Đặc điểm địa chấn kiến tạo đới sông đà đoạn tủa chùa yên châu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT PHẠM VĂN HIỆU NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA RỦI RO TRONG ðÀO HẦM QUA VÙNG ðẤT PHAY PHÁ VÒ NHÀU Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS ðào Văn Canh HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các liệu nêu luận văn có nguồn gốc rõ ràng, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội , Ngày tháng năm 2013 Tác giả Phạm Văn Hiệu MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ðOAN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ðẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG ðẤT PHAY PHÁ VỊ NHÀU VÀ NHỮNG ẢNH HƯỞNG ðẾN CƠNG TÁC THI CÔNG HẦM 1.1 Các phương pháp phân loại ñất ñá 1.1.1 Mục đích phân loại đất ñá 1.1.2 Các phương pháp phân loại ñất ñá 1.2 Các tính chất đất đá khu vực đường hầm bị vị nhàu 13 1.2.1 Các khái nhiệm chung vùng đất đá phay phá , vị nhàu .13 1.2.2 ðặc điểm q trình vị nát ñất ñá .14 1.3 Ảnh hưởng phay phá đến cơng tác thi cơng hầm 15 1.4 Những giải pháp thường áp dụng thi cơng hầm qua vùng đất phay phá vò nhàu Việt Nam thời gian qua 15 1.4.1 Cược gương hầm (phương pháp học) .16 1.4.2 Phương pháp ép vữa 16 CHƯƠNG 2: NHỮNG SỰ CỐ RỦI RO THƯỜNG GẶP TRONG THI CÔNG HẦM QUA VÙNG ðẤT ðÁ PHAY PHÁ VÒ NHÀU 18 2.1 Tổng quan số rủi ro thi công hầm qua vùng đất đá phay phá vị nhàu 18 2.1.1 Các dạng cố rủi ro xây dựng cơng trình ngầm 18 2.1.2 Các cố rủi ro thi công hầm qua vùng ñất yếu 20 2.2 Các nguyên nhân dẫn đến cố, rủi ro 26 2.2.1 Công tác quy ho¹ch 27 2.2.2 Công tác khảo sát thăm dò 27 2.2.3 Công tác thiết kế 28 2.2.4 Công tác thi công 29 2.2.5 Công tác vận hành, sử dụng công trình 31 NhËn xÐt Ch−¬ng 31 CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP KĨ THUẬT NÂNG CAO ỔN ðỊNH CƠNG TRÌNH KHI ðÀO HẦM QUA VÙNG ðẤT PHAY PHÁ VÒ NHÀU 32 3.1 Giải pháp thoát nước gia cố vùng phay phá có chứa nước 32 3.1.1 ðiều kiện sử dụng 32 3.1.2 Xác ñịnh lưu lượng nước ngầm tốc độ dịng chảy 33 3.2 Giải pháp đóng băng nhân tạo 34 3.2.1 Bản chất phương pháp 34 3.2.2 Cơng nghệ đóng băng nhân tạo .36 3.2.3.ðiều kiện sử dụng 38 3.3 Giải pháp tạo vịm tiến trước (gia cố nóc, chèn nhói) 39 3.3.1 ðiều kiện sử dụng 39 3.3.2 Cách đóng cọc 40 3.4 Giải pháp gia cố gương ñào bơm ép vữa .40 3.4.1.Bản chất phương pháp .40 3.4.2 ðiều kiện sử dụng loại dung dịch ñể bơm ép gia cường 41 3.4.3 Các phương pháp bơm ép gia cường 42 3.5 Phương pháp ñào hầm Áo (NATM) [7] 53 3.5.1Khái quát phương pháp NATM 53 3.3.2 Nguyên lý phơng pháp NATM 56 Nhận xét chương 59 CHơng 4: Các giảI pháp cần thiết nhằm hạn chế rủi ro 61 thi công hầm qua vùng đất phay phá vò nhµu 61 4.1 Thăm dò, khảo sát điều kiện khu vực thi công CTN 61 4.1.1 Khảo sát, xác ®Þnh ®iỊu kiƯn hiƯn tr−êng 62 4.1.2 Khảo sát xác định vật thể, công trình ngầm tồn khu vực thi công 63 4.1.3 Khảo sát địa hình bề mặt xác định tính chất lý đất 64 4.1.4 Khảo sát phục vụ mục đích bảo vệ môi trờng khu vực 64 4.2 Các biện pháp quy hoạch CTN .65 4.2.1 Hình dạng tiÕt diÖn ngang CTN 65 4.2.2 H−íng tuyÕn CTN 66 4.2.3 Độ sâu ®Ỉt CTN .66 4.3 Thiết kế kết cấu Công trình ngầm qua vùng đất yếu, phay phá vò nhàu 67 4.3.1 ổn định mặt gơng CTN trình thi công 68 4.3.2.Dự đoán dịch chuyển khối đất xung quanh CTN gây trình thi công tính toán độ lún bề mỈt 70 4.4 ðặc điểm cơng nghệ thi cơng theo phương pháp ngầm 79 4.4.1.Phương pháp máy khiên ñào 79 4.4.2 Phương pháp đào ngầm thơng thường 81 4.5 Quan trắc, ñánh giá ổn định CTN cơng trình bề mặt 85 Nhận xét chương 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Stt