`15 .1 Cỏc cụng trỡnh bến cảng
15. 5 Đường hầm chỡm đỳc sẵn (dạng ống)
15.5. 2– Thi cụng đỳc cỏc đốt hầm kiểu phối hợp thộp – bờtụng
Kết cấu thộp gồm cú một bản vỏ ngoài và hệ thống tăng cứng và gia cố bờn trong, được đỳc trong xưởng đúng tàu. Cỏc tấm phai hạng nặng tạm thời được lắp vào cả hai đầu đốt hầm. Những tấm phai này được thiết kế để chịu ỏp lực thủy tĩnh lớn nhất trong khi dỡm đốt hầm xuống nước. Cỏc bộ phận gioăng làm kớn được lắp đặt. Cỏc cọc định vị cốt thộp được lắp với tấm vỏ và cỏc cọc định vị khỏc lắp với hệ thống gia cố. Cốt thộp bổ sung cho bờ tụng cú thể được lắp đặt trong thời điểm này. Vỏ thộp sau đú được phúng sang bờn, sử dụng cỏc đường phúng tàu tiờu chuẩn, và sau đú được nộo ở một õu tàu bờn ngoài. Cụng nhõn làm việc thụng qua cỏc đường ống từ trờn mỏi hầm, thực hiện đổ bờ tụng cốt thộp. Cỏc cụng trỡnh kiểu hầm được sử dụng,
đặt một đốt hầm dài 16 – 20m, vào thời điểm này. Đổ bờ tụng bằng bơm bờ tụng chuyờn dụng. Điều khiển quỏ trỡnh đổ bờ tụng cẩn thận theo sơ đồ thiết kế. Khi hoàn thành cụng tỏc đổ bờ tụng, phần nổi của đốt hầm thường khoảng 1 m. Một thỏp cú kết cấu nhẹ và một đường ống thẳng đứng được lắp trờn mỏi của đốt hầm ở đầu chịu tải, cú chức năng giống như một bộ phận dẫn hướng trong quỏ trỡnh lắp đặt và làm lối tiếp cận cho cỏc điểm rốn mang cỏc đường ống gia tải, đường ống khớ nộn, đường dõy điện, và cỏc thiết bị đo kiểm.
Đường ống đứng cũng cú vai trũ làm lối ra vào đốt hầm cho cụng nhõn làm việc. Đường ống này cú thể được đỳc sẵn và được hoàn thành trong õu tàu cạn, như trong trường hợp đường hầm tại bến cảng Boston III.
Việc sử dụng cỏc vỏ hai lớp đỳc sẵn, được đổ bờ tụng sau khi hạ thủy, đó được đề nghị sử dụng ở Anh
15.5.3 – Đỳc sẵn cỏc đốt hầm bờ tụng toàn bộ
Loại đường hầm này chủ yếu được đỳc thành cỏc đốt dài từ 100 – 120 m trong õu tàu cạn hoặc bể thi cụng cạn, để cho toàn bộ kết cấu cú thể được hoàn thành trước khi cho nổi. Đốt hầm bằng bờ tụng cốt thộp được xõy dựng thành cỏc phần, sử dụng hỗn hợp bờ tụng được thiết kế đặc biệt cho nhiệt độ thủy húa thấp. Cỏc ảnh hưởng nhiệt thường điều khiển thiết kế của bộ phận cốt thộp. Độ kớn nước của cỏc mối nối ghộp giữa cỏc đốt hầm lớn cú thể đạt được bằng việc sử dụng cỏc bộ phận làm kớn GINA. Trong một số trường hợp, vị trớ nối ghộp được tạo nờn liờn tục sau khi lắp đặt.
Cỏc cửa phai bằng thộp tải trọng nặng được lắp tạm thời với mỗi đầu của đốt hầm và lắp cỏc bộ phận làm kớn nước. Một kết cấu thỏp và ống thẳng đứng được lắp với đốt hầm để tạo thành lối ra vào cũng như để kiểm soỏt đốt hầm. Đối với mỏi đốt hầm, màng ngăn cú thể là tấm thộp, được lắp bu-lụng định vị, và được phụt vữa bờn dưới. Một màng ngăn cao su cũng đó được sử dụng làm màng ngăn trần đốt hầm.
