CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÙ HỢP NÂNG CAO TỐC ĐỘ THI CÔNG HẦM CHUI TRUNG TÂM HỘI NGHỊ QUỐC GIA
3.3. Giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia
3.3.2 Áp dụng các giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia
Như đã nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến tiến độ thi công công trình ngầm trong chương 3, ở đây ta ngiên cứu lụa chọn giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia trên các phương diện:
- Công tác khảo sát thiết kế - Biện pháp tổ chức thi công - Công nghệ đào hầm - Xây dựng vỏ chống hầm
1. Khảo sát thu thập số liệu ban đầu
Để lập biện pháp nâng cao tốc độ đào hầm cần phải thu thập các tài liệu sau:
- Những đặc trưng địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí hậu, địa hình...và các các số liệu khác về đặc điểm tự nhiên của khu vực xây dựng
- Nghiên cứu hồ sơ thiết kế bao gồm: Mặt bằng, trắc dọc tuyến hầm, hình dạng, kích thước tiết diện ngang vỏ hầm, kết cấu các đoạn chuyển tiếp, đoạn nối...
- Khảo sát thực địa: Khảo sát hệ thống đường thi công, hệ thống cấp điện, cấp nước, các phương tiện thông tin liên lạc, nguồn vật liệu, lao động, điểm dan cư, công trình văn hóa
- Trang thiết bị, vật tư, năng lượng
* Khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn
Việc đánh giá đúng điều kiện tụ nhiên đóng vai trò quan trọng giúp đánh giá đúng thời hạn thi công và hoàn thành công trình. Công tác khảo sát địa chất công trình để thiết kế và thi công cần làm sáng tỏ những vấn đề: thành phần thạh học, khoáng vậ, kiến tạo, mức độ phong hóa, nứt nẻ, cấu trúc, các dạng kiến tạo, phá hoại, mặt tiếp xúc, mặt giảm yếu... Công tác khảo sát địa chất thủy văn cần cung cấp các số liệu cần thiết để xác định nguồn nước, lưu lượng nước vào hầm trong quá trình thi công
Khảo sát phải xác định cho được một tầng đất sét hoặc sét pha đủ dầy và cứng để dựa chân tường trong đất vào đấy, nhằm chắn nước dưới đất vào hầm và đảm bảo cho tường không bị lún quá giới hạn. Chiều dày lớp đất sét dưới chân tường ≥ 4 lần chiều rộng tường trong đất.
Xác định cao trình và sự thay đổi mực nước dưới đất theo các mùa trong năm, xác định tính chất ăn mòn của nước.
* Nghiên cứu hồ sơ thiết kế
Trước khi đi vào thi công cần nghiên cứu kỹ hồ sơ thiết kế công trình, làm rõ những vấn đề phức tạp trong hồ sơ. Kiểm tra sự phù hợp giữa thiết kế và thực trạng hiện trường. Kiểm tra tính phù hợp của phương pháp thi công so với thực tế. Kiểm
tra các điểm khống chế đo dạc nhất là điểm chuẩn về vị trí và cao độ trong quá trình thi công
* Khảo sát thực địa
Kiểm tra khả năng ảnh hưởng của quá trình thi công hiện có với môi trường cảnh quan và hiện trạng giao thông khu vực. Nghiên cứu vấn đề vận chuyển khi thi công, bố trí công trường, bãi thải. Nghiên cứu cấp điện nước, nguồn vật liệu, nhân lực, hệ thống thông tin. Nghiên cứu điều kiện khí tượng thủy văn, tình hình dân sinh xã hội....
* Khảo sát trang thiết bị, vật tư năng lượng
Vật tư máy móc phải đầy đủ, đảm bảo thông suốt dây truyền công nghệ. Cơ giới hóa các khâu thi công. Yêu cầu công tác khảo sát phải xác định rõ ràng về số lượng, chủng loại:
- Máy đào, máy xúc, các phương tiện vận tải - Máy bơm nước, quạt thông gió
- Các dụng cụ phục vụ đào hầm...
