Báo cáo khoa học: "ĐỊA MÔI TRƯỜNG VỚI KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ KHÔNG GIAN NGẦM ĐÔ THỊ HÀ NỘI"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo khoa học: "địa môi trường với khai thác và sử dụng hiệu quả không gian ngầm đô thị hà nội"', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "ĐỊA MÔI TRƯỜNG VỚI KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ KHÔNG GIAN NGẦM ĐÔ THỊ HÀ NỘI"

ĐỊA MÔI TRƯỜNG VỚI KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ KHÔNG GIAN NGẦM ĐÔ THỊ HÀ NỘI ThS. NCS. NGUYỄN ĐỨC MẠNH Bộ môn Địa Kỹ thuật Khoa Công trình KS. NGUYỄN NGỌC LÂN Bộ môn Vật liệu Xây dựng Viện KH&CNXD GT Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Việc khai thác và sử dụng không gian ngầm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với những đô thị như thủ đô Hà Nội. Những đặc điểm đặc thù của không gian ngầm vùng Hà Nội và sự biến đổi địa môi trường do hoạt động khai thác lãnh thổ của con người, có ảnh hưởng lớn đến sự an toàn và ổn định khi thi công cũng như khai thác các công trình ngầm và công trình trên mặt Summary: The exploitation and use underground space mean special important for municipalities as the Hanoi capital. The particular characteristics of underground space in Hanoi and the variation in local geological environment due to mining activities of human territory, have a great influence safety and stability when construction as well as exploitation of the underground and on the surface. là, cần phải xem xét tổng hợp và điều kiện I. ĐẶT VẤN ĐỀ tương tác, các quá trình chuyển đổi tự nhiên của thạch quyển, thủy quyển và sinh quyển Không gian ngầm Hà Nội là nguồn tài dưới tác động của các hoạt động kỹ thuật, các nguyên đất xây dựng rất quan trọng, đã, đang đặc điểm việc xây dựng và khái thác công và sẽ được khai thác sử dụng với các mục trình trên mặt và công trình ngầm. Đặc điểm đích khác nhau như: bố trí các công trình hạ và cường độ sự phát triển các quá trình này tầng ngầm (thoát nước, cấp nước, cáp điện thường được quyết định bởi cấu trúc địa chất, …), phần kết cấu ngầm hay tầng hầm các tòa các điều kiện địa chất thủy văn và địa chất nhà cũng như các hệ thống giao thông ngầm công trình, cũng như bởi sự đặc thù và mức độ (metro, hầm vượt, bãi đỗ xe …). Sử dụng hợp tác động nhân sinh trong trong không gian lý nguồn tài nguyên này góp phần làm tốt hơn ngầm. môi trường sống của con người, đồng thời cho phép bảo tồn tối đa cảnh quan tự nhiên và II. ĐẶC ĐIỂM ĐẶC THÙ KHÔNG GIAN kiến trúc đô thị đã có. NGẦM HÀ NỘI Việc phân tích và đánh giá ảnh hưởng Chủ yếu lãnh thổ Hà Nội nằm trong đới đến trạng thái địa môi trường có ý nghĩa quan sụt địa hào trung tâm của trũng Hà Nội thuộc trọng và tính chất nguyên tắc khi vạch chiến miền kiến tạo Đông Bắc - Bắc Bộ, đới này lược, cũng như lập dự án qu y hoạch khai thác nằm kẹp giữa các đứt gãy sâu Sông Chảy ở sử dụng không gian ngầm tại Hà Nội. Nghĩa