Thi cụng đốt hầm cú thể bờ tụng dự ứng lực hoặc đổ bỡnh thường. Cần đặc biệt chỳ ý để hạn chế nhiệt sinh ra trong quỏ trỡnh thủy húa của bờ tụng. Lớp vỏ nhựa chống thấm được đặt trờn cỏc mặt và trần đốt hầm.
Trong trường hợp đường hầm Oresund nối Đan Mạch và Thụy Điển, dạng đỳc trước độc nhất đó được ứng dụng. Mỗi một đốt hầm lớn được chia thành cỏc đoạn dài 5 m. Những đoạn ngắn này được đỳc trờn bờ, trong một nhà mỏy. Mỗi một đốt ngang nhỏ được đỳc trong một hệ thống liờn tục để loại bỏ hiện tượng co gión do nhiệt mà cú thể gõy nứt kết cấu. Khi cỏc đốt ngắn được hoàn thành, chỳng được kớch dần lờn
trờn cỏc đường ray. Yờu cầu đối với quỏ trỡnh đỳc là cỏc khe hở gần nhau phải được
duy trỡ để sử dụng cỏc dầm trượt trờn bộ phận mà cỏc đốt hầm được hỡnh thành và được nối ghộp. Sỏu dầm trượt, được đỡ bằng cọc, được làm bằng phẳng tới dung sai 2
mm. Quỏ trỡnh trượt đốt hầm thực hiện trờn bộ phận đỡ PTFE, Teflon trờn một hỗn
hợp nhựa epoxy. Ma sỏt khoảng 3% - 4% khi thỏo gỡ, tụt xuống 1% trong khi chuyển động. Cỏc gioăng làm kớn GINA được lắp đặt vào giữa mỗi đốt nhỏ. Khi tất cả cỏc đốt hầm nhỏ của đốt lớn dài 140 m được hoàn thành thỡ chỳng được căng sau với nhau tạm thời. Cỏc cửa phai hai đầu đốt hầm được lắp. Đốt hầm sau đú được kộo ra biển tới một bể thi cụng sõu hơn, ở đõy mực nước được hạ thấp bằng mực nước biển lõn cận. Bõy giờ cỏc đốt hầm được làm nổi, được kộo tới cụng trường, và thực hiện đỏnh chỡm đốt hầm để nú tựa trờn tầng nền đó chuận bị trước. Khi cỏc đốt hầm được đặt xuống tầng đỏy và được lấp lại, hệ thống kộo sau được thỏo rỡ. Vỡ vậy cỏc đốt hầm được thả tự do để cú thể thực hiện lỳn ổn định cú giới hạn.
Việt Nam đó thành cụng thi cụng hầm ngầm đường bộ Thủ Thiờm dưới sụng Sài Gũn. Toàn bộ đoạn thi cụng ngầm chớnh lũng sụng chia ra thành 4 đốt hầm. Quy
trỡnh thi cụng một đốt hầm vào nền qua 20 bước túm tắt như sau:
Đầu tiờn bơm nước vào đốt hầm, thứ 2 là dựng tời (lắp đặt sẵn) kộo đốt hầm vào phớa đường dẫn, thứ 3 tiếp tục bơm thờm nước vào đốt hầm, thứ 4 hạ đốt hầm xuống 3m. Những bước tiếp theo là cõn chỉnh độ dốc đốt hầm nghiờng 3,99% theo hướng đường dẫn phớa Thủ Thiờm. Bước thứ 6, thứ 7 tiếp tục hạ đốt hầm thờm 6m (mỗi lần 3m). Thứ 8 kộo tiếp đốt hầm vào 3m, thứ 9 hạ xuống thờm 1m, thứ 10 kộo đốt hầm vào miệng hầm đường dẫn khoảng cỏch lỳc này cũn 0,6m, bước tiếp theo hạ xuống cũn 0,6m (độ cao điểm cuối cỏch đỏy hầm). Bước 12 hạ đốt hầm xuống giỏ đỡ hầm dẫn (làm bằng thộp chuyờn dụng, đọ cứng cao). Sang bước thứ 13, kộo đốt hầm sỏt vào bờn trong cửa hầm đường dẫn và xử lý cõn chỉnh đốt hầm, kiểm tra toàn bộ thụng số kỹ thuật. Sau khi cụng tỏc kiểm tra hoàn tất, bước tiếp theo là bơm nước trong mối nối ra ngoài, bước 15 mở cửa hầm, bước 16 nối dõy kớch thủy lực ở phớa bờ sụng. Những bước tiếp theo vào kiểm tra bờn trong đốt hầm, kớch đốt hầm vào vị trớ cuối cựng, bơm thờm nước và bước cuối cựng là đúng cửa thộp (cửa đốt hầm).
