Nghiên cứu đề xuất phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật tại khu đô thị quận 2, thành phố hồ chí minh

B giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất PHM VN SNG NGHIấN CU XUT PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG HẦM KỸ THUẬT TẠI KHU ĐÔ THỊ QUẬN 2, THÀNH PHỐ H CH MINH luận văn thạc sĩ kỹ thuật H NI 2013 B giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất PHM VN SNG NGHIấN CU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG HẦM KỸ THUẬT TẠI KHU ĐÔ THỊ QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Kỹ thuật xây dựng cụng trỡnh ngm Mó s: 60580204 luận văn thạc sĩ kü thuËt NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Võ Trọng Hùng HÀ NỘI 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Văn Sáng MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN DANG MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG KỸ THUẬT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tổng quan 1.2 Tổng quan tình hình xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật Thế giới 1.3 Tổng quan tình hình xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật Việt Nam .14 1.4 Tổng quan tình hình xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật khu công nghiệp khu đô thị Thành phố Hồ Chí Minh 16 1.4.1 Ưu điểm hệ thống đường hầm kỹ thuật 17 1.4.2 Nhược điểm hệ thống đường hầm kỹ thuật .17 1.5 Nhận xét Chương .18 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG HẦM KỸ THUẬT 19 2.1 Tổng quan .19 2.1.1 Căn để lựa chọn công nghệ thi công phù hợp 19 2.1.2 Những yêu cầu công tác thi công hệ thống ngầm 21 2.2 Các phương pháp thi công 22 2.2.1 Phương pháp thi công lộ thiên 23 2.2.2 Phương pháp thi công ngầm 33 2.2.3 Phương pháp thi công hỗn hợp ngầm-lộ thiên .48 2.2.4 Phương pháp thi cơng hệ thống Đường hầm kích-đẩy-nén-ép .51 2.5 Phân tích đánh giá hiệu quả, khả áp dụng phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 52 2.5.1 Khi ngầm hóa 52 2.5.2 Khi đặt .54 2.5.3 Điều kiện khả áp dụng hệ thống cơng trình ngầm kỹ thuật .55 2.6 Tổng hợp, nhận xét đề xuất chọn phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật phù với với điều kiện địa chất địa hình khu vực quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 57 2.7 Nhận xét Chương .57 CHƯƠNG 3: NHU CẦU QUY MÔ PHÁT TRIỂN VÀ ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG HẦM KỸ THUẬT TẠI QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 59 3.1 Hiện trạng hệ thống đường hầm kỹ thuật khu vực quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn tương lai 59 3.2 Tổng quan điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, điều kiện xây dựng khu vực quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh .60 3.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo .60 3.2.2 Các đặc điểm điều kiện địa chất 60 3.2.3 Các đặc điểm khí hậu thủy văn 63 3.3 Nhu cầu quy mô phát triển hệ thống đường hầm kỹ thuật khu vực quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 65 3.3.1 Nhu cầu phát triển .65 3.3.2 Quy mô phát triển .66 3.4 Yêu cầu hệ thống đường hầm kỹ thuật khu vực quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 67 3.4.1 Yêu cầu quy hoạch hạ tầng 67 3.4.2 Các yêu cầu thiết kế đường khu dân cư .68 3.4.3 Những yêu cầu thiết kế hè khu dân cư 69 3.4.4 Những yêu cầu cách bố trí cơng trình ngầm đưới hè khu dân cư .69 3.4.5 Yêu cầu việc đấu nối 70 3.5 Đặc điểm cơng trình ngầm thị Thành phố Hồ Chí Minh 71 3.5.1 Đặc điểm tính tốn 71 3.5.2 Đặc điểm biện pháp thi công, kinh tế, xã hội 71 3.6 Nhận xét Chương .72 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐƯỜNG HẦM KỸ THUẬT TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI THỦ THIÊM QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 73 4.1 Tổng quan Khu đô thị Thủ Thiêm 