Nghiên cứu lựa chọn biện pháp thi công đoạn đi ngầm qua đất trung bình cho tau điện ngầm tuyến số 2 đoạn tham lương bến thành hệ thống tàu điện ngầm thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHẠM ĐỨC KHÁNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐOẠN ĐI NGẦM QUA ĐẤT TRUNG BÌNH CHO TÀU ĐIỆN NGẦM TUYẾN SỐ ĐOẠN THAM LƯƠNG - BẾN THÀNH - HỆ THỐNG TÀU ĐIỆN NGẦM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT LỜI CAM ĐOAN HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM ĐỨC KHÁNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐOẠN ĐI NGẦM QUA ĐẤT TRUNG BÌNH CHO TÀU ĐIỆN NGẦM TUYẾN SỐ ĐOẠN THAM LƯƠNG - BẾN THÀNH - HỆ THỐNG TÀU ĐIỆN NGẦM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nghành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS ĐÀO VĂN CANH HÀ NỘI - 2013 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 07 tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Đức Khánh MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CÁC ĐƯỜNG … TÀU ĐIỆN NGẦM TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng đường tàu điện ngầm … giới 1.2 Tổng quan tình hình xây dựng tàu điện ngầm Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh 1.2.1 Dự án tàu điện ngầm Thành phố Hà Nội……………… 1.2.2 Dự án tàu điện ngầm Thành phố Hồ Chí Minh………… CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG XÂY DỰNG CƠNG 11 TRÌNNH TÀU ĐIỆN NGẦM 2.1 Tổng quan phương pháp thi công đường tàu điện ngầm…… 11 2.2 Xây dựng tàu điện ngầm phương pháp lộ thiên (đào mở)…… 11 2.2.1 Bản chất công nghệ………………………………………… 11 2.2.2 Phạm vi áp dụng…………………………………………… 14 2.3 Xây dựng đường tàu điện ngầm phương pháp ngầm………… 15 2.3.1 Phương pháp truyền thống (phương pháp khoan nổ mìn)… 16 2.3.2 Phương pháp đào hầm giới hóa TBM máy 17 khiên đào (SM) 2.4 Đánh giá khả áp dụng lựa chọn phương pháp thi công…… 24 2.5 Nhận xét chương…………………………………………………… 24 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ……… 26 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG TÀU ĐIỆN NGẦM VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG TRONG Q TRÌNH THI CƠNG 3.1 Các vấn đề chung…………………………………………………… 26 3.1.1 Ảnh hưởng điều kiện địa chất cơng trình địa chất 26 thủy văn 3.1.2 Hình dạng kích thước mặt cắt ngang cơng trình……… 27 3.1.3 Ảnh hưởng độ dốc độ cong công trình ngầm……… 28 3.1.4 Ảnh hưởng chiều sâu bố trí cơng trình…………………… 28 3.1.5 Ảnh hưởng cơng trình mặt cơng trình liền kề… 29 3.2 Sơ dự án tuyến tàu điện ngầm số 2…………………………… 31 3.3 Các yếu tố điều kiện địa kỹ thuật khu vực xây dựng tuyến tàu điện 33 ngầm số 3.3.1 Điều kiện địa chất………………………………………… 33 3.3.2 Điều kiện địa chất khu vực tuyến đường hầm…………… 41 3.3.3 Các cơng trình hữu bề mặt……………………… 46 3.3.4 Các cơng trình ngầm……………………………………… 46 3.3.4.1 Hệ thống cống ngầm thoát nước……………… 47 3.3.4.2 Hệ thống ống ngầm thoát nước………………… 47 3.3.4.3 Hệ thống cáp ngầm điện lực…………………… 47 3.3.4.4 Hệ thống cáp ngầm thông tin liên lạc………… 47 3.3.4.5 Hệ thống cáp ngầm chiếu sáng công cộng……… 48 3.4 Các tác động việc xây dựng tuyến tàu điện ngầm đến môi trường 48 3.4.1 Tác động đến mơi trường xung quanh q trình thi 48 cơng khai thác vận hành 3.4.2 Tác động tích cực tuyến tàu điện ngầm đến người 50 3.5 Nhận xét chương…………………………………………………… 51 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN BIỆN … 52 PHÁP THI CÔNG HỢP LÝ CHO ĐOẠN ĐI NGẦM QUA ĐẤT TRUNG BÌNH CHO TUYẾN TÀU ĐIỆN NGẦM