Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết đề xuất áp dụng quy phạm tính cách yếu tố an toàn cho công trình nhà ở và công cộng của thành phố Hà Nội và Hồ Chí Minh.
Nghiên cứu - Trao đổi Đánh giá ảnh hưởng việc xây dựng đường hầm tầu điện ngầm đến công trình bề mặt theo số biến dạng chuyển dịch m TS NGUYỄN XUÂN BẮC, ThS TRẦN THỊ THU TRANG Khoa Trắc địa-Bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Đặt vấn đề Trạng thái tự nhiên khối đất trước đào đường hầm cân Việc đào hầm phá vỡ cân ứng suất tự nhiên, dẫn đến chuyển dịch biến dạng khối đất Quá trình chuyển dịch khối đất truyền đến bề mặt, gây chuyển dịch biến dạng bề mặt Trên bề mặt đất tạo thành hố lún, ghép đường cong độ lún Đại lượng chuyển dịch biến dạng bề mặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có yếu tố chủ đạo như: độ sâu đặt đường hầm, hình dạng kích thước hầm, phương pháp đào gia cố hầm, thời gian đường hầm chưa gia cố sau đào tính chất lý lớp đất (khối lượng thể tích, mun đàn hồi biến dạng, hệ số Poison) Các công trình phân bố vùng chuyển dịch bề mặt nơi có công trình ngầm chạy qua chịu ảnh hưởng với giá trị biến dạng, độ nghiêng độ cong khác Để giảm thiểu ảnh hưởng cần áp dụng khoa học kỹ thuật đại vào đào hầm, gia cố hầm đẩy nhanh thời gian thi công Trong viết đề xuất áp dụng quy phạm [1] tính yếu tố an toàn cho công trình nhà công cộng thành phố Hà Nội Hồ Chí Minh Nơi khai thác không gian ngầm mạnh mẽ tương lai Cần có quy phạm, tiêu chuẩn ngành đưa quy trình, phương pháp khai thác công nghệ phù hợp nhằm giảm thiểu tác động công trình ngầm đến công trình phân bố phía bề mặt Ảnh hưởng việc thi công công trình ngầm đến công trình phân bố bề mặt [2]: H – độ sâu đặt đường hầm, L- biên độ chuyển dịch Hình Ảnh hưởng tới công trình nằm ranh giới chuyển dịch Hình Ảnh hưởng tới công trình nằm gần điểm uốn đường cong độ lún Hình Phân bố lún phía đường hầm a Theo mặt cắt dọc tuyến Hình Ảnh hưởng tới công trình nằm trung tâm chuyển dịch đứng a- hình chiếu đứng đường cong độ lún nhà nghiêng b Theo mặt cắt tiết diện hầm b- hình chiếu nhà trước bị ảnh hưởng chuyển dịch- biến dạng – độ lún bề mặt, - góc trượt, - góc chuyển dịch, Tài nguyên Môi trờng Kỳ - Tháng 12/2017 27 c- hình chiếu nhà nghiêng vào ảnh hưởng chuyển dịch biến dạng ngang Tính toán số an toàn cho công trình nằm vùng ảnh hưởng việc xây dựng công trình ngầm a Tính toán số biến dạng bề mặt Tính toán số biến dạng e, bán kính cong R, độ nghiêng i chuyển dịch el công trình nằm vùng ảnh hưởng tác động xây dựng đường hầm tàu điện ngầm bến tàu điện ngầm, xác định theo thông số biến dạng chuyển dịch cho phép: (1) (2) (3) (4) Trong l – chiều dài tòa nhà, (mm); H – Độ cao tòa nhà tính từ móng đến mái, (m); ep, Rđ – tương ứng với biến dạng ngang (không kích thước), bán kính cong, (m) ( , Kđ – đại lượng độ cong bề mặt, 1/m); me, mK – hai hệ số phụ thuộc vào tác động công trình ngầm đến nhà (các đại lượng lấy theo quy phạm [1]) b Tính toán số biến dạng bề mặt cho phép giới hạn Biến dạng cho phép bề mặt đất (chỉ số biến dạng bề mặt) công trình định nghóa giá trị biến dạng mà không làm ảnh hưởng đến công trình, giá trị biến dạng vượt khỏi giá trị biến dạng cho phép cần phải sửa chữa bảo dưỡng công trình Biến dạng giới hạn bề mặt đất (chỉ số biến dạng bề mặt) công trỡnh ủửụùc ủũnh 28 Tài nguyên Môi trờng nghúa giá trị biến dạng tối thiểu để phá hủy công trình, giá trị biến dạng vượt khỏi giá trị biến dạng giới hạn gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới công trình đời sống dân cư Để đảm bảo an toàn cho công trình bề mặt nằm vùng ảnh hưởng việc thi công công trình ngầm cần xác định biến dạng cho phép bề mặt đất (chỉ số biến dạng) tổng quan kế hoạch xây dựng công trình ngầm, độ sâu đặt đường hầm bến hầm tầu điện ngầm Độ sâu an toàn đặt đường hầm tính theo phương thẳng đứng trùng với phương dây dọi, xây dựng, khai thác không gian ngầm mực sâu (độ sâu an toàn) biến dạng bề mặt đất nhỏ biến dạng cho phép, không làm ảnh hưởng tới nhà công trình phân bố phía bề mặt Độ sâu giới hạn đặt đường hầm tính theo phương thẳng đứng trùng với phương dây dọi, xây dựng, khai thác không gian ngầm mực sâu (độ sâu giới hạn) biến dạng bề mặt đất thu biến dạng cho phép bề mặt đất Và xây dựng công trình ngầm mực sâu cho phép làm ảnh hưởng lớn tới công trình phân bố phía bề mặt, làm biến dạng phá hủy công trình Chỉ số cho phép giới hạn biến dạng bề mặt công trình tính theo công thức sau: [Dlcp] = [Dlcp]Í n1 n2 n3 n4 n5; (5) [Dlgh] = [Dlgh]Í n1 n2 n3 n4 n5, (6) Trong [Dlcp]Í [Dlgh]Í – quy định số biến dạng cho phép giới hạn tính theo quy phạm [1], đại lượng phụ thuộc vào cấu trúc số tầng công trình phía bề mặt, mm; n1 – hệ số, phụ thuộc vào điều kiện đất nền; n2 – hệ số, phụ thuộc vào vật Kú - Th¸ng 12/2017 liệu độ dày tường công trình; n3 - hệ số, phụ thuộc vào mức độ hao mòn tường công trình; n4 – hệ số, phụ thuộc vào vật liệu độ cứng sàn nhà; n5 – hệ số, tính theo hình dạng tòa nhà công hình chiếu Hệ số n1, n2, n3 lấy theo bảng 4.3, 4.4, 4.5 quy phạm [68] Đối với tòa nhà, công trình xây gạch bê tông với sắt thép ta lấy n4 = 1,2; nhà làm gỗ, tre lấy n4 = 1,0 [13] Đối với nhà hình chiếu giản đơn n5 = 1,0; tòa nhà có hình chiếu dạng , Ă, # … n5 = 0,8; nhà làm gỗ, tre với hình chiếu n5 = 1,0 [1] Trong công thức (5), (6) có hệ số: n1 n2 n3 n4 n5 > 0,5 Để xác định độ sâu an toàn độ sâu giới hạn công trình đường hầm tàu điện ngầm phân bố phía công trình công cộng dân sinh, tính giá trị cho phép giá trị giới hạn biến dạng ngang theo công thức sau: (7) (8) Trong [Dlcp] [Dlgh] số cho phép giới hạn biến dạng bề mặt công trình tính theo công thức (5) (6); me, l – tính theo công thức (1) Khi độ sâu cho phép (an toàn) (Ícp) độ sâu giới hạn (Ígh) tính theo công thức (9) (10) Trong m – tổng chuyển dịch mái hầm chưa có vỏ ham (ỗt) vaứ chuyeồn dũch maựi ham sau ủaừ coự voỷ vaứ gia coỏ ham (ỗỗ), hay m = çt + çç; ke – hệ số xác định theo quy phạm [1], điều kiện địa chất thành phố Hà Nội Hồ Chí Minh lựa chọn ke = 1,0 Để xác định độ sâu an toàn độ sâu giới hạn công trình đường hầm tàu điện ngầm phân bố phía công trình công nghiệp, tính giá trị cho phép giá trị giới hạn biến dạng ngang theo công thức sau: (11) (12) e [Dcp]Í, [Dgh]Í – quy định giá trị biến dạng ngang bề mặt cho phép giới hạn công trình công nghiệp (không có đơn vị); n1 – hệ số, lấy công thức (5) (6); n6 – hệ số, phụ thuộc vào tình trạng công trình công nghiệp (xem bảng 4.6 quy phạm [1]) Quy định giá trị biến dạng ngang bề mặt cho phép giới hạn công trình công nghiệp xác định sau: - nhà có gia cố cách đóng cọc đổ bê tông (13) - nhà có gia cố bê tông cốt thép (14) Trong [Ccp] – số (mm) kiểu dáng kiến trúc nhà (bảng 4.7 quy phạm [1]); ls – khoảng cách từ nhà đến móng tường, khoảng cách từ mái nhà, từ phần khung nhà không liên kết với khối trụ nào, từ khối trụ cố định đến mép tường công trình, mm; lm – chiều dài bê tông , mm; 100 – hệ số, mm Quy định giá trị biến dạng ngang bề mặt giới hạn công trình công nghiệp xác định sau: - tòa nhà