phía Tây Nam và Sông Lô phía Đông Bắc, phân bố rộng rãi trong vùng Hà Nội. Chúng lộ đồng thời cắt qua cấu trúc Trung Tâm và ra trên mặt ở Đông Anh, Sóc Sơn và diện nhỏ Đông Bắc thuộc hệ chuẩn uốn nếp Đông Việt ở Cổ Nhuế - Xuân Đỉnh và khu vực Nghĩa Nam, còn phía Tây Nam giáp với hệ uốn nếp Đô, gồm có hai tập trầm tích. Tập dưới là các Tây Việt Nam. Với đặc điểm như vậy, lãnh trầm tích rời, gồm cát nhỏ đến thô, có khi lẫn thổ Hà Nội gắn liền các đặc điểm chung của sạn sỏi, còn tập trên gồm cát pha, sét pha hoặc trũng Hà Nội, với cấu trúc kiến tạo rất phức sét màu loang lổ đặc trưng có chỗ lẫn tàn tích tạp, mức độ động và dập vỡ vỏ trái đất mạnh. hữu cơ. Những thành tạo trầm tích cuội, sỏi và Nguồn gốc của mọi vận động nội sinh lãnh cát của các hệ tầng Lệ Chi, Hà Nội và Vĩnh thổ Hà Nội chịu ảnh hưởng của sự vận hành Phúc là tầng chứa nước Pleistocen (qp) phong hai hệ đứt gãy Sông Hồng và Đông Triều. phú và quan trọng của Hà Nội. Các thành tạo Holocen dưới - giữa hệ tầng Hải Hưng có Trên mặt cắt Kainozoi lãnh thổ Hà Nội nguồn gốc hồ-đầm lầy, biển và đầm lầy. phát triển đầy đủ các thành tạo Oligocen (E3), Thành phần gồm sét, sét pha dẻo chảy đến Neogen (N) và đệ Tứ (Q). Với nền trầm tích chảy lẫn tàn tích hữu cơ, sét xám xanh đặc đệ Tứ khá dày, có thể đạt trên 120m, đến nay trưng và than bùn. Các thành tạo chứa hữu cơ và trong tương lai đối tượng này chủ yếu được Hải Hưng có tính dị hướng cao, mức độ thành khai thác và sử dụng cho mục đích xây dựng đá thấp, thường nằm trên bề mặt không bằng công trình tại Hà Nội. Từ dưới lên trên, các phẳng của các trầm tích sét bột tầng Vĩnh thành tạo đệ Tứ vùng Hà Nội gồm hệ tầng Lệ Phúc và phân bố không liên tục, tạo nên tính Chi (aQ11lc), Hà Nội (a,apQ12-3hn), Vĩnh Phúc phức tạp của điều kiện địa chất công trình tại (a,lbQ13vp), Hải Hưng (m,lb,bQ21-2hh) và Thái những nơi chúng có mặt. Hệ tầng Thái Bình là Bình (a,alb,aQ23tb) [1]. trầm tích đệ Tứ trẻ nhất, phân bố rộng rãi, Các thành tạo trầm tích sông hệ tầng Lệ gồm hai phụ hệ với tổng bề dày có thể đạt Chi, từ dưới lên gồm cuội, sỏi, cát lẫn bột sét 46m. Phụ hệ tầng Thái Bình dưới là các thành có nơi là bột sét ở bên trên. Các thành tạo đệ tạo trầm tích sông, sông - hồ - đầm lầy, phân Tứ cổ nhất này phân bố phổ biến ở vùng Hà bố rộng rãi ở bề mặt đồng bằng trong đê, Nội, không lộ ra trên mặt, thường gặp ở độ thành phần gồm cát thô, cát vừa có khi lẫn sâu 45 – 69,5m, với tổng bề dày 25 - 30m. Hệ sạn, cát nhỏ và cát bột (nằm dưới) và bột sét, tầng Hà Nội phân bố rộng khắp phạm vi Hà sét bột hay cát sét có nơi lẫn tàn tích hữu cơ Nội, được lộ ra ở phần rìa đồng bằng (vùng (nằm trên). Phụ hệ tầng Thái Bình trên là các đồi gò Sóc Sơn), phần còn lại bị phủ bởi các trầm tích bãi bồi và lòng sông, phân bố ngoài trầm tích trẻ hơn. Là các thành tạo sông và đê sông Hồng, Đuống, Cà Lồ, …, với thành sông lũ, thành phần gồm cuội, sỏi, cát, nhiều phần gồm cuội, sỏi, cát lẫn ít bột sét (nằm nơi có cát pha hay sét