SỐ (THAM LƯƠNG - BẾN THÀNH ) THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 4.1 Các vấn đề chung đề xuất giải pháp……………………………… 52 4.2 Lựa chọn biện pháp thi công phù hợp cho tuyến tàu điện ngầm số 55 4.2.1 Cơ sở lựa chọn máy khiên đào……………………………… 55 4.2.2 Phân loại máy khiên đào toàn gương phạm vi sử dụng… 56 4.2.3 Công nghệ thi công đào đường tàu điện ngầm đất trung 69 bình tuyến tàu điện ngầm số khiên đào áp lực đất 4.3 Các nhận xét………………………………………………………… 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………… 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC HÌNH Thứ tự Tên hình Trang Hình 1.1 Tàu điện ngầm Mátxcơva ………………………………… Hình 1.2 Tuyến tàu điện ngầm Pari - thủ cộng hịa Pháp…… Hình 1.3 Ga tàu điện ngầm ấn tượng giới Pháp………… Hình 1.4 Tàu điện ngầm London sinh nhật 150 năm……………… Hình 1.5 Nữ hồng Anh thăm tàu điện ngầm London……………… Hình 1.6 Ga tàu điện ngầm Mỹ………………………………… Hình 1.7 Đoạn tàu điện ngầm lòng thành phố Houton … Texas - Mỹ Hình 1.8 Tàu điện ngầm thành phố Kobe - Nhật Bản…………… Hình 1.9 Qui hoạch đến 2020 tàu điện ngầm Thành phố Hà Nội Hình 1.10 Lễ khởi cơng tuyến đường sắt thị đoạn Nhổn - ga Hà … Nội Hình 1.11 Năm 2014, Hà Nội có tuyến tàu điện ngầm đầu tiên…… Hình 1.12 Qui hoạch đến 2020 tuyến tàu điện ngầm Thành phố Hồ Chí Minh Hình 1.13 Lễ khởi cơng xây dựng tuyến đường sắt thị Bến Thành 10 Suối Tiên Hình 1.14 Lễ khởi công xây dựng tuyến tàu điện ngầm số Thành … 10 Phố Hồ Chí Minh Hình 2.1 Các giải pháp bảo vệ thành hố đào trình thi …… 12 cơng đào hở Hình 2.2 Các phương pháp thi cơng ngầm………………………… 16 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý công nghệ đào khiên đào………… 18 Hình 2.4 Phân loại khiên theo Daub………………………………… 23 Hình 3.1 Lễ khởi công dự án tuyến tàu điện ngầm số …………… 31 Hình 3.2 Đoạn ngầm tuyến số 2………………………………… 32 Hình 3.3 Đoạn cao tuyến số 2……………………………… 32 Hình 3.4 Bình đồ tuyến Metro Bến Thành - Suối Tiên……………… 33 Hình 4.1 Sơ đồ phân tích lựa chọn phương pháp thi cơng hợp lý … 53 Hình 4.2 Gương đào khơng chống đỡ………………………… 57 Hình 4.3 Khiên đào chống gương học……………………… 58 Hình 4.4 Nguyên lý chống đỡ gương khí nén………………… 59 Hình 4.5 Sơ đồ ngun lý hoạt động khiên chất lỏng có áp…… 60 Hình 4.6 Nguyên lý chống đỡ gương vữa sét………………… 61 Hình 4.7 Phạm vi sử dụng loại khiên đào đất mềm … 61 yếu Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý hoạt động khiên cân áp lực đất… 62 Hình 4.9 Nguyên lý chống đỡ gương cân áp lực đất………… 63 Hình 4.10 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo khiên đào với khoang cân áp… 65 lực dung dịch Bentonite Hình 4.11 Sơ đồ bố trí thiết bị bên khiên đào với khoang cân… 65 áp lực dung dịch Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý khiên cân áp lực đất…………… 67 Hình 4.13 Phạm vi sử dụng khiên cân áp lực đất khiên… 67 hỗn hợp theo thành phần hạt đất Hình 4.14 Sơ đồ thi công khiên cân áp lực đất…………… 68 Hình 4.15 Sơ đồ cấu tạo tổ hợp hổn hợp khiên đào EPB………… 69 Hình 4.16 Sơ đồ bố trí thiết bị tổ hợp khiên đào cân áp lực EPB… 69 Hình 4.17 Mơ hình cấu tạo bên tổ hợp khiên đào với khoang … 71 cân áp lực gương đào đất - EPB DANH MỤC CÁC BẢNG Thứ tự Tên hình Trang Bảng 1.1 Bảng thống kê đường tàu điện ngầm lớn giới…… Bảng 2.1 Bảng phân loại khiên phạm vi sử dụng………………… 21 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc công nghệ phá vỡ đất đá vào độ bền 27 đất đá Bảng 3.2 Lựa chọn cơng nghệ theo đường kính cơng trình