CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP KĨ THUẬT NÂNG CAO ỔN ðỊNH CÔNG TRÌNH KHI ðÀO HẦM QUA VÙNG ðẤT PHAY PHÁ VÒ NHÀU
4.4.2. Phương phỏp ủào ngầm thụng thường
Trong mụi trường ủất yếu, phương phỏp ủào hầm mới của Áo (the New Australian Tunneling Method - NATM) ỏp dụng rất hiệu quả . Rất nhiều CTN ủụ thị trờn thế giới hiện nay ủó và ủang ủược thi cụng theo phương phỏp này.
- Tư tưởng (hay triết lý) chủ ủạo của phương phỏp này là khối ủất ủỏ chứa cụng trỡnh ngầm cần ủược sử dụng thành bộ phận mang tải cơ bản của cụng trỡnh, ủầu tiờn tham gia vào kết cấu chống tạm ở giai ủoạn ủang thi cụng, sau ủú là với kết cấu chống (hay vỏ chống) cố ủịnh.
So với phương phỏp thi cụng bằng mỏy khiờn ủào, tớnh linh hoạt của quỏ trỡnh thực hiện dự án theo phương pháp NATM cao hơn không chỉ về hình dạng, kích thước tiết diện ngang cụng trỡnh, dễ dàng thay ủổi trục CTN trờn cả mặt bằng lẫn mặt cắt dọc, khả năng thay ủổi quỏ trỡnh ủào và chống giữ CTN mà cũn ở khả năng ỏp dụng cỏc giải phỏp hỗ trợ trong quỏ trỡnh thi cụng khi ủào qua vựng cú ủiều kiện ủịa chất phức tạp, bất thường.
Bảng 4.2 Phạm vi ỏp dụng cỏc phương phỏp ủào hầm Yếu tố ảnh
hưởng
đào ngầm thông thường
Khiờn ủào Lộ thiờn ðiều kiện ủịa
chất
Trong ủiều kiện ủịa chất yếu cần ỏp dụng các giải pháp ủặc biệt
ỏp dụng trong ủất, ủỏ
mềm cú ủộ bền nộn ủơn trục tới 200- 300kN/m2
áp dụng trong mọi ủiều
kiện ủịa chất
Biện phỏp ủối phó với nước ngầm
Trong trường hợp lưu lượng nước ngầm cần áp dụng các giải pháp hỗ trợ như khoan phụt, giếng thu nước, ủường hầm thoát nước
Khi dùng khiên kiểu
kín không cần áp dụng giải pháp hỗ trợ
Cần áp dụng các giải
pháp như thoát nước, gia cố ủất
ðộ sâu CTN Khi tỷ số H/D < 2 cần áp dụng biện phỏp hỗ trợ ủể kiểm soỏt ủộ lỳn bề mặt
Chiều dày lớp ủất phủ
tối thiểu cho phép bằng 1 lần ủường kính CTN. Khi dùng khiên khí nén hoặckhiên chất lỏng cần ủề phũng khả năng thoát khí, dung dịch hoặc ủẩy
Không hạn chế chiều
dày lớp ủất phủ tối thiểu. ðộ sâu có thể áp dụng tới 40m
Yếu tố ảnh hưởng
đào ngầm thông thường
Khiờn ủào Lộ thiờn trồi ủất do ỏp lực
lớn. ðộ sõu tối ủa phụ thuộc vào áp lực nước ngầm Hình dạng
mặt cắt ngang
Biên phần vòm nên có dạng cong trơn. Tiết diện
ngang có thể thay ủổi trong thi cụng
Chủ yếu áp dụng tiết
diện ngang hình tròn song cũng có thể có
các hình dạng khác (chữ nhật, ôvan).
Tiết diện ngang hầu như không thể thay ủổi trong quỏ trình thi công
Chủ yếu áp dụng tiết
diện ngang chữ nhật song cũng có thể áp dụng với các hình dạng tiết diện ngang phức tạp.
Diện tích mặt cắt ngang
Không giới hạn Tuỳ thuộc vào thiết bị.
Hiện nay ủó cú thiết bị ủào với ủường kớnh tới 14,5m
Không giới hạn
Hướng tuyến CTN
Không giới hạn Bán kính cong tối thiểu bằng 3 lần ủường kớnh mỏy khiờn ủào
Không giới hạn
Tỏc ủộng tới môi trường
- Nếu CTN thi công gần các công trỡnh ủang tồn tại cần áp dụng các biện pháp hỗ trợ nhằm hạn chế ảnh hưởng tới các công trình này.
- Hầu như không gây ảnh hưởng tới hoạt ủộng giao thông bề mặt trừ tại các vị trí thi công
- Nếu CTN thi công
gần các công trình ủang tồn tại cần ỏp dụng các biện pháp hỗ trợ nhằm hạn chế ảnh hưởng tới các công trình này.