Hỡnh 15.20: 4 đốt hầm đang được đỳc tại bể ở Nhơn Trạch Đồng Nai
Hỡnh 15.21: Tầu lai dắt đốt hầm số 4 trờn sụng Sài Gũn đến vị trớ hạ thuỷ 15.5.4 – Chuẩn bị rónh đào đún hầm
Trong khi cỏc đốt hầm đang được đỳc, rónh đặt hầm được đào bằng mỏy nạo vột. Sau đú từng phần rónh được rải đỏ nghiền hoặc sỏi để tạo đỏy tới cao trỡnh xỏc định. Trong cỏc cụng trỡnh đường hầm trước kia, đặc biệt ở chõu Âu, tuy khụng được
Formatted: Font: Bold
tạo đỳng cao trỡnh, nhưng đỏ hoặc cỏt lẫn sỏi được làm phẳng đủ để đảm bảo khụng cú vị trớ nào cao hơn cao trỡnh đỏy thiết kế. Phương phỏp này đũi hỏi tạo cỏc bản đế tạm thời tới cao trỡnh chớnh xỏc trờn vị trớ đặt cỏc đốt hầm.
Một tàu hai thõn hỗ trợ hạ chỡm vật thả mà khụng bị ảnh hưởng của thuỷ triều. Từ tàu hai thõn, cỏc dầm dọc được treo ở độ sõu và biờn chớnh xỏc. Chạy trờn những đường ray này là một thựng chứa và bộ phận gạt nằm ngang. Thựng chứa được nạp liệu bởi cỏc ống đổ bờ tụng khụ từ trờn mặt. Dung sai cú thể khống chế là ±20 mm.
15.5.5 – Lắp đặt cỏc đốt hầm
Trong hầu hết cụng tỏc xõy dựng gần đõy, cỏc đốt hầm, dài 80 – 140 m, được lắp đặt bằng một tàu hai thõn. Loại tàu này gồm cú hai thõn tàu thực hiện treo đốt hầm. Tàu hai thõn được nộo ở vị trớ bằng cỏc cơ cấu neo kộo căng và đốt hầm nổi ở trong và được giữ cố định.
Độ ổn định trong khi dỡm hầm được gỉa thiết bằng việc giữ trọng tõm đốt hầm thấp hơn tõm đẩy nổi, khi đú sự phõn bố độ ổn định của mặt nước bị mất vỡ phần trờn của đốt hầm ngập bờn dưới nước.
Đốt hầm phải được đặt xuống rónh trong thời gian lưu tốc dũng chảy thấp, Một đốt hầm mới được hạ thấp xuống biển cỏch đầu của đốt hầm hạ trước đú từ 1 – 2 m. Khi nú cỏch đỏy biển 1 m, cỏc dõy neo từ đầu dẫn trờn đốt hầm hạ trước đú sẽ kộo đốt hầm mới tới gần hơn và để cỏch khoảng 0,5 m. Khoảng cỏch này cú thể được khảo sỏt bằng phộp đo trực tiếp nhờ cỏc thợ lặn hoặc đo bằng bộ cảm biến súng ấm dải ngắn trờn đầu đốt hầm. Đốt hầm sau đú được hạ xuống tựa trờn cỏc bậc nhụ ra từ đốt hầm hạ trước đú. Cựng lỳc, mộp trước của đốt hầm được giữ cao hơn nền đỏ hoặc bản định phẳng 0,5 m tại đầu đốt hầm đú.
