Nghiên cứu các phương pháp thi công hợp lý để xây dựng đoạn đường tàu điện ngầm từ khách sạn daewoo đến ga hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - A CHT V MINH TUN Nghiên cứu phơng pháp thi công hợp lý để xây dựng đoạn đờng tà tàu điện ngầm Từ KHá KHáCH Sạ SạN DAEWOO ®Õn GA hµ néi lUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC MỎ - ðỊA CHẤT VŨ MINH TUẤN Nghiên cứu phơng pháp thi công hợp lý để xây dựng đoạn đờng Tàu Tàu điện ngầm Từ KHáCH SạN DAEWOO đến GA hà nội Chuyờn ngnh: Xõy dng Cơng trình Ngầm, Mỏ Cơng trình ðặc biệt Mã số: 60.58.50 lUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nguyễn Quang Phích Hà Nội - 2008 LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Vũ Minh Tuấn MỤC LỤC Trang MỞ ðẦU Chương QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CÁC DỰ ÁN TÀU ðIỆN NGẦM THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1.1 QUY HOẠCH THÀNH PHỐ HÀ NỘI ðẾN NĂM 2020 1 1.1.1 Mục tiêu 1.1.2 Phạm vi lập quy hoạch định hướng phát triển khơng gian 1.1.3 Quy mô dân số 1.1.4 Về quy hoạch giao thông sở hạ tầng kỹ thuật 1.2 CHIẾN LƯỢC PHÁT TRIỂN CƠ SỞ HẠ TẦNG TP HÀ NỘI 1.2.1 Hiện trạng giao thơng thị thành phố Hà Nội cần thiết phải ñầu tư xây dựng tuyến vận tải ñô thị khối lượng lớn 1.2.1.1 Hiện trạng giao thơng thị thành phố Hà Nội 2 1.2.1.2 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng tuyến vận tải thị khối lượng lớn 1.2.2 Kế hoạch phát triển vận tải cơng cộng theo đề xuất Bộ Giao Thơng Vận Tải 1.2.3 Chương trình Phát triển Tổng thể ðơ thị thủ Hà Nội - HAIDEP 1.2.3.1 Cơ sở nghiên cứu Chương trình HAIDEP 1.2.3.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 DỰ ÁN TUYẾN ðƯỜNG SẮT ðƠ THỊ THÍ ðIỂM, ðOẠN NHỔN-GA HÀ NỘI 1.3.1 Cơ sở 1.3.2 Năng lực vận tải hành khách tuyến 10 1.3.3 Phương án tuyến 11 1.3.4 Lồng ghép tuyến đường 11 1.3.5 Vị trí ga 12 1.3.6 Phương tiện, thiết bị 13 1.3.7 Nguồn hệ thống cung cấp lượng ñiện 15 1.3.8 Hệ thống thơng tin, tín hiệu, hỗ trợ khai thác 15 1.3.9 Hệ thống bán vé soát vé tự ñộng 15 1.3.10 Depot 16 Chương ðIỀU KIỆN THI CÔNG CỦA ðOẠN TUYẾN TỪ KHÁCH SẠN DAEWOO ðẾN GA HÀ NỘI 2.1 ðIỀU KIỆN THỜI TIẾT KHÍ HẬU KHU VỰC HÀ NỘI 2.2 ðIỀU KIỆN ðỊA CHẤT, ðỊA CHẤT THỦY VĂN, ðỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 17 17 18 2.2.1 ðặc điểm địa hình, địa mạo 18 2.2.2 ðặc điểm ñịa chất khu vực 18 2.2.3 ðặc ñiểm ñịa chất thủy văn 19 2.2.4 ðặc ñiểm ñịa tầng ñặc tính lý lớp đất đá 20 2.2.4.1 Nội dung phương pháp vị trí lỗ khoan 2.2.4.2 Kết khoan khảo sát 20 20 2.3 ðIỀU KIỆN MẶT BẰNG THI CƠNG, TÌNH TRẠNG GIAO THƠNG KHU VỰC 23 2.4 CÁC CHƯỚNG NGẠI VẬT ẢNH HƯỞNG ðẾN QUÁ TRÌNH THI CƠNG 28 2.4.1 Hệ thống cống nước ngầm 29 2.4.2 Hệ thống ống ngầm cấp nước 30 2.4.3 Hệ thống cáp ngầm ñiện lực 31 2.4.4 Hệ thống cáp ngầm thông tin liên lạc 31 2.4.5 Hệ thống cáp treo điện lực