ngầm…… 28 Bảng 3.3 Lựa chọn công nghệ theo độ sâu lắp đặt áp dụng ………… 29 Bảng 3.4 Đặc tính địa chất cơng trình lớp A…………………… 35 Bảng 3.5 Đặc tính địa chất cơng trình lớp B…………………… 36 Bảng 3.6 Đặc tính địa chất cơng trình lớp C…………………… 38 Bảng 3.7 Đặc tính địa chất cơng trình lớp D…………………… 39 Bảng 3.8 Đặc tính địa chất cơng trình lớp E…………………… 40 Bảng 4.1 Tác động tính chất khối đất đến khâu kỹ thuật 54 công nghệ thi công Bảng 4.2 Phạm vi sử dụng máy khiên đào………………… 64 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Từ đầu kỷ 19 đến nay, song song với việc đô thị hóa, khối lượng xây dựng nhà cơng trình công cộng ngày tăng, liên tục phát triển mạng lưới giao thơng đường bộ, hình thành cơng trình cụm cơng trình cơng nghiệp mới, xí nghiệp… u cầu thị dành riêng cho khu đất lớn Những khu đất đó, đặc biệt khu trung tâm nhằm đô thị, ngày khan Việc phát triển sử dụng không gian cao không gian ngầm nhằm tăng quỹ không gian đô thị, nâng cao lực lưu thông vận chuyển hàng hóa, hành khách… tất yếu khách quan Việc xây dựng cơng trình ngầm phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất địa hình khu vực xây dựng nên việc áp dụng biện pháp thi cơng tính tốn mang tính khu vực Để có phương pháp tính tốn biện pháp thi công phù hợp với khu vực xây dựng cần phải có nghiên cứu cụ thể Do việc nghiên cứu cách tính tốn biện pháp thi công phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất việc làm cần thiết Theo số liệu thống kê năm 2005, Thành phố Hồ Chí Minh với diện tích 2095 km2 dân số khoảng 10 triệu người thành phố lớn nước Thông thường thành phố từ triệu dân trở lên u cầu cần có giao thơng ngầm Với quy mô thành phố nay, việc xây dựng hệ thống giao thông ngầm thực cần thiết cấp bách Địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh địa chất trung bình yếu có cấu tạo chiều dày lớn, ngồi cịn có đặc điểm địa hình, móng cơng trình đặc thù Do việc nghiên cứu tính tốn để có biện pháp thi cơng phù hợp việc làm cần thiết Nghiên cứu góp phần làm xác hóa tính tốn phù hợp với điều kiện thực tế giảm thiểu chi phí xây dựng cơng trình, giảm thiểu nguy xảy cố q trình thi cơng khai thác yếu cầu quan trọng việc xây dựng 63 Loại máy sử dụng thích hợp khối đất có thành phần dính kết Các loại hạt với kích thước < 0.06 mm cần đạt 30% Để tạo áp lực đất theo yêu cầu cần phải có nước ngầm bơm thêm vào Khiên cân áp lực đất phù hợp để thi cơng qua khối đất dính cho phép tạo hiệu ứng nút chặt cửa trục vít xoắn nhằm trì áp suất buồng công tác chống lại áp lực nước ngầm trước gương Khiên sử dụng hiệu hệ số thấm đất nhỏ 1.10-5m/s Ngoài ra, để mở rộng phạm vi sử dụng loại máy người ta dùng chất gia cường bentonit, polyme, bọt polyme ý khả gây ô nhiễm mơi trường đổ thải Hình 4.9 NGUN LÝ CHỐNG ĐỠ GƯƠNG CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT Như phân tích loại khiên đào trên, loại có phạm vi sử dụng định Nhưng thực tế thi cơng đường hầm thường gặp khối đất đá biến động, từ đất đá rắn cứng đến đất đá rời Do kỹ thuật vận hành phải phù hợp với điều kiện địa kỹ thuật phải sử dụng loại khiên đào thích hợp Về mặt kỹ thuật loại máy liên kết với sau:  Máy khiên đào cho phép thay đổi kỹ thuật vận hành tháo lắp - Khiên đào áp lực đất SM-V5 phối hợp với khiên đào khí nén SM-V3 64 - Khiên đào vữa sét SM-V4 phối hợp với khiên đào khí nén SM-V3  Máy khiên đào cho phép thay đổi kỹ thuật vận hành tháo - lắp - Khiên đào vữa sét SM-V4 phối hợp với khiên