liệu, phế thải và sử dụng

xe máy vào ra đường hầm

- Tổ chức ca, kíp làm việc hợp lý sao cho bảo đảm tiến độ thi công và không gây tiếng ồn vào ban đêm làm ảnh hưởng đến đời sống của dân cư xung quanh

- Mặt bằng thi công chật hẹp không cho phép bố trí các xí nghiệp phụ trên mặt đất nên phải tìm những cơ sở công nghiệp của địa phương để sử dụng cho thi công đường

h ầm như: nguồn điện, cấp nước, vật liệu, các cơ sở sản xuất, nhà máy, xí nghiệp,v.v…

- Các nhu c ầu về vật liệu xây dựng, thiết bị xây dựng, phương tiện vận chuyển,

n ăng lượng điện, nước, khí nén và giải pháp cung cấp

- Thi ết kế các công trình tạm: kho tàng, bãi trữ vật liệu,v.v…

- Thi ết kế - Tiến độ thi công đường hầm có chỉ rõ thời hạn hoàn thành các công tác chu ẩn bị, công tác phụ trợ và công tác chính;

- Các s ố liệu về nhu cầu cán bộ, nhân công, nhà ở, các chỉ dẫn về xây dựng khu dân c ư, hành chính và các công trình phúc lợi khác;

- T ổng mặt bằng khu vực bố trí đường hầm, các bản vẽ tuyến hầm có các cửa vào,

c ửa ra, sự nối tiếp với các công trình khác, các hầm phụ, các giếng, đường giao thông, các công trình g ần cửa, bãi thải đá, bãi vật liệu cho bê tông, trạm trộn, tuyến năng

l ượng, khu dân cư, khu hành chính, khu sản xuất, giao thông, thông tin, v.v…

1.4 NH ỮNG RỦI RO CÓ THỂ XẢY RA TRONG THI CÔNG HẦM

Rủi ro trong xây dựng đường hầm có thể hiểu là những biểu hiện, sự kiện làm thay đổi thậm chí phá vỡ hoàn toàn chức năng sử dụng của các hạng mục, kết cấu của công trình cũng như làm thay đổi trình tự thi công các hạng mục đã được dự kiến trước đó Rủi ro trong xây dựng đường hầm đặc biệt nghiêm trọng và có tần suất xảy ra lớn hơn nhiều so với các loại hình công trình xây dựng khác Trong quá trình thi công đường hầm trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã gặp phải rất nhiều rủi ro khác nhau Mỗi sự rủi ro xảy ra đều là những bài học hữu ích đối với những người xây dựng Do chúng ta chưa có nhiều kinh nghiệm và nhận thức về các rủi ro trong thi công các công trình ngầm, nên tìm hiểu các khả năng xảy ra rủi ro và nguyên nhân để có thể có các giải pháp phòng ngừa và xử lý có hiệu quả là rất cần thiết

Rủi ro trong xây dựng đường hầm rất đa dạng có thể xảy ra ở các vị trí khác nhau của công trình, do nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan khác nhau Do đó cũng

có thể phân loại rủi ro theo nhiều cách

- Sập lở đất đá ở hai bên hông

- Sập lở đất đá ở gương thi công

- Nổ đá

- Bục nước

- Sập lở cửa hầm

Dưới đây giới thiệu một số ví dụ về rủi ro của đường hầm qua đô thị:

1 Tàu điện ngầm Thượng Hải (Shanghai), Trung Quốc, 2003

Trong ch ương trình mở rộng mạng tàu điện ngầm của thành phố Thượng Hải, năm

2000 ng ười ta bắt đầu thi công tuyến đường số 4, gọi là ’đường ngọc trai’ Đoạn hầm

cơ bản là đoạn qua sông Hoàng Phố, chạy từ trung tâm kinh tế mới Phố Đông về phía nội thành