Tên bảng Trang Bảng 1.1 Phân loại ñất ñá theo M.M Protodiakonop Bảng 1.2 Phân loại khối ñá theo Deegre .9 Bảng 1.3 Phân loại khối ñá theo Bieniawski 10 Bảng 1.4 Các nhóm khối đá .12 Bảng 1.5 Các nhóm khối đá theo Barton , Lien Lunde .13 Bảng 2.1 Các dạng ổn ñịnh thi cơng cơng trình ngầm 19 Bảng 3.1 Tính chất cát, sịi thành phần hạt bán kính phễu nước 33 Bảng 3.2 Hệ số lọc lớp ñá K .34 Bảng 3.3 ứng suất nén, cát cho phép số loại ñá 51 Bảng 4.1 ðộ lún bề mặt tối ña số dự án CTN .74 Bảng 4.2 Phạm vi áp dụng phương pháp ñào hầm 82 DANH MỤC HÌNH VẼ Stt Tên hình Trang Hình 1.1 Phân loại khối đá theo BIENIAWSKI (1973) 12 Hình 2.1 Phá hủy khối ñất ñá trước gương 19 Hình 2.2 ðường hầm nước Hull, sụt lún mặt đất giếng thi cơng 21 Hình 2.3 Sự cố phá hủy tới cơng trình mặt 22 Hình 2.4 Phễu phá hủy hình thành mặt đất 24 Hình 2.5 Sự cố mỏ than Afghnistan tháng 12.2012 .25 Hình 2.6 Sự cố hầm Hải Vân 26 Hình 2.7 Phân nhóm phương pháp thi cơng ngầm, 29 Hình 2.8 Phân nhóm phương pháp đào, 29 Hình 2.9 Cơng tác đào chống tạm phương pháp ngầm 30 Hình 2.10 Sơ đồ phân tích lựa chọn phương pháp thi cơng ngầm hợp lý .31 Hình 3.1 Thay ñổi ñộ bền ñất ñá theo nhiệt ñộ 35 Hình 3.2 Biểu đồ thay đổi độ bền cát đóng băng 36 Hình 3.3: Sơ đồ làm lạnh từ vị trí khác đào lị 38 Hình 3.4 Sự phụ thuộc tốc ñộ nước, khoảng cách lỗ khoan .38 Hình 2.5 Mơ hình kết cấu thép gia cố gương cơng trình 39 Hình 3.6 Giới hạn sử dụng xi măng hóa cát, sỏi, sét .41 Hình 3.7 Gia cường cát điện thấm + Slicat hóa 42 Hình 3.8 Sơ đồ bơm ép vữa xi măng 46 Hình 3.9 Tam – Pơn dùng cho bơm ép vữa xi măng 47 Hình 3.10 Sơ đồ bơm ép vữa lần .47 Hình 3.11 Phương pháp NATM dùng khoan nổ mìn 55 Hình 3.12 Thi cơng chia bậc vịm – NATM 56 Hình 3.13 Thi cơng khối ñá bở rời, sử dụng ván thép tạo ô bảo vệ .56 Hình 4.1 Các vật thể, CTN tồn khu vực thi công 63 Hình 4.2 Cơ chế sụt lở xảy khối đất dính (sét) đất rời (cát) 69 Hình 4.3 ðộ lún dọc theo máy khiên đào 72 Hình 4.4 Áp lực chống giữ gương trường hợp có tháo khơ thơng báo khơ nước ngâm 77 Hình 4.5 Máy khiên đào hỗn hợp (MIXSHILD) 81 Hình 4.6 Máy XIXSCILD cho ñường hầm Mascova, nga 81 MỞ ðẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI Việt Nam ñang thời kỳ mở cửa phát triển mạnh mẽ nhiều phương diện, việc xây dựng cơng trình ngầm nhằm mục đích phục vụ kinh tế - xã hội lớn Tuy nhiên, cơng trình ngầm loại cơng trình đặc biệt, độ phức tạp rủi ro trình thi công luôn hữu Ở nước tiên tiến giới, có xây dựng hệ thống cơng trình ngầm thành phố lớn như: hệ thống tàu ñiện ngầm, ga ngầm, bãi ñổ xe ngầm kết hợp với trung tâm thương mại, văn hóa giải trí, hệ thống hạ tầng kỹ thuật.v.v.ðiều nói lên quốc gia có trình độ khoa học kỹ thuật cao, vừa văn minh, vừa ñại ðể ñưa Việt Nam ñất nước phát triển, có ñược thành phố đại xứng tầm giới thiết phải có cơng trình ngầm thị mà trước tiên cơng trình giao thơng ngầm thị Muốn thế, từ phải xây dựng ñề án quy hoạch phát triển không gian ngầm bước phù hợp với ñiều kiện kinh tế xã hội giai đoạn Vì cơng trình ngầm dạng cơng trình có tính kỹ thuật cao ðể xây dựng cơng trình ngầm cần phải có kinh nghiệm, có kinh phí có cơng nghệ.v.v Việt Nam nước ñang phát triển ñây thách thức lớn, để xây dựng cơng trình ngầm có ý nghĩa mang tầm vóc quốc tế thiết phải nhờ vào giúp ñỡ nhà đầu tư lớn, chun gia có trình độ ngồi nước Trong q trình xây dựng cơng trình ngầm thường phải trải qua loại địa chất khác nhau, ñiều kiện ñịa chất nước ta đa dạng, phức tạp Vì vậy, biện pháp xử lý thi cơng cơng trình ngầm qua vùng đất bị phay phá, vị nhàu vấn ñề cần phải ñược nghiên cứu rủi ro xảy q trình thi