Khi xây dựng cơng trình ngầm, nhất là các cơng trình ngầm gần trên mặt đất, ngồi việc phải giữ ổn định cho bản thân hầm cịn phải giữ ổn định cho các cơng trình lân cận, đặc biệt là các cơng trình hiện hữu trên mặt đất. Tại thành phố Hồ Chí Minh, một thực tế là với các cơng trình thấp tầng và các cơng trình xây dựng trước
đây, việc gia cố nền đất yếu chủ yếu dùng mĩng nơng cĩ hoặc khơng cĩ cừ tràm. Do chiều sâu xây dựng hầm nằm sâu hơn cao độ đáy cừ tràm (trung bình cao độ đáy cừ tràm là -5m so với mặt đất) việc xây dựng cơng trình ngầm sẽ cĩ ảnh hưởng đến các cơng trình bên trên dạng này, với các cơng trình cao tầng hoặc cơng trình sử dụng mĩng cọc BTCT thì hầu như khơng bị ảnh hưởng. Bài tốn đặt ra là xem xét
ảnh hưởng của việc xây dựng cơng trình ngầm đối với các cơng trình hiện hữu bên trên sử dụng các loại mĩng nơng. Điều này rất quan trọng để cĩ thể dự đốn được các ảnh hưởng để cĩ các biện pháp xử lý thích hợp khi xây dựng hầm. Mơ hình bài tốn trong Plaxis với địa chất và kết cấu vỏ hầm tương tự như bài tốn 1 và 2. Cơng trình nhà bên trên được mơ phỏng bằng tấm bản (plate) kết nối với các mĩng. Các mĩng được mơ hình bằng cách kết hợp tấm bản (plate) và neo (node-to- node anchors) để xét khả năng chịu mũi của cọc và ma sát xung quanh thân cọc.
Cố định vị trí xây dựng hầm và dịch chuyển dần cơng trình nhà bên trên ở các vị trí cĩ khoảng cách B = (khoảng cách tính từ tim hầm đến mép gần nhất của cơng trình nhà) khác nhau để xét ảnh hưởng của nĩ.
Một trong những bài tốn được biểu diễn như sau :
. Kết quả được tổng hợp như sau (kết của chi tiết xem trong Phụ lục 6) :
Hình 6.17Biến dạng sau cùng của hầm, đất nền và nhà với B=10m
Xét chuyển vị của các điểm A, B, C, D, E, F, G, H, I như trên hình 6.17 ứng với các khoảng cách B tương ứng bằng 0m, 5m, 10m, 20m, 30m, 40m, 50m, kết quả tổng hợp trong bảng sau :
Bảng 6.7Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị theo khoảng cách B
Chuyển vị max tại các vị trí (mm) Khoảng cách B (m) A B C D E F G H I 0 40.09 41.08 49.58 37.12 50.25 38.28 26.66 16.18 50.25 5 38.21 41.96 49.33 37.29 38.95 28.36 19.26 14.77 33.56 10 37.71 41.24 45.16 37.31 19.84 13.56 8.57 8.72 31.34 15 37.66 40.90 43.10 37.30 14.24 7.45 5.46 5.17 30.95 20 37.59 40.70 42.06 37.26 7.51 5.73 4.09 5.34 30.86 30 37.55 40.59 41.22 37.54 6.44 4.47 2.53 2.31 30.78 40 37.54 40.60 40.89 37.86 4.58 3.62 2.68 1.82 30.78 50 37.54 40.61 40.83 37.93 4.80 3.81 2.84 1.95 30.75 A B C D E F G H I
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 0 10 20 30 40 50 60 Khoảng cách B (m) C h u y ể n v ị ( m m ) Điểm A Điểm B Điểm C Điểm D Điểm E Điểm F Điểm G Điểm H Điểm I Hình 6.18Biểu đồ chuyển vị tại các vị trí ứng với khoảng cách B Nhận xét :
Chuyển vị của các điểm A, B, C, D tương ứng với các vị trí trên vỏ hầm như trong hình 6.17. Các chuyển vị này dao động quanh giá trị 40mm và cũng phù hợp với chuyển vị thu được trong Bài tốn 1.
