Do chiều sâu thông thuyền yêu cầu nhỏ hơn nhiều so với tĩnh không thông thuyền nên chiều dài ngắn.[r]
(1)GS TS NGUYỄN VIẾT TRUNG - ThS TRẦN THU HẰNG
THIẾT KẾ ■ THI CÔNG
GIÁM SẮT CƠNG TRÌNH HẨM GIAO THƠNG
(2)LỜI GIỚI THIỆU
Công trin h hầm có m ặ t k hắp m ọi nơi, nhiều lĩn h vực đời sống xà hội rthư hầm mò, nhà m y thủy điện, khu vực q u â n sự, hệ thống th u gom d ẩ n nước, m ạn g lưới g ia o thòng, cơ sở hạ tầ n g kỹ th u ậ t các kh a đỏ thị Ở Việt N am , m ột thời g ia n dàiy việc lự a chọn phư ơng án h ầm kh i q u y hoạch, th iết k ế th i công m ạn g lưới g ia o th ôn g rtước ta là k h dè d ặ t g ặ p p h ả i nhược điểm lớn g iá th àn h cơng trìn h , trin h độ cơng nghệ, tiến độ th i công, yêu cầu cao công tá c th iết kế, thi cơng cơng trìn h, địi hỏi m y móc th i cơng chun dụng.
C hỉ đến đ ầ u năm 0 0, sự thành cơng cơng trìn h h ầ m đường bộ H ả i Văn với g iú p đ ỡ kỹ th u ậ t công nghệ từ N h ậ t B ả n đ ã m ở đường cho việc áp d ụ n g hầm rộng rãi m ạn g lưới g ia o thông nước ta đường bộ, đường thủy khu đô th ị lớn Đ â y khởi sắc đ n g m ừng cho ngành giạo thơng nói chung cho lĩn h vực th iết k ế - thi công h ầm g ia o thơng nói riêng.
Đê đ p ứng cho yêu cầu học tậ p, nghiên cứu th am kh ảo tron g lĩn h vực n y, N h X u ấ t Bản X ảy dựng tră n trọng giới thiệu tới bạn đọc sách “T h iết kê - th i công - g iá m s t g trìn h h ầm g ia o th ô n g 99 tác g iả : G S.T S N guyễn Viết Trung ThS Trần Thu H ằng biên so n
Đ ối tượng sách sin h viên ngành X â y d ự n g c ầ u Đ ường d ù n g đ ể học tập, làm đ án m ôn học đ án tố t n g h iệp N g o i ra, sách d ù n g cho kỹ sư th iết k ế - th i công công trin h h ầm g ia o thôn g, m tà i liệu tham khảo cho người qu an tâ m đến lĩn h vực này.
N h X u ấ t B ản X â y dựng xin tră n trọng cảm ơn bạn đọc m ong n h ận được nhận xét, góp ý, p h ê bình tài liệu M ọi ý kiến x in g i về: N h à X u ấ t B ản X â y dự ng Lê Đ i H n h , H N ội - Đ iện thoại: 04.39760216.
(3)C h n g I
N H Ũ N G KHÁI NIỆM C H U N G
1.1 Đ ỊN H N G H ĨA VÀ PHÂN LOẠI CƠNG TRÌN H HAM 1.1.1 Đ ịn h nghĩa
Có nhiều lựa chọn cơng tác thiết kế cơng trình vượt chướng ngại tuyến đường giao thơng Đó là:
- Cầu: vượt lên chướng ngại, - Đường: vòng qua chướng ngại, - Hầm: xun qua chướng ngại,
- Các cơng trình thoất iìUỚC nhỏ gồm dường tràn, cẩu tràn, cơng
- Tường chắn, kè, v.v
H ầm giao thơng kết cấu kín dùng phục vụ mục đích giao thơng xun qua chướng ngại vật như:
- N ú i , - Sông, hồ,
- Cơng trình xây dựng,
- K hu vực phát triển kinh tế, v.v
Cơng trình hầm cơng trình nhân tạo nằm lịng đất có m ột lối thơng với mặt đất, có nhiều mục đích sử dụng khác nhau, nằm ngang, nằm nghiêng thẳng đứng Hầm giao thông công trinh giao thông thiết k ế có cao độ thấp nhiều so với cao độ mật đất tự nhiên Theo tiêu chuẩn cho hầm xuyên núi Nhật Bản đuờng hầm cơng trình ngầm đất có chiều dài lớn mặt cắt khai đào mặt cắt độ dốc dọc nhỏ 15% Có nhiều dạng cơng trình hầm khác
(4)N gày nay, hầm sử dụng phổ bi.ến nhiều lĩnh vực khác cùa kinh tế quốc dân Khi cao độ tuyến đường thấp nhiều so với cao độ mặt đất tự nhiên, xây dựng hầm xuyên qua núi Khi tuyến đường m en theo sườn núi có mái dốc lớn, địa chất q u xấu n hư có đá lăn, đất trượt ngưỜL ta dịch tuyến đường vào núi xây dựng đường hầm K hi vượt qua sông lớn, eo biển sâu, việc xây dựng trụ cầu khó khăn cầu q c ao xây dựng hầm qua sôrng q u a eo biển Trong thành phố đêmg dân cư, để đ ả m bảo giao thơng nhanh chóng, xây dựng hầm lòng đấit cho người, xe cộ tàu điện qua