cơng Vì đề tài “Nghiên cứu biện pháp phịng ngừa rủi ro đào hầm qua vùng đất phay phá vò nhàu” cần thiết có ý nghĩa thực tiễn giai đoạn 2 Mục đích đề tài - Nghiên cứu, tổng kết ñánh giá dạng cố gặp q trình thi cơng đường hầm qua vùng đất phay phá vị nhàu - ðề xuất biện pháp phòng ngừa rủi ro hạn chế tối ña cố ñào hầm qua vùng ñất phay phá vò nhàu ðối tượng phạm vi nghiên cứu -ðối tượng nghiên cứu ñề tài luận văn rủi ro thường gặp biện pháp phòng ngửa rủi ro ñào hầm qua vùng ñất phay phá vị nhàu - Phạm vi nghiên cứu: đề tài đường hầm qua vùng đất phay phá vị nhàu Nôi dung nghiên cứu - Tổng quan vùng đất phay phá vị nhàu ảnh hưởng ñến công tác thi công hầm - Những cố rủi ro thường gặp thi công hầm qua vùng ñất ñá phá vò nhàu - Các biện pháp kĩ thuật nâng cao ổn định cơng trình đào hầm qua vùng đất phay phá vị nhàu - Các giải pháp cần thiết nhằm hạn chế rủi ro thi cơng hầm qua vùng đất phay phá vị nhàu Phương pháp nghiên cứu -Phương pháp nghiên cứu lý thuyết -Phương pháp nghiên cứu tổng hợp thu thập số liệu, thống kê, phân tích đánh giá -Phân tích đánh giá thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học ñề tài nghiên cứu biện pháp phòng ngừa rủi ro ñào hầm qua vùng ñất phay phá vò nhàu -Ý nghĩa thực tiển: kết nghiện cứu ñề tài có gía trị cho nhà thiết kế, thi cơng tham khảo đào hầm qua vùng có địa chất phc tp, phay phỏ vũ nhu 77 nhân tạo sử dụng biện pháp tạo áp suất mặt gơng có tác dụng tơng áp lực chống gơng (kPa) đơng t¹o chiỊu cao cét n−íc xÊp xØ chiỊu cao mực nớc ngầm tồn Đào đất không 00 tháo khô nớc 50 Đào đất đ đợc 00 tháo khô 10 20 30 40 50 Lực dÝnh cđa ®Êt c (kPa) Hình 4.4 Áp lực chống giữ gương trường hợp có tháo khơ thông báo khô nước ngâm (ϕ ϕ = 300, träng lợng thể tích đẩy đất = 12 kN/m3, trọng lợng đất tự nhiên = 19 kN/m3) Ngoài ra, giải pháp để hạn chế hạ thấp mực nớc ngầm đẩy nhanh tốc độ tiến gơng (v) Quá trình hạ thấp mực nớc ngầm diễn theo thời gian tùy thuộc vào tính thấm đất Nếu đất có tính thấm lớn, tốc độ hạ thấp mực nớc ngầm nhanh có thÓ bá qua yÕu tè thêi gian xem xÐt tợng thấm Ngoài ra, yếu tố thời gian bỏ qua tốc độ tiến gơng nhỏ trình đào bị gián đoạn thời gian dài Biểu hạ thấp mực nớc ngầm theo thời gian phụ thuộc vào tỷ số tốc độ tiến gơng (v) tính thấm đất (k) Khi tỷ số lớn, mức độ tác động gây hạ thấp mực nớc ngầm giảm Nói cách khác, ảnh hởng tốc độ tiến gơng cần xem xét trờng hợp đất có tính thấm thấp e Tính toán độ lún bề mặt Thi công CTN nằm nông đất mềm chắn không tránh khỏi tợng lún bề mặt khả gây phá huỷ công trình bề mặt lớn 78 Điều dẫn tới nhu cầu phải dự báo đo đạc thờng xuyên độ lún bề mặt trớc trình thi công để đánh giá mức độ nguy hiểm công trình bề mặt từ đề xuất thực giải pháp phòng ngừa cần thiết Khái quát chung phơng pháp tính toán độ lún bề mặt + Phơng pháp kinh nghiệm bán kinh nghiệm Trong phơng pháp kinh nghiệm bán kinh nghiệm, thông số ®−ỵc chó ý ®Õn bao gåm: - KÝch th−íc CTN độ sâu bố trí công trình - Thành phần cỡ hạt đất - Độ dịch chuyển hội tụ gây công tác thi công CTN Độ lún bề mặt cực đại tính với giả thiết môi trờng đàn hồi theo công thức: S max = k γ R E Trong ®ã:k : hƯ sè phụ thuộc vào ứng suất khối đất : hƯ sè gi n në R : b¸n kÝnh CTN đào : trọng lợng thể tích trung bình đất E : môđun đàn hồi trung bình đất Rõ ràng thông số phản ánh phần trạng thái khối đất CTN: -Phơng pháp áp dụng với công trình nằm nông (H < 3D) đất tồn trạng thái ứng suất phân bố xung quanh CTN -ảnh hởng độ sâu CTN không rõ ràng Trong thực tế, tăng biến dạng xảy đất với tăng ứng suất độ sâu bố trí CTN tăng lên đợc bù trừ giảm biến dạng tăng khoảng cách từ vị