Dự báo các quá trình địa chất công trình phát sinh khi thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 trên tuyến đường sắt đo thị sô 4 thành phố hồ chí minh và đề xuất giải pháp xử lý

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất - - phạm thị hồng lê dự báo trình địa chất công trình phát sinh thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 tuyến đường sắt đô thị số thành phố hồ chí minh đề xuất giải pháp xử lý Chuyên ngành: Địa chất công trình Mà số: 60.44.65 Luận văn th¹c sü kü tht Ng­êi h­íng dÉn khoa häc GS.TSKH Phạm Văn Tỵ Hà nội - 2010 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất - - ph¹m thị hồng lê dự báo trình địa chất công trình phát sinh thi công đào ngầm đoạn đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 tuyến đường sắt đô thị số thành phố hồ chí minh đề xuất giải pháp xử lý Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà nội - 2010 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các tài liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, kết cuối nêu luận văn chưa công bố công trình nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm lời khai Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2010 Tác giả luận văn Phạm Thị Hồng Lê Mục lục Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Lời cảm ơn Mở đầu Ch­¬ng Tæng quan công trình ngầm đô thị phương pháp thi công đào ngầm sơ lược quy hoạch đường sắt đô thị thành phố hồ chí minh 1.1 Tổng quan công trình ngầm đô thị 1.2 Tỉng quan vỊ c¸c phương pháp thi công đào ngầm 11 1.2.1 Phương pháp khoan nổ truyền thống NATM 12 1.2.2 Phương pháp đào hầm giới hoá (TBM SM) 15 1.2.3 Phương pháp kích đẩy (Pipe jacking) 20 1.3 Sơ lược quy hoạch đường sắt đô thị thành phố Hồ Chí Minh 23 1.3.1 Quy ho¹ch chung 23 1.3.2 TuyÕn ®­êng sắt đô thị số 25 Ch­¬ng 27 đặc điểm địa chất khu vực thành phố hồ chí minh, điều kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ km4+000 đến km5+000 tuyến đường sắt đô thÞ sè 27 2.1 Đặc điểm địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh 27 2.1.1 Địa tầng 28 2.1.2 Địa chất thủy văn 30 2.2 §iỊu kiện địa chất công trình đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 tuyến đường sắt đô thị số 38 2.2.1 Khèi lượng công tác khảo sát địa chất công trình đà thực 38 2.2.2 Đặc điểm địa hình phân bố công trình xây dựng mặt đất đoạn tuyến nghiên cứu 39 2.2.3 Đặc điểm địa tầng tính chất lý lớp đất 39 2.2.4 Địa chất thủy văn 45 2.2.5 Các trình tượng địa chất ®éng lùc 46 2.3 Ph©n khu (phụ đoạn) địa chất công trình phạm vi đoạn tuyÕn nghiªn cøu 46 2.3.1 Đặt vấn đề 46 2.3.2 Tiêu chí phân khu (phụ đoạn) địa chất công trình 47 2.3.3 Mô tả đặc điểm địa chất công trình phụ đoạn 47 Chương 48 Dự báo trình tượng địa chất công trình thi công đào ngầm đoạn đường hầm từ km4+000 đến km5+000 48 3.1 Mét sè sù cè x¶y xây dựng công trình ngầm đô thị 48 3.1.1 Trªn thÕ giíi 48 3.1.2 ë ViÖt Nam 53 3.2 Tổng quan trình tượng địa chất công trình thường phát sinh xây dựng công trình ngầm phương pháp đào kín 55 3.2.1 Hiện tượng ổn định đất đá xung quanh