I- ẢNH HƯỜNG TỚI MƠI TRƯỜNG
A. TỔNG QUAN VỀ VỊ TRÍ ĐẶT HẦM CHUI
1. Vị trí được chụp từ vệ tinh và bản đồ của Thành Phố Biên Hịa
Hình 10: Mặt bằng tuyến
Dự định hầm sẽ được đặt tại vị trí như hình sau:
Phạm Thái Thạnh
2. Tình hình giao thơng
Cĩ thể nĩi đây là một trong những vị trí lộn xộn, thường xuyên tắc nghẽn và xảy ra tai nạn nhất của Biên Hịa.
Nơi đây cĩ thể xem là trung tâm của thành phố, tập trung rất nhiều địa điểm lớn như: Bưu điện, Thư Viện, Quảng Trường Tỉnh và đặc biệt là tập trung cùng lúc trên một đoạn đường khơng đầy 300m lại tập trung tới 3 trường. Một trường Cao Đẳng Trang Trí Mỹ Thuật Đồng Nai, trường Tiểu Học Trịnh Hồi Đức, Trường THCS Trần Hưng Đạo.
Chính vì vậy mà vào giờ tan tầm lưu lượng người tập trung tại đây rất đơng.
Một vài hình ảnh về tình hình giao thơng ở ngã tư Vườn Mít vào giờ tan tầm. Học sinh, sinh viên,và các phụ huynh đĩn con đã gây ách tắt rất lớn cho nút giao thơng này:
Phạm Thái Thạnh
Hình 13: Học sinh tập trung rất đơng
Phạm Thái Thạnh
Hình 15: Lộn xộn khi cĩ xe đạp băng qua đường
Phạm Thái Thạnh
B. KIẾN NGHỊ VỀ HÌNH THỨC HẦM CHUI CHO NGƯỜI ĐI BỘ
Tuy giá thành cĩ thể lớn hơn việc làm cầu vượt nhưng xét trên tất cả các khả năng về mọi mặt từ thuận tiện trong giao thơng, an tồn, mức độ cĩ lợi cho tương lai sau này phát triển thì hình thức hầm chui tại vị trí này là hợp lý nhất.Theo tính tốn thì giá cao gấp 1,5-2 lần làm cầu vượt.
Aùp lực đất tác dụng lên vỏ hầm sẽ như sau:
- Pht : Tải trọng phía trên hầm do hoạt tải tác dụng lên. - Pđ : Tải trọng đất phía trên tác dụng lên hầm.
- q1 : Tải trọng đất tác dụng lên thành hầm. - q2 : Tải trọng đất tác dụng lên thành hầm. Hình 17: Aùp lực tác dụng lên vỏ hầm P = P + Pht đ q q 1 2 q q 1 2
Phạm Thái Thạnh
B
H
Cao độ mặt đường
h
Hình 18: Đơn giản hĩa biểu đồ của vỏ hầm
1. Lựa chọn chiều sâu đặt hầm và chiều dày vỏ hầm
Phần mềm Plaxis được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong tính tốn đường hầm xây dựng bằng phương pháp khiên đào, đặc biệt khi đường hầm được xây dựng trong nền đất yếu. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Plaxis gĩp phần giảm nhẹ cơng tác thiết kế đường hầm trong tương lai tại Việt Nam là một việc làm cần thiết.
Thứ nhất coi đường hầm là một vịng biến dạng tự do trong mơi trường đất, coi như trong đất khơng cĩ khả năng hình thành lực kháng đàn hồi, khơng cĩ khả năng hình thành vịm áp lực cân bằng.
Thứ hai coi mơi trường đất là mơi trường đàn hồi để tính tốn.
Plaxis giả thiết mơi trường đất xung quanh là mơi trường đàn hồi và dùng phương pháp phần tử hữu hạn để tính tốn.