trí điểm tính đến bề mặt -Công thức thể mối quan hệ tỷ lệ độ lún bề mặt với tợng gi n nở đất điều khác xa so với thực tế Mặc dù vậy, phơng pháp tính toán cho ta thấy thông số cần thiết để xác định độ lún bề mặt bao gồm: - Kích thớc mặt cắt ngang CTN thông qua b¸n kÝnh R 79 - TÝnh chÊt biÕn dạng đất thông qua mô đun đàn hồi E - Phơng pháp thi công, chất lợng thi công thông qua hƯ sè gi n në λ - Ỹu tè kinh nghiƯm thi c«ng th«ng qua hƯ sè k Trong thực tế, phơng pháp tính toán theo kinh nghiệm cho phép ngời thiết kế đánh giá, tính toán sơ khả lún sụt bề mặt Phơng pháp cần sử dụng kết hợp với phơng pháp tính toán theo lý thuyết, phơng pháp số kết hợp với kinh nghiệm dự án có điều kiện tơng tự trớc đa kết dự báo cuối Tuy nhiên, phơng pháp đánh giá xác độ lún nh có đầy đủ thông tin cần thiết điều kiện địa chất khu vực + Phơng pháp số Những phơng pháp cho phép xác định dịch chuyển điểm khối đất xung quanh CTN nh cho phép thấy đợc ảnh hởng đồng thời khối đất lẫn thân CTN tới dịch chuyển (ảnh hởng hình dạng CTN, trạng thái ứng suất nguyên sinh, quy luật phản ứng môi trờng, giai đoạn thi công, v.v) Phơng pháp cho phép xác định đợc dịch chuyển xảy kết cấu chống giữ công trình, tơng tác môi trờng đất với kết cấu chống giữ nh công trình bề mặt 4.4 c ñiểm công nghệ thi công theo phương pháp ngầm 4.4.1.Phương pháp máy khiên ñào Máy khiên ñào (MKð) ñã ñời sớm ñược sử dụng lần ñầu tiên xây dựng tuyến tàu ñiện ngầm Central London Railway 1896 Từ MKð ngày sử dụng phổ biến thi cơng xây dựng CTN khối ñá mềm ñất ðặc biệt, vịng 25 năm qua MKð ngày phát triển hồn thiện, sử dụng rộng rãi mang lại hiệu cao Những tiến kỹ thuật rõ nét thể máy ñào tồn tiết diện Các phạm vi cải thiện phận ñào, phương thức bảo vệ , chống giữ gương hầm, phận vận tải ñất ñào Các MKð với đường kính 14,0m đất mền rời lớp ñất phủ mỏng (tới 1,5 ñến 2m), móng cơng trình điều kiện áp lực nước lớn sử dụng khơng MKð phân làm hai nhóm: máy khiên đào, đào tồn gương (SM-V) máy khiên ñào, ñào phần gương (SM-T) Máy khiên đào tồn gương 80 máy có phận ñào bánh cắt hay mâm cắt Máy khiên đào phần gương có phận ñào gầu xúc, ñầu ñào hay tay cắt Khó khăn cơng tác thi cơng khối đát thời gian lưu không (thời gian tồn ổn ñịnh ñoạn ñường hầm không chống) nhỏ: vài giây, chí 0, phải có biện pháp chống đỡ khối đất tức thời Khiên chắn vỏ thép bao bọc kín xung quanh máy Các MKð cịn phân biệt phương thức chống ñỡ gương ñào khối ñất vây quanh, chống đỡ gương chất lỏng có áp (Slurry Shield), cân áp lực ñất (Earth Pressure Balance Machine-EPB), khí nén, biện pháp học Ngồi giới xuất nhiều kiểu MKð ñặc biệt, phối hợp công nghệ khiên ñào với phương pháp khác như: khiên ñào "lưỡi dao", khiên lồng nhiều vịng trịn ( dạng khí hố hồn tồn, với bánh cắt dạng lồng vào nhau), khiên có khớp, khiên mái nghiêng, khiên nén ép, khiên kiểu têlêskốp Hai loại điển hình ñược phát triển gần ñây ñể sử dụng đào khối đất khơng đồng nhất, biến động mạnh máy khiên ñào tổng hợp (polyshield Hãng Voest-Alpine, cho phép phối hợp biện pháp chống ñỡ gương chất lỏng, áp lực ñất biện pháp học) máy khiên ñào hỗn hợp (mixshield Hãng Herrenknecht, cho phép phối hợp chống ñỡ gương chất lỏng, áp lực đất khí nén) Các cấu khí tháo lắp, thay đổi nhanh cho phù hợp với ñiều kiện cụ thể Trong ñiều kiện ñịa chất phức tạp, nên sử dụng loại khiên hỗn hợp tổng hợp Trên hình 4.5 máy khiên ñào hỗn hợp Hãng Herenknecht, ñược sử dụng ñể thi công ñường hầm liên kết đường bọ với tàu điện ngầm qua sơng Hồng Phố, Thượng Hải, Trung Quốc, năm 2008, với đường kính 15,43m Sau 20 tháng ñã ñào ñược 7,5km ñường hầm, chống vỏ tuýp bing 81 Hình 