pha ở bên trên. Với giá dưới) và bột sét, cát bột (nằm trên). Các thành trị mô đun tổng biến dạng khá cao (>70 MPa), tạo cát hệ tầng Thái Bình là tầng chứa nước các tầng cuội sỏi Lệ Chi và Hà Nội là lớp chịu Holocen (qh) khá phong phú. lực quan trọng cho móng cọc đối với các công Với ba tầng đất yếu Vĩnh Phúc, Hải trình lớn trên địa bàn thành phố. Các trầm tích Hưng và Thái Bình là các trầm tích nguồn gốc Pleistocen muộn - hệ tầng Vĩnh Phúc có hồ - đầm lầy và đầm lầy, cùng với cấu trúc nguồn gốc sông, hồ và hồ - đầm lầy được
kiến tạo phức tạp tạo nên tính đặc thù của Thanh Trì và nhiều điểm sạt lở bờ sông H ồng không gian ngầm vùng Hà Nội. nhiều năm qua nằm trong phạm vi đới phá hủy của đứt gãy kiến tạo. III. CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA MÔI TRƯỜNG Với sự có mặt các trầm tích cát (Thái KHI KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG KHÔNG Bình, Vĩnh Phúc) dọc theo sông Hồng và GIAN NGẦM HÀ NỘI Sông Đuống, nhiều trường hợp nằm ngay Như đã biết, đa phần diện tích Hà Nội dưới các lớp đất loại sét có bề dày nhỏ (2 - nằm vùng ảnh hưởng trực tiếp của hệ đứt gãy 3m) trong mặt cắt cấu trúc nền đê, kết quả làm Sông Hồng. Hệ này không chỉ gồm các đứt hình thành những khu vực trong đê dâng cao gãy sâu phương Tây Bắc - Đông Nam (đứt mực nước ngầm vào mùa mưa. Khi đó, ngoài gãy Sông Hồng, Sông Chảy, Vĩnh Ninh, Phúc ảnh hưởng đến sự thay đổi trạng thái và giảm Yên-Yên Viên, Sông Lô), mà còn các đứt gãy độ bền của đất do ngập nước, cần chú vấn đề Đông Bắc - Tây Nam (đứt gãy đường 6), các tăng áp lực dòng thấm gây biến dạng thấm đứt gãy nhánh á kinh tuyến và á vĩ tuyến. (cát chảy, xói ngầm) , tăng áp lực nước lỗ rỗng Hoạt động của các đứt gãy này được ghi nhận trong đất , sụt lở hay bùng nền khi thi công hố bởi các dị thường nhiệt, trượt đất, nứt đất móng, khai đào ngầm, cũng như sự làm việc ngầm và đặc biệt đặt Hà Nội trong phạm vi của các hệ thống công trình ngầm khu vực dọc đới động đất cấp 7 - 8. Với trên 30 điểm nứt theo và nằm trong đê. Mặt khác, sự chiếm chỗ đất ngầm được xác nhận ở lãnh thổ Hà Nội, sẽ của các hệ thống công trình ngầm lớn (Metro, là những yếu tố nguy hiểm không thể không co l lector ...) nằm trong các tầng chứa nước qp tính đến khi vạch chiến lược khai thác không hay qh , làm giảm lớp dẫn nước và gây dâng gian ngầm trong vùng này, đồng thời chính nó mực nước ngầm cục bộ, đe dọa đến sự ổn định tạo kênh dẫn nguồn ô nhiễm xuống các nước lâu dài khi khai thác chúng. và đất bên dưới. Hai trận động đất cường độ Các tầng đất cát hệ tầng Thái Bình và 5,1 Richter (8/1278 và 10/1285) và rất nhiều Vĩnh Phúc, tại nhiều khu vực trong không trận nhỏ hơn đã được ghi nhận trên địa bàn Hà gian ngầm Hà Nội có tính chất cát chảy rõ rệt, Nội, rõ ràng hiện tượng động đất và hậu quả thể hiện bởi hệ số không đều đều hạt khá nhỏ thảm họa của nó luôn thời sự và rất quan trọng (η = 2,6 - 9,7) và độ ổn định huyền phù có đối với xây dựng, đặc biệt là