Chuyển vị của điểm I cũng phụ thuộc vào chuyển vị của hầm và đất nền xung quanh hầm và biến thiên gần như tuyến tính với các chuyển vị tại A, B, C, D.
Các chuyển vị tại điểm E, F, G, H là các chuyển vị tại đáy mĩng nơng của cơng trình nhà. Khi cơng trình nhà nằm ngay trên đỉnh hầm (B=0), chuyển vị thu được tại vị trí E là lớn nhất = 50.25mm, các chuyển vị tại F, G, H cũng khá cao và giảm dần khi cách xa tim hầm hơn. Tuy nhiên khi khoảng cách B được tăng lên thì chuyển vị tại E, F, G, H giảm khá nhanh, cụ thể khi B=10m, chuyển vị tại E là 19.84mm, khi B=20m chuyển vị tại E là 7.51mm và sự biến thiên chuyển vị khi B tăng lên cũng nhỏ hơn khi B=50m thì chuyển vị tại E là 4.58mm. Quan hệ biến thiên chuyển vị - khoảng cách B cĩ dạng hàm số ex. Chuyển vị tại các vị trí gần tim đường hầm biến thiên rất nhanh nên sẽ cĩ hiện tượng lún lệch giữa các mĩng với nhau. Hiện tượng này rất nguy hiểm cần được quan tâm xem xét.
Kết luận : Việc xây dựng cơng trình ngầm cĩ ảnh hưởng đến các cơng trình xây dựng hiện hữu trên mặt đất là điều khĩ tránh khỏi. Với đường hầm chơn sâu H=10m ở khu vực địa chất Tp.HCM, kiến nghị các cơng trình cĩ mĩng nơng nằm trong phạm vi 15m kể từ tim hầm cần cĩ đánh giá và cĩ biện pháp xử lý thích hợp trước khi xây dựng hầm. Khi cơng trình nằm ngồi phạm vi trên thì
Chương 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
7.1 Kết luậnHầm là cơng trình được xây dựng trong lịng đất hoặc dưới lịng sơng, biển. Hiện nay việc sử dụng cơng trình hầm rất phổ biến trên thế giới trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế, tuỳ theo mục đích sử dụng, phạm vi và phương pháp xây dựng ta cĩ những loại hầm thích hợp. Tổng quan các phương pháp tính tốn và thi cơng hầm để thấy được và lựa chọn phương pháp tính tốn cũng như xây dựng phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực là việc cần thiết.
Thơng qua số liệu địa chất của các cơng trình trên địa bàn Tp.HCM cĩ thể cĩ hiểu biết tổng quan địa chất của khu vực để cĩ biện pháp sơ bộ lựa chọn tuyến cơng trình, kết cấu, biện pháp xây dựng,... phù hợp. Ngồi ra cũng cần lưu ý một số điểm như hiện tượng cát chảy, ăn mịn bê tơng để cĩ biện pháp xử lý, đề phịng thích hợp. Nắm được các đặc tính cơ bản của địa chất, thủy văn của khu vực xây dựng hầm để từ đĩ xác định chính xác áp lực địa tầng tác dụng lên cơng trình ngầm là rất quan trọng. Chính việc này thường cĩ ý nghĩa quyết định đến hình dạng, kích thước, kết cấu vỏ hầm vì tải trọng tác dụng lên cơng trình ngầm chủ yếu là áp lực địa tầng. Ngồi ra, việc xác định các tổ hợp tải trọng cũng cĩ ý nghĩa quan trọng trong việc tính tốn kết cấu vỏ hầm đảm bảo cơng trình ổn định và an tồn cả trong quá trình thi cơng và khai thác.