đường hầm 56 3.2.2 Hiện tượng sụt vòm 56 3.2.3 Hiện tượng đẩy trồi đáy hÇm 56 3.2.4 Hiện tượng bục đáy hầm 56 3.2.5 HiƯn t­ỵng n­íc chảy vào hầm 57 3.2.6 Hiện tượng xói ngầm cát chảy 57 3.2.7 HiƯn t­ỵng lón mặt đất 58 3.3 Phân tích dự báo trình tượng địa chất công trình thi công đoạn tuyÕn nghiªn cøu 63 3.3.1 Lựa chọn mặt cắt địa chất ®Ĩ dù b¸o 63 3.3.2 Các thông số kỹ thuật đặc trưng hầm tàu điện ngầm phương pháp thi công dự kiến 64 3.3.3 Phân tích dự báo trình tượng địa chất công trình 65 Chương 69 tính toán dự báo định lượng trình lún mặt đất đề xuất giải ph¸p xư lý 69 4.1 Tổng quan phương pháp tính toán dự báo lún mặt đất thi công công trình ngầm đô thị máy khoan đào TBM 69 4.1.1 Các phương pháp kinh nghiệm bán kinh nghiệm: 69 4.1.2 Phương pháp thí nghiệm: 82 4.1.3 Phương pháp phần tử hữu h¹n (PTHH) 82 4.2 TÝnh to¸n dù b¸o 88 4.2.1 Phương pháp tính toán 88 4.2.2 Lựa chọn mặt cắt tính toán 90 4.2.3 TÝnh to¸n theo mặt cắt (LK5) 90 4.2.4 Tính toán theo mặt cắt (LK7) 106 4.3 Đánh giá ảnh hưởng lún mặt đất 119 4.4 Đề xuất biện pháp xử lý 119 4.4.1 Đối với khảo sát: 120 4.4.2 §èi víi thiÕt kÕ 120 4.4.3 Đối với thi công: 120 KÕt luận kiến nghị 122 Tài liệu tham khảo 124 Danh mục bảng Bảng 2.1 - Khối luợng khảo sát địa chất 39 Bảng 2.2 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ bề dày lớp ĐĐ 39 Bảng 2.3 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ bề dày lớp 40 Bảng 2.4 - Bảng tiêu lý đặc trưng lớp 40 Bảng 2.5 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ bề dày lớp 41 Bảng 2.6 - Bảng tiêu lý đặc trưng lớp 41 Bảng 2.7 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ bề dày lớp 42 B¶ng 2.8 - B¶ng chØ tiêu lý đặc trưng lớp 42 Bảng 2.9 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ bề dày thấu kính (TK1) 43 Bảng 2.10 - Bảng tiêu lý đặc trưng thấu kính TK1 43 Bảng 2.11 - Bảng thống kê độ sâu, cao ®é vµ bỊ dµy líp 43 Bảng 2.12 - Bảng tiêu lý đặc tr­ng cđa líp 44 Bảng 2.13 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ vµ bỊ dµy líp 44 Bảng 2.14 - Bảng tiêu lý đặc trưng cđa líp 45 B¶ng 2.15 - Bảng thống kê độ sâu, cao độ mực nước đất lỗ khoan 46 B¶ng 4.1 - B¶ng kÕt qu¶ đánh giá có sử dụng hệ số ổn định N 72 Bảng 4.2 - So sánh kết dự tính lún với kết thực đo sai số chúng76 Bảng 4.3 - Các thông số vật liệu mô hình tính toán mặt cắt 91 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 - Hầm khai thác mỏ Excelsior (Anh) H×nh 1.2 - Metro Columbia Heights (Mü) Hình 1.3 - Đường hầm The Second Heinenoord H×nh 1.7 - Các bước thi công hầm theo NATM 13 Hình 1.8 - Chống đỡ hầm thi công theo phương pháp thủ công 13 Hình 1.9 - Thi công hầm theo phương pháp NATM 14 Hình 1.10 - Thi công khối đá bở rời, sử dụng ván thép tạo ô bảo vệ 14 Hình 1.11 - Hình ảnh chung máy TBM 16 H×nh 1.12 - Sơ đồ bố trí phận cấu thành TBM 16 Hình 1.13 - Đầu cắt đường kính 13.9m 16 Hình 1.14 - Máy khoan hầm cân áp lực đất (Earth Pressure Balance TBM) 17 Hình 1.15 - Đào khiªn 18 Hình 1.16 - TBM đá cứng hầm thủy điện Đại Ninh 18 Hình 1.17 - TBM đá cứng kiểu Roadheader 19 H×nh 1.18 - TBM đất yếu phạm vi áp dụng 19 Hình 1.19 - Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm phương pháp kích đẩy 21 Hình 1.20 - Sơ đồ kích đẩy 21 Hình 1.21 - Hệ thống dụng cụ vận chuyển đất đào 22 Hình 1.22 - Giếng hạ vận chuyển 22 H×nh 1.23 - H­íng tuyến đường sắt đô thị số thành phố Hồ ChÝ Minh 25 H×nh 1.24 - B×nh diƯn đoạn tuyến nghiên cứu 26 Hình 2.1 - Bản đồ địa chất Thành Hå ChÝ Minh 27 Hình 2.2 - Bản đồ địa chất thủy văn TP.Hồ ChÝ Minh 31 H×nh 2.3 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Holocen 32 Hình 2.4 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen 33 Hình 2.5 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen - 34 Hình 2.6 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen 35 Hình 2.7 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pliocen 36 Hình 2.8 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước lỗ hổng Pliocen d­íi 37 H×nh 2.9 - Sơ đồ phân bố tầng chứa nước khe nứt Miocen 38 Hình 3.1 - Sự cố sập hầm tàu điện ngầm Munich 1994 49 Hình 3.2 - Đường hầm thoát nước Hull, sụt lún mặt đất giếng thi công 50 Hình 3.3 - Sụt lún mặt đất Taegu, Hà Quốc gây nứt vỡ toàn nhà chí sập đoạn phố 51 H×nh 3.4 - Phá sập nhà sau xảy cố đường hầm tuyến tàu điện ngầm số Thượng Hải 53 Hình 3.5 - Lỗ thủng đường lên hầm chui Văn Thánh 54 Hình 3.6 - Vết nứt hầm chui cầu Văn Thánh 54 Hình 3.7 - Vết thấm phủ sơn đường hầm Thủ Thiêm 55 Hình 3.8 - Các loại mát thể tích thi công TBM 59 Hình 3.9 - Lún sụt đất mặt gương ổn định 60 Hình 3.10 - Lún đất mát hướng tâm 60 H×nh 3.11 - VÝ dụ mô tả trạng thái địa chất thực tế công trình đường 60 Hình 3.12 - Các loại máy đào cân áp lực 61 Hình 3.13 - Vị trí mực nước ngầm so với công trình hầm 61 Hình 3.14 - Các loại mát thể tích mô hình phẳng 62 Hình 3.15 - Biến dạng lún ngắn dài h¹n 63 Hình 3.16 - Mặt cắt ngang vỏ hầm 64 H×nh 3.17 - Trụ địa chất lỗ khoan LK5 65 Hình 3.18 - Vị trí hầm mặt cắt (LK5) 65 Hình 3.19 - Trụ địa chất lỗ khoan LK7 67 Hình 3.20 - Vị trí hầm mặt c¾t (LK7) 67 Hình 4.1 - Các yếu tố hình học sử dụng cho tính toán hệ số ổn định thời điểm phá hoại (hệ số ổn đinh tới hạn) 71 Hình 4.2 - Phân bố lún mặt đất đường hầm Green Park 73 Hình 4.3 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu vị trí trục tim hầm Green Park 73 Hình 4.4 - Phân bố lún mặt đất đường hầm Bangkok Sewer 74 Hình 4.5 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu vị trí trục tim hầm Bangkok Sewer 74 Hình 4.6 - Chuyển vị ngang đất vị trí cách tim hầm 4m 75 Hình 4.7 - Phân bố lún mặt đất đường hầm Regent Park 75 Hình 4.8 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu vị trí trục tim hầm phía bắc 76 Hình 4.9 - Chuyển vị lún thẳng đứng theo chiều sâu vị trí trục tim hÇm phÝa nam 76 H×nh 4.10 - Mối quan hệ lún lớn tỉ số khoảng hở (w) bán kính hầm r0 77 H×nh 4.11 - Mèi quan hệ lún lớn hệ số ổn định 77 Hình 4.12: Mô hình Gaussian tính lún mặt đất thi công hầm đưa OReilly New (1982) dựa theo phương pháp Schmidt-Peck 78 H×nh 4-13: Vïng lón däc theo chiều dài hầm dựa theo mô hình Gaussian 79 Hình 4.14: So sánh