thơng tin liên lạc 32 2.4.6 Các cơng trình ngầm xây dựng dân dụng 33 2.5 35 ðÁNH GIÁ CHUNG ðIỀU KIỆN THI CÔNG CỦA ðOẠN TUYẾN 2.5.1 ðối với điều kiện mơi trường xây dựng 35 2.5.2 ðối với điều kiện giao thơng khu vực 36 2.5.3 ðối với điều kiện cơng trình ngầm kỹ thuật 36 2.5.4 ðối với điều kiện cơng trình kiến trúc 36 Chương TỔNG HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ðƯỜNG TÀU ðIỆN NGẦM TRÊN THẾ GIỚI 38 3.2.1 Giới thiệu chung 38 39 39 3.2.2 Phương thức tường 39 3.2.3 Phương thức tường 41 3.2.4 Phương thức hạ dần 43 3.2.5 Phương thức hạ chìm 44 3.3 PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG NGẦM 46 3.3.1 Giới thiệu chung 46 3.3.2 Thi công hầm theo phương pháp thông thường 50 3.3.2.1 Phương pháp thi cơng khoan nổ mìn 50 3.3.2.2 Phương pháp máy đào phần 50 3.3.2.3 Phương pháp bê tông phun 51 3.3.2.4 Phương pháp vòm chống lưỡi dao 52 3.3.2.5 Phương pháp chống trước đào sau 52 3.3.3 Thi cơng hầm theo phương pháp ñào máy 52 3.3.3.1 Phương pháp ñào máy khoan ñào 52 3.3.3.2 Phương pháp ñào máy khiên đào 54 3.3.3.3 Phương pháp thi cơng ép đẩy ống cống 55 3.3.3.4 Phương pháp thi cơng nén ép trước 55 3.3.4 Thi công hầm theo phương pháp ñào “micro” 56 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 3.2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG LỘ THIÊN Chương LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG ðOẠN ðƯỜNG TÀU ðIỆN NGẦM TỪ KHÁCH SẠN DAEWOO ðẾN GA HÀ NỘI 58 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN VIỆC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CƠNG 4.1.1 ðiều kiện địa hình, mặt thi cơng 58 58 4.1.2 ðiều kiện địa chất, địa chất cơng trình, địa chất thủy văn 58 4.1 4.1.3 ðiều kiện cơng trình ngầm kỹ thuật, cơng trình kiến trúc dân dụng 4.2 59 ðÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ THI CÔNG, KHẢ NĂNG ÁP DỤNG KIẾN NGHỊ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG CHO ðOẠN TUYẾN 4.2.1 Thi cơng đường tàu điện ngầm đoạn cửa hầm 60 61 4.2.2 Thi cơng tàu điện ngầm đoạn hầm ngầm 67 4.2.2.1 Thi cơng tàu điện ngầm đoạn hầm nơng 69 4.2.2.1 Thi cơng tàu điện ngầm đoạn hầm sâu 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 Tài liệu tham khảo 91 Phụ lục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ADB - Ngân hàng phát triển châu Á BRT - Hệ thống xe buýt nhanh BTCT - Bê tông cốt thép ðCCT - ðịa chất cơng trình ðH - ðại học GTCC - Giao thơng cơng GTVT - Giao thơng vận tải HAIDEP - Chương trình Phát triển Tổng thể ðô thị Thủ ðô Hà Nội HK - Hành khách JIBIC - Ngân hàng hợp tác quốc tế Nhật Bản JICA - Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản LRT - Vận chuyển nhanh ñường sắt nhẹ MRT - Vận chuyển nhanh khối lượng lớn ñường sắt NATM - Công nghệ thi công hầm Áo ODA - Tổ chức Hỗ trợ Phát triển Hải ngoại SPT - Thí nghiệm xun động TP - Thành phố UIC - Liên minh ñường sắt quốc tế UMRT WTO - Mạng lưới vận chuyển hành khách khối lượng lớn - Tổ chức thương mại giới XN - Xí nghiệp N30 - Tổng số búa đóng SPT sau xuống sâu 30cm TB - Trung bình Max - Lớn Min - Nhỏ % - Phần trăm 0 C - ðộ - ðộ C cm3 - Cen timet khối daN - ñềca Newtơn Kg - Kilogram m3 - Mét khối s - Giây T - Tấn V - Vôn DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng biểu phần Trang Bảng 1.1 Các tuyến UMRT ñề xuất Nghiên cứu HAIDEP Bảng 1.2 Danh sách ga dọc tuyến đường sắt thí điểm Nhổn - Ga Hà Nội 13 Bảng 2.1 Bảng tóm tắt thơng tin địa chất Hà Nội 19 Bảng 2.2 Bảng thống kê vị trí, cao độ miệng lỗ khoan khảo sát ðCCT 20 Bảng 3.1 Bảng thống kê phương pháp thi cơng ngầm 49 B¶ng 4.1 B¶ng đánh giá mức ổn định thành hào loại đất 63 Bảng 4.2 Phạm vi sử dụng máy khiên đào 86 Tờn bng biu phn ph lc Bảng 2.B1.1 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp DD 100 Bảng 2.B1.2 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp 100 Bảng 2.B1.3 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp 100 Bảng 2.B2.1 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp 101 Bảng 2.B2.2 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp 101 Bảng 2.B2.3 Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp 101 Bảng 2.B3.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 102 Bảng 2.B4.1 Bảng thống kê mẫu thí nghiệm thí nghiệm xuyên SPT lớp 103 Bảng 2.B5.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 104 Bảng 2.B6.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp TK 105 Bảng 2.B7.1 Bảng thống kê mẫu thí nghiệm thí nghiệm xuyên SPT lớp 106 Bảng 2.B8.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 107 Bảng 2.B9.1 Bảng thống kê mẫu thí nghiệm thí nghiệm xuyên SPT lớp 108 Bảng 2.B9.2 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 108 Bảng 2.B10.1.Bảng thống kê mẫu thí nghiệm & thí nghiệm xuyên SPT lớp 109 Bảng 2.B11.1 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 110 Bảng 2.B12.1 Bảng thống kê tiêu lý cđa líp 111 - 90 - đoạn tuyến nói riêng, tác giả kiến nghị cơng nghệ thi cơng áp dụng cho đoạn từ khách sạn Daewoo tới Ga Hà Nội sau: • ðoạn cửa hầm dẫn: Áp dụng công nghệ thi công lộ thiên theo phương thức tường-nền Trong qúa trình thi cơng phải có biện pháp hạn chế tối thiểu tác ñộng tiêu cực đến mơi trường sống xung quanh khu vực, phải kết hợp với biện pháp phân luồng giao thơng để tránh gây ùn tắc • ðoạn tàu điện ngầm nông từ ga số 12 tới Quốc Tử Giám: Áp dụng công nghệ thi lộ thiên với phương thức tường-nóc Trong qúa trình thi cơng phải có biện pháp hạn chế tối thiểu tác ñộng tiêu cực ñến môi trường sống xung quanh khu vực, phải kết hợp với biện pháp phân luồng giao thơng để tránh gây ùn tắc • ðoạn tàu điện ngầm sâu từ Quốc Tử Giám tới Ga Hà Nội: Áp dụng cơng nghệ thi cơng phương pháp khiên đào, nhiên