Ở nước ta, trước có số g trình hầm phục vụ giao thơng Pháp xây dựng nằm dọc tuyến đường sắt, tro'ng ngành cơng nghiệp khai khống, qn N gày nay, việc xây dựng cơng trìrnh hầm tưcmg đối phát triển nước ta với nhiều thuỷ điện, cơng trình h i m phục vụ mục đích quân sự, khai thác mỏ H ầm đường Hải Vân, hầm Đèo Ngang dược thi cóng theo phưcmg pháp đào hầm kiểu Á o (N ew A ustrian Tunelling M ethod) thức đưa vào sử dụng năm 2005 D ự án xây dựng hệ thốnơ tàu điện ngầm trung tâin thành phố Hồ Chí Minh lên k ế hoạch Công ty T vấn Khảo sát thiết kế xây dựng (Bộ Quốc Phịng) vừa hồn thành báo cáo nghiên cứu tiền khả thi xây dựng hầm đường xuyên đèo Cả nối tỉnh Phú Yên với Khánh H oà đèo quan trọng trục đường Bắc - N am
1.1.2 P h ả n loại
H ầ m có nhiều công dụng, cấu tạo, đặc điểm kết cấu phân loại theo tiêu c h í sau đây:
1.1.2.1 T h eo m ục đích sử dụng
a) H ầm g ia o thông: cơng trình hầm phục vụ mục đích giao thơng, bao gồm loại hầm c h o đường sắt, tàu điện naầm (metro), ôtỏ, người bộ, hầm vượt sông, hám vượt b iể n
T heo m ục đích sử dụng, có thê phán loại cơng trình hầm giao thơng thành loại cc sau:
- H ầ m đường sắt: Hầm xây dựng tuyến đường sắt khổ ray tiêu chuẩr; lOOOmm, 1435m m , đường đơn đường đôi, không hạn chế tốc độ chạy tàu loại hình phương tiện (điện khí hóa khơng điện khí hóa)
(5)- Hầm đường ô tô: Hầm dược xây dựng tuyến đường ô tô đường ô tô cao tốc - Hầm giao thông đỏ thị: Hẩm đường sắt, hầm đường ô tô, tàu điện n g ầ m xây dưng đô thị, hầm cho xe thô sơ, hầm cho người người tàn tật
b ) Hầm thuỷ lợi: bao gồm loại hầm phục vụ cơng tác cấp nước, cơng tác nóng nghiệp (hầm th nơng), hầm thuỷ đ iện
c) Hâm bơ trí hệ thống kỹ thuật: bao gồm hầm cấp nước, hầm bố trí mạng lưới thông tin liên lạc, mạng điện, hệ thống ống cung cấp hơi, cấp n h i ệ t
d ) Hâm mỏ: loại hầm phục vụ cho cơng nghiệp khai khống gồm hầm giao thơng, hầm thơng gió, hầm nước
e) Hầm có ỷ nghĩa dặc b iệt: cơng trình hẩm phục vụ cho lĩnh vực trọng yếu, có ý nghĩa quan trọng kinh tế quốc dân hầm phục vụ công tác quốc phòng, hầm cho nhà máy điện nguyên tử, nhà máy quốc phòng, phục vụ cho nhu cầu dán sinh thành phố đ ại
1.1.2.2 Theo điêu kiện địa chất khu vực xáy dựng cơng trình - Hầm đá
- Hầm đất:
+ H ầm đất cứng; + H ầm đất mềm - Hầm vượt sông
- Hẩm vượt biển
1.1.2.3 Theo vị trí so vói m ặt đớt
Có ba dạng cơng trình phân loại theo vị trí so với mặt đất:
- Hầm nằm ngang: bao gồm loại hẩm xuyên núi, hang động, kho tàng, hầm giao thông, hầm nơng n ghiệp
- Hầm đứng: cịn gọi giếng, phận trọng yếu cơng trình ngầm Hầm đứng phục vụ cơng tác thơng gió, cung cấp khơng khí, ánh sáng, đặt thiết bị vận chuyển người thiết bị lên xuống vào cơng trình ngầm Trong thời kỳ xây dựng, cịn có tác dụng để mớ rộng khu vực thi cơng cơng trình Đóng vai trị quan trọng hệ thống cơng trình ngầm phục vụ cơng nghiệp khai khống, chủ yếu để vận chuyển khoáng sản, phục vụ lại, thơng gió, cung cấp khí s c h
(6)Ngồi ra, phân loại theo độ sâu cơng trình hầm so với mặt đất:
- H ầm đặt nơng: ỉà cơng trình hầm xây dựng có chiều dầy tầng phủ đỉnh hầm không lớn 2,5D Chỉ giới xây dựng cơng trình hầm đặt nơng khơng gian ngầm phép xây dựng cơng trình hầm có diện tích giới hạn m ặt đất đào xuống đến độ sâu cho phép với mái dốc thẳng đứng
- H ầm đặt sâu: cơng trình hầm xây dựng có chiều dầy tầng phủ lớn hem 2,5D vùng ảnh hưởng tương hỗ không trồi lên mặt đất Chỉ giới xây dựng cơng trình hầm đặt sâu không gian ngầm phép xây dựng công trình hầm m xây dựng vùng ảnh hưởng tương hỗ khơng vượt ngồi giới kiểm sốt an tồn hầm
1.1.2.4 Theo kích thước tiết diện cơng trình
- H ầm có tiết diện nhỏ: bề ngang sử dụng cơng trình nhỏ 4m - H ẩm có tiết diện trung bình: bề ngang sử dụng cơng trình từ đến lOm
- H ầm có tiết diện lớn: bề ngang sử dụng cơng trình lớn 10 m có diện tích tiết diện lớn 100 m
Ngồi phân loại theo hình dạng vỏ hầm, phương pháp thi công
1.1.2.5 Theo chiều dài cơng trình
Để phân loại cơng trình hầm giao thơng, dựa chiều dài cơng trình L (m): TT Cấp cơng trình Loại cơng trình Chiều dài hầm L (m)
1 Đặc biệt
Hầm đường ô tô tối thiểu xe