4.5 Máy khiên ñào hỗn hợp (MIXSHILD) Trên hình 4.6 máy khiên ñào hỗn hợp, ñường kính 14,2 m hãng Herrenknecht, ñược sử dụng ñào hầm tàu ñiện ngầm Lephotovo, Mascova, Nga Hình 4.6 Máy XIXSCILD cho đường hầm Mascova, nga 4.4.2 Phương pháp đào ngầm thơng thường Trong mơi trường đất yếu, phương pháp đào hầm Áo (the New Australian Tunneling Method - NATM) áp dụng hiệu Rất nhiều CTN thị giới thi cơng theo phương pháp - Tư tưởng (hay triết lý) chủ ñạo phương pháp khối ñất ñá chứa cơng trình ngầm cần sử dụng thành phận mang tải cơng trình, tham gia vào kết cấu chống tạm giai ñoạn thi cơng, sau với kết cấu chống (hay vỏ chống) cố ñịnh 82 So với phương pháp thi cơng máy khiên đào, tính linh hoạt trình thực dự án theo phương pháp NATM cao khơng hình dạng, kích thước tiết diện ngang cơng trình, dễ dàng thay đổi trục CTN mặt lẫn mặt cắt dọc, khả thay đổi q trình đào chống giữ CTN mà khả áp dụng giải pháp hỗ trợ q trình thi cơng đào qua vùng có điều kiện địa chất phức tạp, bất thường Bảng 4.2 Phạm vi áp dụng phương pháp ñào hầm Yếu tố ảnh hưởng ðiều kiện ñịa chất ðào ngầm thơng thường Khiên đào Lộ thiên Trong điều kiện ñịa chất yếu cần áp dụng giải pháp ñặc biệt áp dụng ñất, ñá áp dụng ñiều mềm có ñộ bền nén kiện ñịa chất ñơn trục tới 200300kN/m2 Biện pháp đối Trong trường hợp phó với nước ngầm lưu lượng nước ngầm cần áp dụng giải pháp hỗ trợ khoan phụt, giếng thu nước, đường hầm nước ðộ sâu CTN Khi tỷ số H/D < cần áp dụng biện Khi dùng khiên kiểu kín khơng cần áp dụng giải pháp hỗ Cần áp dụng giải pháp thoát nước, gia cố ñất trợ Chiều dày lớp ñất phủ pháp hỗ trợ để tối thiểu cho phép kiểm sốt độ lún bề lần đường mặt kính CTN Khi dùng khiên khí nén hoặckhiên chất lỏng cần đề phịng khả khí, dung dịch đẩy Khơng hạn chế chiều dày lớp đất phủ tối thiểu ðộ sâu áp dụng tới 40m 83 Yếu tố ảnh hưởng ðào ngầm thơng Khiên đào Lộ thiên thường trồi đất áp lực lớn ðộ sâu tối ña phụ thuộc vào áp lực nước ngầm Hình dạng mặt cắt ngang Diện tích mặt cắt ngang Hướng tuyến CTN Tác động tới mơi trường Biên phần vịm nên có dạng cong trơn Tiết diện ngang thay đổi thi cơng Chủ yếu áp dụng tiết diện ngang hình trịn song có Chủ yếu áp dụng tiết diện ngang chữ nhật song áp dụng với hình dạng tiết diện hình dạng khác ngang phức tạp (chữ nhật, ôvan) Tiết diện ngang khơng thể thay đổi q trình thi cơng Không giới hạn Tuỳ thuộc vào Không giới hạn thiết bị Hiện có thiết bị đào với đường kính tới 14,5m Khơng giới hạn Bán kính cong tối Khơng giới hạn thiểu lần đường kính máy khiên ñào - Nếu CTN thi - Nếu CTN thi - Nếu CTN thi công gần công công công trình tồn gần cơng trình gần cơng trình cần áp dụng tồn cần áp ñang tồn cần áp biện pháp hỗ trợ dụng biện pháp dụng biện pháp nhằm hạn chế ảnh hỗ trợ nhằm hạn hỗ trợ nhằm hạn hưởng tới công chế ảnh hưởng tới chế ảnh hưởng tới trình cơng trình cơng trình - Hầu khơng - Hầu khơng - Gây ảnh hưởng gây ảnh hưởng tới gây ảnh hưởng tới tới hoạt ñộng giao hoạt ñộng giao hoạt ñộng giao thông bề mặt thông bề mặt trừ thơng bề suốt thời gian thi vị trí thi công mặt trừ vị công 84 Yếu tố ảnh hưởng ðào ngầm thơng Khiên đào Lộ thiên thường giếng trí thi cơng giếng - Cần có biện pháp hạn chế tác ñộng tiếng ổn bụi tới môi trường Các biện pháp hỗ trợ phương pháp NATM: + Gia cố trước: - Tháo khô vùng ñất trước gương lỗ thu nước - Neo gia cố trước phần vòm neo, thép - Khoan phun gia cố theo phương ngang vùng khối ñất trước gương + Chống giữ mặt gương: - ổn ñịnh gương hầm khối nêm ñất ñể lại không ñào gương - ổn ñịnh mặt gương cách phun BTP - ðào chống giữ phần + Gia cố phần hông: - Tăng chiều dày lớp BTP chân vòm - Tăng