Trong khi hai đường hầm đã được thi công bằng máy khiên đào áp lực đất, thì xảy

ra s ự cố khi đào đường hầm ngang dưới lòng sông, đoạn gần bờ Trước khi đường hầm ngan g ở độ sâu gần 35m bị sập lở, nước và vật liệu đã ụp vào đến mức những ng ười thi công không thể ngăn cản nổi Trong khi họ đang tìm cách tự bảo vệ, đã xuất hiện lún sụt mạnh trên mặt đất, gây hư hại lớn đến các ngôi nhà lân cận và các công trình xây dựng khác Một số tòa nhà cao tầng, thư ơng mại đã bị hư hại nặng, bị sập hoặc

có nguy cơ sập đổ nên đã đư ợc kéo đổ Đê ngăn nước lũ trên bờ cũng bị phá hoại mạnh Nhiều thời điểm đã có nguy cơ bị ngập lụt vì sông Hoàng phố có lượng nư ớc

l ớn trong thời kỳ này Cả hai đường hầm lún sâu hàng mét và bị ngập nước, vỏ hầm bị phá hủy Xác định nguyên nhân của sự cố là khối đất được đóng băng nhằm đảm bảo

a n toàn cho công tác thi công đường hầm ngang đã bị phá hủy Công tác khắc phục đã được triển khai rất phức tạp, tốn kém, mất nhiều thời gian, do quy mô rộng của sự cố

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

22

Hình 1.7 Sự cố trong đường hầm số 4, Thượng Hải đã làm sụt đổ các toà nhà

2 Heathrow Express Link, Anh, 1994:

Tuyến Heathrow Express Link là tuyến tàu nhanh nối sân bay London với ga tàu hỏa Padington Trong khi đường hầm đư ợc thi công bằng TBM (SM), thì hai ga tại sân bay cũng đựơc xây dựng bằng phương pháp bê tông phun Vào ngày 21 tháng 10 năm 1994 đã xảy ra sự cố Đầu tiên phát hiện có vết nứt và tách vỡ vỏ bê tông phun tại một trong ba gương thi công Sau đó xuất hiện phễu lún sụt trên mặt đất Tiếp đó sự cố lan dần ra cả hai gương còn lại Cuối cùng cả ba đoạn hầm bị sập lở, kế tiếp nhau và nhiều ngôi nhà trên mặt đất bị phá hủy

Sau khi sự cố xảy ra, người ta đã lấp đầy các khoảng trống bằng bê tông bọt Các ngôi nhà lân cận có thể bị nguy hại đều được bảo vệ Trong quá trình khắc phục, đầu tiên đào một giếng tiết diện tròn (đường kính 50m, sâu 40m), sử dụng tường cọc khoan nhồi cắt nhau (các lỗ khoan giao cắt nhau) Phần đất các đoạn hầm bị phá hủy phía trong giếng lại được đào bằng ph ương pháp thông thường

3 Thi công tầng hầm toà nhà Pacific:

Công trình cao ốc Pacific có 5 tầng hầm, 1 tầng trệt và 18 tầng lầu Tường tầng hầm bằng bêtông cốt thép, dày 1m, thi công bằng công nghệ tường trong đất, khi đào đất để thi công tầng hầm thứ 5 thì phát hiện một lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có kích

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

23

thước 0,2m x 0,7m, dòng nước rất mạnh kéo theo nhiều đất cát chảy từ ngoài vào qua

lỗ thủng của tường tầng hầm Công nhân đã dùng hết cách, nhưng không thể bịt được

lỗ thủng Nước kéo theo đất cát chảy ào ào vào tầng hầm, công nhân phải thoát khỏi tầng hầm để tránh tai nạn có thể xảy ra Sự cố công trình này đã làm sụp đổ hoàn toàn công trình Viện nghiên cứu Khoa học xã hội Nam Bộ ngay bên cạnh, tòa nhà Sở Ngoại Vụ cũng bị lún nứt nghiêm trọng, Cao ốc YOCO 12 tầng và các tuyến đường xung quanh công trình Pacif ic cũng có nguy cơ bị lún nứt

