Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thi công phù hợp đường tàu điện ngầm bố trí nông theo phương pháp ngầm tuyến ga hà nội nhổn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM NGỌC THUẬN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHÙ HỢP ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM BỐ TRÍ NƠNG THEO PHƯƠNG PHÁP NGẦM TUYẾN GA HÀ NỘI - NHỔN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Xây dựng cơng trình ngầm thị thách thức lớn mặt kỹ thuật kinh tế đất nước phát triển nước ta Xu hướng cho đô thị lớn đại xây dựng hệ thống cơng trình ngầm thị ưu tiên lựa chọn cho giải pháp giao thông đường tàu điện ngầm, đường ngầm cho người bộ, nút giao thôngngầm khác mức Tại đô thị lớn Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh số tuyến tàu điện ngầm triển khai Việc triển khai số dự án thành phố mặt đảm bảo tiêu kinh tế- kỹ thuật dự án đòi hỏi đảm bảo an tồn phương án thi cơng Thi cơng khai thác cơng trình ngầm thị gây ảnh hưởng đến cơng trình mơi trường xung quanh phạm vi định (theo diện theo chiều sâu) kể từ vị trí phân bố cơng trình ngầm Do vậy, cơng nghệ thi cơng yếu tố quan trọng hàng đầu, định thành cơng dự án xây dựng cơng trình ngầm Vấn đề chỗ lựa chọn công nghệ thi công hợp lý (khả thi, chấp nhận kinh tế), phù hợp với điều kiện đất trạng cơng trình, mơi trường xung quanh để giảm thiểu đến mức thấp ảnh hưởng bất lợi đến cơng trình mơi trường xung quanh Các cố cơng trình xảy thi cơng hố móng đào sâu Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh xuất phát từ sai sót cơng nghệ, biện pháp thi cơng, quy trình đảm bảo chất lượng Cũng với thi cơng đào kín Khi thi cơng đào ngầm tuyến ngầm, ví dụ tuyến tàu điện ngầm, xuất phễu lún mặt đất với đỉnh phễu nằm đường thẳng đứng qua tâm hầm Nghiên cứu góp phần xác hóa giải pháp thi cơng, phù hợp cho điều kiện thực tế khu vực giảm chi phí xây dựng cơng trình, giảm thiểu nguy xẩy cố q trình thi cơng khai thác Chính việc “nghiên cứu lựa chọn công nghệ thi công phù hợp đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm tuyến ga Hà Nội – Nhổn”là cần thiết 2.Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài lựa chọn công nghệ thi công phù hợp đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ thi công phù hợp thi công đường tàu điện ngầm thi bố trí nơng Phạm vi nghiên cứu: Thi cơng đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm tuyến ga Hà Nội- Nhổn 4.Nội dung đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thi công phù hợp đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm tuyến ga Hà Nội – Nhổn 5.Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: o Nghiên cứu lý thuyết o Thu thập tài liệu, phân tích tính tốn 6.