khả mang tải chân vòm khoan phụt, neo + Chống giữ biên CTN: - Tăng chiều dày lớp BTP - Tăng mật ñộ neo, tăng chiều dài neo - Sử dụng lớp vỏ chống tạm thời phần vịm đỉnh vịm ngược BTP - Khoan vùng đất đá xung quanh + Các biện pháp ñặc biệt khác: - Sử dụng biện pháp đào buồng khí nén - ðào vùng đất đá đóng băng - Sử dụng phương pháp dầm bảo vệ tiến trước Lựa chọn phương pháp thi công ngầm phù hợp: Mỗi phương pháp thi cơng có ưu, nhược điểm phạm vi áp dụng phù 85 hợp ñịnh ðể phương pháp thi cơng lựa chọn tối ưu mặt kinh tế lẫn kỹ thuật cần ý tới số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu sử dụng phương pháp như: ñiều kiện ñịa chất, ñặc ñiểm hình học chiều dài CTN, v.v… Trên sở kết trình bày, bảng 3.2 giới thiệu kết lựa chọn ðối với phương pháp ñào khiên ñào, ñiều kiện gương ổn định khơng có nước ngầm sử dụng loại khiên khác (ví dụ khiên khơng chống đỡ gương) tính chất phức tạp, biến ñổi liên tục ñiều kiện ñịa chất nên ñây sử dụng loại khiên chất lỏng có áp, khiên cân áp lực ñất khiên hỗn hợp Xây dựng CTN thành phố phải ñặc biệt quan tâm ñến khả lún sụt bề mặt, ñiều kiện ñịa chất phức tạp Hồ Chí Minh; mặt khác nước ngầm khu vực Hồ Chí Minh nguồn tài ngun vơ quý ñối với sinh hoạt thành phố cần phải bảo vệ, tránh gây ô nhiễm Dựa vào ñặc ñiểm phạm vi áp dụng phương pháp cho thấy, để đáp ứng địi hỏi thi công CTN phương pháp ngầm áp dụng phương pháp máy khiên đào, chống trước-đào sau hay đào ngầm thơng thường: - Phương pháp máy khiên đào áp dụng cho tuyến đường hầm dài, thi cơng khu vực nội thành Hiện giới xuất nhiều loại máy khiên ñào khác tùy thuộc vào đối tượng tác động (đất rời, đất dính kết, có chứa nước hay không chứa nước, v v…) điều kiện thi cơng cụ thể - Phương pháp ñào thông thường (phương pháp bê tông phun, “chống trước ñào sau”) phù hợp ñể áp dụng ñoạn CTN có chiều dài ngắn, kích thước tiết diện ngang thay đổi phức tạp (ví dụ nhà ga hệ thống tàu điện ngầm) khơng cho phép thi cơng phương pháp lộ thiên Kinh nghiệm giới cho thấy, phương pháp NATM áp dụng hiệu so với phương pháp ñào máy (khiên ñào) CTN có chiều dài nhỏ 2km, tiết diện ngang thay ñổi, thi công ñiều kiện ñịa chất biến ñổi liên tục 4.5 Quan trắc, ñánh giá ổn ñịnh CTN cơng trình bề mặt 86 Trong thi cơng CTN, quan trắc cơng cụ trợ giúp đặc lực sử dụng nhằm mục đích: - Quan trắc, dự đốn điều kiện địa học khu vực CTN ñào qua - Quan trắc biểu biến dạng, ñộ bền kết cấu chống giữ CTN - Quan trắc ñánh giá biểu phản ứng học khối ñất xung quanh CTN sau khai ñào - Quan trắc dịch chuyển mặt ñất biểu phá huỷ cơng trình bề mặt ảnh hưởng thi công CTN ðối tượng quan trắc, ño ñạc bao gồm: - Kết cấu CTN - Khối ñất xung quanh CTN bề mặt - Các cơng trình chịu ảnh hưởng q trình thi cơng Kết quan trắc có ý nghĩa khơng dự ñoán biểu học khu vực CTN thi công nhằm lựa chọn phương pháp thi công hợp lý, quan trắc cịn có ý nghĩa đánh giá tính hiệu q trình thi cơng sử dụng bao gồm cơng tác gia cố khối đất, đào chống giữ cơng trình làm sở đưa ñiều chỉnh cần thiết thiết kế, thi cơng ðiều đặc biệt quan trọng xây dựng CTN thi cơng qua vùng địa chất ln có biến đổi thơng số liên quan tới q trình thiết kế, thi cơng khơng dễ dàng để xác ñịnh xác Nội dung phạm vi quan trắc chủ yếu thi công CTN bao gồm: - Thiết lập mạng lưới mốc tiến hành ño lún bề mặt - ðo áp lực nước lỗ rỗng ñất, thay ñổi mực nước, hướng tốc ñộ dòng chảy - ðo ứng suất kết cấu chống giữ CTN khối ñất xung quanh CTN - ðo biến dạng lớp vỏ chống CTN - ðo biến dạng, dịch chuyển hình thành vết nứt cơng trình chịu tác động q trình thi cơng Rõ ràng với mục đích nội dung quan trắc vậy, công việc 87 phải thực tồn giai đoạn thực dự án, trước, chí sau q trình thi cơng Tùy thuộc vào mục đích quan trắc, quy mơ tầm quan trọng cơng trình mà biện pháp quan trắc khác ñược sử dụng Trong CTN, thiết bị quan trắc ñược sử dụng thường bao gồm: - Các mốc ño hội tụ gắn biên CTN ñể xác ñịnh ñộ dịch chuyển hội tụ biên; - Thiết bị ño biến dạng Extensometer ñặt lỗ khoan xác ñịnh vùng dịch chuyển xung quanh CTN - Tế bào ño áp lực ñặt vị trí mặt tiếp xúc khối ñất với vỏ chống CTN ñể xác ñịnh tải trọng bên tác dụng lên vỏ chống - Thiết bị ño biến dạng ñặt bên vỏ chống ñể xác ñịnh biến dạng lớp vỏ CTN Các thiết bị quan trắc từ bề mặt thường sử dụng loại thiết bị: - Mốc ño lún bề mặt đặt mặt đất cơng trình bề mặt - Thiết bị ño dịch chuyển ñất (Inclinometer) - Thiết bị ño biến dạng Extensometer ñặt lỗ khoan xác ñịnh vùng dịch chuyển xung quanh CTN - Thiết bị ño áp lực nước Với nội dung, ñối tượng quan trắc, ño ñạc cụ thể, thơng số quan trọng mật độ thiết bị ño ñạc tần suất ño Mật ñộ thiết bị ño ñạc phản ánh số lượng thiết bị ño ñược lắp ñặt không gian môi trường xây dựng cịn tần suất đo đạc thể thời gian giãn cách lần ñọc số thiết bị ño thời gian ño từ bắt ñầu lắp ñặt thiết bị ñến ngừng công việc ño Các thơng số thiết lập trước thực cơng tác quan trắc điều chỉnh thực sở số liệu ño thực tế Ngồi ra, giai đoạn thiết kế cần phải dự đốn giá trị đo giới hạn, xu hướng biến ñổi số liệu ño hay thực chất thay đổi xảy kết cấu cơng trình khối đất xung quanh Giá trị có ý nghĩa báo hiệu hạng mục ñược quan trắc ñang nằm giới hạn nguy hiểm Tùy thuộc vào tầm quan trọng cơng 88 trình, loại giá trị cịn chia thành nhiều cấp khác tương ứng với mức ñộ nguy hiểm tăng dần Dựa vào số liệu quan trắc thu ñược, sau xử lý phân tích, bên tham gia dự án đánh giá chất lượng, hiệu thi cơng cơng trình thực hiện, rút kinh nghiệm biện pháp cần thực ñể cải tiến chất lượng cơng việc, phịng ngừa dạng cố khơng để chúng xảy Nhận xét chương Muốn hạn chế phịng ngừa rủi ro thi cơng hầm qua đất yếu (phai phá vị nhàu) khơng để đá sụp lở an tồn thi cơng luận văn ñã ñề cập ñến giải pháp cần thiết biện pháp kỹ thuật thi cơng -Phải có quy trình thiết kế hệ thống cơng trình ngầm phù hợp -Cần thăm dị, điều tra khảo sát điều kiện khối đất đá khu vực thi cơng -Các u cầu thiết kế kết cấu cơng trình ngầm -Lựa chọn biện pháp thi công cách thức thực phù hợp -Phải tiến hành quan trắc, ñánh giá ổn ñịnh cơng trình ngầm cơng trình bề mặt suốt thời gian thực dự án -Nâng cao lực đội ngũ cán tham gia thực cơng trình ðối với hạng mục cơng trình ngầm, thi cơng gặp phay phá sau đề xuất biện pháp kỹ thuật thi công cần thiết phải nghiên cứu chi tiết giải phá.p ñã nêu 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sự cố trình thi cơng cơng trình ngầm nhiều ngun nhân khác nhau, khâu công tác từ khảo sát, thiết thi cơng việc thi cơng cơng trình ngầm qua vùng đất bị phay phá vị nhàu mang lại nguy cao Vì vậy, việc xác định xác vùng đất bị phay phá vị nhàu, dự báo cố ñề biện pháp thi cơng thích hợp vơ quan trọng Sự cố liên quan đến thi cơng cơng trình ngầm qua vùng đất bị phay phá vị nhàu chủ yếu liên quan ñến tượng tải khối ñào ðó mối quan hệ chất lượng khối đá, biện pháp ñào phương pháp chống ñỡ Tác ñộng cố chúng xảy tới thân CTN ñang xây dựng làm phá vỡ kết cấu cơng trình, gây hư hỏng thiết bị thi cơng, phá hoại mơi trường khối đất bao quanh chí tới cơng trình bề mặt, gây tổn thất người, ô nhiễm môi trường, v.v… Các cố thường dẫn tới kéo dài thời gian thi công, tăng chi phí; Do tính chất phức tạp cố xây dựng CTN nên đánh giá phịng ngừa giảm thiểu khả xảy tác động cố khơng có phương