CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÙ HỢP NÂNG CAO TỐC ĐỘ THI CÔNG HẦM CHUI TRUNG TÂM HỘI NGHỊ QUỐC GIA
3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cao tốc độ thi công hầm chui
3.2.3 Công nghệ thi công hầm chui
Khu vực Hà Nội đặc trưng bằng các loại đất khá đa dạng, chủ yếu là các loại đất yếu như sét, sét pha và cát pha chịu ảnh hưởng của mực nước sông Hồng. Tại độ sâu trên 35m thường có lớp cát hạt trung lẫn sỏi sạn. Cao độ mực nước ngầm
thay đổi tuỳ theo vị trí và phụ thuộc theo mùa. Các công trình hiện có trên mặt đất ở khu vực Hà Nội khá dày đặc, bố trí phức tạp. Đối với công trình ngầm đặt nông xây dựng tại khu vực Hà Nội hợp lý nhất là thi công theo phương pháp lộ thiên sử dụng công nghệ "Tường trong đất" kết hợp với hệ thanh chống hoặc neo gia cường. Công nghệ “Tường trong đất”áp dụng trong điều kiện đô thị Hà Nội tỏ ra rất hiệu quả, không gây ảnh hưởng tới các công trình lân cận. Trong quá trình thi công "Tường trong đất" cần sử dụng vữa bentônite để giữ vách hào. Phương pháp tường trong đất không đòi hỏi dựng tường cừ, đảm bảo ổn định cho nhà cửa và các công trình bên cạnh. Phương pháp này có thể áp dụng trong đất không cứng dạng bất kỳ trừ loại đất bùn chảy, đất có lỗ rỗng lớn hoặc có Kast. Kinh nghiệm xây dựng một số hầm đường bộ qua nút giao thông ở Hà Nội cho thấy:
- Phương pháp đào hở là hiệu quả.
- Bảo vệ thành hố đào chủ yếu bằng cọc lắc xen có hệ văng chống bằng thép hình.
- Cần chú ý khi có mực nước ngầm cao
- Vấn đề giải phóng mặt bằng và đảm bảo giao thông gặp nhiều khó khăn.
- Vấn đề quản lý và sử dụng chưa tốt.
Bảng 3.1 Phân tích các khả năng áp dụng cho biện pháp bảo vệ thành hố đào Phương
thức thi công
Bê tông phun
Tường cọc ván
Tường cừ thép
Tường hào nhồi
Tường cọc khoan
nhồi Diện tích sử
dụng
Nhiều Ít Ít Ít Ít
Khả năng nhận tải
Trung bình Cao Cao Cao Cao
Ổn định lâu dài
Tạm thời Tạm thời Tạm thời Lâu dài Lâu dài
Gia cường tăng cứng
Không được
Được Được Được Được
Trên cơ sở đánh giá các phương án thi công và dựa vào điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và điều kiện xã hội khu vực xây dựng trên địa bàn một số đô thị lớn của nước ta, chọn phương án thi công hầm sử dụng phương pháp tường trong đất là khá hợp lý. Phương pháp này sẽ giảm được sức lao động và giá thành công trình, tăng cường độ và giảm thời gian thi công, phù hợp với khả năng thi công của các đơn vị thi công tại Việt Nam.
* Thi công hào
Để đào hố móng có thể sử dụng nhiều phuơng pháp khác nhau từ thủ công đến cơ giới. Tuy nhiên, nói chung muốn tăng tốc độ thi công, nâng cao năng suất, hiện nay chủ yếu áp dụng phương pháp đào hố móng bằng thiết bị cơ giới. Để đào hố móng có bề rộng 0,6-1,2m, có sử dụng dung dịch ổn định vách hố. Tường trong đất kết hợp làm kết cấu chịu lực của công trình thì rất có hiệu quả về kinh tế
Việc đào đất trong hào được thực hiện bằng các thiết bị cơ giới sau: máy làm tơi đất, dùng trong các thiết bị khoan; máy khoan cắt hoặc các tổ hợp khoan; máy đào gầu ngoạm hoặc máy đào gầu nghịch. Đất đào trong hào cũng có thể được lấy đi bằng các thiết bị thuỷ lực (đầu xói, đầu hút…) hoặc bằng các thiết bị cơ giới kiểu gầu. Phổ biến hơn cả trong thực tế xây dựng là các máy đào hào dạng gầu.
Chúng làm việc tin cậy trong đất bất kỳ. Các máy đào dạng thủy lực sử dụng hiệu quả trong đất cát và á cát.
Việc chọn máy làm đất đào hào phụ thuộc vào loại và nhóm đất, vị trí bố trí công trình (trong thành phố hay trên mặt bằng chưa xây dựng) và chiều sâu của hào. Ngoài ra, việc lựa chọn thiết bị máy đào hào cũng còn phụ thuộc vào dạng kết cấu của tường: tường cọc nhồi, tường hào nhồi, v..v…
* Gia cố nền đất
Bên cạnh đó nền hầm cũng cần áp dụng các giải pháp gia cố phù hợp, nhằm đảm bảo chất lượng thi công. Phương pháp cải tạo nền hợp lí, thi công nhanh, hay được áp dụng hiện nay là phuong khoan phun tia. Trong phương pháp này, dung dịch vữa phun dưới tốc độ cao từ hệ thống các lỗ khoan làm tơi rời và xâm nhập
a)
b)
c)
d)
HÌNH 3.5 CÁC DẠNG KẾT CẤU TƯỜNG HÀO NHỒI
a. Các đoạn hào giao nhau;
b. Các đoạn hào nối với nhau (khe nối bằng ván khuôn dạng ống);
c. Hào liên tục nhồi từng đoạn;
d. Hào liên tục nhồi liên tục.