vector chuyển vị xung quanh hầm đất sét cát từ thí nghiệm ly t©m 80 Hình 4.15 - So sánh mô tả lún bề mặt Gaussian Sagaseta ë cïng ®é lón Smax 81 H×nh 4.16 - Mô hình 2-D 83 H×nh 4.17 - Thay đổi mát thể tích biến dạng lón lín nhÊt 83 H×nh 4.18 - Hai tuỳ chọn làm việc phần vỏ hầm 84 Hình 4.19 84 Hình 4.20 - So sánh mô hình Gaussian mô hình có không cã tuú chän liªn kÕt 85 H×nh 4.21 - Mô hình toán 2-D hoàn chỉnh 85 Hình 4.22 - Phân bố chuyển vị đứng mặt đất theo phương ngang 86 Hình 4.23 - Phân bố chuyển vị đứng mặt đất theo phương ngang 86 Hình 4.24 - Xác định góc ma sát lực dính đơn vị z 87 Hình 4.25 - Xác định góc giÃn nở 87 Hình 4.26 - Các công cụ thực đơn Plaxis 89 Hình 4.27 - Sơ đồ mô mặt cắt 91 Hình 4.28 - Lưới phần tử hữu hạn mặt cắt 91 Hình 4.29 - Lưới biến dạng công trình sau giai đoạn 93 Hình 4.30 - Tổng chuyển vị công trình sau giai đoạn 93 Hình 4.31 - Xu chuyển dịch đất sau giai đoạn 94 Hình 4.32 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn 94 Hình 4.33 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 95 Hình 4.34 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 sau giai đoạn 95 Hình 4.35 - Chuyển vị đứng mặt cắt 3-3 sau giai đoạn 96 Hình 4.36 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn 97 Hình 4.37 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 97 Hình 4.38 - Chuyển vị đứng xung quanh đường hầm sau giai đoạn 98 Hình 4.39 - Chuyển vị ngang xung quanh đường hầm sau giai đoạn 98 Hình 4.40 - Biểu đồ mô men đường hầm sau giai đoạn 99 Hình 4.41 - Biểu đồ lực cắt đường hầm sau giai đoạn 99 Hình 4.42 - Tổng chuyển vị công trình sau giai đoạn 100 H×nh 4.43 - Chun vị đứng công trình sau giai đoạn 101 Hình 4.44 - Chuyển vị đứng công trình riêng giai đoạn gây 101 Hình 4.45 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 riêng giai đoạn gây 102 Hình 4.46 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 102 Hình 4.47 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn 103 Hình 4.48 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 103 Hình 4.49 - Lưới biến dạng công trình sau giai đoạn 104 Hình 4.50 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn 105 Hình 4.51 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn 105 Hình 4.52 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 105 Hình 4.53 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 sau giai đoạn 106 Hình 54 - Sơ đồ mô mặt cắt 107 H×nh 4.55 - Lưới phần tử hữu hạn mặt cắt 107 H×nh 4.56 - L­íi biến dạng công trình sau giai đoạn 108 Hình 4.57 - Tổng chuyển vị công trình sau giai đoạn 109 Hình 4.58 - Xu chuyển động đất sau giai đoạn 109 Hình 4.59 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn 110 Hình 4.60 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 110 Hình 4.61 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 sau giai đoạn 111 H×nh 4.62 - Chun vị đứng mặt cắt 3-3 sau giai đoạn 111 Hình 4.63 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn 112 Hình 4.64 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 113 Hình 4.65 - Chuyển vị