Với cơng trình ngầm xây dựng trong khu vực địa chất yếu thì các phương pháp tính tốn phù hợp là phương pháp thay thế bằng hệ thanh, phương pháp số
như phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp DEM. Đây cũng là xu thế chung của thế giới và phù hợp trong việc tính tốn bài tốn địa-kết cấu với nhiều điều kiện phức tạp.
Nghiên cứu áp lực địa tầng thấy rằng trong nền đất yếu áp lực địa tầng tác dụng từ mọi phía lên kết cấu ngầm, đồng thời để cơ giới trong quá trình thi cơng thì kết cấu vỏ hầm dạng trịn là kết cấu ưu việt nhất.
Chương 5 đã nêu chi tiết biện pháp thi cơng bằng khiên đào, từ lịch sử phát triển cho đến giới thiệu các loại khiên đào. Đối với mỗi loại khiên đều cĩ đặc điểm
và phạm vi áp dụng thích hợp riêng. Ngồi các loại khiên đào thơng thường như khiên cân bằng áp lực vữa, cân bằng áp lực đất cịn cĩ các loại khiên đặc biệt dùng trong các điều kiện cụ thể như khiên MF, DPLEX, MMST, H&V,...
Vị trí đặt hầm theo chiều sâu rất quan trọng. Theo nghiên cứu ở chương 3, càng nằm sâu hầm làm việc càng hợp lý về mặt chịu lực, độ lệch tâm càng nhỏ kết cấu làm việc chủ yếu chịu nén tuy nhiên sẽ bất lợi về khả năng chịu lực của tiết diện hầm. Chiều sâu chơn hầm hợp lý trong khoảng 9-12m so với mặt đất. Tại khoảng chiều sâu này, chuyển vị của hầm tương đối nhỏ (khoảng 4cm) và nội lực trong vỏ hầm là vừa phải. Khi hầm chơn sâu hơn 13m thì phải tăng chiều dày vỏ hầm lớn hơn vì với chiều dày t = 0.6m là khơng đảm bảo về cường độ.
Khi xây dựng nhiều đường hầm lân cận nhau thì việc xây dựng đường hầm sau sẽ cĩ ảnh hưởng nhất định đến đường hầm trước. Khoảng cách chơn hầm B hợp lý khi B>25m. Tại khoảng cách này, việc thi cơng đường hầm thứ 2 hầu như
khơng ảnh hưởng đến đường hầm thứ nhất, các giá trị chuyển vị, nội lực thay
đổi trong đường hầm thứ nhất đều < 10%. Đặc biệt yếu tố quan trọng nhất là lực dọc thì chỉ thay đổi tăng khoảng 1%. Tuy nhiên, trong điều kiện địa hình bị hạn chế về mặt bằng vẫn cĩ thể xây dựng đường hầm thứ 2 gần hơn, lúc đĩ cần xem xét cụ thể mức độ ảnh hưởng về nội lực cũng như chuyển vị của 2 đường hầm.
Việc xây dựng cơng trình ngầm cĩ ảnh hưởng đến các cơng trình xây dựng hiện hữu trên mặt đất là điều khĩ tránh khỏi. Với đường hầm chơn sâu H=10m ở
khu vực địa chất Tp.HCM, kiến nghị các cơng trình cĩ mĩng nơng nằm trong phạm vi 15m kể từ tim hầm cần cĩ đánh giá và cĩ biện pháp xử lý thích hợp
trước khi xây dựng hầm. Khi cơng trình nằm ngồi phạm vi trên thì ảnh hưởng là
khá nhỏ vì chuyển vị do xây dựng đường hầm gây ra là <1.5cm.
7.2 Kiến nghị
Nghiên cứu vị trí đặt hầm trong nền đất yếu ở các đơ thị ở nước ta cần phải được tiến hành cẩn thận dựa vào số liệu của cơng tác điều tra khảo sát địa chất thuỷ
văn. Cần cĩ những quy hoạch hợp lý cả về bình đồ và trắc dọc các hệ thống đường hầm trong đơ thị.