2. Công tác lập biện pháp tổ chức thi công
Trong thiết kế tổ chức thi công phải giải quyết các vấn đề tổ chức chung trên mặt bằng xây dựng, tổ chức công tác và cơ giới hóa quá trình thi công trong hầm.
Thành phần hồ sơ thiết kế tổ chức thi công bao gồm:
- Sơ đồ tổ chức thi công và cơ giới hóa các công tác với các biểu đồ chu kỳ công tác
- Kế hoạch tiến độ thi công hầm - Khối lượng công việc cần hoàn thành
- Sơ đồ công nghệ hoàn thành từng công đoạn...
3. Công nghệ đào hầm
Để đảm bảo giao thông, sẽ tiến hành thi công hầm bên trái trước, còn hầm bên phải được thi công sau khi thông xe hầm trái. Đắp đất dưới đáy và xung quanh hầm bằng các thiết bị chuyên dùng. Hệ thống cống dẫn và rãnh dọc được lắp ghép bằng cần cẩu.
+ Nếu lực chọn phương án đào hở, sử dụng hệ thống móng cọc bê tông cốt thép 40x40cm. Kết cấu hầm là bê tông cốt thép đổ tại chỗ thì thời gian thi công 2 hầm sẽ kéo dài tương đối lâu. Trình tự thi công chia làm các giai đoạn theo thứ tự sau:
- Thi công hầm kín K1, K2, K3: San ủi mặt bẳng , đóng cọc bê tông cốt thép 40x40cm, đóng cọc thép, đào đất đến cao trình hố đáy móng; Lắp dụng ván khuôn, đổ bê tông cốt thép. Nhổ cọc ván thép, đặt bản dẫn, lắp đặt 2 bên hầm Các công việc được làm liên tiếp, gối nhau theo trình tự thì tổng thơi gian ít nhất thi công đoạn K1, K2, K3 cũng lên đến 4 tháng.
- Tiếp tục thi công các đoạn hầm hở H1, H2; tiếp đến đoạn H3, H4,H5; sau đó là đoạn H6, H7, H8, H9. Cuối cúng thi công các đoạn tường dẫn W1, W2, W3, W4, W5. Tổng thời gian thực hiện các công việc này dự kiến kéo dài 12 tháng,
- Thi công các hạng mục đường và hoàn thiện, thi công trạm bơm, thi công bồn hoa, điện chiếu sáng…. Và các công tác phụ khác tiến hành trong và sau quá trình thi công các đoạn hầm và tăng thêm khoảng 2 tháng sau khi hoàn thành đào hầm
Như vấy khi sử dụng móng cọc bê tông cốt thép , kết cấu bê tông đổ tại chỗ thi thời gian thi công 1 bên hầm dự kiến là 16 tháng
+ Nếu lựa chọn phương án thi công hở, sử dụng kết cấu tường trong đất, chống bằng kết cấu bê tông lắp ghép. Kết cấu hầm gồm nóc, nền, tường hầm cũng sử dụng kết cấu bê tông đúc sẵn lắp ghép . Khi đó các bước thi công hầm bên trái
- San ủi mặt bằng thi công; Tập kết thiết bị tới công trường - Định vị xác định tim hầm
- Đào tường hào bằng máy đào gầu ngoạm
- Lắp ghép bê tông đúc sẵn bảo vệ tường hào - Đào hố móng, thi công kết cấu hầm chui
- Thi công và lắp đặt trạm bơm nước và hệ thống thoát nước hầm bên trái.