Hẩm đường sắt đường đồi 5.000
Hầm giao thông đô thị 3.000
Hầm mêtro, tàu điện ngầm Các loại
2 I
Hầm đường ô tô tối thiểu xe Hẩm đường sắt đơn đường đồi
3.000 đến < 5.000m Hầm giao thông đô thị 1.000 đến < 3.000m
3 II
Hầm đường ô tô tối thiểu xe
Hầm đường sắt đơn đường đôi 1.000 đến < 3.000m Hầm giao thông đô thị L=100 đến < l.OOOm
4 III
Hầm đường ô tô tối thiểu xe
Hầm đường sắt đơn đường đôi L=100 đến < l.OOOm Hầm giao thồng đô thị L < lOOm
5 IV
Hầm đường tô tối thiểu xe
(7)Đ ối với cơng trình có tầm quan trọng đặc biệt, cơng trinh xây dựng điều kiện trường đặc biệt bất lợi nâng lên cấp
1.1.2.6 Theo chiều dài cơng trình
T uổi thọ cơng trình hầm thường lớn, chí coi vĩnh cửu phụ thuộc vào cấp, loại, mục đích sử dụng tầm quan trọng cơng trình
Đ ối với cơng trình hầm giao thông đô thị nút giao thông khác mức thường coi nh kết cấu cống chôn vùi sử dụng tiêu chuẩn thiết k ế cầu để tính tốn thiết k ế tuổi thọ cịng trình hầm quy định cơng trình cầu quy định tiêu chuẩn thiết kế
1.1.2.7 Theo cơng nghệ thi cơng
Có nhiều công nghệ thi công áp dụng cho cơng trình hầm
- H ầm thi cơng công nghệ đào trần (công nghệ đào lấp): hầm thi cơng cách đào hố m ó ng từ mặt đất (đào đắp thông thường, đào đắp tường khung vây cọc ván thép, đào đắp tường cọc BTCT, v.v ) thi công kết cấu vỏ hầm chỗ lắp ghép Thường gặp hầm xây dựng khu vực đô thị, hầm đặt nông so với mặt đất
- Hầm dìm: gồm đốt vỏ hầm BTCT thường hay BTCT dự ứng lực đúc sẵn
trên bờ được đặt vào rãnh (đã đào trước) đáy sông hay đáy biển Thường gặp hầm xây dựng sông, biển
- H ầm thi cơng cơng nghệ đào kín: hầm thi cơng gần giống q trình đào hầm lị khai thác m ỏ khống sản đào lịng đất với việc chống đỡ vách hang đào thi công vỏ hầm
- H ầm thi công công nghệ TBM: hầm thi công m ột thiết bị đào hầm thi công chuyên dụng với vỏ chống đ ỡ thép thực tồn phần cơng việc thi cơng cơng trình hầm Thường gặp cơng trình hầm đặt sâu hầm đặt nôn g xây dựng bên đường ô tô
- H ầm thi công công nghệ NATM: đất đá xung quanh hầm trở thành m ột phận kết hợp với hệ thống chống đỡ toàn hầm H ầm sử dụng hệ thống kết cấu c hố ng đỡ kết hợp m ôi trường đá núi xung quanh hầm đảm bảo khả tự chống đờ Thường gặp h ầ m xây dựng qua núi
1.2 UtJ NHUỢC Đ Ể M CỦA HAM t r o n g v i ệ c LựA CHỌN CÁC PHUƠNG ÁN TUYÊN
1.2.1 Ưu điểm
(8)các vùng có đặc đ iểm địa hình, địa chất không đảm bảo cho công tác thiết k ế tuyến nằm khu vực trọng yếu, di tích lịch sử, vùng sinh thái đặc b iệ t
Phương án hầm sử dụng trường hợp gặp chướng ngại vật núi cao, sông lớn, eo biển, m giải pháp khác làm đường vòng tránh hay làm cầu vượt khó khăn Khi gặp chướng ngại, tuyến đường phải vòng, kéo theo việc táng chiều dài tuyến, thay đổi độ dốc bố trí cơng trình vượt qua Điều làm xấu điều kiện khai thác tuyến, làm tãng chi phí, chí không thực được, Vượt chướng ngại hầm cho phép rút ngắn tuyến cách đáng kể, giảm độ dốc Điều cho phép tãng tải trọng tiêu chuẩn tốc độ xe chạy, tải thiện điều kiện kỹ thuật khai thác cho tuyến Ngoài phương án hầm giúp tiết kiệm mặt bằng, giảm gánh nặng cơng tác giải phóng mặt phục vụ xây dưng c ơng trình giao thơng, giảm ảnh hướng tới mỏi trường trình thi cơng khai thác cơng trình Đ ây m ột vấn đề mà tất dự án xây dựng cơng trình giao thịng V iệt N am th ế giới phải cân nhắc, đặc biệt xây dựng cơng trình 'Ác thành phố lớn
Việc lựa chọn phương án xây dựng hầm khả thi khi:
- Đi qua khu vực đ thị mà chi phí giải phóng mặt cao khổ thực công tác giải toả
- Vượt qua núi phải lên dốc nhiều có chiều dài lớn
- Vượt qua sơng, hồ nước hay biển có mật độ tàu bè lại lớn, yêu cầu thông thuỷ phức tạp
- Đi qua khu vực bào tổn, bảo tàng hay khu vực có mơi trường nhạy cảm - Khi có u cầu tĩnh khơng cầu cao sử dụng nhiều đất
- Chiều sâu đường đào từ 15m trở lên