Ở các nước trên thế giới đã cĩ những tiêu chuẩn xây dựng đường hầm trên nền đất yếu, do đĩ việc xây dựng tiêu chuẩn thiết kế, thi cơng và nghiệm thu cũng như khai thác quản lý cơng trình hầm xây dựng trên nền đất yếu ở nước ta là hết sức cần thiết.
Hiện tượng cát chảy và ăn mịn bê tơng là những nguy cơ cĩ khả năng xảy ra đối với đường hầm xây dựng trong khu vực Tp.HCM cần phải được chú trọng.
Do mức độ quan trọng, tính phức tạp cũng như giá thành rất cao khi xây dựng đường hầm trên nền đất yếu do đĩ nước ta cần phải tiến hành xây dựng những cơng trình mang tính chất thử nghiệm với kinh phí cho phép, tận dụng cơng nghệ khoa học của các nước trên thế giới để đào tạo đội ngũ kỹ sư tiếp cận cơng nghệ mới trước khi triển khai các cơng trình mang tính chất quan trọng như dự án 2 tuyến mêtrơ thành phố Hồ Chí Minh. Hiện nay, Việt Nam chưa cĩ kinh nghiệm nhiều trong việc tính tốn thiết kế cũng như thi cơng cơng trình ngầm trong điều kiện địa chất yếu. Để tránh các tai nạn đáng tiếc cĩ thể xảy ra cần cĩ nghiên cứu sâu hơn nữa để áp dụng hệ số an tồn riêng cho khu vực.
Tính tốn đường hầm trên nền đất yếu rất phức tạp, địi hỏi phải cĩ sự kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để cĩ những đánh giá một cách tương đối ứng xử của đường hầm trong nền đất. Đây cũng là hướng nghiên cứu tiếp theo để luận văn mang tính khả thi và cĩ thể áp dụng trong điều kiện khu vực thành phố Hồ Chí Minh và trong cả nước.
TĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. TĨM TẮT
- Họ và tên : PHẠM MINH TIẾN
- Phái : Nam
- Ngày sinh : 16-04-1979 - Nơi sinh : Hà Tây
II. ĐỊA CHỈ LIÊN LẠC
- Địa chỉ thường trú : 259/5A Nơ Trang Long, Phường 13, Quận Bình Thạnh, Tp. Hồ Chí Minh.
Điện thoại : (08)8.055.977 – 0988.846.346 - Cơ quan : Phân viện KHCN GTVT phía Nam
3 Phạm Ngọc Thạch Phường 6 Quận 3 TP.HCM Điện thoại : (08)8.244.613
III. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
- Năm 1996 – 2001 : Sinh viên trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM - Tốt nghiệp đại học : năm 2002
- Hệ : Chính quy
- Trường : Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh - Chuyên ngành : Xây dựng Cầu đường
- Năm 2005 : Trúng tuyển cao học khĩa 2005
- Ngành học : Xây dựng đường ơ tơ và đường thành phố - Mã số học viên : 00105020
IV. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC
v Từ 2/2001 – 4/2004 : cơng tác tại Cơng ty Tư vấn Thiết kế Giao thơng Vận tải phía Nam (TEDI South). Tham gia các cơng trình sau :
Ø Cơng tác khảo sát :
ü Đường lên khu du lịch Hịn Bà tỉnh Khánh Hịa
ü Nâng cấp cải tạo đường tỉnh 782-784 tỉnh Tây Ninh.
ü Nâng cấp cải tạo đuờng nội thị Cơn Đảo tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
Ø Cơng tác thiết kế :
ü Đường tỉnh lộ 16 tỉnh Quảng Bình
ü Đường Hồ Chí Minh nhánh phía Tây đoạn Km120-Km137 tỉnh Quảng Bình.
ü Đường lên khu du lịch Hịn Bà tỉnh Khánh Hịa.