Ng uyên nhân sự cố: nguyên nhân chủ yếu của sự cố này là chất lượng thi công tường tầng hầm không tốt Lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có thể là do đổ bê tông không đúng quy trình và dùng Bentonite không đúng yêu cầu gây sạt lỡ đất ở hố đào Đất cát sạt lỡ lẫn với Bentonite chèn vào bêtông làm cho bêtông bị rời xốp tạo nên lỗ thủng Đất bên ngoài tầng hầm là cát pha bão hoà nước, là loại cát chảy, nên phải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung trọng d = 1.15g/cm3 chứ không được dùng loại thông thường cho đất loại sét có d = 1.04g/ cm3 Mặt khác, mực nước dưới đất bên ngoài tầng hầm rất cao (ở cốt – 1.5m), lỗ thủng ở tường tầng hầm nằm ở độ sâu 20m, tức là

có cột nước với áp lực lớn chênh nhau đến 18,5 mét Với một cột nước, có áp lực 18.5atm như vậy, chứa đầy trong tầng các bồi tích hạt nhỏ và các pha bão hòa nước, thì khi có lỗ thủng ở tầng hầm cho nó thoát, dòng chảy sẽ rất mạnh kéo theo đất cát chảy vào tầng hầm đồng thời làm rỗng xốp, làm xói lỡ và phá hoại đất nền của móng các công trình lân cận, khiến cho các công trình đó bị biến dạng, bị sụt lún, thậm chí bị phá hoại

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

24

2 Kh i xây dựng đường hầm qua đô thị thường có nhiều rủi ro Thách thức đặc biệt

là lớp đất trên mặt không được làm xáo trộn, cụ thể là bị lún, dẫn đến phá hoại các công trình xây dựng trên đó Yêu cầu thứ hai là không gây tác hại môi trường, do tiếng

ồn, do bụi, và do nhiễm bẩn bởi việc vận chuyển phế thải ra khỏi hầm

3 Sự tồn tại những công trình ngầm xây dựng trước đây, nay bị bỏ lại không sử dụng, sẽ gây gián đoạn quá trình đào do yêu cầu phải di chuyển ra khỏi tuyến hầm

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

25

ĐƯỜNG HẦM TRONG ĐÔ THỊ

- -

2.1 NHỮNG LOẠI CHI PHÍ XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM QUA ĐÔ THỊ:

Chi phí trong thi công đường hầm qua đô thị bao gồm:

1 Chi phí trực tiếp cho công tác xây dựng : bao gồm chi phí vật liệu, chi phí nhân

công , chi phí sử dụng máy thi công và chi phí trực tiếp khác:

Chi phí vật liệu, nhân công, máy thi công được xác định theo khối lượng và đơn giá xây dựng tổng hợp (Phương pháp của Bộ Xây dựng theo Thông tư 04/2010/TT- BXD ngày 26/5/2010)

a Xác định khối lượng:

Theo Thông tư 04/2010/TT-BXD, khối lượng công tác xây dựng được xác định từ bản vẽ thiết kế kỹ thuật hoặc thiết kế bản vẽ thi công, nhiệm vụ công việc phải thực hiện của công trình, hạng mục công trình và được tổng hợp từ một nhóm các công tác xây lắp để tạo thành một đơn vị kết cấu hoặc bộ phận công trình

Đối với công trình đường hầm, cần xác định các khối lượng chủ yếu sau:

- Khối lượng đào: ngoài khối lượng đào tính theo mặt cắt thiết kế, còn phải tính cả khối lượng đào lẹm do biện pháp nổ mìn