vào trong khối đất. Bán kính vùng gia cố xung quanh lỗ khoan phụ thuộc vào kỹ thuật khoan phun (phun 1, 2 hay 3 lần). Hỗn hợp vữa phun và khối đất tạo thành các cột đất được gia cường có đường kính thay đổi từ 0,3m đến 1,2m tuỳ thuộc vào kỹ thuật khoan phun sử dụng và đặc tính của đất. Phương pháp áp dụng hiệu quả trong nhiều loại đất khác nhau từ đất rời đến đất sét dính kết, có hoặc không chứa chứa nước ngầm.
Công tác khoan phun tia có thể thực hiện từ các công trình ngầm thẳng đứng, nghiêng hay nằm ngang. Trường hợp thực hiện từ CTN nằm ngang, kỹ thuật này chỉ nên áp dụng trong đất hạt mịn để hạn chế tác động của áp lực khoan phun gây ra các sự cố phá huỷ như đẩy trồi khối đất trên mặt. Dung dịch vữa phun được
sử dụng trong phương pháp này là loại vữa xi măng hoặc xi măng, bentônit * Sơ đồ tổ chức thi công
Trong sơ đồ song song, đồng thời thực hiện nhiều công việc trên các đoạn khác nhau (cắm cọc cừ, đào hào, thi công kết cấu CTN, v.v…). Sơ đồ như vậy có thể tổ chức khi công trình ngầm có chiều dài lớn hơn 100-150m.Trong sơ đồ thứ hai, sơ đồ nối tiếp toàn phần, mỗi công đoạn công nghệ được thực hiện sau khi đã hoàn thành công đoạn trước dọc theo chiều dài công trình ngầm. Nó thường được áp dụng khi xây dựng hầm có chiều dài nhỏ hơn 100-150m và khi không có khả năng mở rộng diện công tác.Trong sơ đồ thứ ba, sơ đồ nối tiếp từng phần, đào và chống giữ được thực hiện khép kín trên từng đoạn hố móng trước khi chuyển sang thi công đoạn kế tiếp, phương pháp này áp dụng khi thi công trong đất yếu, chiều dài tuyến hố móng lớn
* Kết cấu công trình( Áp dụng kết cấu bê tông cốt thép đúc sẵn)
Việc xây dựng các kết cấu tường công trình ngầm có thể áp dụng công nghệ tường lắp ghép trong đất tạo điểu kiện giảm bớt khối lượng công tác đất giảm chi phí bê tông cốt thép, giảm thời hạn và giá thành xây dựng. Các ưu điểm của bêtông
đúc sẵn cũng được tận dụng để thiết kế, thi công các công trình ngầm, dưới dạng kết cấu lắp ghép một phần hay nhiều phần. đáy, các tấm tường, cột, dầm dọc, dầm ngang, cuối cùng là các tấm trần (mái). Việc sử dụng kết cấu bê tông đúc sẵn giúp kết cấu có khả năng chịu lực sớm, giảm khá nhiều thòi gian thi công kết cấu chống do không mất thời gian lắp ghép cốt thép đổ bê tông và chờ bảo dưỡng, kết cấu chịu lực sớm cho phép lắp ghép liên tục các đốt hầm trên suốt chiều dài tuyến.
Quá trình thi công tường trong đất từ những cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn như sau:
- Xây tường định vị;
- Đào hào trong vữa sét;
- Đặt các cấu kiện lắp ghép vào trong hào;
- Toàn khối hoá các mối nối
- Lấp đầy các khe hở bằng vữa chuyên dụng.
HÌNH 3.6 KẾT CẤU TƯỜNG TRONG ĐẤT BẰNG CÁC PANEN BÊ TÔNG CỐT THÉP LẮP GHÉP LOẠI TẤM PHẲNG
Khi xây dựng tường từ các cấu kiện kiểu “cột - tấm’ hoặc “tấm phẳng”, ở nước ngoài thường áp dụng công nghệ sau: đào một đoạn hào trên chiều dài bằng 2
hay 3 tấm panen (cộng thêm 20 ÷ 30cm) trong vữa sét có mật độ 1,02 ÷ 1,04 g/cm3. Sau khi đào hào xong, ngay trước khi đặt các panen lắp ghép, vữa sét được thay bằng vữa chuyên dụng xi măng - sét - cát. Vữa này cần thiết chỉ để lấp đầy không gian giữa đất vách hào và panen.
Để thay thế vữa sét trong hào đã đào xong bằng vữa xi măng-sét-cát, người ta hạ vào hào một ống đường kính 100mm có phễu ở đầu trên, còn ở đầu dưới là một đoạn ống nhỏ có đục lỗ đều đặn trên suốt chiều dài để cấp đều vữa X-S-C vào hào trên một bước đào. Vữa X-S-C có mật độ 1,28 – 1,30g/cm3 sẽ đẩy vữa sét nhẹ hơn lên trên rồi bơm vào thùng chứa để tái sử dụng.