K hi vượt chướng ngại nước, chọn lựa cầu hầm So với vượt báng cầu, việc vượt tuyến hầm có ưu điểm sau:
- K hơng phải bố trí khổ thống thuyền với sông thông thuyền, không ảnh hưởng tớ) lưu thông tàu thuyền mật độ giao thông tăng lên theo thời gian
- Chiều dài giao với chướng ngại ngắn hơn, trường hợp khổ thóng thuyền cao, bãi sơng rộng
- Xây dựng đường dẫn thuận tiện gặp điểm giao với khu vực dân :ư, khu vực xây dựng dày đặc, khu vực trọng yếu
- Tránh ảnh hướng gió mưa, bão, sóng gây
- K hông làm xáo trộn khung cánh thiên nhiên khu vực bố trí cơng trình - Q trình thi cơng chịu ảnh hưởng thời tiết, khí hậu
(9)Đế tăng khả thông xe đường phố, giải điểm giao thông xung đột khu vực dân cư đỏng đúc, địa bàn chật hẹp, giải q u yết cách xây dựng cơng trình nút giao lập thể (cầu vượt) đường hầm Hoặc người ta tách liêng loại phương tiện giao thông (tàu điện, người bộ, xe c ộ ) để giảm thiểu xung đột với loại phương tiện giao thông khác cách tách đưa lên cầu vượt đưa vào hầm Phương án hầm thể ưu điểm lớn, là:
- K hông làm phá hoại cảnh quan môi trường xung quanh
- Hạn c h ế ảnh hưởng q trình lưu thơng phương tiện giao thơng gây k hí thải, tiếng ồn, ánh sáng đèn p h a đến m ôi trường xung quanh
Riêng với loại hình giao thơng đường sắt, việc tách riêng đường sắt đưa xuống hầm, tổ chức dạng xe điện ngầm (mêtrơ), tàu ngầm hình thức phổ biến hẳn so với phương án đưa đường sắt lên cao nhiều mẻ
Đ ể so sánh phương án hầm dìm cầu để vượt qua chướng ngại nước (sơng, biển), vào tiêu chí giá thành cơng trình, thời gian thi công, đặc điểm địa chất khu vực xây dựng, đặc điểm phương án yếu tố khác so sánh cụ thể sau:
Tiêu chí so sánh Hầm dìm Cầu
Giá thành
Giá thành xây dựng ÍI thay đổi,
tãng tỉ lệ với chiều đài, song nhìn chung chi phí lớn
Phụ thuộc vào chiều dài nhịp, chiểu cao trụ, điều kiện địa chất Theo giá thành xây dựng biến đổi phạm vi lớn
Thời gian thi cồng
Nhìn chung thời gian thi công ngắn việc chế tạo đốt đào hào dìm tiến hành thời
Thời gian xây dựng bị chi phối thi công kết cấu phần đường dản Tuỳ theo đặc điểm địa chất chiều dài nhịp
Địa chất Phụ thuộc vào điều kiện địa chất
Tác động nhiểu vào chi phí xây đựng Khó khắc phục lún đường đầu cầu
Chiều dài, chiều cao độ dốc
Do chiều sâu thông thuyền yêu cầu nhỏ nhiều so với tĩnh không thông thuyền nên chiều dài ngắn Không làm ảnh hưởng đến không gian phía q trình khai thác
Dài dốc phải bảo đảo thông thuyền
Chiều cao lớn số phận cầu tháp cầu dây văng, cầu treo cản trở việc sử dụng khơng gian phía (đường bay) Vận hành Yêu cầu có hệ thống vận hành
và bảo đảm giao thông Không yêu cầu
Các vấn đề khác
Nằm mồi trường ổn định, bị ảnh hưởng điều kiện khí hậu tự nhiên
(10)1.2.2 N hược điểm
Bên cạnh ưu điểm trình bày trên, phương án xây dựng hầm có nhiều nhược điểm n hư sau:
- G iá thành cơng trình xây dựng thường cao phải thực khối lượng công tác đất lớn
- Phải đảm bảo nước, thơng gió, cung cấp khí cho cơng trình - Thời gian thi cống kéo dài diện thi công chật hẹp
- Cơng tác thi cơng u cầu trình độ kỹ thuật cao, tương đối mẻ nước ta Hiện nay, h ầ m kết cấu có giá thành tính theo đơn vị diện tích mặt đường cao G iá thành m ột hẩm gấp 10 lần giá thành cầu vị trí (kể giá khai thác bảo trì) hầm sử dụng có lý xác đáng Tuy nhiên, tính tổng chi phí c dự án (bao gồm chi phí đền bù, giải phóng mặt bằng, chi phí hội bị trình chiếm dụng mặt phục vụ thi cơng cơng trình, v v ) chênh lệch lớn rút xuống nhiều, khoảng - lần
1.2.3 N hững cân để đánh giá phù hợp hầm việc lựa chọn phương án tuyến
Để đánh giá mức độ phù hợp hầm việc lụâ chộn plìưỡng ấn tuyến vơi mức
độ đánh giá trực tiếp gián tiếp, hiệp hội Đường quốc tế (PIARC) đưa tiêu chí sau :
- G iá thành cô n g tác quy hoach thiết kê:
+ Thăm dò khảo sát trường bao gồm khảo sát địa kỹ thuật, + Tham khảo ý kiến cộng đồng bao gồm mơ hình trưng bày, + Báo cáo q u y hoạch mổi trường,
