CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HẦM TRONG ĐẤT MỀM
1.2. Đặc điểm của các công nghệ thi công theo phương pháp ngầm
1.2.2. Công nghệ xây dựng hầm bằng phương pháp thông thường
Trong môi trường đất mềm, phương pháp đào hầm mới của Áo (the New Australian Tunneling Method - NATM) áp dụng rất hiệu quả. Rất nhiều CTN đô thị trên thế giới hiện nay đã và đang được thi công theo phương pháp này.
Tư tưởng (hay triết lý) chủ đạo của phương pháp này là khối đất đá chứa công trình ngầm cần được sử dụng thành bộ phận mang tải cơ bản của công trình, đầu tiên tham gia vào kết cấu chống tạm ở giai đoạn đang thi công, sau đó là với kết cấu chống (hay vỏ chống) cố định.
So với phương pháp thi công bằng máy khiên đào, tính linh hoạt của quá trình thực hiện dự án theo phương pháp NATM cao hơn không chỉ về hình dạng, kích thước tiết diện ngang công trình, dễ dàng thay đổi trục CTN trên cả mặt bằng lẫn mặt cắt dọc, khả năng thay đổi quá trình đào và chống giữ CTN mà còn ở khả năng áp dụng các giải pháp hỗ trợ trong quá trình thi công khi đào qua vùng có điều kiện địa chất phức tạp, bất thường.
Các biện pháp hỗ trợ trong phương pháp NATM:
Gia cố trước:
- Tháo khô vùng đất trước gương bằng các lỗ thu nước;
- Neo gia cố trước phần vòm bằng neo, tấm thép;
- Khoan phun gia cố theo phương ngang vùng khối đất trước gương;
Chống giữ mặt gương:
- Ổn định gương hầm bằng khối nêm đất để lại không đào tại gương;
- Ổn định mặt gương bằng cách phun BTP;
- Đào và chống giữ từng phần;
Gia cố phần hông:
- Tăng chiều dày của lớp BTP tại chân vòm;
- Tăng khả năng mang tải chân vòm bằng khoan phụt, neo
Chống giữ biên CTN:
- Tăng chiều dày của lớp BTP;
- Tăng mật độ neo, tăng chiều dài neo;
- Sử dụng lớp vỏ chống tạm thời tại phần vòm đỉnh và vòm ngược bằng BTP;
- Khoan phụt vùng đất đá xung quanh.
Các biện pháp đặc biệt khác:
- Sử dụng biện pháp đào trong buồng khí nén;
- Đào trong vùng đất đá đã được đóng băng;
- Sử dụng phương pháp dầm nóc bảo vệ tiến trước.
Mỗi phương pháp thi công có những ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng phù hợp nhất định. Để phương pháp thi công được lựa chọn là tối ưu cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật cần chú ý tới một số yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả sử dụng phương pháp như: điều kiện địa chất, đặc điểm hình học và chiều dài CTN, v.v…
Đối với phương pháp đào bằng khiên đào, trong điều kiện gương ổn định không có nước ngầm mặc dù có thể sử dụng các loại khiên khác (ví dụ khiên không chống đỡ gương) nhưng do tính chất phức tạp, biến đổi liên tục của điều kiện địa chất nên ở đây chỉ sử dụng các loại khiên chất lỏng có áp, khiên cân bằng áp lực đất hoặc khiên hỗn hợp.
Xây dựng CTN trong các thành phố phải đặc biệt quan tâm đến khả năng lún sụt trên bề mặt, nhất là trong điều kiện địa chất phức tạp như ở Hà Nội; mặt khác nước ngầm trong khu vực Hà Nội là nguồn tài nguyên vô cùng qúy đối với sinh hoạt của thành phố cũng cần phải bảo vệ, tránh gây ô nhiễm.
Dựa vào đặc điểm và phạm vi áp dụng của các phương pháp cho thấy, để có thể đáp ứng các đòi hỏi này khi thi công các CTN bằng phương pháp ngầm chỉ có thể áp dụng các phương pháp máy khiên đào, chống trước - đào sau hay đào ngầm thông thường:
Phương pháp máy khiên đào có thể áp dụng cho các tuyến đường hầm dài, thi công trong khu vực nội thành. Hiện nay trên thế giới xuất hiện nhiều loại máy khiên đào khác nhau tùy thuộc vào đối tượng tác động (đất rời, đất dính kết, có chứa nước hay không chứa nước, v.v…) cũng như các điều kiện thi công cụ thể.
Phương pháp đào thông thường (phương pháp bê tông phun, “chống trước đào sau”) phù hợp để áp dụng trong những đoạn CTN có chiều dài ngắn, kích thước tiết diện ngang thay đổi phức tạp (ví dụ nhà ga hệ thống tàu điện ngầm) không cho phép thi công bằng phương pháp lộ thiên.
Kinh nghiệm trên thế giới cho thấy, phương pháp NATM áp dụng hiệu quả hơn so với phương pháp đào bằng máy (khiên đào) trong những CTN có chiều dài nhỏ hơn 2km, tiết diện ngang thay đổi, thi công trong điều kiện địa chất biến đổi liên tục [1].