xây dựng công khi phân tích thành phần hạt khá cao (có khi trình ngầm. Sự có mặt các thành tạo đất loại >24cm3 ), hay khả năng xói ngầm (η = 16,2 - cát chứa nước, đặc biệt cát kém chặt hệ tầng 21,7). Nghĩa là, khi khai đào ngầm, hố móng Thái Bình phân bố gần mặt đất, mực nước hay khoan cọc nhồi trong các tầng đất cát ở ngầm nông và với hàm lượng hạt bụi khá cao Hà Nội, quá trình biến dạng thấm (cát chảy, (22,5 - 68,3%), chúng hoàn toàn có thể xảy ra xói ngầm) hoàn toàn có thể xảy ra khi thỏa sự hóa lỏng khi xảy ra động đất cấp 7 - 8 . Tại mãn điều kiện áp lực thấm, gây trở ngại khi các khu vực phân bố thành tạo hồ-đầm lầy thi công, đòi hỏi biện pháp thi công chuyên (đất yếu tầng Vĩnh Phúc, Hải Hưng, Thái biệt và có thể gây biến dạng hay phá hủy nền Bình), tính chất bất lợi địa chấn sẽ tăng lên đất. Chính sự hình thành những mạch đùn, đáng kể đối với nền đất và công trình khi mạch sủi ở nền đê sông Hồng trong mùa mưa động đất. Theo ý kiến của một nhà địa chất, vị những năm qua, là dạng biểu hiện của biến trí vỡ đê (1915) sau đó hình thành đầm tại
chất ăn mòn này của nước ngầm vùng Hà Nội cần được xem xét cả quá trình diễn biến theo Như nhiều nghiên cứu đã cho biết, tốc độ nguồn gây ô nhiễm chúng khi lựa chọn vật lún mặt đất do hạ thấp mực nước ngầm (khai liệu xây dựng cho các công trình ngầm, hay thác nước ngầm) những năm qua diễn ra với phần ngầm các công trình trên mặt phân bố tốc độ khá lớn (5 - 35mm/năm), các phễu hạ trong các tầng đất chứa nước này. thấp mực nước ngày càng mở rộng và độ hạ Yếu tố nhiễm bẩn môi trường ngầm thấp ngày càng lớn. Sự biến đổi môi trường thành phố bởi sự rò rỉ từ các hệ thống thoát địa chất này, không chỉ gây biến dạng các nước thải và các bãi rác thải sinh hoạt có ý công trình trên mặt, vô hiệu hóa các hệ thống nghĩa địa môi trường quan trọng. Các hệ thoát nước, ngập úng cục bộ trong thành phố, thống thoát nước thải được xem như nguồn mà sẽ là một trong những nguyên nhân quan cục bộ của sự ô nhiễm vô cơ, hữu cơ và vi trọng gây biến dạng các công trình ngầm, đặc biệt với các hệ thống đường ngầm M etro hay sinh của không gian ngầm thành phố. các nút giao thông ngầm sẽ xây dựng tại Hà Như đã biết, ở khu vực nội thành Hà Nội, Nội. Có lẽ, chính nguyên nhân này gây ra sự nhiều tuyến cống thải được xây dựng từ biến dạng không đều hầm Kim Liên, làm nứt những năm 30 thế kỷ trước, đến nay xuống khe co giãn dẫn đến rò rỉ nước ngầm như hiện cấp nghiêm trọng. Sự rò rỉ thường xuyên từ nay. các hệ thống cống thải sinh hoạt, sự thẩm thấu Trong mặt cắt trầm tích đệ Tứ không từ những hệ thống kênh mương và sông thoát gian ngầm Hà Nội, có mặt hai tầng chứa nước nước bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ô nhiễm phong phú Pleistocen (qp) và Holocen (qh). nước ngầm và đất trong không gian ngầm Hà Nhiều khu vực trên địa bàn Hà Nội, các tầng Nội ngày càng mạnh. Sự kéo dài và thường nước này đã và đang bị ô nhiễm ngày càng xuyên bị nhiễm bẩn bởi