+ G iá thành thiết k ế bao gồm vẽ, thuyết minh dự tốn - Chi phí đền bù để giải phóng mặt bằng:
+ Tiền đất trả cho cá nhân, cho thương mại công nghiệp, + Chi phí tái định cư,
+ Chi phí tiện ích công cộng - G iá thành xây dựng:
+ G iá thành cơng trình thưc tế,
+ G iá thành thiết bị hầm,
+ Giá thành cơng trình hạ tầng có liên quan cần phải thay để tạo diều kiện phát huy hiệu hầm đến mạng lưới giao thông,
(11)- G iá thành khai thác:
+ Thơng gió chiếu sáng, + D ịch vụ phòng chữa cháy, + H ệ thống truyền hình nội bộ, + Cơng tác kiểm tra định kỳ, + H uấn luyện nhàn viên cấp cứu, + K iểm tra điều khiển giao thông - G iá thành bảo trì cho hạng mục:
+ M ặt đường, + V ệ sinh,
+ Các thiết bị phục vụ khai thác cơng trình + Các cơng trình phục vụ có liên quan - Lợi ích người sử dụng:
+ G iảm thời gian chiểu dài lại (xe khách xe hàng) bù lại tiền thu phí (nếu có),
+ G iảm sô lượng tai nạn,
+ G iảm lun lượng xe đường khác
- N h ữ ng thay đổi giá trị đất đai, tài sản lợi tức:
+ T h a y đổi giá trị đất đai tài sản, lợi tức cho khu vực xung quanh cơng trình diện tích có liên quan
+ K thu hồi lại mặt sau xây dựng xong - Hiệu gián tiếp:
+ Sự phát triển tương lai mạng lưới giao thông mặt đất,
+ Sự thay đổi tuyến vận chuyển hàng hoá hành khách hiệu thay đổi chi phí sử dụng khách hàng
- Các yếu tố liên quan đến việc bảo vệ môi trường hiệu xã hội: thường đá n h giá tiền bạc định lượng đầy đủ Hiệu xã hội việc xây dựng hầm đ e m lại tuyến vận chuyển mang đến lợi ích cho m ột số nhóm cộng đ n g làm thiệt hại cho số khác Đó là:
+ Sự thay đổi mối quan hệ cộng đồng ly tán hay đường xây dựng + Giá trị mỹ quan dự án người sử dụng cộng đồng
(12)+ N hững nhược điểm khiếm khuyết tạm thời trình xây dựng ảnh hưởng đến công việc thương mại cộng đồng
+ Tác động đến sinh sống động vật thực vật
- Các yếu tố đo được: xác định khó đánh giá bàng tiền bạc C húng cần việc định giải pháp xây dụng hầm r.hững c sở để kiến nghị Đ ó là:
+ Tiếng ồn: H ầm gây tiếng ổn khu vực khơng lớn '.uyến đường lộ thiên Vì cần phải bảo đảm mức độ tiếng ồn cho phép cửa hầm hay lỗ thông Việc giảm tiếng ồn lý để định xây dựng hầm
+ Ơ nhiễm khơng khí: Đ ộ nhiễm khơng khí từ đường vùng phụ cận đ o yếu tố để xác định phương án kiến nghị
+ T ầ m nhìn: Tầm nhìn đường nguyên nhán gây trở ngại cho rrột số người Việc xác định hiệu tầm nhìn khó định lượng
+ Ả n h hưởng rung động từ hầm tới nhà cửa kết cấu xung quanh giai đoạn xây dựng khai thác cơng trình
(13)N H Ũ N G N G U Y Ê N TẮ C THIẾT K Ê C Ơ N G TRÌNH H Ầ M GIAO T H Ô N G
2.1 N H Ũ N G N G U Y ÊN TÁC THIẾT K Ế CH UN G
H ầm giao thông phận tuyến đường Vì thế, bình đổ trắc dọc củ a hầm
cùng phải thiết kế theo tiêu chuẩn chung tuyến đường có xét đến các
đặc điểm ngầm Cịng trình phải đảm bảo giao thơng an tồn, liên tục tốn cống d uy tu, bảo dưỡng trình sử dụng Tuổi thọ cơng trình hầm phải thoả mãn quy định tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng để thiết k ế hầm:
- Tiêu chuẩn TCVN 4527:1988: Hầm đường sắt hầm đường ồtô thiết k ế theo tiêu chuẩn vĩnh cửu, có độ bền cấp I
- Q uy chuẩn thiết kê hầm (đang đề nghị ban hành): phải đảm bảo tối thiểu 100 năm cho cơng trình từ cấp III trở lên cơng trình cấp IV có quy m vĩnh cửu Riêng cơng trình cấp IV bán vĩnh cửu, tuổi thọ cơng trình tối thiểu 50 năm
- Tiêu chuẩn 22TCN272-05: hầm thiết kế kết cấu cống chơn vùi đất có tuổi thọ 100 nôm theo yêu cầu cụ thể Chủ đầu tư