có khung (15) - tòa nhà dạng khác (16) Trong [Cgh] – số (mm) kiểu dáng kiến trúc nhà (bảng 4.9 quy phạm [1]), D; ls 100 – đại lượng tính công thức (13) (14) Kết luận Nếu tính toán số biến dạng tòa nhà, công trình công cộng nhỏ số biến dạng cho phép coi công trình ngầm không ảnh hưởng đến công trình bề mặt Nếu tính toán số biến dạng tòa nhà, công trình công cộng nằm khoảng số biến dạng cho phép đến số biến dạng giới hạn để bảo vệ công trình bề mặt cần lựa chọn biện pháp đào hầm nâng cao kỹ thuật, công nghệ khai thác không gian ngầm Nếu tính toán số biến dạng tòa nhà, công trình công cộng lớn số biến dạng giới hạn để bảo vệ công trình bề mặt cần lựa chọn biện pháp đào hầm nâng cao kỹ thuật, công nghệ khai thác không gian ngầm làm giảm số biến dạng công trình bề mặt nhỏ số biến dạng giới hạn Đồng thời đưa biện pháp gia cố bảo vệ công trình bề mặt Kiến nghị Như kế hoạch thiết kế thi công đường hầm tàu điện ngầm cần lưu ý số vấn đề sau: Khi đặt đường hầm mực sâu cho phép (mực sâu an toàn) việc khai thác không gian ngầm gây ảnh hưởng tới công trình bề mặt Khi đặt đường hầm khoảng mực sâu giới hạn mực sâu cho phép (mực sâu an toàn) việc khai thác không gian ngầm gây ảnh hưởng tới công trình bề mặt, hậu chưa nghiêm trọng Và cần phải xem xét, lựa chọn biện pháp để khai thác không gian ngầm, bảo vệ công trình bề mặt Khi đặt đường hầm mực sâu giới hạn việc khai thác không gian ngầm gây ảnh hưởng lớn tới công trình bề mặt, để lại hậu nghiêm trọng cho công trình dân sinh Chính cần phải lựa chọn kỹ thuật công nghệ, biện pháp để khai thác không gian ngầm đưa số biến dạng công trình nhỏ số biến dạng giới hạn, bảo đảm an toàn cho công trình suốt trình khai thác không gian ngầm Các biện pháp bảo vệ nhà công trình nằm vùng ảnh hưởng việc xây dựng đường hầm tầu điện ngầm [3]: Tăng tốc độ thi công lắp, ghép vỏ hầm phun bê tông vào khoảng không vỏ hầm đường hầm đất (nhằm giảm thiểu thời gian để đường hầm vỏ); Tăng tốc độ đào hầm đảm bảo yếu kỹ thuật tính an toàn xây dựng ; xử dụng áp lực nước tác động lên thành hầm nhằm kiểm soát số biến dạng Phương pháp bảo vệ nhà, công trình nằm vùng ảnh hưởng tác động việc xây dựng công trình ngầm cần theo quy phạm [1] Tiến hành quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình suốt trình xây dựng, khai thác vận hành đường hầm tàu điện ngầm, từ có phương án hợp lý bảo vệ công trình, xem phương pháp quan trắc xử lý kết đo [4,5] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy phạm bảo vệ công trình ảnh hưởng việc khai thác mỏ hầm lò mỏ than.// Spb, VNIMI 1998, 291 trang; [2] Volokhov E M Dự báo chuyển dịch biến dạng khối đất bề mặt tác động đường hầm tầu điện ngầm Luận án tiến só , năm 2003, 361trang; [3] Phương pháp thiết kế bảo vệ công trình nhà công trình công cộng tác động việc khai thác không gian ngam// Nxb.: xaõy dửùng, naờm 1973, 69 trang;n Tài nguyên Môi trờng Kỳ - Tháng 12/2017 29 ... nghiêng vào ảnh hưởng chuyển dịch biến dạng ngang Tính toán số an toàn cho công trình nằm vùng ảnh hưởng việc xây dựng công trình ngầm a Tính toán số biến dạng bề mặt Tính toán số biến dạng e,... không làm ảnh hưởng đến công trình, giá trị biến dạng vượt khỏi giá trị biến dạng cho phép cần phải sửa chữa bảo dưỡng công trình Biến dạng giới hạn bề mặt đất (chỉ số biến dạng bề mặt) công trình. .. công trình bề mặt nằm vùng ảnh hưởng việc thi công công trình ngầm cần xác định biến dạng cho phép bề mặt đất (chỉ số biến dạng) tổng quan kế hoạch xây dựng công trình ngầm, độ sâu đặt đường hầm