73 4.2 Nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế quy hoạch tuyến, tính tốn xác định kích thước mặt cắt ngang đảm bảo tuyến hạ tầng kỹ thuật .75 4.2.1 Phương pháp bố trí riêng rẽ .75 4.2.2 Ưu nhược điểm hình thức bố trí riêng rẽ 78 4.2.3 Bố trí chung đường hào 79 4.2.4 Hình thức bố trí cống, bể kỹ thuật 81 4.2.5 Bố trí đường dây, đường ống kỹ thuật nen ngầm 82 4.3 Nghiên cứu đề xuất bố trí tuyến đường hầm kỹ thuật khu Đô thị Thủ Thiêm, quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh .87 4.3.1 Hình thức bố trí nen kỹ thuật 87 4.3.2 Hình thức bố trí hào kỹ thuật 88 4.4 Đề xuất phương pháp xây dựng khả thi đường hầm kỹ thuật khu đô thị Thủ Thiêm 89 4.4.1 Biện pháp đào hở sử dụng tường cừ gỗ với chống .90 4.4.2 Biện pháp đào hở sử dụng tường cừ cọc ván thép chống 91 4.4.3 Biện pháp kích đẩy 94 4.5 Phân tích lựa chọn phương pháp thi cơng xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật thuật phù hợp khu Đô thị Thủ Thiêm, quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 101 4.6 Phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật thuật khu Đô thị Thủ Thiêm, quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 102 4.6.1 Thi công hạng mục 102 4.6.2 Thi công ép cọc cừ Larsen .102 4.6.3 Thi cơng đào móng 103 4.6.4 Thi công lớp lót cát đáy 103 4.6.5 Thi công hạ nen .104 4.6.6 Thi công nen 104 4.6.7 Thi công lấp cát .104 4.7 Một số vấn đề đảm bảo an toàn, ổn định hệ thống đường hầm kỹ thuât phòng ngừa cố q trình thi cơng xây việc khai thác vận hành vào sử dụng .105 4.8 Nhận xét Chương .106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 DANG MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Phân tích khả áp dụng biện pháp bảo vệ thành hố đào 26 Bảng 2.2 Lựa chọn phương pháp đào hầm vào tính chất đất đá 39 Bảng 2.3 Phạm vi áp dụng giải pháp đặc biệt tùy theo yêu cầu bảo vệ 39 Bảng 2.4 So sánh ưu nhược điểm phương pháp thi cơng hầm dìm hầm thi công khiên đào 41 Bảng 2.5 Những đặc điểm khác biệt kết cấu chống đỡ sử dụng cho công nghệ NATM so với công nghệ truyền thống 45 Bảng 2.6 So sánh ưu nhược điểm công nghệ thi cơng đào hở cơng nghệ thi cơng đào kín 48 Bảng 3.1 Các đặc trưng lý lớp đất cơng trình 61 Bảng 4.1 Các tuyến đường khu đô thị Thủ Thiêm 74 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hầm khai thác mỏ Excelsior (Anh) Hình 1.2 Đường hầm nước dẫn đến thành phố cổ Jerusalem Hình 1.3 Thành phố ngầm Montreal, Canada Hình 1.4 Các cơng trình ngầm đô thị Hình 1.5 Mặt cắt ngang đường hầm SMART 10 Hình.1.6 Đường ngầm dẫn nước, giao thơng Lybia thời gian thi công hồi năm 1983 phương pháp thi công lộ thiên 13 Hình 1.7 Hầm chui Tân Tạo cắt ngang QL1A 16 Hình 1.8 Hầm Thủ Thiêm vượt sơng Sài Gịn 17 Hình 2.1 Các giải pháp bảo vệ thành hào theo điều kiện thi cơng 25 Hình 2.2 Các phương án thi công với thành hào nghiêng 27 Hình 2.3 Phương án khơng có a)và có khoảng hở b)giữa tường kết cấu cơng trình ngầm 28 Hình 2.4 Thi công tường cừ cọc nhồi 29 Hình 2.5 Thi cơng theo phương pháp hạ chìm kết hợp đê quai 31 Hình 2.6 Phương án đón vật kiến trúc phía 32 Hình 2.7 Ví dụ số dạng kết cấu đón đỡ cơng trình kiến trúc 33 Hình 2.8 Biểu đồ phương pháp thi công ngầm 34 Hình 2.9 Các phương pháp thi cơng chống tạm đất phương pháp ngầm 35 Hình 2.10 TBM sử dụng để thi công thủy điện Đại Ninh 43 Hình 4.1 Tổng thể khu đô thị Thủ Thiêm Quận 73 Hình 4.2 Bố trí hệ thống hạ tầng đường hào 80 Hình 4.3 Bố trí hệ thống hạ tầng nen 84 Hình 4.4 Các loại Tuy nen ngầm 85 Hình 4.5 Hầm kỹ thuật Đại lộ vòng cung 88 Hình 4.6 Phương pháp đào hở tường cừ gỗ với chống 90 Hình 4.7 Phương pháp đào hở tường cừ thép với chống 91 Hình 4.8 Cơng nghệ thi cơng kích đẩy 95 Hình 4.9 Thi cơng kích đẩy ống cống giếng kích 95 Hình 4.10 Vận chuyển đất giếng kích 96 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần xu hướng phát triển tương lai, khu đô thị không ngừng mở rộng quy mô phát triển sở hạ tầng Do đó, khối lượng cơng trình nhà cơng trình cơng cộng khơng ngừng gia tăng, với phát triển liên tục mạng lưới hạ giao thông vận tải, hạ tầng kỹ thuật bên khu đô thị nhằm tạo kết nối giao thông thông suốt, đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đời sống người dân Sự phát triển không ngừng mạng lưới hạ tầng kỹ thuật đô thị suy giảm nhanh chóng diện tích tự nhiên, vốn nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn khu đô thị giới Việt Nam Do đó, việc quy hoạch hạ tầng đô thị cho đảm bảo nhu cầu phát triển ln tốn khó khăn phức tạp Hiện nay, để giải toán trái chiều nhu cầu phát triển khả đáp ứng quỹ đất cho khu đô thị, phải mở rộng diện tích tự nhiên, phải thay đổi quy hoạch phát triển thị, kết hợp tìm kiếm nguồn quỹ đất khác đáp ứng cho nhu cầu phát triển Trong đó, vấn đề mở rộng phát triển khu thị xuống tầng sâu lòng đất, đặc biệt phát triển mạng lưới ngầm kỹ thuật xem toán tối ưu hiệu quả, vừa tiết kiệm nguồn quỹ đất mặt phục vụ cho nhu cầu khác nhau, vừa mang lại nhiều lợi ích phát sinh, mang lại cảnh quan văn minh cho đô thị Nói chung, cơng trình gọi ngầm phần chúng hồn tồn nằm mặt đất theo quan điểm khai thác Các cơng trình ngầm khu đô thị đại bao gồm nhiều loại hình tương ứng với nhiều chức khác hệ thống giao thông, kho bãi, trung tâm thương mại, hệ thống đường ngầm kỹ thuật Trong số cơng trình ngầm thị nay, cơng trình mang mục đích phục vụ cho giao thơng, chiếm số lượng lớn, chúng khác mặt cơng dụng, sơ đồ quy hoạch, vị trí bố trí, chiều sâu hay biện pháp thi cơng Việc xây dựng cơng trình ngầm phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất, địa chất thủy văn địa hình khu vực xây dựng nên việc áp dụng biện pháp thi cơng mang tính khu vực Do để có biện pháp thi cơng phù hợp với khu vực xây dựng cần phải có giải pháp nghiên cứu đề xuất cụ thể Việc nghiên cứu đề xuất giải pháp thi công phù hợp với điều kiện địa kỹ thuật việc làm cần thiết Theo số liệu thống kê năm 2011, thành phố Hồ Chí Minh với diện tích 2095 km2 dân số 7.521.138 người thành phố lớn nước Mật độ dân số thành phố 3590 người/km2 Trung bình từ năm 2005 đến 2011, tốc độ tăng dân số bình quân thành phố 10%, cao gần gấp lần so với tỉ lệ tăng dân số tự nhiên nước [4] 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 yếu có chiều dày lớn, ngồi cịn có đặc điểm địa hình, móng cơng trình đặc thù Việc xây dựng đường hầm vùng đất yếu tốn cơng trình phức tạp, đặc biệt thị xây dựng nhà dân dụng công nghiệp có quy mơ lớn, có mật độ giao thơng lớn, có hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm phức tạp Trong điều kiện vậy, việc đào hầm vùng đất yếu kéo theo lún mặt đất hậu biến dạng nhà cửa, phá hoại sống bình thường thị Do việc nghiên cứu để có giải pháp thi công phù hợp việc làm cần thiết Nghiên cứu góp phần làm xác hóa giải pháp thi công, phù hợp với điều kiện thực tế khu vực giảm thiểu chi phí xây dựng cơng trình, giảm thiểu nguy xảy cố q trình thi cơng khai thác yếu tố quan trọng việc xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Do việc "Nghiên cứu đề xuất phương pháp thi công ... phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật thuật phù hợp khu Đô thị Thủ Thi? ?m, quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh 101 4.6 Phương pháp thi công xây dựng hệ thống đường hầm. .. hình xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật khu công nghiệp khu thị Thành phố Hồ Chí Minh Hệ thống đường hầm kỹ thuật khu công nghiệp khu thị Thành phố Hồ Chí Minh chưa có Một số khu cơng nghiệp khu. .. để thi công xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật bố trí nơng khu thị quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài phương pháp tổng hợp: phương pháp