Sau đó thi công hầm bên phải theo các bước tương tự - Thi công lắp đặt lan can, hệ thống chiếu sáng - Thi công phần bồn hoa, đài phun nước - Thi công hệ thống thoát nước
- Đồng thời thi công hầm, thi công các hạng mục về đường
Như vậy, việc sử dụng kết cấu bê tông đúc sẵn trong nhà máy, rút gọn được công tác đổ bê tông chiếm khá nhiều thời gian thi công, góp phần tích cực đẩy nhanh tiến độ thi công công trình hầm chui. Cùng với đó hào thi công được đào bằng máy đào gàu ngoạm chuyên dụng, mặt bẳng thi công rộng cho phép nâng caokhả năng cơ giới hóa thiết bị thi công, sử dụng bê tông lắp ghép, thi công nhanh, chất lượng đảm bảo. Dự kiến tiến độ thi công 1 hầm theo phương pháp này là 12 tháng.
Như vậy bằng việc lợi dụng những ưu điểm của phương pháp thi công tường trong đất, cũng như ưu điểm kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn lắp ghép sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ thi công hầm đáng kể. Bảng 3.4 và 3.5 sẽ thể hiện rõ tiến trình thi công hầm theo 2 phương pháp có sự chênh lệch rõ rệt
* Lựa chọn công nghệ đào hầm
Như đã phân tích ở trên, ta lựa chọn phương án thi công hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia là phương án thi công tường trong đất, sử dụng tường hào nhồi với thành hào đứng, các kết cấu vỏ hầm, kết cấu bảo vệ thành hào, lan can… được chế tạo trong nhà máy, lắp ghép ngoài công trường. Với điều kiện mặt bằng thi công tương đối rộng, điều kiện địa chất phù hợp xác định đủ dày và cứng…. Công trường xây dựng hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia đủ rộng để tập kết các thiết bị máy móc cần thiết và các hạng mục có liên qua khác tại công trường để phục vụ cho dây chuyền công nghệ và công tác thi công. Công tác chuẩn bị đầu tiên cần thực hiện là: trắc đạc, định tim, xác định biên ngoài công trình, giải phóng và xây dựng mặt bằng thi công, xây dựng nhà điều hành, nhà xưởng, kho chứa và chế tạo dung dịch betonite, đường di chuyển của máy móc trong phạm vi công trường, hệ thống cấp điện, nước... phục vụ thi công. Với công trình hầm chui trung tâm hội nghị quốc gia, ta đào hầm theo phương pháp tường nền với 4 bước thi công cơ bản:
- Bước 1: Thi công tường trong đất - Bước 2: Gia cố nền
- Bước 3 : Lắp dựng công trình - Bước 4 : Lấp đất phủ
Tường trong đất là kết cấu tường hào nhồi rộng 1m, đào sâu 9,1m. Sử dụng kết cấu bê tông đúc sẵn thi công tường vây định hướng, đồng thời lắp ghép cấu kiện đúc sẵn cho hào thi công để bảo vệ hào đào. Hào được đào bằng máy đào gàu ngoạm, 2 bên tường hào thi công song song nhau, thi công các đoạn cách quãng 1 khoảng bẳng số nguyên lần chiều dài mỗi hào đào. Ở đây ta đào mỗi đoạn hào dài 4m. Khoảng trống chưa đào ngay nhằm để lại trụ bảo vệ giữa 2 đoạn hào đào đồng thời, tích cực giúp bảo vệ thành hào, tránh gây sụt hố đào. Nền gia cố bằng công nghệ cọc xi măng đất, thi công nhanh, gia cố tốt, hợp lí với địa chất khu vực hầm đi qua. Kết cấu tường, nền, thân của hầm được đúc sẵn trong nhà máy với yêu cầu
khắt khe về chất lượng. Khi đã lắp dựng kết cấu hầm hoàn chỉnh, tiến hành lấp đất phủ bên trên hầm, thực hiện hoàn công, kết thúc quá trình thi công.