- Khối lượng xúc chuyển

- Khối lượng vật liệu nổ

- Khối lượng gia cố: vữa bê tông, vì thép, thép neo anke, cừ thép…

- Khối lượng bê tông: gồm bê tông phụt bù để chèn khe kẽ đất đá, bê tông vỏ hầm Như vậy, việc xác định khối lượng trong thi công đường hầm vừa phải dựa vào mặt cắt thiết kế, vừa phải dựa trên kinh nghiệm của người thi công Nhà thầu có biện pháp thi công hợp lý, kinh nghiệm xử lý sự cố dày dặn thì sẽ tính toán được khối lượng thi công tối thiểu, từ đó giảm được chi phí xây dựng

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

26

b Xác định đơn giá xây dựng tổng hợp:

Đơn giá xây dựng tổng hợp được lập phải tương ứng với danh mục và nội dung của khối lượng công tác nêu ở mục a ở trên Đơn giá xây dựng tổng hợp được lập trên

cơ sở đơn giá xây dựng chi tiết Đơn giá xây dựng tổng hợp có thể chỉ bao gồm chi phí vật liệu, chi phí nhân công, chi phí máy thi công hoặc tổng hợp đầy đủ cả chi phí trực tiếp khác, chi phí chung, thu nhập chịu thuế tính trước, thuế VAT

- Giá vật liệu: là giá vật liệu đến hiện trường xây dựng, được xác định phù hợp

với công trình và gắn với vị trí nơi xây dựng công trình Giá vật liệu phải hợp lý và phù hợp với mặt bằng thị trường nơi xây dựng công trình, xác định trên cơ sở báo giá của các nhà sản xuất, thông tin của nhà cung cấp hoặc giá đó được áp dụng cho công trình khác có cùng tiêu chuẩn về chất lượng hoặc giá do địa phương công bố và phải đảm bảo tính cạnh tranh Trong trường hợp vật liệu chưa có trên thị trường hoặc các nhà thầu tự sản xuất vật liệu xây dựng theo yêu cầu của Chủ đầu tư thì giá vật liệu được lấy theo mức giá hợp lý với điều kiện đáp ứng được các yêu cầu đặt ra về chủng loại, chất lượng, số lượng, tiến độ cung ứng, và đảm bảo tính cạnh tranh

Trong thi công hầm vật liệu chủ yếu là vật liệu cho bê tông, thép, thuốc nổ

- Giá nhân công: được tính đúng, tính đủ tiền lương, các khoản lương phụ và phụ

cấp lương (kể cả các khoản hỗ trợ) trên cơ sở mức tiền lương tối thiểu được cơ quan Nhà nước có thẩm quyền công bố để đảm bảo tiền lương của người lao động có tính đến mặt bằng giá của thị trường lao động phổ biến của từng khu vực theo từng loại thợ

và điều kiện lao động cụ thể của công trình

- Giá máy thi công: được tính toán theo hướng dẫn phương pháp xác định giá ca

máy và thiết bị thi công của Bộ xây dựng để áp dụng cho công trình hoặc từ bảng giá

ca máy và thiết bị thi công do địa phương công bố

Riêng đối với thi công hầm bằng máy đào TBM, máy thi công ngoài máy TBM còn có các thiết bị hỗ trợ khác

- Chi phí trực tiếp khác: Là chi phí cho những công tác cần thiết phục vụ trực tiếp

việc thi công xây dựng công trình như di chuyển lực lượng lao động trong nội bộ công trường, an toàn lao động, bảo vệ môi trường cho người lao động và môi trường xung

- Chi phí chung: Chi phí chung bao gồm: chi phí quản lý của doanh nghiệp, chi

phí điều hành sản xuất tại công trường, chi phí phục vụ công nhân, chi phí phục vụ thi công tại công trường và một số chi phí khác Chi phí chung được tính bằng tỷ lệ % trên chi phí trưc tiếp trong dự toán theo quy định đối với từng loại công trình Đối với công trình ngầm, định mức chi phí chung tính bằng 7% trên chi phí trực tiếp

- Thu nhập chịu thuế tính trước: được tính bằng tỷ lệ phần trăm (%) trên chi phí

trực tiếp và chi phí chung theo quy định đối với từng loại công trình

Đối với công trình ngầm, định mức tỷ lệ thu nhập chịu thuế tính trước được tính bằng 6% so với chi phí trực tiếp và chi phí chung trong dự toán chi phí xây dựng