Hệ giàn kớch chạy dọc, giống cỏc khớp nối toa tàu lửa được lắp ở mỗi bờn của đốt hầm hạ trước đú và được sử dụng để kộo chặt đốt hầm mới, ộp phần mềm của gioăng làm kớn GINA. Mộp trước sau đú được để chỡm xuống trờn cỏc bản đế phẳng. Thực hiện cụng việc bờn trong đốt hầm đó hạ trước đú, khoảng cỏch giữa hai cửa phai được nhột kớn.
Áp lực thủy tĩnh trờn cửa phai đầu dẫn bõy giờ sẵn sàng để ộp chặt cỏc gioăng làm kớn với nhau. Trọng lượng gia tải phụ bõy giờ cú thể được bổ sung. Khi đốt hầm được hạ hoàn toàn và cụng tỏc thoỏt nước đó hồn tất, hai cửa phai nối đốt hầm được cắt bỏ. Đối với cỏc đốt hầm bằng vật liệu thộp – compogit, hạng mục này được thực hiện bằng cỏch hàn cỏc tấm thộp và phụt vữa. Đối với cỏc đốt hầm bằng bờ tụng cốt thộp, sử dụng thờm gioăng làm kớn loại Omega bờn trong.
15.5.6 – San lấp
Khi cỏc đốt hầm đó được đặt xuống vị trớ trờn cỏc bậc và cỏc bản đế phẳng, ở ngay trờn nền đa, cỏt được phộp chảy hoặc được phun vào để lấp kớn cỏc khe hở. Cần phải hết sức cẩn thận để trỏnh ỏp suất thủy lực quỏ lớn húa lỏng cỏt, để khụng đẩy đốt hầm lờn nếu cỏc lối ra bị ngàm. Vữa kết cấu yếu được phun xuống bờn dưới cỏc đốt hầm, cỏc mộp được làm kớn bởi cỏc bao cỏt hoặc được lấp lại.
15.5.7 - Cổng nối
Cỏc đầu của đường hầm được nối với cỏc nhà cú khung kiểu cổng, trong đú cú lắp cỏc quạt thụng giú. Những nhà kết cấu kiểu cổng được xõy dựng riờng biệt, thường ở trong mụt kố võy ngăn nước bằng cọc cừ thộp. Trong trường hợp của đường hầm cảng biển Boston III, một kố võy ngăn nước thành bờ tụng dạng trũn đó được sử dụng. Chi tiết vị trớ nối ghộp tương tự nhưng phức tạp hơn kết cấu nối ghộp giữa cỏc đốt hầm, vỡ chỳng phải chịu cỏc gión nở do nhiệt cũng như quỏ trỡnh lỳn ổn định.
15.5.8 - Hầm được chống đỡ bởi cọc
Đối với một số đường hầm chỡm dưới nước, tầng đất quỏ mềm yếu và quỏ sõu để cú thể chống chịu với những chuyển vị trong quỏ trỡnh lỳn, đặc biệt khi đường hầm được phủ để bảo vệ chống việc thả neo tàu và khối đắp chốn đường hầm được đặt ở cỏc bờn. Quỏ trỡnh sau này phỏt triển khụng chỉ là hiện tượng lỳn đỏng kể mà cũn tỏc dụng kộo đường hầm xuống. Nếu đất mềm yếu cú độ sõu nhỏ, chỳng cú thể được búc tỏch và thay thế bằng vật liệu được lựa chọn khỏc, được đầm lốn phự hợp. Nếu tầng đất sõu, cọc cú thể cần được sử dụng. Khả năng cọc sử dụng được quyết định chủ yếu bởi cỏc điều kiện ngẫu nhiờn như là nước ngập trong hầm.