đứng xung quanh đường hầm sau giai đoạn 113 Hình 4.66 - Chuyển vị ngang xung quanh đường hầm sau giai đoạn 114 Hình 4.67 - Biểu đồ mô men đường hầm sau giai đoạn 114 Hình 4.68 - Biểu đồ lực cắt đường hầm sau giai đoạn 115 Hình 4.69 - Tổng chuyển vị công trình sau giai đoạn 116 Hình 4.70 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn 116 H×nh 4.71 - Chun vị đứng công trình riêng giai đoạn gây 117 Hình 4.72 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 riêng giai đoạn gây 117 Hình 4.73 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 118 Hình 4.74 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn 118 Hình 4.75 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 119 - 110 - 1 3 H×nh 4.59 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn Hình 4.60 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn - 111 - Hình 4.61 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 sau giai đoạn Hình 4.62 - Chuyển vị đứng mặt cắt 3-3 sau giai đoạn Kết từ hình 4.60 cho ta thấy chuyển vị đứng lớn mặt xuất vùng đạt tới độ lún -45,9mm lớn so với độ lún -32,3mm mặt cắt Cũng tương tự trường hợp trên, giá trị giảm nhanh xa dần điểm nền, -5,3mm cách xa điểm 25m Quy luật không xảy mặt cắt 3-3 Tại mặt cắt này, điểm nằm phía đỉnh hầm có chuyển vị đứng lớn -48,9mm, vượt qua giá trị chuyển vị đứng lớn mặt nền, điểm mặt cắt có giá trị chuyển vị đứng -44mm Tuy nhiên, tốc độ - 112 giảm chuyển vị đứng mặt cắt nhanh so với mặt cắt 1-1, -4,5mm cách xa điểm mặt cắt 20m (hình 4.62) Từ kết này, nhận xét quy luật chuyển vị mặt cắt mặt cắt tương tự nhau, nhiên, mặt cắt cho chuyển vị lớn so với mặt cắt Hình 4.61 cho thấy thay đổi giá trị chuyển vị đứng dọc theo mặt cắt 2-2 Chuyển vị đứng lớn cao độ +2,0m đạt giá trị -51,3mm so với giá trị -37,2mm mặt cắt Trong cao độ -7,0m chuyển vị đứng có giá trị 0, nguyên nhân vùng đất phía cao trình có xu thể dịch chuyển xuống vùng đất phía lại bị đẩy trồi lên (tim hầm cao độ -5m) Vùng đẩy trồi lớn xuất cao độ -12,5m, đạt giá trị +9,1mm, nhỏ so với +10,4mm mặt cắt (giá trị dương có nghĩa đất bị đẩy trồi lên) Hình 4.63 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn - 113 - Hình 4.64 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn Hình 4.63 cho thấy xu chuyển vị ngang đất sau giai đoạn Do tính chất đối xứng nên đất bên dịch chuyển phía trục đối xứng sơ đồ Tuy nhiên vùng chuyển dịch ngang lớn lại xuất mép biên hầm cao độ 5m, đạt tới giá trị 31mm Tại khu vực này, đất xung quanh mép hầm xu chuyển động phía tim hầm Trong đó, vị trí có chuyển vị ngang lớn mặt cách điểm 15m, đạt giá trị 11,9mm (h#nh 4.64) Hình 4.65 - Chuyển vị đứng xung quanh đường hầm sau giai đoạn - 114 - Hình 4.66 - Chuyển vị ngang xung quanh đường hầm sau giai đoạn Hình 4.67 - Biểu đồ mô men đường hầm sau giai đoạn - 115 - Hình 4.68 - Biểu đồ lực cắt đường hầm sau giai đoạn Hình 4.65 4.66 cho thấy xu biến dạng đường hầm sau giai đoạn Nửa đường hầm có xu bị đẩy ép xuông nửa dươi đường hầm bị trồi lên Trong đó, hai nửa trái phải hầm dịch chuyển vào tim hầm Điều thể biểu