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Lựa chọn công nghệ thi công phù hợp, nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật thi cơng tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Kết nghiên cứu đề tài sở tham khảo công tác thiết kế thi công tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm thị 7.Kết cấu luận văn Luận văn gồm phần mở đầu,kết luận - kiến nghị phụ lục và3 chương,trình bày 99 trang với 43 hình vẽ bảng biểu Qua đây, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô khoa Xây dựng, mơn Xây dựng cơng trình ngầm mỏ giúp đỡ trang bị kiến thức cho suốt trình học tập, nghiên cứu làm luận văn trường Đại học Mỏ Địa chất Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy PGS.TS Đào Văn Canh, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Tác giả luận văn PHẠM NGỌC THUẬN MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM GIAO THƠNG ĐƠ THỊ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG TẦU ĐIỆN NGẦM 1.1Các vấn đề chung cơng trình ngầm giao thơng thị 1.1.1Vai trị, cơng dụng cơng trình ngầm giao thơng thị 1.1.2Tổng quan xây dựng cơng trình ngầm đô thị giới3 1.1.3Tổng quan xây dựng cơng trình ngầm thị Việt Nam 1.1.3.1Tại thành phố Hồ Chí Minh: 1.1.3.2Tại thành phố Hà Nội: 10 1.1.4Một số hình ảnh đường tàu điện ngầm giới Việt Nam 11 1.2Các phương pháp thi công trình ngầm giao thơng thị 14 1.2.1Tổng quan 14 1.2.2Phương pháp thi công lộ thiên (mở) 14 1.2.3Phương pháp thi cơng ngầm (kín) 21 1.2.4So sánh lựa chọn phương pháp thi công 30 Nhận xét chương 31 CHƯƠNG KHÁI QUÁT DỰ ÁN TUYẾN TÀU ĐIỆN NGẦM NHỔNGA HÀ NỘI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM THEO PHƯƠNG PHÁP NGẦM 32 2.1.Sơ dự án tuyến tàu điên ngầm Nhổn – ga Hà Nội 32 2.2.Điều kiện kỹ thuật khu vực tuyến công trình ngầm 34 2.2.1.Điều kiện tự nhiên 34 2.2.2.Điều kiện địa chất cơng trình, thủy văn 35 2.2.2.1Đặc điểm địa chất 35 2.2.2.2Đặc điểm địa chất thủy văn (ĐCTV) 38 2.2.2.3Đặc điểm địa chất cơng trình (ĐCCT) 47 2.2.3.Điều kiện kỹ thuật công trình(độ sâu, cong, dốc) 50 2.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến biện pháp thi công 51 2.3.1.Điều kiện địa chất, địa chất cơng trình 51 2.3.2.Điều kiện địa chất thủy văn 52 2.3.3.Điều kiện kỹ thuật cơng trình 55 Nhận xét chương 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHÙ HỢP ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM BỐ TRÍ NƠNG THEO PHƯƠNG PHÁP NGẦM TUYẾN NHỔN - GA HÀ NỘI 57 3.1Khái niệm đường tàu điện ngầm bố trí nông 57 3.2Các vấn đề chung công nghệ thi công đường tàu điện ngầm đề xuất giải pháp 57 3.2.1Các vấn đề chung 57 3.2.2Đề xuất giải pháp 59 3.3Lựa chọn công nghệ thi công phù hợp cho tuyến tàu điện ngầm Nhổn – ga Hà Nội 70 3.3.1Cơ sở lựa chọn máy khiên đào 70 3.3.2Đặc điểm máy khiên đào toàn gương SM-V1 đến SM-V5 72 3.3.3Công nghệ thi công đường tàu điện ngầm tuyến Nhổn – ga Hà Nội 78 3.3.3.1Phương pháp thi công khiên dung dịch vữa (Slurry Shield) 78 3.3.3.2Phương pháp thi công khiên cân áp lực đất (Earth Pressure Balanced Shield – EPB Shield) 80 3.4Một số vấn đề cần giải xây dựng đường tàu điện ngầm bố trí nơng qua vùng địa tầng Hà Nội 83 3.4.1Một số vấn đề xẩy thi công đường tàu điện ngầm 83 3.4.2Cơ sở lý thuyết 83 3.4.2.1Sụt lún thi công hầm gây 84 3.4.2.2Sụt lún cuối mặt cắt ngang 85 3.4.2.3Lún dọc đoạn hầm theo chiều dọc 88 3.4.3Các thông số chiều rộng hào lún 89 3.4.3.1Mất mát thể tích (VL) 91 3.4.3.2Tính tốn độ lún sinh 91 3.4.3.3Hầm - độ lún bề mặt sinh 91 3.4.3.4Các tham số