2. Giải quyết các bài tốn sau
Bài tốn 1: Giải các bài tốn để xác định điều kiện biên cho bài tốn từ đĩ xác định được phạm vi ảnh hưởng của đường hầm đến cơng trình xây dựng trên mặt đất và ngược lại.
Bài tốn 2: Giải các bài tốn xác định vị trí đặt hầm theo chiều sâu. Bài tốn 3: Xác định kết cấu vỏ hầm hợp lý.
Phạm Thái Thạnh
Điều kiện địa chất thuỷ văn tại vị trí xây dựng đường hầm:
3. Tính tốn
3.1 Bài tốn 1: Xác định bán kính ảnh hưởng của đường hầm theo phương ngang. hầm theo phương ngang.
Đường hầm xây dựng cĩ chiều dày vỏ hầm d = 0,5m. Xác định phạm vi ảnh hưởng của đường hầm đến các cơng trình xung quanh theo phương ngang. Tiến hành giải các bài tốn với bán kính ảnh hưởng R thay đổi từ 15 đến 30m tính từ trục hầm qua hai bên theo phương nằm ngang.
Chiều sâu đặt hầm khơng đổi C = 12m xác định từ mặt đất đến tim hầm theo phương thẳng đứng. Hàm mục tiêu là ứng suất đất nền tại đĩ bằng 0 hoặc nội lực trong kết cấu vỏ hầm thay đổi khơng đáng kể, độ thay đổi nội lực D ~ 0.
Qua biểu đồ nội lực ta thấy ứng suất kéo lớn xuất hiện ngay tại tiết diện đỉnh và đáy hầm. Tuỳ theo tỉ lệ độ lớn giữa mơmen và lực dọc(độ lệch tâm tiết diện) mà tiết diện cĩ hình thức chịu lực khác nhau: chịu nén hoặc nén uốn.
Phạm Thái Thạnh
Quan hệ giữa bán kính ảnh hưởng R và sự thay đổi nội lực
Theo kết quả tính tốn tổng hợp được từ bảng 2, với bán kính ảnh hưởng R > 30m thì nội lực trong kết cấu vỏ hầm khơng thay đổi, nền đất và cơng trình xây dựng ngồi phạm vi bán kính ảnh hưởng khơng tác động đến điều kiện làm việc của kết cấu hầm. Do đĩ các cơng trình xây dựng trong phạm vi 30m từ tim hầm sang hai bên sẽ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của đường hầm và ngược lại.
3.2 Bài tốn 2: Xác định chiều sâu đặt hầm hợp lý
Giải bài tốn xây dựng đường hầm cĩ chiều rộng 5m, chiều dày vỏ hầm d thay đổi từ 0.5 đến 0.9m, bán kính ảnh hưởng theo phương ngang R = 30m, chiều sâu đặt hầm C thay đổi theo tỉ lệ C/D từ 1 đến 4.
Hàm mục tiêu là sự phân bố nội lực một cách hợp lý trong kết cấu vỏ hầm tức kết cấu hầm làm việc chủ yếu chịu nén, độ lệch tâm là nhỏ nhất (emin).
Phạm Thái Thạnh
Theo kết quả tính tốn độ lệch tâm lớn nhất thường xuất hiện ở tiết diện đỉnh hầm, tại tiết diện này cĩ mơmen lớn và lực dọc nhỏ, cịn vị trí vách hầm giá trị lực dọc và mơmen đều lớn vì thế độ lệch tâm của tiết diện tương đối nhỏ.
Khi đặt càng sâu kết cấu hầm làm việc càng hợp lý, độ lệch tâm nhỏ kết cấu làm việc chủ yếu chịu nén tuy nhiên ở vị trí đặt hầm C = 23m kết cấu chịu nén đúng tâm (e~ 0.25m) nhưng giá trị lực dọc đạt đến trị số khá lớn.