đồ mô men lực cắt vỏ hầm sau giai đoạn (hình 4.67 4.68) b Kết phân tích sau giai đoạn (khi có xe cộ hoạt động hầm) Xu chun ®éng cđa ®Êt nỊn khu vùc xung quanh ®­êng hầm tương tự sau giai đoạn 2, tức đất phía đường hầm bị dịch chuyển xuông đất phía đường hầm bị đẩy ép trồi lên Tuy nhiên điểm khác biệt lớn là, độ lớn dịch chuyển xuống tăng lên độ lớn ép trồi lên giảm (hình 4.70) Nguyên nhân tải trọng tác dụng giai đoạn Điều nhận thấy rõ ràng từ hình 4.71, hình cho ta kết chuyển vị đứng công trình riêng giai đoạn gây Quy luật thay đổi chuyển vị đứng riêng giai đoạn gây thấy rõ hình 4.72 Chuyển vị đứng đạt giá trị lớn cao trình +1,6m với giá trị 13,44mm Mặt khác, chuyển vị đứng lớn mặt tăng từ -45,9mm sau giai đoạn lên -62,8mm sau giai đoạn Xu biến đổi chuyển vị đứng mặt tương tự sau giai đoạn 2, tức giảm nhanh xa dần điểm nền, -5,2mm cách xa điểm gi÷a nỊn 25m - 116 - Vùng có tổng bin dng ln Hình 4.69 - Tổng chuyển vị công trình sau giai đoạn 3 Hình 4.70 - Chuyển vị đứng công trình sau giai đoạn - 117 - Hình 4.71 - Chuyển vị đứng công trình riêng giai đoạn gây Hình 4.72 - Chuyển vị đứng mặt cắt 2-2 riêng giai đoạn gây - 118 - Hình 4.73 - Chuyển vị đứng mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn Quy luật chuyển vị ngang tương tự sau giai đoạn Tuy nhiên giá trị chuyển vị ngang lớn mặt đà tăng từ giá trị 11,9mm lên giá trị 16,5mm vị trí cách điểm 15m Hình 4.74 - Chuyển vị ngang công trình sau giai đoạn - 119 - Hình 4.75 - Chuyển vị ngang mặt (mặt cắt 1-1) sau giai đoạn 4.3 Đánh giá ảnh hưởng lún mặt đất Từ kết tính toán cho thấy trình lún mặt đất thi công hầm máy khoan đào TBM sau: - Tại mặt cắt (LK5): sau giai đoạn giai đoạn 4, phạm vi ảnh hưởng lún mặt đất cách tim tuyến sang hai bên 25m -5mm, sau giai đoạn phạm vi ảnh hưởng lún mặt đất cách tim tuyến sang hai bên 15m -30mm - Tại mặt cắt (LK7): sau giai đoạn phạm vi ảnh hưởng lún mặt đất cách tim tuyến sang hai bên 25m -5.3mm, sau giai đoạn -5.2mm Với phạm vi ảnh hưởng lún mặt đất giai đoạn khác nêu trên, cần có biện pháp để giải tỏa công trình hữu giải phóng mặt hợp lý phục vụ cho trình thi công an toàn, ổn định công trình bên 4.4 Đề xuất biện pháp xử lý Qua phân tích dự báo trình tượng địa chất công trình phát sinh thi công đoạn đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 máy khoan đào TBM (chương 3), dựa vào kết tính toán dự báo lún mặt đất mặt cắt đại diện đoạn tuyến nghiên cứu (chương 4), cần phải có biện pháp để xử lý vấn đề nêu đây, tác giả xin nêu số đề xuất sau: - 120 4.4.1 Đối với khảo sát: Trong giai đoạn cần phải bố trí mạng lưới lỗ khoan khảo sát với khoảng cách cho đảm bảo cung cấp số liệu địa chất đầy đủ khu vực nghiên cứu Đối với đặc điểm địa tầng thành phố Hå ChÝ Minh th­êng hay xt hiƯn c¸c thÊu kÝnh cát nằm độ sâu 30m, nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tượng cát chảy làm sụt lún mặt đất, tạo hố nguy hiểm, giai đoạn cần phải lưu ý để điều tra Biến dạng thấm vấn ®Ị cã tÝnh thêi sù ë thµnh Hå ChÝ Minh, xây dựng công trình ngầm mặt đất, làm hư hỏng công trình xây dựng công trình