tính tốn đầu vào 92 Nhận xét chương 3: 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 Kết luận 96 Kiến nghị 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Danh mục đường tàu điện ngầm lớn giới Bảng 1.2: Các phương pháp thi cơng ngầm xây dựng cơng trình ngầm 22 Bảng 2.1: Thơng tin khí hậu trung bình sở trung bình hàng tháng thời gian 92 năm 1898-1990 (Tổ chức khí tượng thủy văn giới) 38 Bảng 2.2: Tầng chứa nước qh: kết thí nghiệm bơm (Bộ TNMT, 2009) 42 Bảng 2.3: Tầng chứa nước qp2 - kết thí nghiệm bơm (Bộ TNMT, 2009) 44 Bảng 2.4: Tầng chứa nước qp2:các kết thí nghiệm bơm (Bộ TNMT, 2009) 45 Bảng 2.5: Danh mục đơn nguyên gặp phải 47 Bảng 2.6: Danh mục đơn nguyên gặp phải độ sâu cao độ tương ứng 48 Bảng 2.7: Trắc dọc đất thiết kế thông số đặc trưng dọc đoạn tuyến hầm 49 Bảng 2.8: Phạm vi độ sâu lắp đặt áp dụng 50 Bảng 2.9: Chiều dài thi công hợp lý công nghệ đào kín 51 Bảng 2.10: Các phương pháp thi cơng hầm (tách bóc đất đá) 52 Bảng 2.11: yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp thi công 53 Bảng 3.1: Các yếu tố cấu thành công nghệ thi công 59 Bảng 3.2: Phạm vi ứng dụng phân loại máy khiên đào 60 Bảng 3.4: Tác động tính chất khối đất đến khâu kỹ thuật, công nghệ thi công 71 Bảng 3.5: Triển khai trắc dọc lún (Craig & Muir Wood, 1978) 89 Bảng 3.6: Công thức xác định chiều rộng hào lún 90 Bảng 3.7: Các giá trị tham số chiều rộng hào lún 92 Bảng 3.8: Bảng tổng hợp kết Smax phương pháp ứng với VL=1% 95 Phụ lục 2: Sơ họa thể hình thành địa chất Kỷ thứ tư gặp phải khu vực Hà Nội (từ Jusseret et al., 2010) Phụ lục 3: Môi trường địa chất thuỷ văn đồng sông Hồng dọc tuyến Metro Hà Nội Các phạm vi độ dày lấy từ Tung Nguyen Helm, 1995 Phụ lục 4:Khu vực nghiên cứu vị trí mặt cắt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) Phụ lục 5: Các mặt cắt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) Phụ lục 6: Các mặt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) PHỤ LỤC Phụ lục 1: So sánh hai phương pháp đào hở đào kín lựa chọn phương pháp đào hợp lý thi đường tàu điện ngầm khu vực thành phố Hà Nội Lựa chọn Yếu tố tác động Phương pháp đào hở Phương pháp Phương Phương đào kín pháp pháp đào hở đào kín Tác động mơi trường - Ơ nhiễm bụi, khí thải từ cơng trình xây dựng, hoạt động vận chuyển nguyên liệu, vận chuyển đất Ô nhiễm đá làm đường khơng khí - Do cơng trình hở (bụi) nên gây nhiễm khơng khí nghiêm trọng (như bụi, khí thải ) khơng khu vực mà cịn phát tán - Do cơng cơng trình kín nên nhiễm khơng khí (như bụi, khói ) X ảnh hưởng khu vực thi công dự án xung quanh Gây tác động tiếng ồn Tiếng ồn xây dựng không xuất khu vực thi cơng mà cịn khu vực thi công phát tán khu vực xung xây dựng cơng quanh trình Rung động - Tác động rung động có Độ rung (gây thể gây thiệt hại đến khoan dũi khoan tịa nhà nằm dọc hai bên tác động lên đường hầm, tuyến đường ngầm cơng trình kiến đóng cọc - Cần phải đóng tường chắn trúc cận kề đào đất) đất xung quanh xây dựng Tiếng ồn X X Lựa chọn Yếu tố tác động Phương pháp đào hở Phương pháp Phương Phương đào kín pháp pháp đào hở đào kín hầm để làm giảm tác động khoan với