đào SM-V1 - Khiên đào vữa sét SM-V4 phối hợp với khiên đào SM-V5 - Khiên đào áp lực đất SM-V5 phối hợp với khiên đào SM-V1 - Khiên đào vữa sét SM-V4 phối hợp với máy đào hầm Bảng 4.2 Phạm vi sử dụng máy khiên đào Khối đất Tham số địa Độ bền nén N MN/m2 Lực dính kết C kN/m2 Kích thước hạt % 30 phạm vi sử dụng dính kết khơng ổn định 0,1 30 đến 30 >30 hỗn hợp (hỗn tạp) bở rời 30 đến 10 phạm vi sử dụng Trên sở đánh giá tổng hợp loại khiên đào toàn gương SM-V khiên đào phối hợp loại khiên phù hợp để sử dụng thi công đào đường tàu điện ngầm số khiên đào cân áp lực 65  Phương pháp thi công khiên cân áp lực dung dịch vữa Bentonite SM-V4 (Slurry Shield)  Cấu tạo chung khiên đào cân áp lực dung dịch vữa Hình 4.10 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CẤU TẠO KHIÊN ĐÀO VỚI KHOANG CÂN BẰNG ÁP LỰC BẰNG DUNG DỊCH VỮA BENTONITE 1) Đầu cắt; 2) Hỗn hợp bentonite, đất; 3) Điệm khí nén; 4) Kích đẩy đầu cắt; 5) Vỏ chống lắp ghép; 6) Đuôi khiên; 7) Ống cấp dung dịch bentonite; 8) Ống thải hỗn hợp bentonite, đất; 9) Vữa lấp đầy phía sau vỏ chống; Hình 4.11 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THIẾT BỊ BÊN TRONG KHIÊN ĐÀO VỚI KHOANG CÂN BẰNG ÁP LỰC BẰNG DUNG DỊCH 1) Mâm dao; 2) Khoang nhỏ bên trái (khoang chứa nước ngầm + đất); 3) Vách ngăn kín; 4) Ống dẫn cung cấp dung dịch bentonite; 5) Khoang nhỏ bên phải tiếp nhận khơng khí cao áp để cân áp lực, 6) Vách ngăn chìm (vách 66 ngăn liên thơng áp lực không cho đất tràn sang khoang bên phải); 7) Vỏ tunnel vĩnh cửu sau lắp ráp; 8) Máy lắp ráp vỏ tunnel Máy đào khiên dung dịch vữa thích hợp với địa chất bề mặt hầm đỡ dung dịch vữa áp lực, ứng phó có hiệu với loại địa tầng khó khăn khống chế độ lún sụt bề mặt đất Đất đào dạng nước bùn chuyển ngồi đường ống, cịn đá cuội sau bị nghiền chuyển đường ống đưa trình chảy ống Áp lực nước ngầm áp lực địa tầng khoang áp lực cắt gọt bị triệt tiêu áp lực dung dịch vữa, áp lực mật độ trọng lực dung dịch vữa  Nguyên lý hoạt động khiên đào với khoang cân áp lực dung dịch Thơng qua khoang kín có trang bị ngăn phía trước vịng gối, bơm vào dung dịch bùn có áp lực thích hợp làm cho bề mặt đào đất hình thành màng bùn đất, đỡ khối đất phía trước Đĩa dao lớn lắp mặt trước cào bóc khối đất mặt ngồi màng bùn Hỗn hợp bùn nước hình thành dung dịch bùn có tỷ trọng cao, dùng ống dẫn bơm hút đưa dung dịch lên mặt đất xử lý Tồn q trình thống quản lý hệ thống tự động khống chế cân dung dịch bùn đặt phòng khống chế trung ương mặt đất Máy đẩy xe khiên có đặt bước thao tác, bước thao tác lắp đặt khóa liên hệ, hạn chế cố thao tác sai lầm gây ra, thi cơng an tồn tin cậy 67  Phương pháp thi công khiên cân áp lực đất SM-V5 (Earth Pressure Balanced Shield - EPB Shield)  Cấu tạo chung khiên đào cân áp lực đất (EPB) Hình 4.12 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA KHIÊN CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT 1- đầu cắt; 2- buồng công tác; 3- tường ngăn áp lực; 4- trục xoắn ruột gà;5- kích đẩy đầu cắt; 6- khiên; 7- vỏ chống lắp ghép;8- vữa lấp đầy phía sau vỏ chống Hình 4.13 PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA KHIÊN CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT VÀ KHIÊN HỖN HỢP THEO THÀNH PHẦN HẠT CỦA ĐẤT Khiên dùng áp lực đất (EPB) loại khiên có mặt trước khép kín, lợi dụng áp lực đất đào phịng phía sau đĩa cắt để đối kháng với áp lực đât nước ngầm từ mặt gương đào Đất đào đưa băng tải guồng 68 soắn, lượng