- Thuế giá trị gia tăng: Áp dụng theo quy định hiện hành

- Chi phí xây dựng nhà tạm tại hiện trường để ở và điều hành thi công:

Đối với các công trình đi theo tuyến ngoài đô thị và vùng dân cư như đường dây tải điện, đường dây thông tin bưu điện, đường giao thông, kênh mương, đường ống, các công trình thi công dạng tuyến khác được tính bằng 2% trên tổng chi phí trực tiếp, chi phí chung, thu nhập chịu thuế tính trước; và được tính bằng 1% đối với các công trình còn lại

2 Chi phí phát sinh do rủi ro không lường trước được như sự thay đổi trạng thái đất đá và những biến dạng, bảo vệ môi trường xây dựng, khắc phục những chướng ngại của các công trình xây dựng trước đây tồn tại trong lòng đất : tính theo phương

pháp rủi ro

Gọi chi phí thi công đoạn hầm theo thiết kế (không có rủi ro) là: G0

Chi phí thi công để khắc phục rủi ro là: G1

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

28

Xác xuất để xảy ra rủi ro là p%

Vậy, xác xuất để thi công đoạn hầm theo thiết kế (không có rủi ro) là: q= 100%-p

⇒ Chi phí tương ứng với xác xuất p là G1

Chi phí tương ứng với xác xuất q là G0

Vậy chi phí thi công đoạn hầm khi kể đến xác xuất xảy ra rủi ro là:

3 Chi phí do tiến độ thi công bị thay đổi : được tính theo bài toán tiến độ phá sản

a Khái niệm về tiến độ phá sản:

Trong những tình thế, mà lúc đó tổng thời gian của dự án bị sức ép phải rút ngắn hoặc khi dự án tiến triển chậm có khả năng vượt qua thời gian đã định, dự án rơi vào tình thế “phá sản” Người quản lý dự án phải điều chỉnh tiến độ thực hiện nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra, gọi tắt là “chương trình phá sản” Những hoạt động của dự án nhìn chung có thể thực hiện theo một trong hai cách sau đây:

+ Trong điều kiện tiến độ thực hiện bình thường: chọn phương án chi phí tối thiểu, thời gian tối ưu

+ Trong điều kiện bị phá sản: phương án chọn thời gian tối thiểu, chi phí tối đa Khi dự án nằm trong tình thế phá sản, để đạt mục tiêu của dự án là vẫn đảm bảo tiến độ như dự kiến ban đầu phải điều chỉnh một hoặc tất cả những việc sau:

Tăng số nhân công

Tăng khả năng sẵn có của vật liệu

Tăng thời gian lao động

b Công thức tính trượt giá do việc tăng cường độ công việc bằng cách rút ngắn thời gian:

Ctrượt giá=

phasan dinhmuc

đinhmuc phasan

t t

C C

−

−

Dựa trên Ctrượt giá của các công việc theo những dây chuyền khác nhau và chọn dây chuyền có chi phí nhỏ nhất vẫn đảm bảo yêu cầu rút ngắn tiến độ Trình tự bài toán

này được trình bày trong tài liệu tham khảo [6]

2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐẾN CHI PHÍ THI CÔNG HẦM QUA ĐÔ THỊ:

Như tác giả đã trình bảy ở chương I, thi công đường hầm đô thị chịu ảnh hưởng

c ủa rất nhiểu yếu tố Các yếu tố tồn tại mang tính khách quan hoặc chủ quan, gây nên tác động xấu không mong muốn cho công trình Các yếu tố này được gọi là Rủi ro- là

t ập hợp các tác động mang tính ngẫu nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cũng

nh ư chi phí xây dựng công trình Và biện pháp thi công là một nguyên nhân mang tính

ch ủ quan ảnh hưởng đến chi phí xây dựng của mỗi công trình

L ựa chọn biện pháp thi công hợp lý không những giảm được chi phí do rủi ro mà còn rút ng ắn được tiến độ thi công, đồng nghĩa với việc giảm chi phí rủi ro do biến động giá vật liệu, thiết bị Như vậy, không chỉ tiết kiệm được chi phí xây dựng công trình mà còn mang l ại hiệu quả kinh tế khi sớm đưa công trình vào khai thác sử dụng