xung quanh, phải có điều tra mực nước ngầm phục vụ cho tính toán 4.4.2 Đối với thiết kế Từ kết tính toán định lượng dự báo tượng lún mặt đất dịch chuyển ngang khối đất xung quanh hầm, khâu thiết kế cần phải tính toán mác bê tông làm vỏ hầm cho chống lại lực gây lún dịch chuyển, không làm công trình bị biến dạng ảnh hưởng tới công trình lân cận Trong giai đoạn khảo sát lập dự án đầu tư, công tác khảo sát sơ bộ, chưa đầy đủ để dự báo hết trình tượng địa chất công trình, thiết kế cần phải lưu ý để tính toán thêm vấn đề khác có thêm số liệu 4.4.3 Đối với thi công: Trong trình đào phải luôn đảm bảo cân áp suất hầm bên nhằm tránh lún sụt mặt đất khối lượng máy đào lớn Đối với đào vùng đất yếu, phải đảm bảo gương đào ổn định cách kiểm soát chặt chẽ khối lượng đất đá vận chuyển Phải có biện pháp đảm bảo an toàn cho công trình bên nằm vùng ảnh hưởng thi công hầm ngầm gây Trước thi công cần phải chuẩn bị công tác tháo khô chủ động tránh tượng nước chảy vào hố móng gây khó khăn cho công tác thi công Gia cố gương đào trước cho máy đào hoạt động: Để tránh đất bị sụt lún máy đào tiếp xúc với gương đào trường hợp đất yếu, gương đào thường phải gia cố trước - 121 Có số phương pháp gia cố sau: Gia cố đất trước gương đào hoá chất: Đất trước gương đào hoá chất để làm tăng độ ổn định Làm cho đất yếu trở nên cứng Khi đất trước gương yếu việc gia cố thực cách thay vùng đất yếu Đất thay phải đất tốt để đảm bảo gương đào ổn định Đất yếu xử lý theo cách làm đông lạnh đất Đất sau làm đông lạnh trở nên cứng áp dụng nguyên lý khiên cân áp lực đất, việc xử lý ổn định gương đào thực tương tự Một hệ thống điều chỉnh giữ khí nén lắp đặt với mục đích cân áp suất với đất trước gương đào, làm cho gương đào không bị sụt lở khiên tiến vào Gương đào gia cố cách phun vào lượng vữa bọt khí, vữa bọt khí có tác dụng làm cho đất ổn định tạo thành vách chắn tạm Máy đào trường hợp đào trực tiếp vào vách chắn tạm - 122 - Kết luận kiến nghị Kết luận Từ kết nghiên cứu đà trình bày, rút kết luận sau: - Đoạn tuyến đường hầm nghiên cứu từ Km4+000 đến Km5+000 xuất lớp đất đắp, 1, 2, 3, phân bố rộng khắp, lớp cát hạt thô (TK1) xuất lỗ khoan LK5, lớp gặp lỗ khoan LK6, LK7, LK8 - Điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến không đồng nhất, chia làm phụ đoạn, phụ đoạn có lớp đất đắp, 1, 2, 3, TK1, 4, phụ đoạn gồm lớp đất đắp, 1, 2, 3, (không có TK1) - Hầm tàu điện tuyến nghiên cứu hầm đôi, song song, phụ đoạn hầm đặt lớp cát pha trạng thái dẻo (lớp 3), phụ đoạn hầm đặt lớp sét trạng thái dẻo cứng (lớp 2) lớp cát pha trạng thái dẻo (lớp 3) - Dự báo trình tượng địa chất công trình phát sinh thi công đào hầm thực sở phân tích tương tác công trình hầm, môi trường địa chất phương pháp thi công Dự báo tiến hành mặt cắt đại diện cho phụ đoạn có điều kiện địa chất công trình khác - Khi thi công hầm tàu điện ngầm phát sinh trình tượng địa chất công trình khác nhau, vấn đề đáng quan tâm tượng lún mặt đất cần ý đề biện pháp giảm ngừa - Đà tiến hành tính toán dự báo định lượng trình lún mặt đất thi công hầm máy khoan đào TBM Việc