ü Nâng cấp cải tạo đường tỉnh 782-784 tỉnh Tây Ninh.
ü Nâng cấp cải tạo đuờng nội thị Cơn Đảo tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu.
ü Đường nội bộ khu dân cư Thạnh Mỹ Lợi quận 2 – TpHCM.
ü Đường Nam Sơng Lơ – Cù Hin – sân bay Cam Ranh tỉnh Khánh Hịa.
ü Đường liên xã Lộc Nga – Tân Lạc tỉnh Lâm Đồng.
ü Đường tỉnh 723 đoạn Đạ Cháy – ranh giới tỉnh Khánh Hịa.
ü Cải tạo nâng cấp Quốc lộ 27 tỉnh Lâm Đồng.
Ø Cơng tác tư vấn giám sát :
ü Đường Hồ Chí Minh nhánh phía Đơng đoạn Đá Mài – Cam Lộ tỉnh Quảng Bình + Quảng Trị.
ü Đường Nam Sơng Lơ – Cù Hin – sân bay Cam Ranh tỉnh Khánh Hịa.
ü Đường lên khu du lịch Hịn Bà tỉnh Khánh Hịa.
v Từ 4/2004 đến nay : cơng tác tại Phân viện Khoa học Cơng nghệ Giao thơng Vận tải phía Nam. Tham gia các cơng trình sau :
ü Nâng cấp mở rộng Quốc lộ 1A đoạn Trung Lương – Mỹ Thuận.
ü Nâng cấp cải tạo đường D600 tỉnh Đồng Nai.
ü Đường Hồ Chí Minh đoạn Mỹ An – Vàm Cống tỉnh Đồng Tháp.
ü Nâng cấp mở rộng Quốc lộ 30 đoạn Cao Lãnh – Hồng Ngự tỉnh Đồng Tháp.
Ø Cơng tác tư vấn giám sát :
ü Nâng cấp mở rộng QL1A đoạn An Sương – An Lạc Tp.HCM.
ü Giám sát tác giả Nâng cấp mở rộng Quốc lộ 1A đoạn Trung Lương – Mỹ Thuận tỉnh Tiền Giang.
Ø Cơng tác tư vấn thẩm tra, kiểm định:
ü Đường số 4 – khu dân cư phía Tây thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hịa.
ü Nâng cấp mở rộng Quốc lộ 1A đoạn Mỹ Thuận – Cần Thơ tỉnh Vĩnh Long.
ü Kiểm định thử tải cầu Ơng Bổn tỉnh Bạc Liêu.
I. CÁC TÀI LIỆU TRÍCH DẪN TRONG LUẬN VĂN
[1] Nguyễn Thế Phùng, Nguyễn Quốc Hùng - THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH
HẦM GIAO THƠNG - NXB Giao thơng Vận tải - 2004.
[2] L.V. Makốpski - CƠNG TRÌNH NGẦM GIAO THƠNG ĐƠ THỊ - NXB Xây dựng - 2004.
[3] Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt - TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH
NGẦM - NXB Xây dựng - 2002.
[4] Lê Xuân Thưởng, Đinh Xuân Bảng, Ngưyễn Tiến Cường, Phí Văn Lịch -
CƠ SỞ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM - NXB Khoa học Kỹ Thuật - 1981.
[5] Chu Quốc Thắng, PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN, NXB Khoa học – Kỹ thuật – 1997.
[6] Ansel C. Ugural, STRESSES IN PLATES AND SHELLS, McGraw-Hill - 1999
[7] Bùi Đức Chính – MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN
LÝ CÁC CƠNG TRÌNH CẦU HẦM Ở VIỆT NAM – Tạp chí Cầu Đường
Việt Nam số 10/2006.
[8] TEWET & Trung tâm NC PTGTVTPN - NGHIÊN CỨU KHẢ THI HAI
TUYẾN MÊ TRƠ ƯU TIÊN – 2003.