C ó thể chia yếu tố biện pháp thi công thành ba nhóm yếu tố như sau:

Nhóm một: yếu tố về hệ thống các giải pháp phục vụ cho việc đào hầm và giữ cho

hầm ổn định Những giải pháp này bao gồm:

- Chọn loại máy đào : tùy vào biện pháp thi công đào ngầm và đào hở để chọn loại máy đào cho phù hợp như: Máy TBM và các loại khiên đào, Máy đào gàu ngoạm loại nhỏ, các loại máy đào loại nhỏ làm việc dưới các tầng hầm

Bảng 2.1 : Các giải pháp bảo vệ hay chống tạm khi thi công công trình ngầm

Bảng 2.2: Phạm vi áp dụng của các giải pháp đặc biệt tuỳ theo yêu cầu bảo vệ

Một số hình ảnh về kết cấu chống đỡ khi thi công công trình ngầm:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

32

Hình 2.3 Hệ sườn chống bằng gỗ trong hầm

Hình 2.4 Chống đỡ bằng neo và bê tông phun

Nhóm hai: Yếu tố về các phương pháp hạn chế biến dạng đất đá xung quanh hầm

và lớp đất đá sát bề mặt.Những phương pháp này bao gồm:

- H ạn chế lún bề mặt trên đỉnh nóc hầm ( đào ngầm) gồm những biện pháp: kịp thời xây dựng vỏ hầm hoặc cứng hoá lớp đất nóc hầm

vào tài liệu [9]

Đồng thời trình tự giữa đào và chống đỡ vách hố móng phải đảm bảo mau chóng trả lại hiện trường giao thông trên mặt đất

- Trường hợp địa chất hầm đi qua là lớp sét hoặc lớp cát nằm trong nước ngầm thì trình tự tiêu nước ngầm (hạ thấp mực nước ngầm) phải đảm bảo không gây lún bổ sung mặt đất (sét bão hòa nước) hoặc dẫn đến cát chảy vào hầm (cát bão hòa nước)

Hi ện nay, để hạ thấp mực nước ngầm có thể áp dụng các giải pháp chủ yếu sau:

- Thiết bị kim lọc kiểu chân không: Bao gồm một hệ thống ống lọc đường kính

nh ỏ, đặt dọc theo hố móng cần làm khô Kim lọc là các đoạn ống mà nước ngầm sẽ tập trung vào đó, ống trên đoạn lọc và đầu nối có roăng xoáy Xung quanh kim lọc cần đổ thêm cát s ỏi khi nền là cát mịn và đất chứa nhiều hỗn hợp hạt sét, hoặc những hạt sét

ho ặc chất lắng đọng Việc đổ cát sỏi chỉ thực hiện khi hạ kim lọc đến chiều sâu thiết

k ế

- Thiết bị kim lọc kiểu dòng phun: Thiết bị này bơm nước từ hố móng ra bằng

máy b ơm tia Nguyên tắc hoạt động của máy bơm tia là dựa trên cơ sở truyền trực tiếp

n ăng lượng bởi một dòng khác mà không cần sử dụng những máy khác

Trong đất cát và đất cát sỏi, thiết bị bơm kim lọc có dòng phun được áp dụng mà không c ần đổ thêm vật liệu lọc , còn đối với lớp cát mịn cần có vật liệu lọc

Thi ết bị bơm kim lọc có dòng phun hạ thấp được mực nước ngầm ở chiều sâu từ 8-20m