Khi thiết k ế hầm phải vào luận chứng kinh tế - kỹ thuật tuyến đường luận chứng kinh tế - kỹ thuật riêng cơng trình hầm phê duyệt, có xét đến yêu cầu quốc phòng Trong quy hoạch xây dựng cơng trình ngầm , cần xem xét nhiều điều kiện, yếu tố cụ thể khác vị trí xây dựng việc lựa ch ọn cấu tạo hình thái hợp lý cơng trình công việc quan trọng K hi thiết k ế cơng trình hầm phải vào tài liệu đo đạc, khảo sát địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn Vị trí đặt cơng trình nên chọn nơi có địa hình ổn định, địa chất tốt, tránh vùng có trượt lở, trượt lở, vùng có hang động cac-tơ N ếu bắt buộc phải qua khu vực cần có biện pháp ngăn ngừa, gia c ố kết cấu hầm nhằm đảm bảo khả làm việc ổn định
Vị trí hầm chọn lựa theo tiêu chuẩn: kinh tế - kỹ thuật, địa chất địa chất thuỷ vãn, địa hình, điều kiện thơng gió, phù hợp với u cầu quốc phịng, đồng thời phải kết hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể tuyến đường vể mặt m ặt cắt dọc
Ngoài yếu tố kể trình thiết kế tuyến hầm phải ý đặc biệt đến vấn đề sau:
(14)- Tiêu chuẩn thiết k ế phương pháp xây dựng phù hợp, có hiệu
- M ặt cắt ngang hầm phải bảo đảm bố trí tồn thiết bị phương tiện - Lường trước hạn c h ế c ố việc quản lý trước, sau xây dựng - Đ ảm bảo an toàn cho người sử dụng khai thác bảo trì
Hầm giao thơng có số đặc điểm bật so với dạng phương án tuyến khác (cầu, đường) sau:
- K hơng có điểm nối, bãi dừng đỗ xe, điểm quay đầu xe
- Là m ột đường kín có tĩnh khơng hạn c h ế theo chiều đứng chiều ngang - Chiếu sáng thơng gió nhân tạo
Khi vào khỏi hầm hay vào - liên tiếp h ầ m liền nhau, người tài x ế căng thẳng, khơng thoải m đánh giá sai độ dốc thực tế V ì để hạn chế
tối đa khả xảy tai nạn hầm, cần ý đặc biệt thiết kế yếu tố
của tuyến
2.1.1 C ác yêu cầu sử dụ ng kh ơng gian ngầm giới xây dựng cóng trình hầm giao thơng
2.1.1.1 u cầu vê sử dụng không gian ngầm
Khi thiết k ế xây dựng cơng trình hầm giao thơng phải sử dụng khơng gian ngầm tiết kiệm, chi phí xây dựng thấp khai thác cơng trình đạt hiệu cao
a) Đ ối với hầm đường ô tô hầm đường sắt
K hông gian hầm bố trí đủ u cầu khổ giới hạn thơng xe tuyến xét đến nhu cầu m rộng tương lai, b ố trí hệ thống thiết bị phụ trợ hệ thống vận hành bảo dưỡng hầm Việc m rộng không gian hầm kết hợp với mục tiêu khác phải cấp định đầu tư chấp thuận
b) Đ ối với hầm giao thơng thị
Khi khống có u cầu đặc biệt, không gian hầm đường sắt hầm đường ố tô đô thị phải tuân thủ yêu cầu nêu mục a). H ầm cho người yêu cầu nêu trên, thiết k ế xây dựng nên xem xét đến việc sử dụng không gian hầm cho m ục tiêu khác kết hợp phải cấp định đầu tư chấp thuận
2.1.1.2 Yêu cầu vê giới xây dựng cơng trình hầm a) u cẩu chung
Khi thiết k ế xây dựng cơng trình hầm giao thơng khơng vượt ngồi phạm vi giới xây dựng cơng trình hầm cấp có thẩm quyền phê duyệt
b) C h ỉ giới xây diừig hầm qua núi
(15)- Chỉ giới xây dựng cơng trình hầm đặt nông cho khu vực cửa h ầ m đoạn hầm đặt nơng (bao gồm hầm chính, hầm lánh nạn, hầm phụ trợ k h c ) xây dựng theo công nghệ thi công đào hở
- Chi giới xây dựng cơng trình hầm đặt sâu cho khu vực hầm hệ thống cơng trình phụ trợ ngầm lòng núi dược xây dựng theo cổng nghệ thi công NA TM công nghệ thi công hầm máy TBM
- Chi °iới xây dựng hầm eiao thôns dô thị
Khi xây dựng hầm đường giao thịng thị, giới xây dựng xác định bao gồm: - Chỉ giới giới xây dựng công trình hầm đặt nơng cho hệ th õng cơng trình hầm (bao gồm hầm giao thông, hầm phụ trợ cửa hầm) xây đựng theo công nghệ thi công đào hờ
- Chỉ giới xây dựng cơng trình hầm dặt sâu cho hầm hệ thống cơng trình phụ trợ ngầm xây dựng theo công nghệ thi công hầm bằn° m áy TBM
- Đối với hầm qua sông xây dựng theo công nghệ thi cơng hầm dìm, giới xây dựng cơng trình hầm đặt nơng áp dụng mặt đất tính từ đáy sông
2.1.1.3 Yêu cấu ré xây dựng liên quan đến giói xây dựtĩg
a) Đối với hầm ý iiíì lliâìíỊ í/lì,! núi
K hơng cho phép xây dựng hất cơng trình mặt đất cơng trình ngầm vi phạm hành lang bảo vệ cơng trình ngẩm Trong trường hợp cần thiết phải có giải pháp kỹ thuật đặc biệt đảm bảo an tồn cho cóng trình hầm xây dựng
b) Đ ỏ i với liổm íỊÌao thơng dỏ thị dặt nồng.