- Hầu như không gây ảnh hưởng tới hoạt ủộng giao thông bề
mặt trừ tại các vị
- Nếu CTN thi công
gần các công trình ủang tồn tại cần ỏp dụng các biện pháp hỗ trợ nhằm hạn chế ảnh hưởng tới các công trình này.
- Gây ảnh hưởng tới hoạt ủộng giao thông bề mặt trong suốt thời gian thi công.
Yếu tố ảnh hưởng
đào ngầm thông thường
Khiờn ủào Lộ thiờn giếng. trí thi công giếng. - Cần có biện
pháp hạn chế tác ủộng của tiếng ổn và bụi tới môi trường
Các biện pháp hỗ trợ trong phương pháp NATM:
+ Gia cố trước:
- Thỏo khụ vựng ủất trước gương bằng cỏc lỗ thu nước - Neo gia cố trước phần vòm bằng neo, tấm thép
- Khoan phun gia cố theo phương ngang vựng khối ủất trước gương + Chống giữ mặt gương:
- ổn ủịnh gương hầm bằng khối nờm ủất ủể lại khụng ủào tại gương - ổn ủịnh mặt gương bằng cỏch 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 ủộ neo, tăng chiều dài neo
- Sử dụng lớp vỏ chống tạm thời tại phần vũm ủỉnh và vũm ngược bằng BTP - Khoan phụt vựng ủất ủỏ xung quanh.
+ Cỏc biện phỏp ủặc biệt khỏc:
- Sử dụng biện phỏp ủào trong buồng khớ nộn - đào trong vùng ựất ựá ựã ựược ựóng băng
- Sử dụng phương pháp dầm nóc bảo vệ tiến trước Lựa chọn phương pháp thi công ngầm phù hợp:
Mỗi phương phỏp thi cụng cú những ưu, nhược ủiểm và phạm vi ỏp dụng phự
hợp nhất ủịnh. ðể phương phỏp thi cụng ủược 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 phỏp như: ủiều kiện ủịa chất, ủặc ủiểm hỡnh học và chiều dài CTN, v.v…
Trờn cơ sở cỏc kết quả ủó trỡnh bày, trong bảng 3.2 giới thiệu kết quả lựa chọn . ðối với phương phỏp ủào bằng khiờn ủào, trong ủiều kiện gương ổn ủịnh khụng cú nước ngầm mặc dự cú thể sử dụng cỏc loại khiờn khỏc (vớ dụ khiờn khụng chống ủỡ gương) nhưng do tớnh chất phức tạp, biến ủổi liờn tục của ủiều kiện ủịa chất nờn ở ủõy chỉ sử dụng cỏc loại khiờn chất lỏng cú ỏp, khiờn cõn bằng ỏp lực ủất hoặc khiên hỗn hợp.
Xõy dựng CTN trong cỏc thành phố phải ủặc biệt quan tõm ủến khả năng lỳn sụt trờn bề mặt, nhất là trong ủiều kiện ủịa chất phức tạp như ở Hồ Chớ Minh; mặt khỏc nước ngầm trong khu vực Hồ Chớ Minh là nguồn tài nguyờn vụ cựng quý ủối với sinh hoạt của thành phố cũng cần phải bảo vệ, trỏnh gõy ụ nhiễm. Dựa vào ủặc ủiểm và phạm vi ỏp dụng của cỏc phương phỏp cho thấy, ủể cú thể ủỏp ứng cỏc ủũi hỏi này khi thi công các CTN bằng phương pháp ngầm chỉ có thể áp dụng các phương phỏp mỏy khiờn ủào, chống trước-ủào sau hay ủào ngầm thụng thường:
- Phương phỏp mỏy khiờn ủào cú thể ỏp dụng cho cỏc tuyến ủường hầm dài, thi công trong khu vực nội thành. Hiện nay trên thế giới xuất hiện nhiều loại máy khiờn ủào khỏc nhau tựy thuộc vào ủối tượng tỏc ủộng (ủất rời, ủất dớnh kết, cú chứa nước hay khụng chứa nước, v..v…) cũng như cỏc ủiều kiện thi cụng cụ thể.
- Phương phỏp ủào thụng thường (phương phỏp bờ tụng phun, “chống trước ủào sau”) phự hợp ủể ỏp dụng trong những ủoạn CTN cú chiều dài ngắn, kớch thước tiết diện ngang thay ủổi phức tạp (vớ dụ nhà ga hệ thống tàu ủiện ngầm) khụng 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 phỏp ủào bằng mỏy (khiờn ủào) trong những CTN cú chiều dài nhỏ hơn 2km, tiết diện ngang thay ủổi, thi cụng trong ủiều kiện ủịa chất biến ủổi liên tục.