Nghiên cứu và ứng dụng hầm kỹ thuật khu vực quận 1 tp hồ chí minh

MỞ ĐẦU I VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Cùng với xu phát triển công trình theo chiều cao, công trình lấn biển, người có xu hướng sử dụng không gian ngầm lòng đất Những thứ không cần thiết mặt đất ẩn giấu công trình ngầm Theo đó, xu hướng xây dựng đường ống ngầm hạ tầng kỹ thuật (như ống chứa cáp lượng, cáp thông tin, cáp điện lực, ống cấp thoát nước…) bên mặt đất để thuận lợi cho việc tránh chướng ngại khác mặt đất cho việc đấu nối lắp đặt hệ thống mạng kỹ thuật cho nơi có nhu cầu sử dụng Ở đô thị lớn thường gặp nhiều khó khăn việc xây dựng, cải tạo, sửa chữa khai thác công trình ngầm hạ tầng kỹ thuật mật độ công trình ngầm tập trung trục đường giao thông, đường ống ngầm nằm ngoằn ngoèo, chồng chéo phức tạp, việc đền bù giải phóng mặt giải tỏa để thi công gặp nhiều khó khăn, gây lãng phí lớn thời gian ngân sách Nhằm khắc phục bất cập đó, đòi hỏi phải cấp bách giải việc sử dụng không gian ngầm đô thị Giải pháp hữu hiệu việc xây dựng đường hầm hạ tầng kỹ thuật hay Hầm kỹ thuật TP HCM trung tâm kinh tế – xã hội lớn nước Với tốc độ phát triển công nghiệp hóa, đại hóa nhanh, TP HCM trở thành trung tâm công nghiệp lớn giữ vai trò trọng điểm vùng kinh tế phía Nam nước TP Hồ Chí Minh có triệu dân (theo thống kê năm 2004) tập trung 24 Quận, Huyện với 2.093,7 Km2 Sự tập trung dân cư với trình đô thị hoá nhanh chóng đòi hỏi phát triển sở hạ tầng tương ứng Tuy nhiên, so với hầm giao thông quy hoạch xây dựng mạnh mẽ, việc xây dựng Hầm kỹ thuật đô thị nước ta chưa trọng đầu tư mức, chưa có quy hoạch đồng tính toán thiết kế xây dựng công trình để tạo nên thống từ ban đầu Thực trạng cho thấy, Quận, Huyện địa bàn Thành phố, hệ thống mạng lưới ống ngầm nằm chồng chéo, gây khó khăn cho việc đền bù, giải toả trình tu, sửa chữa, cải tạo xây dựng hệ thống ống ngầm dẫn đến tốn lớn thời gian ngân sách Mặt khác, việc bố trí hệ thống tuyến cáp, đường ống lộ thiên chiếm khoảng không gian không nhỏ, làm mỹ quan đô thị Nước ta công công nghiệp hóa đại hóa đất nước, việc xây dựng sở hạ tầng kỹ thuật đóng vai trò quan trọng Trước hết phải đại hóa đô thị lớn ưu tiên phát triển công trình ngầm đô thị Theo quy hoạch T/p Hồ Chí Minh đến năm 2020, toàn hệ thống đường giao thông, đất đai quy hoạch lại với quy mô tiêu chuẩn xây dựng sở hạ tầng đại cao, yêu cầu xây dựng hoàn thiện mạng lưới kỹ thuật ngầm phục vụ cho T/p Hồ Chí Minh cấp bách Một yếu tố góp phần thành công cho lónh vực này, việc nghiên cứu sâu Hầm kỹ thuật đô thị để đề xuất hướng nghiên cứu tiếp nhằm đưa vào ứng dụng cho việc xây dựng sở hạ tầng kỹ thuật T/p Hồ Chí Minh, góp phần đẩy mạnh phát triển kinh tế đất nước II PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI Với mục tiêu nghiên cứu để ứng dung cho đô thị nước ta từ việc nghiên cứu khu vực cụ thể, luận văn trình bày việc nghiên cứu ứng dụng Hầm kỹ thuật khu vực Quận I - T/p Hồ Chí Minh Các nội dung tiến hành đề tài gồm có : + Sự cần thiết tính cấp bách phải xây dựng Hầm kỹ thuật Thành phố nói chung khu vực Quận I - T/p Hồ Chí Minh nói riêng + Hiện trạng mạng lưới đường ống công trình ngầm khu vực Quận I - T/p Hồ Chí Minh + Quy hoạch mạng lưới Hầm kỹ thuật khu vực Quận I, bố trí đường ống cấp thoát nước, đường cáp điện, cáp điện thoại…, đề xuất dạng cấu tạo mặt cắt ngang, phương án bố trí Hầm kỹ thuật tuyến phố lớn (tuyến chính), tuyến phố nhánh (tuyến phụ), biện pháp thi công hầm + Tính toán, so sánh dạng cấu tạo Hầm kỹ thuật, biện pháp thi công hầm, sở đề xuất lựa chọn dạng cấu tạo, chiều sâu đặt hầm, phương án thi công hầm phù hợp tối ưu cho tuyến chính, tuyến phụ + Đưa nhận xét, kết luận kiến nghị cho việc ứng dụng Hầm kỹ thuật khu vực Quận I – T/p Hồ Chí Minh dựa kết nghiên cứu Luận văùn, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp nhằm hoàn thiện đưa vào ứng dụng khu vực khác Thành phố đô thị nước III HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI Vì thời gian nghiên cứu thực đề tài ngắn nên chưa có điều kiện nghiên cứu ứng dụng Hầm kỹ thuật cho toàn Thành phố mà giới hạn với khu vực Quận I, nên chưa thật hợp lý cho quy hoạch chung Ngoài ra, việc xây dựng Hầm kỹ thuật đô thị Việt Nam chưa áp dụng nên công trình thực tế để tham khảo so sánh./ -1- CHƯƠNG I : SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG HẦM KỸ THUẬT 1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HẦM KỸ THUẬT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Ngay từ xa xưa, nước giới tận dụng không gian ngầm bên lòng đất Họ xây dựng mạng kỹ thuật ngầm (điện năng, cấp thoát nước, cáp thông tin, cáp truyền hình, gas, nước… ) để thuận lợi cho việc tránh chướng ngại vật khác mặt đất cho việc đấu nối lắp đặt hệ thống mạng kỹ thuật cho nơi có nhu cầu sử dụng Từ kỷ 19, nước sử dụng không gian ngầm cách hiệu cho việc bố trí hệ thống mạng kỹ thuật ngầm Phân loại theo không gian sử dụng công trình ngầm mạng kỹ thuật gồm có nhóm: đào rãnh, hộp ống dẫn, hầm kỹ thuật [8] Đào rãnh việc đào rãnh dọc nằm bên trục đường đô thị, tổ hợp đường ống kỹ thuật bố bí bên rãnh Sau đó, đắp lại vật liệu địa phương (đất, cát, đá sỏi…) (hình 1.1) [8] Hình 1.1.Kiểu đào rãnh cáp điện Anh Hình 1.2 Kiểu hộp ống dẫn cáp điện Texas Hộp ống dẫn việc xây dựng tuyến ống có dạng hình chữ nhật, bên ống có bố trí vách ngăn chia thành nhiều ngăn nhỏ để chứa đựng đường ống kỹ thuật (hình 1.2; 1.3) [8] -2- a) b) Hình 1.3 Kiểu hộp ống dẫn Singapore a – Hộp ống dẫn có nhiều ngăn ; b – Hộp ống dẫn chứa tuyến kỹ thuật Hầm kỹ thuật hệ thống hầm để đặt cáp ngầm, đường ống dẫn có không gian vừa đủ cho người công nhân xe kỹ thuật vào làm việc Tùy theo chức phục vụ tuyến, hầm kỹ thuật bao gồm loại: hầm kỹ thuật cho công trình hầm kỹ thuật đặc biệt [8] Đường hầm kỹ thuật cho công trình: đường hầm phục vụ tuyến kỹ thuật cho công trình lớn khu đô thị Trường đại học, Hội trường lớn, Khu nhà cao tầng, ga tàu điện ngầm… Đường hầm kỹ thuật thường tổ hợp sau: tuyến điện vol thấp, cáp, tuyến gas, tuyến nước nóng hệ thống máy điều hòa; không bao gồm tuyến cấp nước thoát nước đường hầm [14] Đường hầm kỹ thuật đặc biệt: đường hầm phục vụ cho tuyến kỹ thuật có qui mô công suất sử dụng lớn (khu công nghiệp cao, Thành phố, tiểu bang…) Đường hầm kỹ thuật tuyến sau: tuyến điện năng, cáp, nước sạch, nước thải… [14] Việc xây dựng đường ống kỹ thuật ngầm đô thị theo nhóm nêu dựa vào quy mô xây dựng Điều cần quan tâm đô thị việc xây dựng đường ống kỹ thuật mặt đất gây ảnh hưởng mạnh đến ô nhiễm môi trường, tình hình giao thông, sinh hoạt, sản xuất kinh tế khu vực xây dựng Do nước có xu hướng đầu tư xây dựng mạng kỹ thuật ngầm với quy mô lớn để đảm bảo công trình chất lượng cao -3- tuổi thọ công trình lâu dài, đáp ứng tất nhu cầu sử dụng đô thị thời điểm tương lai sau Giải pháp thích hợp hầm kỹ thuật Các Thành phố đại giới xây dựng hầm kỹ thuật phổ biến, để phục vụ nhiều mục đích khác Một số công trình hầm kỹ thuật tiêu biểu giới sau: - Tuyến đường hầm kỹ thuật dài 7.4km Thành phố Tsukuba Science Nhật Bản, tuyến hầm xây dựng để chứa ống vận chuyển nước thải, ống cung cấp hệ thống điều hòa nước nóng, cáp điện năng, đường dây điện thoại, cáp CATV (hình 1.4) - Tuyến đường hầm kỹ thuật phục vụ sở hạ tầng cho Trường Đại học Washington Mỹ công trình lân cận (hình 1.5) Hình 1.4: HKT Tsukuba Science Hình 1.5: HKT Trường ĐH Washington - Tuyến đường hầm nước ống dẫn (nước, gas, điện.…) cung cấp hệ thống máy điều hòa cho Thành phố Sidney (hình 1.6) trường Đại học Wimbledon (hình 1.7) Hình 1.6 Tuyến HKT Sidney Hình 1.7 Tuyến HKT Wimbledon -4- - Tuyến điện ngầm 230kV nối từ trạm điện Lardprao đến trạm Vibhavadi Bangkok Tuyến dài khoảng 7km, có vỏ hầm dạng tròn (đường kính vỏ 2.6m) Các đơn nguyên vỏ hầm đúc sẵn nhà máy thi công phương pháp kích đẩy kết hợp với máy đào kiểu cân áp lực Thời gian xây dựng từ năm1999-2002 (hình 1.8) [16] a) b) Hình 1.8 Mặt cắt ngang tuyến điện ngầm 230kV Bangkok a – Mặt cắt ngang hầm; b – Cấu tạo hầm - Hiện tại, HongKong có tuyến đường hầm cáp điện: tuyến Wah FuBowen dài 3.1km, Nam Fung-Parker dài 5.7km, Tin Wan-Wah Fu CyberportWah Fu dài 0.8km Hai tuyến Wah Fu Nam Fung cho xe chuyên dụng vào hoạt động Tuyến Wah Fu - Bowen có mặt cắt ngang (MCN) dạng vòm, kích thước 8mx4.5m (rộng x cao) tuyến xây dựng hoàn thành vào năm 1993 (hình 1.9a) - Đường hầm cáp điện Singapore dài 2.6km biển, nối liền từ đảo Pulau Seraya vùng đất liền Singapore Tuyến xây dựng từ 1980 Vỏ hầm dạng hình hộp đôi đúc sẵn thành phân đoạn nhà máy (kích thước vỏ hầm 4.425mx11.79m) (hình 1.9b) [12] -5- a) b) Hình 1.9 Các tuyến đường hầm cáp ñieän a - Wah Fu – Bowen ; b - Pulau Seraya - Tuyến đường hầm đôi PCP (Pneumatic Capsule Pipeline) dài 600km Thành phố