- Có thể xây dựng đường giao thơng, cơng trình cơng cộng cơng viên, bãi đỗ xe cơng trình cộng cộng khác mặt đất phạm vi hành lang bảo vệ cơng trình hầm khơng cho phép xây dựng kết cấu m óng có tải trọng tập trung gây ảnh hưởng đến cơng trình hầm bên
- Khi xây dựng cơng trình bén cạnh hành lang bảo vệ cơng trình ngầm có móng đặt sâu phái xét đến ảnh hường tương hỗ công trình
c) Đ ối với hẩm giao thông dô thị đặt sâu.
- Khi thiết k ế xây dựng hầin oịao thông đô thị phải xác định giới kiểm sốt an tồn hầm khịng vi phạm móng cóng trình xâv dựng trước Trường hợp vi phạm giới hạn cho phép (khơng phạm chí giới xâv dựng cống trình hầm đặt sâu) thực phải có giải pháp kv thuật đặc biệt nhằm không ảnh hướng đến cơng trình xây dựng
(16)- Khi xây dựng cơng trình mặt đất, m ó n g cơng trình khơng vi phạm giới kiểm sốt an tồn hầm phải xét đến ảnh hưởng tương hỗ cơng trình
2.1.2 N hững u cầu vật liệu thi cơng n g trìn h hầm
2.1.2.1 Yêu cầu chung
Việc lựa chọn vật liệu xây dựng cơng trinh hầm giao thơng ngồi yêu cầu chung, vật liệu xây dựng phải phù hợp với công nghệ xây dựng hầm yêu cầu khác nhằm tạo hệ thống kết cấu công trình bền vững đả m bảo nguyên tắc sau:
- Ư u tiên sử dụng vật liệu xây dựng sẵn có nước, đả m bảo yêu cầu kỹ thuật hiệu kinh tế
- Vật liệu không gây độc hại, ô nhiềm m ôi trường suốt thời gian xây dựng khai thác cơng trình, hạn c h ế gây ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm
- Phế thải xây dựng phải tính đến hậu q uả kinh t ế phương pháp xử lý
- Vật liệu xây dựng đảm bảo yêu cầu chống ồn bụi ảnh hưởng đến cư dân phạm vi xây dựng
- Toàn phần lộ hầm phải sử dụng vật liệu chống cháy nổ
- Tuổi thọ vật liệu xây dựng dùng cơng trình hầm giao thơng phải bàng tuổi thọ cơng trình
2.1.2.2 Yêu cầu vật liệu thông thường
Vật liệu thông thường bao gồm kết cấu thép, neo thép, bê tông phun, bê tông bê tông cốt thép, kết cấu chống đỡ gang, vữa xi m ăng phụ gia cho bê tô n g đ ợ c chọn sử dụng xây dựng công trình hầm giao thơng, đặc biệt hầm giao thơng thị xây dựng vùng có địa chất yếu, mực nước ngầm cao, vật liệu xây dựng phải đảm bảo yêu cầu sau:
- Nên chọn vật liệu bê tông mác không thấp 28M P a có độ chống thấm cao để xây dựng kết cấu vỏ hầm
- Kết cấu mặt đường bê tông xi m ăng sử dụng hầm đường ô tô, với hầm đường sắt phải dùng tà vẹt bê tông cốt thép kết cấu ray đặt trực tiếp, không dùng tà vẹt gỗ vật liệu dễ cháy
- Hệ thống kết cấu phụ trợ hầm phải chọn loại vật liệu có khả chống cháy nổ cao
2.1.2.3 Yêu cầu vé vật liệu đặc ch ủ n g
(17)- Phụ gia dừng cho bẽ tông vữa xi măng phải chọn loại khơng gây tác dụng có hại mơi trường
- Vữa hóa chất sử dụng gia cố đất đào h ầm bơm sau vỏ hầm phải chọn loại không độc hại với môi trường nước ngầm, đặc biệt xây dựng hầm giao thông đô thị
- Hạn c h ế sử dụng chì chèn khe nối kết cấu vỏ h ầ m lắp ghép Trong trường hợp có u cầu sử dụng, khơng để mối nối thi cơng có chì chèn khe lộ bẽn hầm
- Vật liệu PVC loại vật liệu khác làm lớp phòng nước lắp đặt sau kết cấu bê tông vỏ hầm
- Vật liệu cao su, chận nước (Waterstop) vật liệu P V C lắp đặt khe nối kết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép, khớp nối đoạn hầm dìm phải thiết k ế cấu tạo đảm bảo chống cháy
2.1.3 C ác yêu cầu thiết kê thi công cô n g trình h ầm giao thơng
- Khi lựa chọn vị trí tuyến hầm phải xem xét đến điểu kiện địa hình, địa kỹ thuật,
khí tượng thủy văn phù hợp vớị quy hoạch tống thể khu vục, tổng thể tuyến đường,
quy hoạch mạng lưới giao thông cấp định đầu tư phê duyệt
- Hầm giao thông phải đảm bảo yôu cầu kỹ thuật, khai thác sử dụng, vệ sinh cơng nghiệp, phịng chống cháy nổ, an lồn giao thơng, chi phí thấp cho cơng tác tu bảo dưỡng suốt trình sử dụng