tính toán thực theo phương pháp phần tử hữu hạn với trợ giúp phần mềm Plaxis V.8.2 Phần mềm cho phép mô toán địa kỹ thuật tính toán dự báo giai đoạn thi công - Kết tính toán đà xác định phạm vi vùng lún, đặc điểm lún giai đoạn khác Lún mặt đất giai đoạn lớn giai đoạn 2, giai đoạn lớn giai đoạn - Tại mặt cắt 1: lún mặt tim tuyến sau giai đoạn 32.3mm, sau giai đoạn 42.6mm, sau giai đoạn 367.0mm - Tại mặt cắt 2: lún mặt tim tuyến sau giai đoạn 45.9mm, sau giai đoạn 62.8mm Kiến nghị - Trong giai đoạn cần phải bố trí mạng lưới lỗ khoan dày để xác định xác điều kiện địa tầng, phát hiƯn c¸c thÊu kÝnh c¸t - 123 - - Điều tra địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu để đánh giá khả biến dạng thấm, cát chảy xói ngầm - Thí nghiệm xác định hệ số thấm, lưu lượng mực nước đất phục vơ cho tÝnh to¸n thiÕt kÕ - 124 - Tài liệu tham khảo GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng, TS Nguyễn Đức Nguôn - Tổ chức khai thác không gian ngầm (theo kinh nghiệm nước ngoài) - NXB Xây dựng 2006 NguyÔn ThÕ Phïng, NguyÔn Quèc Hïng - ThiÕt kế công trình hầm giao thông NXB Giao thông Vận tải - 2004 Nguyễn Xuân Trọng - Thi công hầm công trình ngầm - NXB Xây dựng - 2004 Bùi Đức Chính - Một số vấn đề xây dựng hệ thống quản lý công trình cầu hầm Việt Nam - Tạp chí Cầu đường ViƯt Nam sè 10/2006 Ngun B¸ KÕ (2008) - Xây dựng công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở NXB Xây dựng Trần Mạnh Liểu, Đoàn Thế Tường (2002) - Môi trường địa chất đô thị khu công nghiệp - Viện Khoa học công nghệ Xây dựng, 4/2002 Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội - Bộ môn xây dựng công trình ngầm (2005) Thiết kế thi công công trình ngầm phương pháp đào ngầm Lê Trọng Thắng (2003) - Các phương pháp nghiên cứu khảo sát ĐCCT - NXB GTVT NguyÔn ThÕ Phïng, NguyÔn Ngäc TuÊn - Thi công hầm - NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 10 Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương (2002) - Cơ học đất - NXB Xây dựng 11 Vilen Alếchxêvích Ivácnhúc - Thiết kế xây dựng công trình ngầm công trình đào sâu - NXB Xây dựng - 2004 12 VĐ Lomtadze (1982) Địa chất công trình động lực, NXB ĐH & THCN 13 R Whitlow (1996) Cơ học đất, NXB Giáo dục 14 LV.Makôpski - Công trình ngầm giao thông đô thị - NXB Xây dựng 2004 15 IU.S.Frolop - Công trình ga đường tàu điện ngầm - NXB X©y dùng - 2005 16 An Young Xon - Thiết kế công trình ngầm - NXB Xây dựng - 2002 ... sinh thi công đào ngầm đo? ??n đường ngầm từ Km4+00 đến Km5+00 tuyến đường sắt đô thị số thành phố Hồ Chí Minh đề xuất giải pháp xử lý thực với mục đích nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình đo? ??n. .. dục đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất - - phạm thị hồng lê dự báo trình địa chất công trình phát sinh thi công đào ngầm đo? ??n đường ngầm từ km4+00 đến km5+00 tuyến đường sắt đô thị số thành. .. xây dựng công trình ngầm loại khó tránh khỏi Vì dự báo vấn đề địa chất công trình phát sinh xây dựng đo? ??n đường ngầm từ Km4+000 đến Km5+000 thuộc tuyến đường sắt đô thị số thành phố Hồ Chí Minh