Biện pháp thi công hầm nhằm giải quyết tốt công tác đào, đẩy nhanh tiến độ thi công. Ở đây sử dụng triệt để bê tông lắp ghép chất lượng cao. Áp dụng phương pháp thi công tường trong đất sau khi xác định được lớp đất sét đủ dày, cứng đặt chân tường trong đất dựa lên. Kỹ thuật thi công tường trong đất là thi công tường bê tông cốt thép phía trong hai tường dẫn từ cao trình mặt đất tự nhiên sâu xuống đến đáy hào theo thiết kế bằng cách sử dụng máy đào gàu ngoặm đào trong dung dịch bentonite. Nhờ dung dịchbentonite, hai vách hố đào được giữ ổn định. Khi đoạn hào đào xong thì lắp hai gioăng “CWS” vào hai đầu ( được dùng để tạo các mối nối giữa các tấm tường chắn kế tiếp nhau và cách nước). Khi trong hào bê tông dâng lên thì lượng dung dịch bentonite thừa được rút ra để tái sử dụng lại.
* Kiểm tra độ thẳng đứng và độ ổn định của hào:
- Độ thẳng đứng của công tác đào được thể hiện dựa vào độ thẳng đứng của dây cáp cần cẩu , gàu đào xem như là quả dọi.
- Trong quá trình đào, dùng thước đo để kiểm tra sự sạt lở đất của thành hào.
Tái chế dung dịch bentonite: Sau khi hoàn tất việc đào, đáy hố đào được vét sạch kỹ với gàu đào trước khi tái chế dung dịch bentonite.Một cái bơm chìm gắn vào ống tremie được hạ xuống đáy panen. Dung dịch bentonite, chứa các hạt đất lơ lửng, được hút lên từ đáy hố đào và tái chế thông qua máy sàn cát Caviem. Quá trình được tiếp tục cho đến khi dung dịch bentonite trong hố đào thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật.
Hệ thống gioăng CWS:
- Gioăng CWS được thi công để ngăn nước giữa các panen tường chắn.
Gioăng này do Công ty SOLETANCHE BACHY sản xuất
- Gioăng CWS bao gồm một ván khuôn thép có đặt sẵn gioăng cao su. Ván khuôn thép sẽ được gàu đào kéo lên khi thi công panen kế tiếp và gioăng cao su thì vẫn còn nằm ở khớp.
- Gioăng CWS được lắp đặt trong quá trình tái chế dung dịch bentonite ngay khi việc đào hoàn tất. Gioăng bao gồm các đoạn rời liên kết bằng bulông và được hạ xuống lần lượt trong hố đào cho đến khi gioăng CWS đạt độ sâu thiết.
-Sử dụng gioăng CWS mang lại bốn ưu điểm chính cho việc xây dựng tường trong đất đạt chất lượng tốt là:
+ Việc tháo gỡ CWS thì hoàn toàn độc lập với việc đổ bêtông, cho phép việc tổ chức công trường hiệu quả hơn.
+ Tạo sự dẫn hướng cho việc đào panen kế tiếp.
+ Cho phép lắp đặt gioăng cao su ngăn nước.
+ Khi ván khuôn CWS nằm lại tại cuối panen trong khi panen bên cạnh đang được đào, nó bảo vệ bêtông của panen trước đó. Vì vậy kích thước hình học,đ ộ sạch và chất lượng của mối nối là hoàn hảo.
* Thi công tường vây với công nghệ tường trong đất
Sau khi công tác chuẩn bị đã xong thì triển khai công tác thi công tường vây, nên chọn vị trí thuận lợi để thi công đào mở hào vì đây là công tác quan trọng ban đầu để đảm bảo cho panel tường hào thi công được chính xác đúng thiết kế. Khi thi công tường vây thì không đào và thi công các đoạn (panel) tường liên tục nối tiếp nhau mà thi công cách quãng để khi tiến hành đào hào và thi công đoạn tường thứ hai thì bê tông đoạn tường thứ nhất đã hình thành cường độ và có thể tiến hành đào hào và thi công đoạn tường thứ ba nối tiếp theo đoạn tường thứ nhất, đoạn tường thứ tư được thi công đối xứng với đoạn tường thứ ba và ngay phía sau đoạn tường thứ hai.