- Giếng lọc kiểu ống với máy bơm sâu: Thiết bị này được sử dụng để bảo vệ hố

móng kh ỏi chịu ảnh hưởng của nước với chiều sâu hạ mực nước ngầm trên 20m và trong điều kiện địa chất phức tạp, khi kích thước hố móng lớn và lưu lượng nước ngầm

l ớn, thời gian thi công hố móng kéo dài

Thi ết bị này gồm giếng lọc kiểu ống, máy bơm, ống tập trung nước, trạm bơm và ống dẫn để xả nước

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

34

- Phương pháp điện thấm: Các phương pháp hạ thấp mực nước ngầm nêu trên

được áp dụng đối với loại đất có hệ số thầm từ 1 ÷ 1500 m/ngày-đêm Nhưng đối với các lo ại đất sét và chất phù sa có hệ số thấm nhở hơn 0,1m/ngày- đêm, để hạ thấp mực

n ước ngầm phải dùng phương pháp điện thấm Các thiết bị bao gồm: ống tập trung

n ước, máy bơm, máy phát điện một chiều, các thanh thép (anot), kim lọc (catot)

Hình 2.5 Giếng lọc kiểu ống với máy bơm sâu

Nhóm ba: Yếu tố về các giải pháp bảo vệ môi trường xây dựng và môi trường sống xung quanh khu vực đào hầm Những giải pháp này bao gồm:

- Xử lý khí độc : bố trí các trang thiết bị hệ thống thông gió và vận hành thông gió theo giai đoạn thi công Một số hình ảnh về hệ thống thông gió trong các đường hầm

Hình 2.6 Hệ thống thông gió trong đường hầm

- Chống ồn.qui mô nổ nhỏ, không nổ ban đêm hoặc giờ nghỉ của dân, giảm tiếng

ồn bằng vách ngăn

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

35

- Chống bụi: phun nước, gom bụi trong các ống thông gió

- Chống nhiễm bẩn trong hầm : tiêu nước ngầm và nước thải thi công

- Chống nhiễm bẩn khi vận chuyển phế thải:sử dụng xe vận chuyển chuyên dùng

- Thu dọn các công trình tồn tại trong lòng đất

Sau đây xin dẫn chứng một số công trình hầm ở Việt nam và trên thế giới gặp sự

c ố khi đang thi công do lựa chọn biện pháp thi công chưa hợp lý dẫn đến chi phí xây

d ựng tăng:

1 Hầm đường bộ qua nút giao thông Ngã tư Sở-Hà Nội:

Khi thi công hầm đường bộ Ngã tư Sở để thi công hầm, người ta chọn biện pháp thi công dùng tường cừ bằng cọc larsen để bảo vệ tạm thời thành hố đào Nhưng vì thi công sát nhà dân, nên khi rút cọc larsen làm cho nhà dân và mặt đường nhựa bị nứt, do

đó đành phải để lại không rút lên nữa

Hình 2.7 Cầu vượt Ngã Tư Sở và các tường nhà dân tại Ngã Tư Sở bị lún nứt

⇒ Như vậy, chi phí thi công công trình tăng lên nhiều do lượng cừ larsen để lại trong lòng đất Vấn đề đặt ra là: biện pháp thi công dùng tường cừ larsen trong trường hợp này là chưa hợp lý; nên dùng tường vây bằng bê tông để bảo vệ thành hố đào

2 Tầng hầm Cao Ốc Residence ( Tp Hồ Chí Minh ):

là ngày 31/10/2007 h è đường Nguyễn Siêu có hố sụt rộng 4*4m và sâu khoảng 3-4m

và chung cư Casaco (Đường Thi Sách, Q1) bị lún nghiêm trọng Nguyên nhân là dùng cọc larsen làm tường vây không ngăn được nước, nên khi hút nước để thi công tầng hầm, thì cột nước chênh lệch ngoài thành hố đào tạo nên áp lực lớn đẩy nước luồn qua chân tường vây đẩy trồi đáy móng lên Nước dưới đất được thoát ra như bình thông nhau, cuốn theo đất cát làm sụt lún nền các công trình xung quanh gần đó ( trong phạm

vi “phểu” hạ thấp mực nước)

Trước tình trạng đó, người ta đã phải khẩn cấp lấp ngay các hố đào sâu và hố sụt tạo cân bằng áp lực để tránh tình trạng sụt lún tiếp Đồng thời lắp đặt các trạm quan trắc dịch chuyển, lún và động thái nước dưới đất để tránh các rủi ro có thể xảy ra

⇒ Khi thi công hầm nếu có nước ngầm có áp cần phải có biện pháp hạ thấp mực nước ngầm, đồng thời chọn biện pháp gia cố hợp lý Trong trường hợp này chi phí xây dựng công trình tăng lên do: chi phí xử lý các hố sụt, chi phí xử lý và đền bù thiệt hại cho công trình xung qu anh, chi phí lắp đặt các trạm quan trắc

3 Vành Trude của tàu điện ngầm thành phố Muenchen (Munich), Đức, 1994

Tuyến tàu điện ngầm U1 được kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm tại phía đông Muenchen Các đường hầm của công đoạn thi công “vành Trude”được thi công bằng

ph ương pháp bê tông phun Đường hầm được đào phía dưới lớp sét cách nước để không gây ảnh hưởng đến khối nước ngầm phía trên

Sau khi bắt đầu công tác đào đã xảy ra hiện tượng sập lở tại một gương Các thợ đào hầm không còn khống chế được nước tràn vào và đất sạt lở và do vậy đã rời khỏi hầm sau thời gian ngắn Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố đã xuất hiện nhanh một phễu lún sụt, cũng bị nước ập vào nhanh Một xe buýt, đang đứng chờ tại ngã tư, không kịp chạy ra khỏi khu vực sập đất và bị tụt xuống phễu lún Ba hành khách đã bị chết “đuối” Để không gây nguy hại cho khu vực xung quanh, người ta đã lấp đầy phễu sập đất bằng bê tông

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Học viên: Vũ Thị Vân Lớp: 17C2

37

Hình 2.8 Sự cố sập tàu điện ngầm tại Munich, 1994

Để khắc phục, nhà thầu đã tiến hành thi công một vòng tường vây quanh bằng cọc khoan nhồi và đào xúc đất phía trong thận trọng, trước hết là để đào lấy thi thể người chết Khi đào, người ta phát hiện rằng chiều dày lớp đá phấn (Mergel) nằm giữa hai lớp cuội chứa nước, mỏng hơn so với trong tài liệu thiết kế Ngoài ra các khe nứt trong

đá phấn chứa cát đã dẫn đến hiện tượng thấm nước và đó là nguyên nhân của sự cố Sau đó tuyến hầm được thi công bằng cách sử dụng phư ơng pháp buồng khí nén

4 Đường hầm thoát nước ở Hull, Anh, 1999

Để thi công đường hầm thoát nước dài 10,5 km tại Hull, ng ười ta sử dụng một

má y khiên cân bằng áp lực đất, đường kính 3,85m Vỏ chống phía trong của đường hầm là bê tông cốt thép lắp ghép (tubin) Trong một chu trình đào, gần ngay giếng khởi hành (giếng bắt đầu để đẩy máy khiên đào) vỏ hầm phía nền đã bị biến dạng Nước và cát đã chảy vào hầm qua khe hở của vỏ tubin Để tránh gây sập lở người ta đã làm ngập toàn bộ đoạn hầm, bỏ lại khiên đào Do khối đất tụt lở vào trong đường hầm nên đã gây ra lún sụt trên mặt đất, gây hư hỏng đáng kể các ngôi nhà, đường phố và

hệ thống cấp nước Kết quả đo đạc cho thấy rằng tại vị trí xảy ra sự cố các đường hầm

đã lún sụt sâu đến 1,2m về phía may khiên đào