Lực dọc lớn nhất thường xuất hiện tại các tiết diện ở vách hầm, cịn mơmen đạt giá trị lớn tại tiết diện đỉnh, vách và đáy hầm, là 3 tiết diện nguy hiểm trong kết cấu hầm.
Bảng quan hệ giữa chiều sâu đặt hầm và lực dọc:
Phạm Thái Thạnh
Theo kết quả nội lực tăng gấp 3 lần khi đặt hầm tại độ sâu C = 23m so với độ sâu C = 8m. Khi đĩ để đảm bảo khả năng chịu lực địi hỏi tiết diện hầm phải đủ lớn. Việc thi cơng đường hầm ở vị trí tương đối sâu rất khĩ khăn phức tạp, với tiết diện hầm lớn, khối lượng đào đất lớn do đĩ kinh phí xây dựng sẽ tăng lên đáng kể. Trên hình 6, khi đặt hầm tại độ sâu C = 12m cĩ độ lệch tâm khá hợp lý, (e = 0.35 ÷ 0.39) đồng thời nội lực gây ra tại tiết diện tương đối nhỏ, tiết diện cĩ thể đảm bảo khả năng chịu lực. Do đĩ chiều sâu C = 12m là vị trí đặt hầm hợp lý nhất, đảm bảo yêu cầu đặt ra của bài tốn.
3.3 Bài tốn 3:Xác định kết cấu vỏ hầm hợp lý
Giải bài tốn trên với chiều dày vỏ hầm d thay đổi từ 0.3 đến 1.4 m, bán kính ảnh hưởng theo phương ngang R = 30m, chiều sâu đặt hầm C =12m. Để xác định chiều dày hợp lý của vỏ hầm tiến hành kiểm tra các tiết diện trên mặt cắt ngang đường hầm theo điều kiện độ bền. Điều kiện kiểm tra N < [Ngh]. Kết quả tính tốn tổng hợp như sau:
Phạm Thái Thạnh
Phạm Thái Thạnh
Với chiều dày vỏ hầm d < 1.1m thì cả ba tiết diện đỉnh đáy và vách hầm đều khơng đảm bảo khả năng chịu lực. Kết cấu hầm chủ yếu chịu nén uốn. Khi chiều dày vỏ hầm d = 1.2m chỉ cĩ tiết diện tại vách hầm đảm bảo khả năng chịu lực, để kết cấu hầm đảm bảo khả năng chịu lực phải tăng chiều dày vỏ hầm hoặc phải bố trí cốt thép tại những tiết diện chịu nén uốn. Khi tăng chiều dày vỏ hầm d > 1.5m kết cấu làm việc chủ yếu chịu nén đúng tâm, tất cả các tiết diện đảm bảo khả năng chịu lực.
3. Kết luận
Xác định phạm vi giới hạn ảnh hưởng đường hầm rất quan trọng, đưa ra cơ sở quy hoạch phạm vi xây dựng cơng trình trên mặt đất để khơng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của đường hầm và ngược lại. Trong trường hợp cơng trình xây dựng trên mặt đất nằm trong phạm vi ảnh hưởng của đường hầm khi tính tốn phải xét đến tải trọng của cơng trình, cĩ thể quy đổi tải trọng đĩ thành lớp đất tương đương. Càng nằm sâu hầm làm việc càng hợp lý về mặt chịu lực, độ lệch tâm càng nhỏ kết cấu làm việc chủ yếu chịu nén tuy nhiên sẽ bất lợi về khả năng chịu lực của tiết diện hầm. Chiều sâu đặt hầm trong bài tốn hợp lý về mặt kinh tế kỹ thuật từ 12 đến 15m, do đĩ cần phải kết hợp với chiều sâu mĩng của các cơng trình xây dựng trên mặt đất để lựa chọn vị trí xây dựng đường hầm cho thích hợp.