tốc độ rung động chậm thi tác động nhỏ Khu vực Không thi công mặt đông dân thi công lớn làm ảnh cư, thành hưởng nhiều đến cơng trình phố bề mặt Mặt nước Khơng có tác động lớn Thi cơng lịng đất nên X khơng ảnh hưởng đến dân cư phía Khơng có tác động X X Tác động lớn Nước ngầm Ít tác động đến mực đến mực nước ngầm chiều sâu nước ngầm đường hầm nơng cơng trình phải X thi cơng sâu - Việc lún đất xuất nhiều khu vực lân cận vị trí thi cơng tường chắn đất bị biến dạng phải bơm Sụt lún tháo nước tạm thời thi công Đất lún diện rộng thường xẩy đât cố kết bơm nước ngầm Tuy nhiên, việc thi công đường X Lựa chọn Yếu tố tác động Phương pháp đào hở Phương pháp Phương Phương đào kín pháp pháp đào hở đào kín X X hầm khu vực đất yếu dẫn đến đất bị lún Khi mức độ lún nhiều làm hư hỏng cơng trình lân cận Sụt lún - Khi thi cơng đào móng xây dựng cơng trình ngầm, áp lực đất xung quanh bị cân dẫn đến sụt lún đất Cơng trình đào sâu, mức độ nguy hiểm cao Do đó, cần có biện pháp ngăn chặn nước ngầm từ bên xâm nhập vào để giữ cân áp lực Đất đào phát sinh Ít nhiều Nhiều hơn đào kín so với phương pháp đào hở Tác động - Cần phải di chuyển lên cơng cơng trình hạ tầng kỹ thuật trình hạ tầng khỏi khu vực thi cơng kỹ thuật trước thi công hầm (cống cấp - Các cơng trình hạ tầng kỹ nước, thuật dễ bị hư hỏng cấp điện ) trinh di chuyển thi Khơng có ảnh hưởng X Lựa chọn Yếu tố tác động Phương pháp đào hở Phương pháp Phương Phương đào kín pháp pháp đào hở đào kín cơng ảnh hưởng Khả gây kẹt xe cao đến giao phần đường bị che chắn lại thông để xây dựng Khơng có ảnh X hưởng Về mặt kỹ thuật Chỉ thực độ Độ sâu sâu giới hạn, nên Có thể đào trường hợp cần đào sâu độ sâu để tránh cơng trình ngầm X khác khơng phù hợp Chi phí Chi phí xây Thấp Cao Chi phí khắc - Chi phí thi cơng tường - Không tồn phục bồi chắn cao chi phí đóng cọc thường thiệt - Chi phí bồi thường thiệt hại - Chi phí bồi hại rung cho tịa nhà thường thiệt hại động gây cao nguy thiệt hại thấp nguy lớn thiệt hại thấp dựng X X Phụ lục 2: Sơ họa thể hình thành địa chất Kỷ thứ tư gặp phải khu vực Hà Nội (từ Jusseret et al., 2010) Phụ lục 3: Môi trường địa chất thuỷ văn đồng sông Hồng dọc tuyến Metro Hà Nội Các phạm vi độ dày lấy từ Tung Nguyen Helm, 1995 Phụ lục 4:Khu vực nghiên cứu vị trí mặt cắt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) Phụ lục 5: Các mặt cắt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) Phụ lục 6: Các mặt ngang địa chất thủy văn (Bộ TN&MT, 2009) ... nghệ thi công phù hợp thi cơng đường tàu điện ngầm thi bố trí nông Phạm vi nghiên cứu: Thi công đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm tuyến ga Hà Nội- Nhổn 4 .Nội dung đề tài Nghiên. .. Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thi công phù hợp đường tàu điện ngầm bố trí nơng theo phương pháp ngầm tuyến ga Hà Nội – Nhổn 5 .Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp: ... 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHÙ HỢP ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM BỐ TRÍ NƠNG THEO PHƯƠNG PHÁP NGẦM TUYẾN NHỔN - GA HÀ NỘI 57 3.1Khái niệm đường tàu điện ngầm bố trí nơng