NewYork, dùng để vận chuyển “hàng hóa” (freight) từ trạm trung tâm Thành phố đến trạm vùng đô thị ngược lại Việc sử dụng hệ thống vận chuyển tiết kiệm chi phí vận tải, giảm thiểu tối đa tình trạng kẹt xe vấn đề ô nhiễm môi trường đô thị so với việc vận chuyển xe cộ “Hàng hóa” chất thải rắn từ nhà máy sản xuất, thư tín bưu phẩm, hàng hoá pallet, hàng hóa dân thông thường Bên đường hầm bố trí tuyến ống dẫn thép để vận chuyển hàng hóa Hàng hóa vận chuyển nhờ hệ thống đường ray điện từ trường bơm khí [13] Hình 1.10.MCN đường hầm đôi PCP Hình 1.11.MCN chi tiết hầm đơn PCP 1-vỏ hầm bêtông; 2-hộp ống thép chứa hàng hóa; 3-bánh xe thép; 4-thanh ray thép; 5mặt sàn bêtông; 6-ống thoát nước đứng; 7-ống thoát nước dọc -6- - Đường hầm Fuchsloch thoát nước thải từ Thành phố Rorschach đến Altenrhein, Thụy Sỹ Tuyến dài 4.6km có chế độ nước chảy tự hầm, độ dốc dọc i=0.8% Tuyến xây dựng từ năm 1969 – 1971 Vỏ hầm dạng tròn đúc sẵn, đường kính vỏ 3.4m (hình 1.12) a) b) Hình 1.12 Đường hầm thoát nước thải Fuchsloch a - Thi công lớp cách nước bên vỏ hầm; b - Kiểm tra mối nối vỏ hầm - Đường hầm vận chuyển nước dài 26km nối liền từ Woodinville đến Puget Sound Mỹ Vỏ hầm vỏ lắp ghép, đường kính bên vỏ hầm thay đổi từ 4m-6m (hình 1.13) - Tuyến đường hầm Miri cấp nước cho Thành phố Sarawak, Malaysia Tổng chiều dài tuyến hầm 2.2km Vỏ hầm dạng tròn cấu tạo từ khối bêtông lắp ghép chế tạo sẵn nhà máy (có dạng giống tuabin), đường kính vỏ hầm 2.2m Toàn tuyến gồm 13000 đoạn vỏ hầm lắp ghép (hình 1.14) -7- Hình 1.13 Mặt tuyến hầm nước Woodinville Hình 1.14 Tuyến hầm Miri - Tuyến đường hầm Heathrow nước Anh dài 1.3km, dùng để vận chuyển hành lý ga tàu điện ngầm Vỏ hầm dạng tròn, đường kính vỏ 4.2m (hình 1.15) Hình 1.15 Đường hầm Heathrow Hình 1.16 Đường hầm vận chuyển: cáp bưu phẩm Singapore - Tuyến đường hầm lượng NLC 500GeV Mỹ (Next Linear Collider), với tổng chiều dài gần 30km Tuyến gồm tuyến hầm đơn có vỏ dạng hình tròn chạy song song: tuyến Klystron tuyến Accelerator Tuyến thi công theo phương pháp đào kín TBM NATM, thời gian xây dựng từ năm19982003 (hình 1.17; 1.18) [17] Hình 1.17 Lối vào hầm NLC Hình 1.18 MCN hầm NLC Từ trước đến nay, nước ta chưa triển khai dự án xây dựng hầm kỹ thuật đô thị mà xây dựng tuyến đường hầm dùng để dẫn nước cho nhà máy ... kiến nghị cho việc ứng dụng Hầm kỹ thuật khu vực Quận I – T/p Hồ Chí Minh dựa kết nghiên cứu Luận văùn, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp nhằm hoàn thiện đưa vào ứng dụng khu vực khác Thành phố đô... thuật Thành phố nói chung khu vực Quận I - T/p Hồ Chí Minh nói riêng + Hiện trạng mạng lưới đường ống công trình ngầm khu vực Quận I - T/p Hồ Chí Minh + Quy hoạch mạng lưới Hầm kỹ thuật khu vực. .. kỹ thuật ngầm phục vụ cho T/p Hồ Chí Minh cấp bách Một yếu tố góp phần thành công cho lónh vực này, việc nghiên cứu sâu Hầm kỹ thuật đô thị để đề xuất hướng nghiên cứu tiếp nhằm đưa vào ứng dụng