Trong phạm vi bài báo với chiều dày vỏ hầm d = 1.5m kết cấu làm việc tương đối hợp lý, chủ yếu chịu nén đúng tâm rất thích hợp với kết cấu vỏ hầm bằng bê tơng, tuy nhiên với tiết diện hầm như vậy khối lượng thi cơng lớn và khĩ khăn. Với chiều dày hầm d = 0.3- 0.7m là tương đối hợp lý về mặt kinh tế và kỹ thuật, tuy nhiên địi hỏi phải bố trí thêm cốt thép vào vùng chịu nén uốn, trong trường hợp này kết cấu vỏ hầm sử dụng vật liệu bê tơng cốt thép là thích hợp. Do đĩ tuỳ vào kinh
Phạm Thái Thạnh
nghiệm thi cơng, vật liệu địa phương để cĩ thể lựa chọn kết cấu vỏ hầm cho phù hợp.
Từ áp lực đĩ ta dùng SAP để giải ra biểu đồ nội lực N, P, Q rồi tính được kết cấu hầm như sau:
M
Q
N
Phạm Thái Thạnh 5600 46 00 30 0 38 00 50 0 5000 46 00 30 0 30 0 38 00 30 0 50 0 5600 38 00 #18@300 #12@150 #18@300 #12@150 30 0 30 0 32 00 30 0 50 0 46 00 30 30
Phạm Thái Thạnh
Hình 20: Mặt cắt ngang và bố trí thép của vỏ hầm
Hình ảnh của hầm được dựng lên như sau:
Phạm Thái Thạnh
Hình 22: Sơ đồ các thiết bị bên trong hầm Hình 23: Máy quay trong hầm
Phạm Thái Thạnh
Hình 24: Thiết bị chữa cháy
Phạm Thái Thạnh
BỒN CHỨA
Phạm Thái Thạnh
Phạm Thái Thạnh
Hình 27: Mơ hình bồn chứa Hydro chữa cháy Hình 28: Máy bơm nước
Một số chi tiết được dựng lên từ 3DMAX:
Phạm Thái Thạnh
Hình 30: Bên trong hầm 3D
Phạm Thái Thạnh
Hình 32: Một phần của hầm
Hình 33: Một số loại quạt
C. TÍNH TỐN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG VAØ DỰ TỐN CƠNG TRÌNH1. Phương án thi cơng 1. Phương án thi cơng
Phạm Thái Thạnh
Với vị trí đđịa hình bằng phẳng, tuy nhiên là nơi giao nhau của hai đđường trục lớn của thành phố vì vậy trong thi cơng thì quan trọng nhất sẽ làm sao cho tránh tình trạng ách tắt giao thơng.
Hình 34: Phường Trung Dũng và vị trí xây dựng
Ở đây chúng tơi xin đưa ra phương hướng giải quyết như sau: - Thi cơng làm từng đoạn nhỏ.
- Trước khi thi cơng làm một cầu bằng thép vừa đủ để ở phía trên mặt đường cho xe qua lại ở phía trên. Tuy nhiên phải giảm lưu lượng xe lưu thơng trong thời gian thi cơng.
- Kết hợp với việc phân luồng lại giao thơng tại nút giao này.
- Ở dưới chúng ta thi cơng bình thường. Đất đào tới đâu, cho xe đổ đi và di chuyển các khối hầm tới chuyển vào vị trí sau đĩ lấp đất lại. - Tiếp tục thi cơng đoạn cịn lại tương tự.
Phạm Thái Thạnh
HƯỚNG ĐI CẦU HĨA AN TỚI HƯỚNG ĐI CẦU HĨA AN
CƠNG VIÊN
HƯỚNG ĐI CV BIÊN HU
ØNG
HƯỚNG ĐI TAM HIỆP
HƯỚNG ĐI NGÃ 4 TÂN PHO NG
PHẠM VI THI CƠNG
HƯỚNG ĐI NGÃ 4 TÂN PHO NG VỀ
HƯỚNG ĐI TAM HIỆP VỀ
HƯỚNG ĐI TAM HIỆP
Phạm Thái Thạnh
CHƯƠNG IV
KẾT LUẬN
Phạm Thái Thạnh
Qua những kết quả từ phần nghiên cứu trên cho ta thấy được những lợi ích của hầm giao thơng trong đơ thị. Hầm giao thơng trong đơ thị khơng những giúp ích cho việc tránh ách tắt, tai nạn giao thơng mà cịn cĩ lợi ích làm cho mơi trường khơng khí cũng như vấn đề giao thơng trong tương lai.