các dòng nước thải nghiêm trọng, tạo điều kiện hình thành môi sinh hoạt, góp phần thúc đẩy quá trình thay trường yếm khí khi có mặt các vật chất hữu cơ đổi bất lợi về thành phần hóa học của nước tự nhiên hoặc do ô nhiễm trong đất. Đặc điểm ngầm, đồng thời tạo điều kiện thay đổi trạng này được thể hiện bởi đại lượng thế ô xi hóa thái và tính chất của đất đá chứa nước đó. Sự khử (Eh) không cao của các tầng nước qp (-88 hình thành môi trường khử do sự ô xi hóa các ÷ +140 mV, thường +20 ÷ +70mV) và qh (-63 chất hữu cơ thường được phát hiện trong các ÷ +132 mV, thường +16 ÷ +80mV), và có xu tầng trầm tích bị ô nhiễm bởi các dòng thải thế giảm do ô nhiễm ở một số nơi (bãi rác cũ sinh hoạt. Sự ô nhiễm không gian ngầm lãnh trong thành phố). Và đó sẽ là điều kiện thuận thổ thành phố còn được tăng nhanh và làm lợi cho quá trình ăn mòn điện hóa đối với các nghiêm trọng thêm từ pha lỏng giàu hữu cơ, kết cấu thép và một số kim loại trong điều được thấm từ các bãi chôn lấp rác trước đây kiện môi trường thiếu ô xi. Mặt khác, độ pH (Thủ Lệ, Thành Công, Thái Hà, Ngọc Khánh, Mễ Trì, ...). của các tầng chứa nước biến đổi trong phạm vi rộng, với qp (3,7 - 8,4) và qh (4,0 - 8,6), Khi các thành phần gây ô nhiễm (vô cơ, nghĩa là tại một số khu vực trên địa Hà Nội, hữu cơ, vi sinh) xâm nhập vào các đất phân nước ngầm có tính ăn mòn axít đối với bê tán chứa nước, tạo môi trường thuận lợi cho vi tông và bê tông cốt thép thông thường. Tính
ổn định của nhiều tòa nhà và công trình ở Hà Nội có liên quan đến sự suy giảm tính biến dạng của đất nền do ô nhiễm đất gây ra. Ví dụ công trình nhà 2 tầng 87 Hai Bà Trưng, xây trên móng băng năm 1925, sau thời gian dài ổn định đến đầu những năm 90 thế kỷ trước xuất hiện lún bổ sung. Hiện tượng lún bổ sung tương tự cũng xảy ra với tòa nhà trụ sở BCH TƯ Đảng (xây năm 1910), tòa nhà thư viện khoa học kỹ thuật và nhiều công trình khác. Ngoài ra, khi phân tích nguyên nhân lún bổ sung và lún quá giới hạn cho phép của các công trình cũ xây trên móng cọc ở địa bàn Hà Nội, sự giảm độ bền và tăng tính biến dạng Sự phát triển dữ dội các điều kiện khử của đất do ô nhiễm không gian ngầm cần ôxi trong không gian ngầm do sự ôxi hóa hữu được nghiên cứu và tính đến. cơ thường kèm theo sự chuyển đổi các hợp Sự xấu dần của tình trạng địa môi trường chất sắt ba về dạng linh động sắt hai. Các hợp chất sắt ba này đóng vai trò là hợp thể và xi trong không gian ngầm thành phố không chỉ măng gắn kết trong đất phân tán. Kết quả sự chuyển đổi trạng thái tiêu cực và tính chất của chuyển đổi này gây ra sự hạ thấp độ bền và đất, mà còn là sự nâng cao mức độ ăn mòn khả năng chịu lực của đất ở nền các công trình của môi trường ngầm với các vật liệu xây và tòa nhà hiện có. Ngoài ra, k hi sự nhi ễ m dựng. Sự dao động sinh hóa mạnh mẽ các chất bẩn nước ngầm bởi các dòng nước thải, nơi có hòa tan trong nước của các khí (CO2, H2S) quá trình khử ôxi của lưu huỳnh với sự tham cùng với sự tích tụ các sản phẩm của sự gia các vi hữu cơ cylphat hóa, dẫn đến sự chuyển hóa vi sinh, góp phần nâng cao tính ăn thành tạo hydro sunfua và hidrotroilit. Sự tích mòn của nước ngầm và đất đối với vật liệu tụ các khí gas sinh hóa ít tan (CH4, N2, H2 …) xây dựng được sử dụng trong các kết cấu ngầm và hệ thống các công trình ngầm. Nghĩa với việc tăng đồng thời khối vi sinh gây ra sự là, khi khai thác không gian ngầm các đô thị nới lỏng (giảm chặt) các lớp đất, kèm theo đó lớn trong các điều kiện cường độ tăng cao và là sự giảm độ bền và mô đun tổng biến dạng sự suy giảm tình trạng địa sinh thái mạnh như của chúng, đồng thời tạo điều kiện hình thành ở Hà Nội, cần chú ý đặc biệt về vấn đề lựa tính chất xúc biến và tăng độ nhạy của đất với chọn vật liệu xây dựng, chúng phải được ổn tải trọng động. Sự bão hòa khí trong các trầm định trong các điều kiện tính ăn mòn cao của tích cát làm giảm góc ma sát trong của chúng, môi trường và đảm bảo tin cậy khai thác công điều này làm tăng sự chuyển tiếp cát sang trình ngầm và hệ thống kỹ thuật ngầm. trạng thái lỏng. Hiện tượng lún bổ sung sau thời gian dài
научно-исследовательской работе. Научный III. KẾT LUẬN руководитель работ проф., д.т.н., Трушко В.Л., Khi giả i quyết những vấn đề liên quan отв. исполнитель проф., д.г.-м.н., Дашко Р.Э., khai thác và sử dụng không gian ngầm tại Hà Санкт-Петербург, 2002 г. (Фонды СПГГИ)♦ Nội, không chỉ tính đến các đặc điểm về điều kiện địa chất hiện tại mà cần xem xét những diễn biến địa môi trường theo không gian và thời gian, nhằm lựa chọn giải pháp thi công, kết cấu và vật liệu xây dựng phù hợp, đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài cho công trình. Vai trò của các chất vô cơ, hữu cơ, đặc biệt là vi sinh vật từ những nguồn ô nhiễm khác nhau thường chỉ được xem xét trong các công trình nghiên cứu ô nhiễm nước ngầm phục vụ sinh hoạt, còn ảnh hưởng của chúng đến sự biển đổi môi trường đất cần phải được nghiên cứu, nhằm khai thác an toàn và hiệu quả không gian ngầm theo mục đích xây dựng tại Hà Nội. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Đức Đại và NNK. Báo cáo điều tra địa chất đô thị thành phố Hà Nội, thuộc “chương trình địa chất đô thị Việt Nam”. Tổng Cục địa chất Việt Nam, Hà Nội, 1996. [2]. Nguyễn Huy Phương và NNK. Thu thập, kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ sung lập bản đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ đô, báo cáo đề tài trọng điểm thành phố Hà Nội. ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội, 2005. [3]. Vũ Công Ngữ và NNK. Nghiên cứu đánh giá bổ sung điều kiện đất nền vùng Hà Nội và vùng phụ cận và giải pháp nền móng công trình, báo cáo khoa học tổng kết đề tài. Liên hiệp khoa học sản xuất địa chất xây dựng và cấp nước, Hà Nội, 2007. [4]. Terzaghi K., Peck R.B., Mesri G.. Soil Mechanics in Engineering Prentice Hall. New Jersy, 1996. [5]. Научные основы обеспечения безопасности жизнедеятельности мегаполисов. Отчет о