với ñiều kiện thiết bị ñào hầm phải sử dụng cho cơng trình ngầm tương tự khác Hà Nội TP Hồ Chí Minh Sử dụng máy khiên ñào tổng hợp Polyshield Mixshield ñang ñược áp dụng rộng rãi giới Trong trường hợp điều kiện khơng thoả mãn phương pháp đóng băng lựa chọn thích hợp Tuy nhiên, cần lưu ý công nghệ thi công ñóng băng nhân tạo phức tạp việc thi cơng mơi trường nhiệt độ thấp ảnh hưởng ñáng kể tới sức khoẻ người lao ñộng tham gia thi công hầm Kiến nghị Cơ quan quản lý Nhà nước, Tổ chức Tư vấn thiết kế Nhà thầu xây dựng có phối hợp, thống tạo ñiều kiện ñể máy khoan hầm sử dụng cho đoạn tuyến sử dụng cho tuyến Metro Do số lượng lỗ khoan khảo sát nên mức độ tin cậy kết khảo sát hạn chế, không phản ánh ñược ñầy ñủ chi tiết ñiều kiện ñịa chất đoạn tuyến, thực tế khác nhiều vị trí Trong giai đoạn quy hoạch thiết kế chi tiết cần tăng cường mật ñộ khảo sát nhiều để có thơng tin xác hơn, tránh rủi ro triển khai thi cơng Trong q trình thi cơng Nhà thầu giám sát phải thường xuyên theo dõi biến ñộng bất thường điều kiện địa chất để có biện pháp xử lý, phòng chống cần thiết - 91 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban Dự án ðường sắt ðô thị Hà Nội (HRB), Giới thiệu Dự án tuyến đường sắt thị thí điểm dự án tuyến vận tải thị khối lượng lớn số 2, thành phố Hà Nội Công ty Tư vấn ñầu tư xây dựng (2005), Dự án tuyến vận tải đường sắt nội thí điểm thành phố Hà Nội từ Nhổn ñến ga Hà Nội, Hồ sơ khảo sát địa chất, Hà Nội Cơng ty Tư vấn ñầu tư xây dựng (2006), Dự án ñường sắt thị thí điểm thành phố Hà Nội đoạn Nhổn - ga Hà Nội, Hồ sơ khảo sát ñịa chất, Hà Nội Nguyễn Xuân Mãn (1998), Xây dựng công trình ngầm điều kiện đặc biệt, Hà Nội Nguyễn Quang Phích, Võ Trọng Hùng cộng (1998), Nghiên cứu xây dựng luận chứng khả thi cơng trình ngầm quy hoạch mạng lưới giao thơng Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Quang Phích (2005), Các biện pháp nâng cao hiệu thi công xây dựng cơng trình ngầm, Bài giảng cao học ngành xây dựng Cơng trình Ngầm, Hà Nội Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Ngọc Tuấn (1997), Thi công hầm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật SYSTRA (2005), Nghiên cứu khả thi tuyến đường sắt thị thí điểm Hà Nội, Báo cáo cuối kỳ, Hà Nội Tổng công ty TVTK GTVT (2006), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế, xây dụng cơng trình đường hầm giao thơng thị Việt Nam, Tài liệu hội thảo, Hà Nội - 92 - 10 ðoàn Thế Tường (2002), Nghiên cứu vấn ñề kỹ thuật phục vụ xây dựng cơng trình ngầm thị Hà Nội 11 EFNARC (2005), Specification and Guidelines for the use of specialists products for Mechanised Tunnelling (TBM) in Soft ground and Hard Rock 12 Dr Martin Herrenknecht/ Dr Ulrich Rehm, “Mixshield techonogy”, Soft ground TBMs Slurry 13 J.Holzhauser, S.W.Hunt, C.Mayer, “Global Experience with Soft Ground and Weak Rock