CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHÙ HỢP
4.3. Lựa chọn công nghệ thi công bằng máy khiên đào
Máy khiên đào ra đời rất sớm và được sử dụng lần đầu tiên khi xây dựng tuyến tầu điện ngầm Center London Railway bắt đầu từ năm 1896. Trong những năm qua máy khiên đào được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả cao trong xây dựng công trình ngầm. Những tiến bộ rõ nét nhất thể hiện trong việc phát triển và hoàn thiện các máy đào toàn tiết diện, các phạm vi được hoàn thiện là bộ phận đào, phương thức bảo vệ, chống giữ gương hầm, bộ phận vận tải đất đào. Các máy đào với đường kính trên 11,0m trong đất mềm rời dưới lớp đất phủ mỏng, dưới các móng công trình hoặc trong điều kiện áp lực nước lớn được sử dụng không ít [5]
Việc lựa chọn máy khiên đào phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản là:
- Khối đất bố trí công trình ngầm;
- Đặc điểm của công trình đã thiết kế;
- Yêu cầu cần bảo vệ công trình xung quanh.
Cụ thể lựa chọn phải chú ý đến các yếu tố:
- Loại máy thích hợp với điều kiện địa chất;
- Loại máy có thể sử dụng phương pháp phụ trợ khi cần thiết;
- Loại máy thích hợp với chiều dài, đường cong của tuyến hầm;
- Có năng lực thích hợp với những thiết bị, điều kiện địa lý, môi trường thi công;
- Bảo đảm an toàn lao động.
Đặc biệt cần phải thích nghi với các điều kiện địa chất của toàn tuyến hầm, điển hình như một số điều kiện tiêu biểu như:
- Đất sét yếu có tính lưu động;
- Lớp cát dễ sụp lở;
- Lớp cát có nước ngầm hoặc nước chịu áp lực;
- Lớp đất có lẫn cuội tảng lớn;
- Lớp đất phức tạp gồm cả đất mềm yếu và đất cứng.
Căn cứ vào các thông số hình học, thông số kỹ thuật của đường hầm và trong điều kện địa chất yếu, lại cần thi công nhanh mà vẫn phải đảm bảo hoạt động bình thường của các công trình giao thông với lưu lượng lớn và các công trình khác ở trên bề mặt. Căn cứ vào ưu nhược điểm của từng loại khiên đào và phạm vi áp dụng của nó, tác giả đề xuất việc thi công tuyến hầm giao thông tại khu vực vòng xoay Dân chủ, quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh là sử dụng công nghệ đào hầm bằng máy khiên đào “hỗn hợp” .
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận:
- Việc xây dựng hệ thống giao thông ngầm ở TP Hồ Chí Minh là nhu cầu cần thiết và là giải pháp hữu hiệu bền vững để giải quyết nhu cầu giao thông ngày càng tăng của thành phố. Với hệ thống giao thông ngầm (metro) sẽ giải quyết được những vấn đề sau:
- Khắc phục tình trạng khan hiếm quỹ đất làm giao thông trên mặt đất, sử dụng quỹ đất đó cho những mục đích khác.
- Bảo tồn được các khu phố cổ, di tích lịch sử công trình kiến trúc bề mặt, những không gian văn hóa...
- Đảm bảo khả năng đi lại nhanh và an toàn cho hành khách
- Giải quyết được vấn đề môi trường đô thị như khí thải tiếng ồn....
- Cho phép khai thác tối đa các phương tiện giao thông trong thành phố.
- Tạo ra tiền đề phât triển bền vững cho hai thành phố lớn.
- Để thi công tuyến tầu điện ngầm Thành phố Hồ Chí Minh đoạn qua vòng quay Dân Chủ với các thông số hình học, thông số kỹ thuật và các yêu cầu về mặt xã hội như đã đề cập ở chương 3 và trong điều kện địa chất yếu, lại cần thi công nhanh mà vẫn phải đảm bảo hoạt động bình thường của các công trình giao thông với lưu lượng lớn và các công trình khác ở trên bề mặt, chúng tôi nhận thấy công nghệ đào hầm sử dụng sử dụng “máy khiên đào hỗn hợp” là phù hợp nhất.
- Việc thi công cần được tiến hành theo trình tự sau:
- Bước 1 – Công tác chuẩn bị: Máy đào được đưa xuống vị trí dưới long đất từ một giếng thẳng đứng từ vị trí khởi đầu của đường hầm. Các thiết bị đi
kèm thi công đặt trên mặt đất sẽ bố trí ổ những vị trí thích hợp để đảm bảo giao thông.