đất đưa điều chỉnh theo áp lực đất phòng chứa quản lý áp lực kế  Nguyên lý hoạt động khiên đào cân áp lực đất Khiên đào kiểu cân áp lực đất sử dụng mâm dao lắp đầu xe với toàn mặt cắt bào gọt, toàn bùn đất bào gọt mặt chui vào hịm kín phía sau mâm dao làm cho thùng đất có áp lực thích hợp cân với áp lực đất, nước bề mặt đào đất để giảm bớt xáo trộn khối đất địa tầng đẩy khiên tiến lên, từ khống chế biến dạng mặt đất Khi xả bùn đất máy vận chuyển đường ống kiểu vít vơ tận lắp phía thùng chứa đất theo cửa xả đất liên tục xả bùn đất ngồi Hình 4.14 SƠ ĐỒ THI CƠNG BẰNG KHIÊN CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT Qua tổng quan đánh giá khiên đào tồn gương SM-V4 SM-V5 khiên đào phù hợp với điều kiện khối đất bố trí cơng trình ngầm, đặc điểm cơng trình thiết kế, u cầu bảo vệ cơng trình xung quanh cho tuyến tàu điện ngầm số khiên cân áp lực đất SM-V5 69 4.2.3 Công nghệ thi công đào đường tàu điện ngầm đất trung bình tuyến tàu điện ngầm số khiên cân áp lực đất a Cấu tạo chung tổ hợp khiên đào tunnel EPB (Earth Pressure Balance) – khiên; 1’ – khoang cân áp lực gương đào đất; – khe hở phía sau vỏ tuy- nen sau lắp ráp phải ép đầy vữa; – vỏ tuy-nen sau lắp ráp; – mâm dao cắt; kích thuỷ lực; – ca bin sửa chữa; – máy lắp ráp; – vít tải băng tải đất đá; – gng chở đất bánh sắt; –miếng vỏ tunnel chưa lắp Hình 4.15 SƠ ĐỒ CẤU TẠO TRONG TRONG TỔ HỢP KHIÊN ĐÀO EPB – đất; – mâm dao; – khoang cân áp lực đất; – vách ngăn; – kích thuỷ lực; – vít tải; – máy lắp ráp vỏ tunnel; – vỏ tunnel bê tông cốt thép gang xám Hình 4.16 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG TỔ HỢP KHIÊN ĐÀO CÂN BẰNG ÁP LỰC ĐẤT  Thiết bị cơng tác chủ đạo: Mâm dao cắt (Hình 3.7) dẫn động (3) môtơ thuỷ lực công suất lớn quay quanh đường tâm tổ hợp, xilanh (kích) thuỷ lực tựa vào khung máy kích đẩy để thay đổi hướng di chuyển cắt đất mâm dao tạo thành đường tunnel cong, xilanh thuỷ 70 lực (5) đẩy mâm dao tì vào gương đào với áp lực định để cắt đất đẩy toàn phần đầu tổ hợp tiến lên  Khoang cân áp lực đất: Để cân áp lực đất gương đào tránh sạt lở, người ta bố trí phía sau mâm dao vách ngăn kín, vách ngăn với vỏ khiên mâm dao tạo thành khoang kín Đất đào mâm dao rơi vào khoang kín tạo cân áp lực đất đào đất chưa đào, làm cho gương đào ổn định không sạt lở nước bị vách ngăn nên chảy vào tunnel Đất khoang kín đưa đổ vào phương tiện vận tải vít tải Khoang tạo thành vách ngăn kín, vỏ khiên mâm dao có chứa đầy đất gọi khoang cân áp lực gương đào đất – “Earth Pressure Balance” hay gọi giải pháp cân áp lực đất  Thiết bị vận chuyển: Vít tải (7) đất đổ vào băng tải, sau đổ tiếp vào gng băng tải để đưa khỏi đường hầm Một điều đáng lưu ý lượng đất mà vít tải lấy mâm dao phải bổ sung vào khoang cân áp lực lượng đất tương đương Một rơle áp lực bố trí phía khoang cân áp lực (1’) có nhiệm vụ ngắt điều chỉnh lưu lượng vít tải  Khung máy : kết cấu thép chịu lực, vỏ khiên thiết bị lắp  đặt khung máy Thiết bị di chuyển máy : hệ thống xilanh thuỷ lực cỡ lớn Khi máy di chuyển, chân đỡ máy co vào, xilanh thuỷ lực tỳ vào đốt vỏ hầm phía sau đẩy tồn máy tiến phía trước  Hệ thống dẫn động : bao gồm nhiều động điện có cơng suất lớn cung cấp cho bơm dầu thuỷ lực Dầu thuỷ lực áp suất cao qua ống dẫn dầu van điều khiển ca bin tới mô-tơ xilanh thuỷ lực để đểdẫn động cho cấu máy  Máy lắp ráp : bố trí phía sau hệ thống xilanh thuỷ lực Sau máy tiến lên phía trước, xilanh thuỷ lực co cần