Kết quả của cơng trình nghiên cứu này giúp chúng ta thấy được những tác dụng của cơng trình ngầm giao thơng. Với kết quả, những phần về lợi ích của hầm về mơi trường, hệ thống giao thơng cơng chánh, vấn nạn ách tắt và tai nan giao thơng xảy ra thường xuyên trong đơ thị nước ta nĩi chung và địa điểm đặt nghiên cứu đề tài nĩi riêng….. Mặc dù về kinh phí thì cơng trình cầu vượt dành cho người đi bộ cĩ thấp hơn cơng trình hầm giao thơng nhưng hầm giao thơng vượt qua cầu vượt ở chỗ là mỹ quan đơ thị và hầm giải quyết vấn đề giao thơng trong tương lai.
Đây là những gì mà cơng trình nghiên cứu này chứng thực hiệu quả của cơng trình ngầm giao thơng dành cho người đi bộ đặt trong đơ thị cũng như tại địa điểm ứng dụng đề tài là ngay phần đường dành cho người đi bộ trước cổng trường Trịnh Hồi Đức và Quảng Trường Tỉnh.
Phạm Thái Thạnh
TAØI LIỆU THAM KHẢO
1. Nghị Định về xây dựng ngầm đơ thị –Số 41/2007 ND-CP–(22-3-2007). 2. Khơng gian ngầm đơ thị và lợi ích của xây dựng ngầm – Nguyễn Đức Toản - Viện Khoa Học Cơng Nghệ Giao Thơng Vận Tải Hà Nội .
3. Một vài dự báo xu hướng trong xây dụng ngầm – Nguyễn Đức Toản – Viện Khoa Học Cơng Nghệ Giao Thơng Vận Tải Hà Nội – 2006.
4. Xây dựng cơng trình ngầm giao thơng ở Việt Nam: quá khứ, hiện tại và tương lai – TS Bùi Đức Chính; Nguyễn Đức Toản – Viện Khoa Học Cơng Nghệ Giao Thơng Vận Tải Hà Nội – 2004.
5. Cơng tác trắc địa trong xây dựng hầm – Tạp chí KHCN Xây Dựng, số 2/2007.
6. Cơng trình ngầm đơ thị- Quy mơ và triển vọng – PGS.TS Nguyễn Bá Kế – Hội Cơ Học Đất và Địa Kỹ Thuật Cơng Trình.
7. Định hướng GTVT đơ thị ở Việt Nam đến năm 2020 – PGS.TS Nguyễn Văn Thụ – Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, số 12/2000.
8. Khơng gian ngầm đơ thị- Một phần rất trọng yếu trong phát triển xây dựng các thành phố lớn – PGS.TS Nguyễn Bá Kế – Hội Cơ Học Đất và Địa Kỹ Thuật Cơng Trình.
9. Kiểm sốt những tác động của sự dịch chuyển của đất trong xây dựng hầm đơ thị – Nguyễn Đức Toản –Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, 6/2001.
10. Một số vấn đề kinh tế – kỹ thuật và mơi trường sinh thái trong xây dựng cơng trình ngầm đơ thị – PGS.TS Nguyễn Bá Kế – Hội Cơ Học Đất và Địa Kỹ Thuật Cơng Trình.
11. Vấn đề An ninh cho hầm ở Việt Nam – Nguyễn Đức Toản – Tạp chí Cầu