Tunneling under Verry High Groundwater Head”, Weakrock Tunneling 14 Tomoyuki Kamakura, STAJ, (2006), “Construction teachnogies of Shield tunneling Methord”, Tunnel Engineering, ITA/AITES-Training Course, Seoul 15 Seung Ryull Kim (2006), “Technical Solutions and Case histories for Soft ground Tunnelling in Urban Area”, Tunnel Engineering, ITA/AITESTraining Course, Seoul 16 Toru KONDA, “Shield Tunneling Methord”, Technical Developments, pp 23-27 17 Rick P.LOVAT, P.Eng, TBM Design Considerations: Selecttion of Earth Pressure Balance or Slurry Balance Tunnel Boring Machines 18 Hideki Sakaeda, Consideration and Strategy behind Design & Construction requirements of Bored Tunnels of the Marmaray Project - 100 - Ph Lc B1 Bảng 2.B1.1- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp DD Tên lỗ Cao độ mặt lớp Cao độ đáy lớp Bề dày khoan (m) (m) (m) A1 7,34 4,64 2,70 A2 6,23 4,33 1,90 A3 7,04 4,74 2,30 TT B¶ng 2.B1.2- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp Tên lỗ Cao độ mặt lớp Cao độ đáy líp BỊ dµy khoan (m) (m) (m) A1 4,64 1,94 2,70 A2 4,33 2,03 2,30 A3 Kh«ng gặp TT Bảng 2.B1.3- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp Tên lỗ Cao độ mặt lớp Cao độ đáy lớp Bề dày khoan (m) (m) (m) A1 1,94 -8,26 10,20 A2 2,03 -6,17 6,00 A3 4,74 -1,46 6,20 TT - 101 - Phụ Lc B2 Bảng 2.B2.1- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp TT Tên lỗ khoan Cao độ mặt lớp Cao độ đáy lớp (m) (m) Bề dày (m) A1 Không gặp A2 -6,17 -10,17 4,00 A3 -1.46 -9,06 7,60 Bảng 2.B2.2- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp TT Tên lỗ Cao độ mặt lớp Cao độ đáy lớp Bề dày khoan (m) (m) (m) A1 Không gặp A2 -10,17 -21,27 11,10 A3 -9,06 -18,46 9,40 B¶ng 2.B2.3- Bảng thống kê cao độ, bề dày lớp TT Tên lỗ Cao độ mặt lớp Cao độ đáy líp BỊ dµy khoan (m) (m) (m) A1 -8,26 -27,66 19,40 A2 -21,27 -23,82 2,55 A3 -18,46 -23,26 4,80 - 102 - Phụ Lục B3 B¶ng 2.B3.1- Bảng tổng hợp tiêu lý lớp TT Giá trị Tên tiêu Thành phần hạt (mm) P (%) 0,5-0,25 0,5 0,25-0,1 1,3 0,1-0,05 15,2 0,05-0,01 25,8 0,01-0,005 16,8 10 25,1 10-5 12,0 5-2 7,6 2-1 3,2 1-0,5 5,4 0,5-0,25 23,0 0,25-0,1 13,6 0,1-0,05 10,1 Gãc nghØ kh« α (O) 34o24' Gãc nghØ b o hßa n−íc α (') 24o22' HÖ sè thÊm k (m/s) 1,43x10-6 ... HỌC MỎ - A CHT V MINH TUN Nghiên cứu phơng pháp thi công hợp lý để xây dựng đoạn đờng Tàu Tàu điện ngầm Từ KHáCH SạN DAEWOO đến GA hµ néi Chun ngành: Xây dựng Cơng trình Ngầm, Mỏ Cơng trình ðặc... VI NGHIÊN CỨU ðối tượng ñề tài Dự án tuyến đường sắt thị thí ñiểm thành phố Hà Nội, ñoạn Nhổn - Ga Hà Nội Phạm vi nghiên cứu đề tài cơng nghệ thi cơng đoạn Metro ngầm từ Khách sạn Daewoo ñến Ga. .. tàu điện ngầm Hà Nội nói chung đoạn tuyến từ khách sạn Daewoo đến Ga Hà Nội nói riêng Nếu khơng có biện pháp thi cơng phù hợp yếu tố ảnh hưởng lớn ñến tiến ñộ dự án Ngồi biện pháp thi cơng phù hợp,