lại, tạo khoảng trống bên 71 khiên máy tiến hành lắp vỏ hầm sau Khi đoạn vỏ lị hồn thành xilanh thuỷ lực lại tỳ vào đoạn vỏ để đẩy máy tiến lên  Thiết bị điều khiển : đặt buồng lái trung tâm máy điều khiển tất chức bao gồm tốc độ hướng đào Các camera cung cấp đầy đủ cho người lái tình hình hoạt động máy  Thiết bị phụ : cung cấp nước, khí nén, thơng gió, chiếu sáng…cho tổ hợp máy TBM Ngoài ra, điều kiện địa chất thường thay đổi đột ngột nên phía trước đầu cắt thường có thiết bị khoan dò tiến hành khoan trước để người điều khiển có đầy đủ thơng tin điều kiện địa chất trước điều khiển máy thông hầm mặt phẳng BTM làm việc b Hoạt động tổ hợp khiên với khoang cân áp lực gương đào đất Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động tổ hợp khiên với khoang cân áp lực gương đào đất - EPB (Hãng Herrenknecht, Đức) Hình 4.17 MƠ HÌNH CẤU TẠO BÊN TRONG TỔ HỢP KHIÊN ĐÀO VỚI KHOANG CÂN BẰNG ÁP LỰC GƯƠNG ĐÀO BẰNG ĐẤT – EPB – mâm dao; – khoang chứa mơtơ thuỷ lực đồng thái khoang kín áp suất cao cân áp lực chống sạt gương đào; – vách ngăn kín khơng để khơng khí thấm qua; – xi lanh thuỷ lực đẩy khiên; – vít tải; – máy lắp ráp vỏ tunnel; – tubin sau lắp ráp 72 Khi tổ hợp làm việc mâm dao (1) quay, đất từ gương đào sau cắt rơi vào khoang kín (2), từ đất chuyển động dọc theo vít tải (5) vào băng tải để đưa ngồi Năng suất vít tải tính tốn cho áp lực khoang cân ổn định (thường mâm dao cắt đất vít tải chuyển nhiêu) Các xilanh thuỷ lực cỡ lớn (4) chống vào tubin (7) để đẩy tổ hợp di chuyển phia trước Hành trình pistơng xilanh thuỷ lực lớn chiều dài đoạn (một đốt) vỏ tunnel để cần xilanh thuỷ lực co lại tạo khoảng trống bên khiên vừa đủ để lắp đoạn vỏ lò máy lắp vỏ hầm (6) tiến hành lắp sau để bắt đầu chu kỳ tuần hoàn Áp lực đất khoang cân theo dõi chíp đặc biệt đặt trực tiếp Như đảm bảo giữ cho gương lò lực chống ổn định đưa khiên tiến phía trước nhả xilanh thuỷ lực để lắp đoạn tubin mới, tránh tượng sạt gương đào cách kiểm soát, khiên đào với bước tiến ngắn L = 0.5m-1.2m Tùy theo điều kiện đất gương đường tàu điện ngầm, kết cấu chống đường tàu điện ngầm tubin bê tơng cốt thép đúc sẵn có độ 0.7m Sau chu kỳ đào lắp kết cấu chống , tiến hành bơm vữa bê tơng lấp đầy khoảng trống tubin đất đá xung quanh Cabin sửa chữa có nhiệm vụ đưa thợ máy vào khoang cân áp lực để sửa chữa bảo dưỡng cần thiết Trong trường hợp khoang cân áp lực hút đất bơm khí nén vào Ca bin có hai cửa mở không đồng thái, tức mở cửa sau cửa trước đóng để thợ máy vào ca bin đồng thời, tức mở cửa sau thì cửa trước đóng để thợ máy vào ca bin cửa sau đóng) Khi thợ máy cửa đóng-mở theo chiều ngược lại Cabin sửa chữa cho phép giữ gương đào ổn định khơng sạt lở suốt q trình sửa chữa 73 4.3 Các nhận xét Trong chương này, luận văn sâu vào nghiên cứu :  Đọan đường hầm thi cơng theo phương pháp đào kín đất trung bình tuyến tàu điện ngầm số đạt chất lượng hiệu đào phương pháp khiên đào  Với điều kiện địa kỹ thuật tuyến tàu điện ngầm số Tham Lương - Bến Thành Hệ thống tàu điện ngầm Thành phố Hồ Chí Minh loại khiên phù hợp thi cơng cho đoạn ngầm khiên đào toàn gương SM-V  Trên sở tổng hợp đánh giá loại khiên đào phổ biến giới đối chiếu với điều kiện địa chất đọan ngầm tuyến tàu điện ngầm số Thành phố Hồ Chí Minh thi cơng đoạn hầm theo phương pháp ngầm sử dụng loại máy đào SM-V4 SM-V5 với độ ngắn Tuy nhiên cần lưu ý đặc biệt đến máy khiên dùng vữa sét (SM- V4), thiết bị bùn lỏng, địi hỏi mặt thi cơng