Trong một số trường hợp, rónh đặt đường hầm ở ngay trờn đỏy biển. Được lờn kế hoạch để lắp đặt cỏc cọc dạng ống, được đúng dưới nước và được nối với đỏ bờn dưới. Sử dụng một mỏy cắt ống, chỳng phải được cắt bớt một cỏch chớnh xỏc dưới nước. Sau đú, một đầu bịt bằng bờ tụng đỳc sẵn sẽ được đặt lờn và được phụt vữa. Những đốt hầm dài 130 m sẽ được gia tải để dỡm xuống nước, cỏc tải trọng được cõn bằng bởi một hệ thống khung giỏ đỡ phẳng và đốt hầm trượt vào vị trớ nối với đốt hầm đó được lắp đặt trước. Cỏc gioăng làm kớn GINA sẽ được ộp với việc sử dụng cỏc bộ phận kớch bờn ngoài. Sau khi khử nước (tiờu nước) trong khoảng cỏch giữa cỏc cửa phai đầu đốt hầm, cửa phai sẽ được cắt bỏ và thực hiện ghộp nối.
15.5.9 – Đường hầm nổi trong nước
Những đường hầm này đó được đề nghị sử dụng cho yờu cầu vượt qua nước sõu trong nhiều năm và đó được vạch ra từng chi tiết cho kế hoạch tại Hogsgjord tại Na Uy. Cỏc quy trỡnh xõy dựng được đưa ra giống với quy trỡnh sử dụng cho cỏc đường hầm dưới nước đỳc sẵn, ngoại trừ mỗi một đốt hầm nổi phải được giữ ở vị trớ của chỳng bằng cỏch neo buộc.
Cỏc dõy neo buộc chạy từ cỏc khối neo, hoặc cỏc khối trọng lực được đặt trờn đỏy biển hoặc cỏc cọc neo. Do chiều sõu, cỏc dõy neo thường sẽ được lắp trước và được chế tạo cựng với cỏc đầu nối bờn trờn tới chiều dài chớnh xỏc. Trong trường hợp cọc neo, một hệ dẫn hướng dưới đỏy biển cú thể được cố định chặt với cỏc cọc ở độ sõu thiết kế chớnh xỏc. Trong trường hợp sử dụng khối neo trọng lực, quỏ trỡnh lỳn trong đất cú thể vụ định, vỡ vậy thay cho cỏc dõy neo được lắp trước, chỳng cú thể được lắp sau khi khối neo trọng lực đó xỏc định được vị trớ. Sau đú, cỏc dõy neo cú thể chạy xuống theo đường dõy dẫn hướng lắp sẵn tới khúa vào khối neo trọng lực. Sai lệch về khoảng cỏch và trọng lượng yờu cầu việc giỏm sỏt chặt chẽ hơn bằng cỏc đường ống đặt dưới đỏy, bởi vỡ cỏc đường ống trong giai đoạn nổi dương. vỡ vậy lực đẩy nổi này khụng được vượt quỏ ứng suất kộo cho phộp của cỏc dõy neo.
Cỏc giải phỏp khỏc nhau cho việc lắp đặt đó được đưa ra, bao gồm việc kộo toàn bộ hầm, với tồn bộ cỏc đốt hầm đó được nối sẵn trờn bờ với lực kộo được duy trỡ bởi tàu kộo. Hoạt động này gõy ra những nguy hiểm nghiờm trọng. Một đốt hầm cú thể được kộo từ một tàu hai thõn tới vị trớ được định trước và cỏc dõy neo chế tạo sẵn được lắp vào, hoặc cỏc dõy neo cú thể được trang bị cỏc tời kộo để kộo cỏc đốt hầm xuống độ sõu thiết kế.
Cỏc mụ men uốn động học ở cỏc vị trớ nối đầu đốt hầm sẽ rất lớn và phải được chống đỡ, cả khi đưa vào sử dụng và trong khi thi cụng.