- Bước 2 – Công tác đào: Máy được đẩy lên phía trước để đào, đất đào phía trước mặt cắt được đưa vào phía sau máy (phía sau lưỡi cắt đất đá có phòng chứa đất đá để cân bằng với đất trước gương đào, tạo cho gương đào được ổn định) và được chuyển ra ngoài theo giếng thẳng đứng.
- Bước 3 – Công tác lắp ráp vỏ hầm: Sau mỗi đoạn đào, những tấm vỏ hầm được gắn liên kết quanh chu vi tiết diện hầm tạo thành vỏ hầm. Sau đó, bê tông sẽ được phun lên phía sau lớp vỏ hầm lấp đầy khoảng không phía sau vỏ hầm để đảm bảo ổn định cho đất sau vỏ hầm.
- Bước 4 – Công tác tiếp theo: Sau mỗi quá trình như trên, máy được kích đẩy lên phía trước bằng những cái kích gắn ở phần thân máy với điểm tựa là vỏ hầm. Quá trình đào lại được tiếp tục cho đến hết đoạn hầm.
- Bước 5 – Công tác hoàn thiện: Sau khi công tác đào hoàn thành, máy đào vào được vị trí dự định, thì máy được tháo gỡ một phần hay toàn phần để đưa lên trên bằng xe cẩu. Các công việc còn lại trong hầm được tiến hành để hoàn thiện hầm (lắp đặt tà vẹt, ray, các thiết bị khác, …)
- - - - -
Hình 4.7 – Sơ đồ thi công điển hình bằng máy khiên đào
Các lưu ý trong quá trình thi công
- Trong quá trình đào phải luôn luôn để cân bằng áp suất trong hầm và bên ngoài nhằm tránh sự lún sụt, mất mát đất do khối lượng máy đào rất lớn.
- Phải đảm bảo gương đào được ổn định bằng cách kiểm soát khối lượng đất đá được vận chuyển ra ngoài.
- Phải có biện pháp đảm bảo an toàn cho các công trình bên trên nằm trong vùng ảnh hưởng do thi công hầm ngầm gây ra.
- Các phương pháp gia cố gương đào trước khi cho máy vào hoạt động:
+ Đất trước gương đào được phụt hoá chất để làm tăng độ ổn định.
Làm cho đất yếu trở nên cứng hơn. (Hình 4.8a)
+ Khi đất trước gương quá yếu thì việc gia cố được thực hiện bằng cách thay thế vùng đất yếu. Đất được thay thế phải là đất tốt để đảm bảo gương đào ổn định (Hình 4.8b)
+ Đất yếu cũng có thể xử lý theo cách làm đông lạnh đất. Đất sau khi được làm đông lạnh sẽ trở nên cứng hơn. (Hình 4.8c)
Kiến nghị:
- Để tiến hành thi công hầm theo công nghệ thi công kín sử dụng máy khiên đào hỗn hợp đáp ứng được các tiêu chí về mặt kỹ thuật, môi trường mà chủ đầu tư yêu cầu, đồng thời đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp trong quá trình thi công, chúng tôi có một số kiến nghị sau:
- Bộ Xây dựng cần khẩn trương hoàn thiện và ban hành quy chuẩn xây dựng công trình ngầm đô thị, tạo pháp lý cao cho việc quy hoạch, thiết kế và triển khai, đầu tư các công trình này.
- Tại các đô thị lớn, cần hình thành Trung tâm quản lý thông tin về hạ tầng ngầm đô thị để thống nhất quản lý nhà nước về hạ tầng công trình ngầm.
- Các cơ quan chức năng cần xây dựng quy trình kỹ thuật, dự toán, định mức trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm.
Hình 4.8 – Các phương pháp gia cố gương đào trước khi cho máy vào hoạt động
- Việc đào tạo công nhân sử dụng công nghệ là một nhu cầu cấp thiết để đáp ứng với sự phát triển của khoa kỹ thuật
- Nhà nước có chính sách tạo điều kiện cho kỹ sư, chuyên gia, các nhà khoa học thuộc lĩnh vực công trình ngầm có điều kiện học tập tại nước ngoài và tiến hành nghiên cứu ứng dụng phù hợp với điều kiện việt Nam
- Trong quá trình thi công phải giám sát và quan trắc hiện tượng sụt lún nền đường thường xuyên để phát hiện lún sụt của công trình bề mặt và xử lý kịp thời.
- Nhà thầu cần phải xây dựng phương án đề nghị chính quyền địa phương phân luồng giao thông giảm tải trên mặt tại những thời điểm cần thiết trong quá trình thi công.