rộng Do mặt bố trí gương thi cơng nằm trung tâm nội đô nên mặt thi công vô chặt hẹp Vậy khiên đào cân áp lực đất (SM-V5) chọn để thi công cho đọan ngầm qua đất trung bình cho tàu điện ngầm số đọan Tham Lương - Bến Thành - Hệ thống tàu điện ngầm Thành phố Hồ Chí Minh 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh khởi cơng xây dựng hệ thống vận tải đường sắt đô thị ngầm cao (tuyến Bến Thành - Suối Tiên thi công, Tham Lương – Bến Thành bắt đầu triển khai) Đây loại hình vận tải có khả chun chở khối lượng hành khách lớn bố trí tuyến có mật độ giao thơng lại cao thành phố, nhằm giảm ùn tắc giao thông, đáp ứng việc lại thuận tiện an toàn cho người dân khu vực thị Mặt khác góp phần khắc phục tình trạng khan quỹ đất làm giao thơng mặt đất, sử dụng quỹ đất cho mục đích khác; Bảo tồn khu phố cổ, di tích lịch sử cơng trình kiến trúc bề mặt, khơng gian văn hóa ; Giải vấn đề mơi trường thị khí thải tiếng ồn ; Cho phép khai thác tối đa phương tiện giao thông thành phố Như việc xây dựng tàu điện ngầm thành phố Hồ Chí Minh cần thiết cấp bách Có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn lớn Luận văn tiến hành đánh giá điều kiện thi công (gồm điều kiện địa chất, điều kiện địa chất thủy văn, địa chất cơng trình; điều kiện kỹ thuật (mặt bằng; chiều sâu bố trí; cơng trình ngầm có); điều kiện cơng trình kiến trúc lân cận mặt đất) khu vực bố trí đường tàu điện ngầm tuyến số thành phố Hồ Chí Minh tổng quan biện pháp dùng để thi cơng cơng trình ngầm Luận văn lựa chọn phương pháp thi công phù hợp thi công đường tàu điện ngầm phương pháp kín sử dụng máy khiên đào Từ điều kiện đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến phuơng pháp thi cơng, luận văn phân tích lựa chọn biện pháp thi công hợp lý cho đoạn ngầm theo phương pháp ngầm đất trung bình sử dụng máy khiên đào toàn gương Khiên đào lựa chọn phù hợp khiên đào toàn gương cân áp lực đất SM V-5 Thi công xây dựng hệ thống tàu điện ngầm đất trung bình khu vực thành phố Hồ Chí Minh khiên cân áp lực đất đào độ ngắn công nghệ Trong q trình thi cơng cần tiến hành giám sát chặt chẽ, thường xuyên quan trắc dịch chuyển cơng trình ngầm mặt đất 75 Kiến nghị Do chưa có kinh nghiệm thi cơng cơng trình ngầm thị qua vùng đất yếu, nên trước thực dự án cần có tổng hợp phân tích dự án cơng trình ngầm thực giới điều kiện tương tự, đặc biệt nước gần với khu vực Đông Nam Á, để từ rút kinh nghiệm áp dụng vào trình thiết kế, thi cơng cơng trình ngầm Về phía Nhà Nước cần có sách tạo điều kiện để nhà khoa học thuộc lĩnh vực liên quan tới công trình ngầm Việt Nam, đặc biệt cơng trình ngầm giao thơng thị có điều kiện kết hợp với chuyên gia nước để học hỏi nâng cao trình độ đồng thời tiến hành nghiên cứu ứng dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam Ở nước giới có tiêu chuẩn xây dựng đường hầm đất yếu, việc xây dựng tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu khai thác quản lý cơng trình hầm xây dựng đất yếu nước ta cần thiết Ngoài ra, cần xây dựng sở liệu thực nghiệm thông số lún, chuyển vị mặt đất, phạm vi ảnh hưởng đến cơng trình lân cận … để từ so sánh với kết tính tốn lý thuyết, đồng thời nghiên cứu xây dựng công thức thực nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Văn Canh (2009), Các biện pháp nâng cao hiệu xây dựng cơng trình ngầm, Bài giảng cao học Bùi Đức Chính (2009), Lựa chọn cơng nghệ phù hợp xây dựng cơng trình ngầm, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học