+ Trình tự thi công một panel tường vây gồm 5 bước sau:
- Thi công tường dẫn
- Đào đất - giữ vách hố đào bằng dung dịch bentonite
- Thổi rửa hố đào bằng phương pháp luân chuyển bentonite - Đặt khối (CWS) và tấm chắn nước
- Lắp đặt lòng thép, đặt ống đổ bê tông và đổ bê tông theo phương pháp rút ống.
Thông thường thì thi công nhiều panel tường ghép lại tạo thành một dãy tường liên tục trong một chu trình và thi công gồm nhiều chu trình như vậy để hoàn thành toàn bộ tường bao của công trình. Độ dài đoạn panel tường được tính toán lựa chọn theo các nhân tố: tình trạng tải trọng tĩnh và tải trọng động trên mặt đất ở gần tường, kích thước, trọng lượng của khung cốt thép, năng lực của cần cẩu, khả năng cung cấp bêtông... Các đoạn tường thường có chiều dài từ 4m đến 6m.
+ Trình tự thi công cho một chu trình gồm 5 panel tường liên tục:
1. Làm tường dẫn: mục đích dẫn hướng gàu trong suốt quá trình đào và bảo đảm tường trong đất được định vị đúng và thẳng; tăng cường sự ổn định của đỉnh hố đào trong suốt thời gian đào. Tường dẫn được làm từ bê tông cốt thép đúc sẵn rộng 10cm, độ sâu 1m, bên trong hai tường được chống kỹ và phía sau lưng lắp đầy đất sét đầm chặt.
HÌNH 3.7 THI CÔNG TƯỜNG DẪN
2. Thi công panel tường thứ nhất:
- Dùng gầu ngoạm đào phía bên trong tường dẩn, đào đất đoạn tường hào ở hai mép trước đến chiều sâu thiết kế, đào phần giữa sau. Đào đất trong dung dịch vữa sét (betonite), trong quá trình đào luôn duy trì mặt dung dịch sét cao hơn miệng hào 0,2m.
- Đào phần đất ở mép phía trước của panel hào
HÌNH 3.8: ĐÀO ĐẤT PANEL HẢO Ở MÉP THỨ NHẤT
- Đào phần đất ở mép phía sau của panel hào
HÌNH 3.9 ĐÀO ĐẤT PANEL HẢO Ở MÉP THỨ HAI
- Đào phần đất còn lại ở giữa của panel để hoàn thành một hào cho panen đầu tiên.
HÌNH 3.10: ĐÀO ĐẤT PANEL HÀO Ở GIỮA
- Hạ gioăng chống thấm ( đầu nối của tường ): để đảm bảo sự liên kết giữa các đoạn tường, không xuyên nước có thể truyền lực giữa các đoạn mà không biến dạng, thi công thao tác thuận lợi.
HÌNH 3.11 HẠ GIOĂNG CHỐNG THẤM
HÌNH 3.12 GIOĂNG CHỐNG THẤM
- Kiểm tra độ sâu của hào bằng quả dọi và thổi rữa làm sạch hố đào
HÌNH 3.13 KIỂM TRA ĐỘ SÂU VÀ THỔI RỬA HỐ ĐÀO
- Hạ kết cấu bê tông đúc sẵn vào hào đã thi công
- Thu hồi dung dịch Betonite đưa về trạm xử lý để tái sử dụng.
- Hoàn thành đổ bêtông cho một Panel tường đầu tiên
HÌNH 3.14 HOÀN THÀNH PANEL TƯỜNG THỨ NHẤT
3.Thi công panel tường thứ hai: để đảm bảo cho thành hố đào, nên chọn vị trí đào cho panel tường thứ hai một khỏang cách bằng 4 lần panel tường thứ nhất
- Đào đất panel tường thứ hai
HÌNH 3.15 ĐÀO PANEL THỨ 2
- Tiếp tục thi công giống các bước như thi công panel tường thứ nhất cho đến khi hoàn thành việc lắp đặt cấu kiện bê tông dúc sẵn cho panel thứ 2.
HÌNH 3.16 HOÀN THÀNH PANEL TƯỜNG HAI VÀ ĐÀO ĐẤT PANEL TƯỜNG THỨ 3