pháp toàn Tuỳ thuộc vào dự án cụ thể mà biện pháp kỹ thuật ñược sử dụng khác Tuy nhiên, nguyên tắc, chúng phải tổ hợp tất giải pháp từ ñảm bảo chất lượng kết khảo sát ñiều kiện dự án, biện pháp kỹ thuật - thi công ñến ñiều hành, quản lý, v.v… Có nhiều phương pháp ñào, song ñối với vùng ñất bị phay phá vò nhàu phương pháp đào NATM có hiệu Các giải pháp phịng ngừa cố nêu tập trung chủ yếu vào việc phòng ngừa bảo vệ đối tượng Cụ thể phịng ngừa tượng ổn định gương đào dẫn tới sụt lún khối đất chí hình thành vùng sụt lở bề mặt, ổn ñịnh kết cấu chống giữ cơng trình chế độ làm việc vượt q giới hạn cho phép, kiểm sốt độ lún bề mặt gây q trình thi cơng độ ổn định cơng trình bề mặt CTN lân cận Rõ ràng, với trường hợp cụ thể 90 để phịng ngừa khắc phục cố sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, quan trọng lựa chọn ñược giải pháp thích hợp mặt kinh tế lẫn kỹ thuật, u cầu liên quan đến mơi trường u cầu sử dụng cơng trình ðiều địi hỏi chất lượng thực cơng việc tất giai đoạn dự án; Do đặc tính dễ thay đổi vùng đất bị phay phá vị nhàu nên cần kết hợp nhiều phương pháp gia cố, chống đỡ để đảm bảo cho q trình thi cơng cần quan trắc dịch chuyển, biến dạng khối ñất ñá KIẾN NGHỊ ðề nghị bổ sung biện pháp đào chống đỡ thi cơng đào hầm qua vùng đất bị phay phá vị nhàu vào quy phạm thiết kế, thi cơng đường hầm Tiếp tục nghiên cứu sâu tính chất, đặc điểm ñất ñá bị phay phá vào nhàu ñể áp dụng vào nhiều ngành khoa học khác Tiếp tục nghiên cứu sâu dạng đất bị phay phá vị nhàu để tìm giải pháp đào chống đỡ thích hợp cho dạng vùng đất với điều kiện ñịa chất khác TÀI LIỆU THAM KHẢO ðào Văn Canh (2009), Xây dựng cơng trình ngầm ñiều kiện ñặc biệt, Bài giảng cao học ñại học – ðại Học Mỏ Nguyễn Hữu Hạnh (2004), Cơ học ñá nhà xuất xây dựng Vũ Trọng Hồng (2004), Giáo trình thi cơng đường hầm thủy cơng, ðại Học Thủy Lợi Võ Trọng Hùng (2003), Cơ học ñá , Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Xuân Mãn, Dự báo, phòng ngừa khắc phục tai biến kỹ thuật thi công xây dựng cơng trình ngầm Nguyễn Xn Mãn (1998), Xây dựng cơng trình ngầm điều kiện đặc biệt, Bài giảng cao học Nguyễn Quang Phích (2007), Cơ học ñá - NXB xây dựng Nguyễn Quang Phích, ðỗ Ngọc Anh (2006), Sự cố nguyên nhân xây dựng cơng trình ngầm thành phố, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ-ðịa chất Nguyễn Văn Quảng (2006), Tổ chức khai thác không gian ngầm, NXB XD 10 Nguyễn Văn Quyển (2009), Dự báo, phòng ngừa khắc phục tai biến kỹ thuật thi công xây dựng cơng trình ngầm, Bài giảng cao học 11 Tuyển tập “Hội thảo khoa học toàn quốc cố phịng ngừa cố cơng trình xây dựng”, Tổng hội Xây Dựng VN kết hợp với Bộ Xây Dựng tổ chức ngày 10/12/2009 12 http://www.apave.com.vn/Home/Default.aspx?portalid=52&tabid=105&catid=428 13 &distid=268 14 http://www.apave.com.vn/Home/Default.aspx?portalid=52&tabid=105&catid=4 28&distid=281 15 http://www.ketcau.com 16 http://www.vietbao.vn 17 http://www.vietnamnet.vn 18 L V Makopski (2004), Cơng trình ngầm giao thơng thị, NXBXD ... thi cơng ngầm, Phơng pháp đào Đào theo chu kỳ Khoan nổ mìn Máy đào xúc Đào liên tục Máy đào phần Máy đào phần Hỡnh 2.8 Phõn nhúm phng phỏp đào 30 Hình 2.9 Cơng tác đào chống tạm bng phng phỏp... thông thờng Khoannổ mìn Máy đào xúc, máy xới Phơng pháp thi công máy Máy đào lò RH Máy khoan hầm TBM Có khiên Hở Máy khiên đào SM Đào toàn gơng Kích ép ống, đào hầm nhỏ Đào phần g−¬ng Hình 2.7 Phân... pháp đào/thi công Môi trờng - Tiếng ồn - Chấn động - Lún sụt Đặc điểm - Độ sâu - Độ cong - Chiều dài Không có nớc ngầm Có nớc ngầm Chiều độ giảm bền Khoan nổ mìn Máy khoan hầm Máy đào lò Máy đào