cơng nghệ môi trường năm 2009, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, tr145-151 Ngơ Dỗn Hào (2000), Bảo vệ mơi trường an tồn lao động xây dựng cơng trình ngầm mỏ, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội Phan Chu Nam (2008), Đặc điểm Địa chất thủy văn, Địa chất cơng trình thành phố Hồ Chí Minh, Lưu trữ Trung Tâm Quy Hoạch Điều Tra Tài Nguyên Nước Miền Nam Nguyễn Quang Phích, Võ Trọng Hùng (1998), Nghiên cứu xây dựng luận chứng khả thi cơng trình ngầm mạng lưới giao thông Hà Nội, Báo cáo đề tài cấp Bộ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Xn Trọng (2004), Thi cơng hầm cơng trình ngầm, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Quyết định số 101/QĐ-TTg ngày 22 tháng 01 năm 2007 phê duyệt ” Quy hoạch phát triển giao thông thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 tầm nhìn sau năm 2020 ” Công ty Cổ phần TVTK GTVT phía Nam (2007) Dự án khả thi tuyến mêtrơ Bến Thành - Suối Tiên Công ty Cổ phần TVĐT XDGTVT (2010), Dự án xây dựng Tuyến tàu điện ngầm số (Bến Thành – Tham Lương), Hà Nội 10 TEWET Trung Tâm Nghiên Cứu Phát Triển Giao Thơng Vận Tải Phía Nam – Nghiên cứu khả thi hai tuyến mê trô ưu tiên (2003) Đào Văn Canh (2009), Các biện pháp nâng cao hiệu xây dựng cơng trình ngầm, Bài giảng cao học Cơng Ty Cổ phần TVTK GTVT phía Nam (2007) Dự án khả thi tuyến mêtrô Bến Thành - Suối Tiên Phan Chu Nam (2008), Đặc điểm Địa chất thủy văn, Địa chất cơng trình thành phố Hồ Chí Minh, Lưu trữ Trung Tâm Quy Hoạch Điều Tra Tài Nguyên Nước Miền Nam TEWET Trung Tâm Nghiên Cứu Phát Triển Giao Thơng Vận Tải Phía Nam - Nghiên cứu khả thi hai tuyến mê trô ưu tiên (2003) Quyết định số 101/QĐ-TTg ngày 22 tháng 01 năm 2007 phê duyệt ” Quy hoạch phát triển giao thơng thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 tầm nhìn sau năm 2020 ” Nguyễn Quang Phích, Võ Trọng Hùng (1998), Nghiên cứu xây dựng luận chứng khả thi cơng trình ngầm mạng lưới giao thông Hà Nội, Báo cáo đề tài cấp Bộ, Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Hà Nội Nguyễn Xn Trọng (2004), Thi cơng hầm cơng trình ngầm, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Bùi Đức Chính (2009), “Lựa chọn cơng nghệ phù hợp xây dựng cơng trình ngầm”, Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học công nghệ môi trường năm 2009, Viện Khoa học Công nghệ GTVT, tr145-151 Ngô Dỗn Hào (2000), Bảo vệ mơi trường an tồn lao động xây dựng cơng trình ngầm mỏ, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội 10 Công ty Cổ phần TVĐT XDGTVT (2010), Dự án xây dựng Tuyến tàu điện ngầm số (Bến Thành – Tham Lương), Hà Nội 11 Nguyễn Xuân Trọng, Thi công hầm cơng trình ngầm Nhà xuất xây dựng, Hà Nội - năm 2004 ... PHẠM ĐỨC KHÁNH NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN BIỆN PHÁP THI CÔNG ĐOẠN ĐI NGẦM QUA ĐẤT TRUNG BÌNH CHO TÀU ĐI? ??N NGẦM TUYẾN SỐ ĐOẠN THAM LƯƠNG - BẾN THÀNH - HỆ THỐNG TÀU ĐI? ??N NGẦM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nghành... thi công đoạn ngầm qua đất trung bình cho tàu đi? ??n ngầm tuyến số Tham Lương – Bến Thành – Hệ thống tàu đi? ??n ngầm Thành phố Hồ Chí Minh? ?? có tính cấp thi? ??t Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài lựa. .. nghiên cứu đề tài biện pháp thi công đoạn ngầm tuyến tàu đi? ??n Tham Lương – Bến Thành thi công phương pháp ngầm qua đất trung bình Phạm vi nghiên cứu luận văn đoạn ngầm tuyến số Tham Lương – Bến Thành