- Khi lập thiết k ế phải đưa giải pháp phù hợp n h giải pháp công nghệ thi công nhằm hạn c h ế thấp khó khán gặp phải đào hầm kiểm sốt chất lượng cơng trình giá thành xây dựng
- H ầm giao thông xây dựng phải đảm bảo k hô ráo, phải thiết lập giải pháp lớp phòng nước, kết cấu ngăn cách nước giải pháp kỹ thuật đặc biệt khác, trường hợp không cho nước thấm chảy vào hầm
- Bề mặt bê tông hầm phải đảm bảo phảng nhẩn, m ọi trường hợp khơng cho phép dùng vữa trát hồn thiện Khi có u cầu bề m ặt bê tơng hầm sơn loại sơn chịu nước
2.2 TH IẾT K Ế M Ặ T BẰNG CƠNG TRÌNH
(18)dễ vận hành thuận tiện Tuy nhiên, thực tế, lúc đạt điều Nếu hầm bắt buộc có đường cong đường cong nên bố trí gần cửa hầm
Những yêu cầu mặt tuyến hầm sau:
- Hướng tuyến thẳng đường cong bán kính lớn ưu tiên sử dụng Hầm đường ô tỏ đường cong, bán kính đường cong nằm tối thiểu ngồi u cầu cấp dường phải thỏa m ãn tầm nhìn chiều cho xe với tốc độ thiết kế
- Khi phải xây dựng hai hầm gần xây dựng hầm gần cơng trình khác, phải xem xét ảnh hưởng tương hổ cơng trình
- Đối với hầm cho người bộ, không gian hầm ngồi u cầu đảm bảo giao thơng, nên xem xét đến yêu cầu khai thác dịch vụ khác kết hợp khu bán hàng, trưng bày sản phẩm nhằm nâng cao hiệu qu ả sử dụng hầm đảm bảo môi trường an tồn giao thơng
Có nhiều dạng sơ đồ mạng lưới tuyến hầm bình đồ:
- Dạng vòng xuyến xuyên tâm: bao gồm nhiều tuyến thẳng có khơng giao cắt nhau, bố trí cục khu vực hay chạy xuyên qua khu vực trung tâm M ột tuyến dài dạng hình vòng xuyến cắt qua tất tuyến đường thẳng cịn lại với mục đích đảm bảo trung chuyển tuyến, vùng khác bình đồ
Hình 2.1 Mặt mạng lưới tuyến tàu điện ngầm Matxc(f\'a - Nga
(19)- Dạng mạng đường song song: bao gồm nhiều tuyến th in g c h ạy song song với cắt qua khu vực trung tâm tạo thành mạng lưới đường song song dạng bàn cờ
Hình 2.2 Mặt mạng lưới tuyến tàu diện ngầm ỞPari - Pháp
- Dạng tự do: tuyên dương hám bơ trí tn theo đặc điểm tự nhiên (sơng, núi, eo biển, v v ) theo đặc (liêm phân bô' dân cư jkhu vực
Đ ây dạng sơ đồ bố trí mạng lưới tàu điện ngầm k hõ ng logic, rắc rối lại đặc biệt phù hợp với đặc điểm khu vực đáp ứng nhu cầu lại hành k hách khu vực Dang sơ đồ áp dụng thành phò' L o n d o n - A n h N ew York - Mỹ
(20)phương tiện lại c c b u ồn g k ỹ thuật để phục v ụ c h o c ô n g tác vận hành, d u y tu, sửa
chữ a c n g trình có th êm c c hầm phụ, hầm n h nạn, h ầ m n g a n g
2.2.1 H ầm đường sá t m êtro
V iệ c b ố trí m ật hầm x c định th e o th iết k ế củ a tu y ến bên ng o i n ố i lié n với hầm phải thoả m ãn nhữ ng y cầu q u y đ ịn h v ề kỹ thuật trình sử dụng. M ặt củ a tu yến x c định c sở q u y h o ch c h u n g c ủ a toàn m ạng lưới g ia o th ô n g khu vực.
T rong thành phố, m ặt hầm phụ thuộc v o vị trí củ a c c ga m n g lưới g ia o th ô n g m ặt đất K hi c n g trình đặt n n g , n ó thư ng đư ợc b ố trí d ọ c th eo c c đường trục ch ín h củ a g ia o th ô n g đ ô thị K hi c ô n g trình đặt sâu, hư ng tu y ến phụ thuộc chủ yếu vào vị trí c c ga H ầm n ố i giữ a c c g a thường đ i th e o hư ớng n g ắ n g iữ a cá c ga.
Hình 2.4 Mặt b ố trí hệ thống tàu điện ngầm ỞTokyo - Nhật Bản
M ặt củ a hầm đư ng sắt lấy th eo T C V N 1 : với bán k ín h co n g n h ỏ nhất bằng 0 m Trị s ố bán kính c o n g R bị hạn c h ế c c đ iều k iệ n khai thác tu yến , dạng đầu m y sử dụn g tu yến Bán kính c o n g cà n g n h ỏ đ iề u k iện khai thác tuyến c n g bất lợi, g â y khó ch ịu c h o hành k h ách tàu ch y cá c đ o n c o n g c h ỗ quay đầu.
Đ ể đảm bảo tàu ch y êm thuận hơn, người ta c ò n sử d ụ n g c c đ o n đư ờng c o n g c h u y ể n tiếp từ đoạn thẳng v đoạn c o n g củ a hầm T h eo q u y trình củ a L jên X với bán kính c o n g nhỏ 12 0m , bắt b u ộ c phải đưa v o c c đ o n đường c o n g c h u y ể n tiếp.
V i đoạn hầm đư ờng c o n g , cần ch ú ý c c đặc đ iể m sau: