TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG HẦM METRO TUYẾN SỐ 3B TP. HCM (GA HỒ CON RÙA – GA HOA LƯ)
GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HÙNG SVTH: LÊ TÙNG VIÊN
TP. Hồ Chí Minh, năm 2020
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................... 14
1.1. Giới thiệu về đường sắt đô thị ....................................................................... 14
1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của đường sắt đô thị ............................... 14
1.1.2. Đặc điểm của đường sắt đô thị.................................................................. 15
1.1.2.1. Ưu điểm ............................................................................................ 15
1.1.2.2. Nhược điểm ....................................................................................... 16
1.1.3. Công trình ngầm trong đường sắt đô thị ................................................... 16
1.2. Thực trạng giao thông của Tp. Hồ Chí Minh ................................................. 17
1.2.1. Thực trạng giao thông thành phố .............................................................. 17
1.2.1.1. Hạ tầng Đường bộ ............................................................................. 20
1.2.1.2. Mạng lưới Đường sắt ......................................................................... 20
1.2.1.3. Hạ tầng Đường thuỷ .......................................................................... 21
1.2.1.4. Hạ tầng Hàng không .......................................................................... 22
1.2.2. Nhận xét về giao thông đô thị thành phố................................................... 23
1.2.2.1. Nhu cầu đi lại .................................................................................... 23
1.2.2.2. Cơ cấu các phương thức vận tải hành khách công cộng ..................... 23
1.2.3. Giải pháp cho giao thông thành phố ......................................................... 24
1.2.3.1. Đường sắt đô thị ................................................................................ 24
1.2.3.2. Đường sắt đô thị khác ........................................................................ 26
1.3. Sự cần thiết và tính cấp bách của dự án ......................................................... 28
1.3.1. Vị trí, vai trò của thành phố Hồ Chí Minh đến sự phát triển chung của cả
nước ................................................................................................................... 28
1 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1.4. Giới thiệu về tuyến metro số 3b: Ngã Sáu Cộng Hòa-Hiệp Bình Phước ........ 29
1.4.1. Mục tiêu dự án ......................................................................................... 29
1.4.2. Quy mô dự án ........................................................................................... 30
1.4.3. Điều kiện tự nhiên của khu vực dự án ....................................................... 31
1.4.3.1. Đặc điểm khí hậu ............................................................................... 31
1.4.3.2. Điều kiện địa chất .............................................................................. 32
1.4.3.3. Điều kiện thủy văn ............................................................................ 32
1.4.3.4. Điều kiện địa hình ............................................................................. 32
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ SỞ CỦA TUYẾN SỐ 3B ............................................ 34
2.1. Phương án tuyến ........................................................................................... 34
2.1.1. Tiêu chí đánh giá và lựa chọn tuyến ......................................................... 34
2.1.2. Phương án hướng tuyến số 3b ( Đoạn từ km 2+670 đến km 3+440) ......... 34
2.1.3. Cấu trúc tuyến .......................................................................................... 35
2.2. Dữ liệu thiết kế ............................................................................................. 35
2.2.1. Tài liệu và tiêu chuẩn sử dụng .................................................................. 35
2.2.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật ............................................................................ 36
2.2.2.1. Khổ đường ........................................................................................ 36
2.2.2.2. Bán kính đường cong tối thiểu ........................................................... 36
2.2.2.3. Chiều dài đường cong tối thiểu và chiều dài đoạn thẳng tối thiểu ...... 36
2.2.2.4. Độ dốc ............................................................................................... 36
2.2.2.5. Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc ......................................................... 37
2.2.2.6. Chiều rộng mặt nền đường................................................................. 37
2.2.2.7. Khoảng cách giữa hai tim đường ....................................................... 38
2 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.2.3. Nguyên tắc thiết kế công trình hầm metro ................................................ 38
2.2.3.1. Nguyên tắc thiết kế mặt bằng công trình ............................................ 38
2.2.3.2. Nguyên tắc thiết kế mặt dọc công trình hầm ...................................... 39
2.2.3.3. Nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang hầm.............................................. 41
2.2.4. Đoạn tuyến thiết kế .................................................................................. 43
2.2.5. Thông số kỹ thuật của tuyến ..................................................................... 43
2.2.5.1. Các thông số chính ............................................................................ 43
2.2.5.2. Kiến trúc tầng trên ............................................................................. 45
2.3. Bình đồ trắc dọc của tuyến ............................................................................ 51
2.3.1. Bình đồ..................................................................................................... 51
2.3.2. Trắc dọc ................................................................................................... 53
2.4. Phương án sơ bộ ........................................................................................... 54
2.4.1. Lựa chọn phương án thi công ................................................................... 54
2.4.2. Lựa chọn máy khiên đào .......................................................................... 56
2.4.3. Lựa chọn mặt cắt ngang hầm .................................................................... 58
2.4.3.1. Lựa chọn loại mặt cắt ........................................................................ 58
2.4.3.2. Lựa chọn phương án mặt cắt .............................................................. 59
2.5. Lựa chọn kết cấu .......................................................................................... 62
2.5.1. Kết cấu vỏ hầm ........................................................................................ 62
2.5.2. Kết cấu ga ................................................................................................ 63
2.5.2.1. Nguyên tắc bố trí khoảng cách ga ...................................................... 63
2.5.2.2. Chức năng, nhiệm vụ của ga .............................................................. 63
2.5.3. Hệ thống cung cấp điện năng .................................................................... 64
3 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.5.4. Hệ thống thoát nước ................................................................................. 66
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ KỸ THUẬT ....................................................................... 69
3.1. Tính toán thiết kế vỏ hầm ............................................................................. 69
3.1.1. Số liệu tính toán ....................................................................................... 69
3.1.2. Tải trọng tác dụng lên kết cấu ................................................................... 70
3.1.2.1. Tải trọng chủ động thường xuyên ...................................................... 72
3.1.2.2. Lực khoan đàn hồi của đất ................................................................. 74
3.1.2.3. Tải trọng tạm thời của các phương tiện giao thông ............................ 75
3.1.2.4. Các tải trọng khác .............................................................................. 76
3.1.3. Kết cấu vỏ hầm ........................................................................................ 77
3.1.4. Tính toán nội lực ...................................................................................... 80
3.1.4.1. Tính toán hầm với phần mềm Plaxis .................................................. 80
3.1.4.2. Kết quả nội lực sau khi chạy Plaxis ................................................... 92
3.1.5. Kiểm toán nội lực ..................................................................................... 93
3.1.6. Tính toán và bố trí cốt thép ....................................................................... 94
3.1.6.1. Tính toán cốt thép chịu momen, lực cắt ............................................. 94
3.1.6.2. Tính toán cốt thép chịu lực cắt ........................................................... 97
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG ...................................................... 98
4.1. Giới thiệu công nghệ đào hầm bằng khiên đào (Shield method – SM) .......... 98
4.1.1. Điều kiện áp dụng và cấu tạo của khiên .................................................... 98
4.1.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ tổng quát ..................................................... 100
4.1.3. Cấu tạo khiên đào áp lực đất Earth pressure balance (EPB) .................... 103
4.1.3.1. Cấu tạo khiên................................................................................... 103
4 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
4.2. Đào hầm bằng máy khoan hầm TBM .......................................................... 104
4.2.1. Cấu tạo và sự hoạt động của máy TBM .................................................. 105
4.2.2. Ưu nhược điểm của TBM ....................................................................... 108
4.2.2.1. Ưu điểm .......................................................................................... 108
4.2.2.2. Nhược điểm của TBM ..................................................................... 108
4.3. Thiết kế thi công ......................................................................................... 109
4.3.1. Một số vấn đề chung .............................................................................. 109
4.3.1.1. Điều kiện thi công ........................................................................... 109
4.3.1.2. Nguyên tắc thiết kế - tổ chức thi công .............................................. 110
4.3.1.3. Trình tự thi công bằng TBM ............................................................ 110
4.3.2. Xác định thông số của khiên ................................................................... 111
4.3.2.1. Đường kính ngoài của khiên (D) ...................................................... 111
4.3.2.2. Độ nhanh nhạy của khiên (L/D) ....................................................... 112
4.3.2.3. Xác định lực đẩy của kích khiên ...................................................... 113
4.4. Tổ chức thi công hầm ................................................................................. 114
4.4.1. Công tác chủng bị mặt bằng ................................................................... 114
4.4.2. Công tác lắp ráp khiên đào ..................................................................... 114
4.4.3. Vận hành gương đào .............................................................................. 116
4.4.4. Định hướng và đo đạc vỏ hầm ................................................................ 118
4.4.5. Vận chuyển đất đào lên mặt đất .............................................................. 119
4.4.6. Biện pháp lắp ráp các phiến hầm ............................................................ 120
4.4.7. Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm .............................................................. 122
4.4.7.1. Mục đíc bơm vữa sau vỏ hầm .......................................................... 122
5 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
4.4.7.2. Các giai đoạn bơm vữa sau vỏ hầm.................................................. 122
4.4.8. Giải pháp thi công đổ vỏ bê tông chống thấm bên trong hầm .................. 124
4.4.9. Công tác tổ chức thi công ....................................................................... 125
4.4.10. Lập bảng tiến độ thi công ..................................................................... 126
4.5. Công tác an toàn và vệ sinh môi trường ...................................................... 127
4.5.1. Công tác an toàn ..................................................................................... 127
4.5.1.1. Các biện pháp đề phòng tai nạn ....................................................... 127
4.5.2. Công tác vệ sinh môi trường ................................................................... 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 133
6 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Tình trạng tắt nghẽn tại giờ cao điểm ......................................................... 18
Hình 1.2. Bảng đồ đầu mối đường sắt thời Pháp thuộc ............................................... 21
Hình 1.3. Hình ảnh Tân Cảng ở Tp.HCM .................................................................. 22
Hình 1.4. Hiện trạng giao thông đô thị trong Tp.HCM ............................................... 23
Hình 1.5. Bản đồ quy hoạch hệ thống đường sắt đô thị. ............................................. 27
Hình 1.6. Bảng đồ vị trí Thành Phố Hồ Chí Minh ...................................................... 28
Hình 1.7. Sơ đồ hướng tuyến số 3b ............................................................................ 30
Hình1.8 biểu đồ phân bố lượng mưa và nhiệt độ trong năm ....................................... 31
Hình 2.2. Phương án tuyến dự kiến hầm song song .................................................... 37
Hình 2.2. Khổ giới hạn kiến trúc ................................................................................ 37
Hình 2.3. Hầm bằng phẳng ........................................................................................ 40
Hình 2.4. Hầm dốc một hướng ................................................................................... 40
Hình 2.5. hầm dốc hai hướng ..................................................................................... 40
Hình 2.6. Mặt cắt ngang hình tròn .............................................................................. 41
Hình 2.7. Mặt cắt hình ống nhòm ............................................................................... 42
Hình 2.8. Mặt cắt hình chữ nhật ................................................................................. 42
Hình 2.9. Mặt cắt hình mong ngựa ............................................................................. 42
Hình 2.10. Mặt cắt dạng tường đứng có vòm ............................................................. 43
Hình 2.11. Kết cấu tầng trên nền đường ..................................................................... 47
Hình 2.12. Cấu tạo liên kết ray UIC-54 ...................................................................... 48
Hình 2.13. Cấu tạo ray UIC-54 .................................................................................. 49
Hình 2.14. Hệ thống ngàm gắn ray Nabla .................................................................. 51
Hình 2.15. Bình đồ tuyến thiết kế (ga Hồ Con Rùa – ga Hoa Lư) ............................... 53
Hình 2.16. Trắc dọc đoạn tuyến thiết kế (ga Hồ Con Rùa – ga Hoa Lư). .................... 54
Hình 2.17. Khiên đào TBM cân bằng áp lực đất ........................................................ 57
Hình 2.18. Mặt cắt ngang hình chữ nhật đào hở ......................................................... 58
Hình 2.19. Mặt cắt ngang hình tròn đào kín bằng TBM ............................................. 59
7 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.20. Mô phỏng phương án 2 hầm đơn song song ............................................. 60
Hình 2.21. Mô phỏng phương án hầm tuyến đôi cho cả 2 làn chạy ............................ 60
Hình 2.23. Sơ đồ cung cấp điện năng cho tuyến. ........................................................ 65
Hình 2.24. Mô phỏng 3d hệ thống lấy điện từ trên cao của đoàn tàu .......................... 66
Hình 2.26. Hệ thống thoát nước theo phương dọc hầm .............................................. 67
Hình 2.27. Hệ thống thoát nước theo phương dọc hầm .............................................. 68
Hình 3.1. Các loại tải trọng lên kết cấu ...................................................................... 72
Hình 3.3. Các tải trọng giao thông tác dụng lên hầm .................................................. 76
Hình 3.4. Các mảnh ghép vỏ hầm được đưa vào lắp ghép trong hầm ......................... 77
Hình 3.5. Mô hình và bố trí các đốt hầm trong thực tế ............................................... 79
Hình 3.6. Khai báo điều kiện biên. ............................................................................. 80
Hình 3.7. Khai báo thông số chi tiết lớp đất. .............................................................. 81
Hình 3.8. Gán địa chất vào mô hình. .......................................................................... 82
Hình 3.9. Khai báo khiên TBM .................................................................................. 82
Hình 3.10. Khai báo khiên TBM và vỏ hầm ............................................................... 83
Hình 3.11. Gán tải trọng và gán hầm. ......................................................................... 83
Hình 3.12. Áp lực nước và áp lực ngang của nền đất vào hầm ................................... 85
Hình 3.13. Hoàn thành các giai đoạn thi công. ........................................................... 85
Hình 3.14. Chạy các giai đoạn tính toán thi công. ...................................................... 86
Hình 3.15. Biến dạng lưới phần tử của mô hình. ........................................................ 87
Hình 3.16. Biểu đồ chuyển vị hầm bên trái ................................................................ 88
Hình 3.17. Biểu đồ chuyển vị hầm bên phải ............................................................... 88
Hình 3.18. Biểu đồ lực dọc hầm bên trái. ................................................................... 89
Hình 3.19. Biểu đồ lực dọc bên phải. ......................................................................... 89
Hình 3.20. Biểu đồ lực cắt hầm bên trái ..................................................................... 90
Hình 3.21. Biểu đồ lực cắt hầm bên phải.................................................................... 90
Hình 3.22. Biểu đồ bao momen hầm bên trái ............................................................. 91
Hình 3.23. Biểu đồ bao momen hầm bên phải. ........................................................... 92
Hình 4.1. Khiên cân bằng áp lực đất .......................................................................... 98
8 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.2. Khiên chống đỡ bằng vữa ........................................................................... 99
Hình 4.3. Khiên chống đỡ bằng nén khí ..................................................................... 99
Hình 4.4. Cấu tạo khiên đào ..................................................................................... 100
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý công nghệ đào hầm bằng khiên đào ................................ 100
Hình 4.6 + Hình 4.7. Cấu tạo khiên đào cơ giới ....................................................... 102
Hình 4.8. Chu trình làm việc của khiên đào ............................................................ 103
Hình 4.9. Khiên thủy lực / Khiên hỗn hợp với hệ thống buồng đôi........................... 106
Hình 4.10. Các thành phần cơ bản của máy đào hầm ............................................... 107
Hình 4.11. Phân loại máy khoa hầm TBM và điều kiện áp dụng .............................. 108
Hình 4.12. Sơ đồ trình tự thi công hầm bằng TBM .................................................. 111
Hình 4.13. Tính toán chiều dài đuôi khiên và kích thước của khiên.......................... 111
Hình 4.17. Sử dụng máy đo quang học để đinh hướng cho hầm ............................... 119
Hình 4.18. Sử dụng máy đo quang học để đo biến dạng và chuyển vị cho hầm ........ 119
Hình 4.19. Lắp đặt mảnh khoá K ............................................................................. 121
Hình 4.20. Lắp đặt các khiên so le ........................................................................... 122
9 SVTH: LÊ TÙNG VIÊN MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1 Các thông số về bình đồ .............................................................................. 44
Bảng 2.2. Các thông số về mặt cắt dọc ....................................................................... 44
Bảng 2.3. Các đặc trưng cơ bản của đường sắt Metro................................................. 45
Bảng 2.4. Các kích thước chính của to axe ................................................................. 45
Bảng 2.5. Các thông số thiết kế .................................................................................. 45
Bảng 2.6. Các thông số về kích thước ke ga ............................................................... 46
Bảng 2.7. Bảng thông số về ray ................................................................................. 48
Bảng 2.8. Trị số mở rộng ray đoạn đường cong ......................................................... 49
Bảng 2.9. So sánh phương pháp đào TBM và đào hở ................................................. 55
Bảng 2.10. Tính năng của 2 loại máy khiên đào ......................................................... 57
Bảng 2.11. So sánh quang điểm hầm đôi và hầm đơn................................................. 61
Bảng 2.12. Bảng phân chia các ga đường sắt đô thị theo chức năng ........................... 64
Bảng 2.13. Thống kê các ga trên đoạn tuyến .............................................................. 64
Bảng 3.1. Bảng số liệu thông tin địa chất. .................................................................. 69
Bảng 3.2. Giá trị .................................................................................................... 78
Bảng 3.3.Chi tiết các mảnh ghép hầm ........................................................................ 79
Bảng 3.4. Các đặc trưng cơ bản của kết cấu ............................................................... 94
Bảng 3.5. Tính toán thép chịu Momen ....................................................................... 95
Bảng 4.1. Độ nhạy của khiên ................................................................................... 112
Bảng 4.2. Bảng thống kê các thông số kỹ thuật của khiên đào.................................. 113
Bảng 4.3. Tính năng kỹ thuật của xe vận chuyển ..................................................... 120
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 10 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
LỜI NÓI ĐẦU
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế - chính trị của cả nước, là thành
phố đông dân nhất nước ta. Sự phát triển của thành phố có sự ảnh hưởng rất lớn đến
sự phát triển của đất nước. Thành phố Hồ Chí Minh với hệ thống giao thông đường bộ
và hạ tầng phát triển không ngừng, nhưng với sự phát triển kinh tế và sự phát triển về
các lĩnh vực giáo dục, truyền thông, thể thao, giải trí. Đáp ứng hầu hết nhu cầu của
người dân nên thu hút dân số di cư từ các tỉnh thành về sinh sống và học tập. Tuy vậy,
Thành Phố Hồ Chí Minh đang phải đối mặt với những vấn đề của một đô thị lớn có
dân số tăng quá nhanh từ 4 triệu người năm 1990 lên 8 triệu người năm 2016. Đi kèm
với tốc độ gia tăng chóng mặt của dân số, nhu cầu nhà ở trở thành áp lực nặng nề cho
sự phát triển. Trong nội ô thành phố, đường xá trở nên quá tải, hệ thống giao thông
công cộng kém hiệu quả nên tỉ lệ sử dụng xe bus rất thấp (Với nhu cầu di chuyển rất
lớn thì hệ thông giao thông công cộng chính là xe bus lại không đáp ứng được về khả
năng chuyên chở và sự thuận tiện di chuyển của người dân), phần lớn sử dụng xe mô
tô và gắn máy chiếm tỉ lệ trên 90%. Số phương tiện hoạt động giao thông ở Thành phố
luôn ở mức cao: Tính đến tháng 4 năm 2016, Thành Phố quản lý gần 7,6 triệu phương
tiện (bao gồm gần 580.000 xe ô tô và xấp xỉ 7 triệu xe mô tô). Bên cạnh đó hằng ngày
còn hàng triệu xe mang biển số tỉnh thành khác vào thành phố làm việc, học tập. Vì thế
giao thông thành phố không thể đáp ứng được nhu cầu của người dân nên thường xảy
ra kẹt xe vào các giờ cao điểm. Do đó thực hiện việc nâng cấp các tuyến đường tại các
ngã tư, ngã năm bằng cách làm cầu vượt vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu đi lại của
người dân, điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội trong đô
thị. Vì thế, Trong tình hình cấp bách và cần thiết của thành phố để giải quyết các vấn
đề về đi lại thì tàu điện ngầm lại nổi lên như một cách không thể tốt hơn để giảm bớt
áp lực cho hệ thông giao thông và đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng của người dân.
Hệ thông đường sắt đô thị MRT (Mass Rapid Transit) đã xuất hiện trên thế giới
từ rất lâu, thời gian qua nó đã minh chứng sự tối ưu, hợp lí trong việc giải quyết các
vấn đề giao thông tại các thành phố lớn đông dân cư, nó hạn chế tối đa các vấn đề của
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 11 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
thành phố hiện đại như ô nhiễm, tắt nghẽn, ồn ào, nhu cầu đi lại tăng cao không
ngừng. Nhờ những ưu điểm nỗi trội: Tốc độ cao, khả năng vận chuyển hành khách lớn,
di chuyển êm thuận, ít gây ô nhiễm môi trường, nâng tầm và mức sống của người dân
đô thị.
Việc xây dựng hệ thống đường sắt đô thị UMRT có ý nghĩa rất lớn trong việc
giải quyết các vấn đề giao thông ở đô thị, cho phép sử dụng đất đô thị hợp lí. Loại hình
vận tải này nếu được áp dụng ở nước ta, đặc biệt là ở các thành phố trực thuộc trung
ương như: Hà Nội, Tp.Hồ Chí Minh, Tp. Cần Thơ… hứa hẹn sẽ thay đổi bộ mặt giao
thông đô thị.
Xuất phát từ các vấn đề trên cùng với mục đích nghiên cứu với những kiến thức
đã được học tại Khoa Công Trình Giao Thông nói chung và chuyên ngành Đường Sắt
Metro nói chung, em chọn đề tài tốt nghiệp. ‘’Thiết kế và tổ chức thi công hầm Metro:
Thiết kế tuyến 3B (Ngã Sáu Cộng Hòa – Hiệp Bình Phước), đoạn tuyến km 2+670 (ga
Hồ Con Rùa ) đến km 3+440 (ga Hoa Lư)’’.
Đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương.
- Chương 1: Giới thiệu chung
- Chương 2: Thiết kế cơ sở
- Chương 3: Thiết kế kỹ thuật
- Chương 4: Thiết kế tổ chức thi công
Trong quá trình hoàn thiện đồ án, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn
nhiệt tình của thầy Nguyễn Văn Hùng, cùng quý thầy cô trong bộ môn Đường Sắt
Metro đã trang bị cho em những kiến thức quý báu về chuyên ngành trong suốt những
năm học vừa qua.
Mặc dù có nhiều cố gắng, nổ lực , do thời gian còn hạn chế, tài liệu tham khảo
chưa đầy đủ và làm một lĩnh vực còn khá mới mẻ nên sai sót là điều không thể tránh
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 12 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
khỏi. Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy, Cô và các bạn sinh viên
trong trường để em có thể vững vàng kiến thức và kinh nghiệm trong công tác sau này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 07 năm 2020
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 13 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu về đường sắt đô thị
1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của đường sắt đô thị
Metro (MRT) và đường sắt nhẹ (LRT) là một bộ phận của giao thông đường sắt tốc
độ nhanh trong đô thị, chúng có những ưu điểm: Lượng vận chuyển lớn, tốc độ
nhanh, đúng giờ, thỏa mái và thuận tiện… được ví như giao thông xanh.
Thực trạng chung của các thành phố lớn trên thế giới nói chung và Việt Nam nói
riêng là sự di cư tập trung của các vùng lân cận về thành phố, tốc độ đô thị hóa
nhanh, các thành phố lớn và vừa điều xuất hiện mật độ dân số đông, nhà ở thiếu
thốn, giao thông ùn tắc, môi trường ô nhiễm, năng lượng thiếu hụt… mọi vấn đề
nêu trên là hệ quả của tốc độ đô thị hóa nhanh dẫn đến nhập cư không kiểm soát gây
nên những vấn đề nghiêm trọng trong thành phố.
Ngày 10-01-1863 tại Luân Đôn tuyến Metro đầu máy hơi nước đầu tiên trên thế
giới thi công bằng phương pháp đào lộ thiên đã được thông xe, tuyến dài 6,4km.
Ngày 08-12-1890 tuyến Metro thứ hai được thi công bằng phương pháp khiên cũng
được xây dựng tại Luân Đôn, tuyến dài 5,2km kéo bằng đầu máy điện. Lịch sử
đường sắt đô thị còn sớm hơn cả đường ô tô. Trong một thế kỷ rưỡi đã có những
bước thăng trầm. những thành tựu chung đã có những kết quả đáng kinh ngạc.
Theo tài liệu thống kê của Đức năm 1994 đã có 5300km đường sắt đô thị trải dài
trên thế giới cộng thêm hơn 1000km đang thi công.
Sự phát triển của giao thông đường sắt chia làm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn (1863 -1942): giai đoạn phát triển ban đầu của đường sắt đô thị. Tốc
độ phát triển nhanh nhất ở các nước châu Âu và châu Mĩ. Giai đoạn ban đầu
đường sắt đô thị còn nhiều khuyết điểm như tốc độ vận hành thấp, tỷ lệ đúng
giờ thấp, ô nhiễm tiếng ồn cao, khả năng gia tốc kém, chiếm diện tích lớn xây
dựng do chạy trên mặt đường. Tuy nhiên đương sắt đô thị vẫn là xương sống
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 14 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
của giao thô đô thị thời đó. Để giải quyết những nhược điểm trên người ta đã
đưa đường sắt xuống dưới mặt đất – xây dựng những công trình ngầm.
- Giai đoạn (1924 – 1949) là giai đoạn mà đường sắt đô thị trì trệ trong phát triển
khi mà nghành công nghệ ô tô có những bước phát triển nhanh chóng. Những
tính năng của ôtô là linh hoạt trong đi lại, đầu tư không nhiều đã làm mất đi tính
ưu việt của đường sắt đô thị, dần dần người dân chuyển sang dùng ô tô và các
phương tiện cá nhân nhiều hơn. Chính giai đoạn này đường sắt đô thị không
được sử dụng nhiều thậm chí bị bóc dỡ, phá bỏ.
- Giai đoạn (1949 – 1969) là giai đoạn tái phát triển của đường sắt đô thị. Do ô tô
phát triển quá mức làm tắc nghẽn đường phố, tiếng ồn lớn tiêu hao nhiều nhiên
liệu, chiếm chiều diện tích công cộng vì vậy người ta nhận thức lại rằng giải
quyết giao thông đô thị phải dựa vào đường sắt chạy điện. Sự kết hợp giữa
đường sắt đô thị và các loại hình giao thông công cộng khác sẽ giải quyết tốt
được vấn đề mà các phương tiện giao thông cá nhân gây ra.
- Giai đoạn (1970 – đến nay) Là giai đoạn mà đường sắt đô thị phát triển nhanh
nhất. Sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã phát huy rất nhiều tính ưu việt của loại
hình giao thông này.Nhiều nước trên thế giới đã xác lập phương châm ưu tiên
phát triển giao thông đường sắt đô thị theo hướng hiện đại hóa, áp dụng thành
tựu khoa học kĩ thuật.
1.1.2. Đặc điểm của đường sắt đô thị
1.1.2.1. Ưu điểm
- Nhanh và chính xác, tàu đến và dừng chuyển động ở ga thường không quá 1
phút (giờ cao điểm)
- Hạn chế gây ô nhiễm môi trường, có thể nói tàu điện ngầm là phương tiện công
cộng sạch nhất, không thải ra các loại khí gây ô nhiễm môi trường.
- An toàn: Trong một đêm có tới gần 400 đoàn tàu ngược xuôi, trong lòng đất,
các tàu cách nhau từ 1-3 phút với tốc độ trung bình khoảng 70-75km/h, nhưng
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 15 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
rất hiếm xảy ra tai nạn. Một vài trường hợp xảy ra đa số không tuân thủ nội quy
đi tàu
- Chở được nhiều hành khách: Hệ thống metro có thể chuyên chở hang triệu lượt
1 ngày.
- Thuận tiện dễ tìm: Việc thiết kế một tuyến metro đã đảm bảo về không gian, bố
trí nơi trọng điểm giao tuyến hướng nút giao thông. Bên cạnh đó mỗi ga metro
trong mỗi đoàn tàu đều có biển chỉ đường và sơ đồ hướng dẫn cách đi. Sơ đồ
hướng dẫn đẹp đơn giản dễ tìm dễ đi.
- Đẹp, tham gia giao thông dễ dàng: Nếu được tính toán tốt và có quỹ đất thì
công trình metro sẽ trở thành công trình kiến trúc cho đường phố, mọi thành
phần của xã hội đều có thể tham gia giao thông.
1.1.2.2. Nhược điểm
- Chi phí và bảo dưỡng tốn kém
- Tại các ga chiếm diện tích lớn
- Gây tiếng ồn
- Khi xảy ra tai nạn thì tổn thất và hư hại rất lớn
1.1.3. Công trình ngầm trong đường sắt đô thị
Đường sắt đô thị có 3 loại hình chính: Đường sắt trên cao, đường trên mặt đất và
đường dưới mặt đất. Trong 3 loại hình trên thì việc xây dựng 1 tuyến đường sắt dưới
mặt đất là tốn kém và phức tạp nhất. Đó là một hệ thống công trình ngầm gồm:
Đường cho xe điện chạy, nhà ga, hệ thống thoát nước, thông gió… chi phí xây dựng
tuyến đường thường rất đắt, có thể cao hơn từ 1,5-2 lần so với làm trên mặt đất,
khoảng về gió giảm rất nhiều so với xây dựng trên cao, cường độ đi lại của các
phương tiện giao thông lớn và số lượng người đi bộ nhiều, giá thành xây dựng công
trình trên mặt đất tăng nhanh do phải dịch chuyển nhà, giải phóng mặt bằng. Giá thành
xây dựng công trình ngầm không còn lớn nếu ta bố trí chúng với các công trình hạng
mục trên mặt đất , khi điều kiện kỹ thuật thuận lợi cho việc sử dụng các thiết kế kỹ
thuật tiên tiến, các phương pháp xây dựng nhanh và kinh tế, cũng như mạng kỹ thuật
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 16 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
công trình ngầm nhỏ. Thời gian xây dựng tuyến 20km mất khoảng 5-15 năm nên thu
hồi vốn lâu, kỹ thuật thi công phức tạp, đòi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật tiên tiến.
Tuy tốn kém và phức tạp nhưng tàu điện ngầm lại có những ưu điểm mà hai loại hình
kia không có được khi chúng ta sử dụng hiểu quả không gian ngầm cho phép.
- Tăng cường cấu trúc quy hoạch, kiến trúc đô thị.
- Giải phóng nhiều công trình có tính phụ trợ ra khỏi mặt đất
- Sử dụng đất đai đô thị hợp lý cho việc xây dựng nhà ở, công viên, sân vận động,
khu vực cây xanh.
- Tăng cường vệ sinh môi trường đô thị
- Bảo vệ các tượng đài kiến trúc.
- Giải quyết các vấn đề giao thông
- Trong trường hợp cần thiết công trình ngầm còn dùng cho vấn đề quân sự quốc
phòng.
Bên cạnh đó, việc quy hoạch các chung cư, các khu công nghiệp, trường học, công
viên khu vui chơi giải trí… phải kết hợp với mạng lưới giao thông để tạo nên một khối
thống nhất và hiệu quả nhất…, nhưng đồng thời phải đáp ứng các nhu cầu kiến trúc,
mỹ quan đô thị. Trong công tác phân vùng và công tác phân vùng và bố trí giao thông
theo mặt đứng của giao thông đô thị thì phương án vừa giải quyết các vấn đề giao
thông vừa cho phép tận dụng không gian đô thị đó là thiết kế hệ thống giao thông
ngầm, trong đó điển hính là hệ thống tàu điện ngầm.
1.2. Thực trạng giao thông của Tp. Hồ Chí Minh
1.2.1. Thực trạng giao thông thành phố
- Thành phố Hồ Chí Minh với dân số hiện nay gần 10 triệu người dân sinh sống
tại các tỉnh lân cận (Bình Dương,Long An,Đồng Nai…) tạo thành vùng trọng
điểm kinh tế phía Nam, là một trong những trung tâm thương mại, ngoại giao,
du lịch, văn hóa lớn nhất cả nước. Là nơi tập trung đầu mối giao thông đô thị
gồm : Đường sắt, đường bộ, đường thủy, đường hàng không.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 17 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Tuy nhiên do tốc độ tăng trưởng kinh tế, tốc độ đô thị hóa của thành phố cũng
như các vùng lân cận cao đã làm cho nhu cầu đi lại của người dân là rất lớn. Từ
đó đòi hỏi sự tương ứng của hệ thống giao thông thành phố bao gồm phương
tiện vận tải và hạ tầng.
Hình 1.1. Tình trạng tắt nghẽn tại giờ cao điểm
Thực trạng thành phố liên quan tới giao thông
- Về số người tham gia giao thông: tăng nhanh theo từng năm theo tốc độ dân số
và dân nhập cư về thành phố
- Về phương tiện tham gia giao thông ước tính có hơn 4,5 triệu phương tiện tham
gia giao thông trong đó có hơn 4 triệu xe gắn máy.
- Cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ có hơn 3.800 tuyến đường tổng dài hơn
3.670km, diện tích bến bãi đỗ xe: khoảng 0,1% diện tích nội đô, chưa đạt 10%
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 18 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
so với yêu cầu, hiện nay đường bộ là phương thức duy nhất giải quyết giao
thông vận tải đô thị.
- Tình hình đi lại: Tốc độ duy chuyển của xe 2 bánh trong giờ cao điểm là
khoảng 10km/h, tốc độ hành trình của các loại xe ô tô trên trục giao thông chính
vào các giờ cao điểm là 8km/h. Ùn tắt nghiêm trọng.
- Hệ thống giao thông: mật độ tham gia giao thông lớn nhưng đường còn nhỏ do
quy hoạch chưa đúng, thiếu các tuyến đường vành đai và đường cao tốc, các
cảng biển vẫn còn nằm trong nội đô nên đã gây trở ngại cho giao thông đô thị.
Hơn nữa các loại hình giao thông chưa chặc chẽ. Đặc biệt là giao thông công
cộng, hiện nay xe buýt ở nội đô chỉ đáp ứng được 7-8% nhu cầu đi lại của
người dân tham gia giao thông, quá ít so với kỳ vọng.
- Sự phát triển đô thị: Sự phát triển của đô thị bộc phát, xảy ra nhanh chóng,
không kiểm soát được. Hệ thống hạ tầng đô thị thành phố bị quá tải. Dân số
tăng quá nhanh và hệ thống hạ tầng văn hóa xã hội tập trung ở các khu vực
trung tâm.
- Cấu trúc đô thị: Việc dự báo sự phát triển chưa chính xác. Các khu công nghiệp
nằm đang xen vào khu dân cư, tập trung quá dày đặc khu vực giáp ranh thành
phố. Các khu dân cư phát triển tự phát thiếu sự quy hoạch, thiếu sự hợp tác
trong phát triển vùng.
- Hệ thống giao thông: mạng lưới đường bộ còn thiếu và đơn giản. Tổ chức hệ
thống xe buýt chưa đáp ứng yêu cầu. Tốc độ phát triển hệ thống hạ tầng của
thành phố không theo kịp tốc độ phát triển của xe cơ giới.
- Cơ sở hạ tầng văn hóa-xã hội ở các khu dân cư ở xa vùng trung tâm chưa được
đầu tư đầy đủ nên người dân có xu hướng thích sống ở vùng trung tâm.
- Phát triển dân số: Tỉ lệ tăng cơ học quá lớn do luật cư trú mới được ban hành
với nhiều điều kiện thuận lợi để người dân có cơ hội định cư cao.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 19 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1.2.1.1. Hạ tầng Đường bộ
Đất dành cho giao thông rất ít lại không đều trên địa bàn thành phố. Tình trạng
kỹ thuật của mạng lưới đường trên các khu vực có sự chênh lệch lớn. Phần lớn
các đường đều hẹp: chỉ có 14% số đường có lòng đường trên 12m có thể tổ chức
vận chuyển hành khách bằng xe buýt thuận lợi: 51% số đường có lòng đường từ
7-12m chỉ cho các ô tô con trong đó có xe micro-buýt lưu thông; 35% còn lại số
đường có lòng đường dưới 7m chỉ đủ cho xe hai bánh lưu thông.
1.2.1.2. Mạng lưới Đường sắt
Tại thành phố Hồ Chí Minh chỉ có một tuyến đường sắt Bắc-Nam vào đến ga Sài
Gòn (tại Hòa Hưng). Trong khi trước đây thời Pháp thuộc hệ thống đường sắt
vào thành phố có 4 tuyến: Sài Gòn – Hà Nội, Sài Gòn – Mỹ Tho, Sài Gòn – Lái
Thiêu – Thủ Dầu Một – Lộc Ninh và Sài Gòn – Gò Vấp – Hóc Môn với ga trung
tâm là ga Sài Gòn cũ; ngoài ra còn có 2 tuyến chuyên dụng nối ray tới cảng Sài
Gòn và Tân Cảng.
Thành phố là điểm kết thúc của tuyến đường sắt Bắc Nam do tổng công ty đường
sắt Việt Nam (VNR) điều hành và hoạt động. Hiện nay, trong thành phố có hai
nhà ga chính: Sóng Thần và Sài Gòn. Bên cạnh đó còn một số ga nhỏ như Dĩ An,
Thủ Đức, Bình Triệu, Gò Vấp. Do mạng lưới đường sắt không được trực tiếp nối
tới các cảng, cơ sở đã cũ kỹ nên giao thông đường sắt Thành phố Hồ Chí Minh
không phát triển, chỉ chiếm 6% khối lượng hàng hoá và 0,6% lượng khách. Hiện
tại, đường ray đi thẳng vào trung tâm thành phố qua nhiều điểm giao cắt.
Về dịch vụ vận tải hành khách, tàu hoả từ Ga Sài Gòn đi Hà Nội theo 3 phương
thức chính: tàu nhanh (SE) chỉ ghé các ga lớn trên lộ trình, tàu chậm (TN) ghé
hàu hết các ga lớn nhỏ trên lộ trình và tàu địa phương kết thúc ở các ga tỉnh.
Ngoài ra, trong khoảng 15 tháng 4 đến 26 tháng 6 năm 2016, Đường sắt Việt
Nam cho thí điểm chạy tàu ngoại ô từ Sài Gòn đến Dĩ An, ghé các ga nhỏ trên
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 20 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
tuyến. Lượng khách tàu ngoại ô bình quân 2.075 khách/ngày, ngày cao nhất lên
tới 6500 khách.
Hình 1.2. Bản đồ đầu mối đường sắt thời Pháp thuộc
1.2.1.3. Hạ tầng Đường thuỷ
Các cảng biển như Tân Cảng, Nhà Rồng, Bến Nghé, Khánh Hội, Tân Thuận đều
nằm sau trong nội thành, các cảng VICT, Nhà Bè cũng không xa nội thành. Năng
lực các cảng khoảng 24,5 triệu tấn/năm. Đường chuyên dụng cho các cảng không
có mà sử dụng chung với các đường nội đô nên cảng trở, ùn tắc giao thông và
không có năng lực của cảng.
Thành phố hiện có tuyến đường thuỷ chở khách liên tỉnh là tuyến tàu cánh ngầm
nối Cảng Nhà Rồng với Cảng Cầu Đá, Thành phố Vũng Tàu. Ngoài ra còn có
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 21 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
khoảng 50 bến đò, phà phục vụ giao thông hành khách, trong đó lớn nhất là Phà
Cát Lái nối Quận 9 với huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai.
Hình 1.3. Hình ảnh Tân Cảng ở Tp.HCM
1.2.1.4. Hạ tầng Hàng không
Hiện nay sân bay duy nhất ở thành phố là sân bay Tân Sơn Nhất nằm trên địa bàn
Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh với diện tích là 816 ha, cách trung tâm
thành phố khoảng 5km. Đây là sân bay lớn nhất Việt Nam và là cửa ngõ hàng
không của Đông Nam Á, với hơn 25 triệu hành khách đi và đến. Hiện nay có
khoảng 43 hãng hàng không quốc tế mở đường bay đến say bay này. Trong
tương lai, khi sân bay quốc tế Long Thành được hoàng tất xây dựng và mở cửa,
sân bay này sẽ gánh một lượng khách đáng kể từ Tân Sơn Nhất, giúp giảm tình
trạng quá tải như trong hiện tại. Hiện nay nhà ga đã đưa vào khai thác nhà ga
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 22 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
quốc tế mới. Đường bộ dẫn đến sân bay là đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa và đường
Nguyễn Văn Trỗi thường xuyên bị xảy ra ùn tắc giao thông.
1.2.2. Nhận xét về giao thông đô thị thành phố
1.2.2.1. Nhu cầu đi lại
Với xu hướng phát triển dân số như hiện nay thì ước tính vào khoảng năm 2025
thì dân số khoảng trên 10 triệu người. Với xu hướng tăng dân số như vậy đồng
thời tăng khoảng cách đi lại do cấu trúc quy hoạch thành phố, gia tăng thu nhập
của các hộ gia đình trong tương lai, sẽ dẫn đến áp lực gia tăng do nhu cầu đi lại
cao hơn đối với giao thông thành phố. Hệ số đi lại trong thành phố Hồ Chí Minh
là khá cao 2,5 lượt/người/ngày… hệ số thay đổi trong mối quan hệ với giới tính,
độ tuổi, thu nhập của hộ gia đình, nghề nghiệp, số xe sở hữu và khả năng tiếp cận
các loại xe.
1.2.2.2. Cơ cấu các phương thức vận tải hành khách công cộng
Sự xuất hiện của quá nhiều xe gắn máy làm gia tăng ùn tắc và tai nạn giao thông.
Với đặc điểm xe gắn máy chiếm ưu thế trong dòng xe lưu thông trong thành phố,
số xe gắn máy 492/1000 người dân là rất cao trong khi GDP đầu người còn rất
thấp.
Hình 1.4. Hiện trạng giao thông đô thị trong Tp.HCM
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 23 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Theo quy hoạch và phát triển GTVT thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 thì
đối với xe buýt đáp ứng được 15% - 18% lượng hành khách là phù hợp. Muốn
đạt mục tiêu 30% lượng vận chuyển hành khách thì cần nhanh chóng đưa vào
hoạt động xây dựng và khai thác tuyến đường sắt nội ô và metro cũng như loại
hình vận chuyển nhỏ khác như Monorail, xe điện mặt đất, taxi…
1.2.3. Giải pháp cho giao thông thành phố
Việc thực hiện mạng lưới đường sắt trong đô thị thành phố Hồ Chí Minh không chỉ là
giải pháp ứng phó với các tình huống các vấn đề khó khăn trong thành phố, thông
qua sự phối hợp về thời gian và không gian với toàn bộ hệ thống giao thông công
cộng trong thành phố. Đáp ứng được nhu cầu đi lại của người dân vơi chi phí và thời
gian hành trình thấp nhất. Nó còn nâng cao tốc độ phát triển của thành phố từ đó tạo
tiền đề tạo ra những đầu tư với những công việc có trình độ chuyên môn và kỹ thuật
cao. Việc xây dựng hệ thống đường sắt giúp cho việc thực thi chính sách công nghiệp
hóa hiện đại hóa ở khu vực đô thị được điều phối một cách nhịp nhàng và hiệu quả
toàn bộ hệ thống giao thông công cộng theo thời gian và không gian, thỏa mản thời
gian đi lại với chi phí và thời gian di chuyển ít nhất. Nó còn nâng cao tốc độ phát
triển kinh tế thành phố, từ đó làm tiền đề thu hút đầu tư và tạo ra
Để giải quyết bản vấn đề ùn tắc giao thông, thủ tướng chính phủ đã có quyết định số
568/QĐ-TTg ngày 08 tháng 4 năm 2013 về phê duyệt quy hoạch phát triển giao
thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2020 và tầm nhìn sau năm 2020, theo
đó
1.2.3.1. Đường sắt đô thị
Xây dựng 8 tuyến xuyên tâm và vành khuyên nối các tuyến trung tâm thành phố
chủ yếu đi ngầm, bao gồm:
- Tuyến số 1: Bến Thành-Suối Tiên chiều dài khoảng 19,7km nghiên cứu dài tới
Biên Hòa-Đồng Nai và Bình Dương như sau
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 24 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Kéo dài đến thành phố Biên Hòa-tỉnh Đồng Nai từ ga Suối Tiên dọc theo
quốc lộ 1 đến ngã 3 Chợ Sặt, thành phố Biên Hòa.
Kéo dài đến Bình Dương: Từ ga Suối Tiên-Mỹ Phước-Tân Vạn-Đường XT1-
ga trung tâm(khu liên hợp Công Nghiệp- Đô Thị - Dịch Vụ Bình Dương).
- Tuyến số 2: Đô thị Tây Bắc (huyện Củ Chi) – quốc lộ 22 – bến xe Tây Ninh –
Trường Chinh (nhánh vào depot Tham Lương) – Cách Mạng Tháng 8 –Phạm
Hồng Thái –Lê Lai – Bến Thành – Thủ Thiêm, chiều dài 48km.
- Tuyến số 3a: Bến Thành- Phạm Ngũ Lão- Ngã 6 Cộng Hòa- Hùng Vương-
Hồng Bàng- Kinh Dương Vương- Depot Tân Kiên- Ga Tân Kiên, chiều dài
19,8km nghiên cứu kéo dài tuyến 3a kết nối đi thành phố Tân An (Long An) từ
ga Hưng Nhơn đi dọc theo quốc lộ 1.
- Tuyến 3b: Ngã 6 Cộng Hòa- Nguyễn Thị Minh Khai- Xô Viết Nghệ Tĩnh- quốc
lộ 13- Hiệp Bình Phước chiều dài khoảng 12,2km. Nghiên cứu kết nối thị xã
Thủ Dầu Một (tỉnh Bình Dương), từ ga Hiệp Bình và đi dọc quốc lộ 13, kết nối
với tuyến đường sắt số 1 của Bình Dương
- Tuyến số 4: Thạnh Xuân- Hà Huy Giáp- Nguyễn Oanh- Nguyễn Kiệm- Phan
Đình Phùng- Hai Bà Trưng- Bến Thành- Nguyễn Thái Học- Tôn Đản- Nguyễn
Hữu Thọ- Khu đô thị Hiệp Phước chiều dài khoảng 36,2km
- Tuyến số 4b: Ga công viên Gia Định (tuyến số 4)- Nguyễn Thái Sơn- Hồng Hà-
Cảng hang không quốc tế Tân Sơn Nhất- Trường Sơn- công viên Hoàng Văn
Thụ- ga Lăng Cha Cả (tuyến số 5), chiều dài khoảng 5,2km.
- Tuyến số 5: Bến xe cần Giuộc mới- quốc lộ 50- Tùng Thiện Vương- Phù Đổng
Thiên Vương- Lý Thường Kiệt- Hoàng Văn Thụ- Phan Đăng Lưu- Bạch Đằng-
Điện Biên Phủ- cầu Sài Gòn, chiều dài khoảng 26km.
- Tuyến số 6: Bà Quẹo- Âu Cơ- Lũy Bán Bích- Tân Hòa Đông- vòng xoay Phú
Lâm, chiều dài khoảng 5,6km.
Quy hoạch xây dựng 7 depot như sau: Suối Tiên – diện tích 27,7 ha (tuyến số 1)
Tham Lương – diện tích 25 ha (tuyến số 2), Tân Kiên – diện tích 26,5ha (tuyến
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 25 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
số 3a), Hiệp Bình Phước – diện tích 20ha (tuyến số 3b), Thạnh Xuân – diện tích
27ha, Nhà Bè – diện tích 27ha( tuyến số 4), Đa Phước – diên tích 32ha (tuyến số
5), tổng diện tích các depot là 158,2ha và các ga đường sắt đô thị: Ga trung tâm (
ga Bến Thành), ga nối ray và ga đầu nối giữa các tuyến (ga Bà Quẹo, ga
Ngã Sáu Cộng Hòa, ga Lăng Cha Cả..), ga trung gian: trung bình từ 700-2000m
bố trí 1 ga.
1.2.3.2. Đường sắt đô thị khác
Xây dựng 3 tuyến xe điện mặt đất hoặc đường sắt 1 ray (Tramway hoặc
Monorail), bao gồm:
Tuyến xe điện mặt đất số 1: Ba Son – Tôn Đức Thắng – Công Trường Mê Linh –
Võ Văn Kiệt – Lý Chiêu Hoàng – bên xe Miền Tây hiện hữu, chiều dài khoảng
12,8km. Định hướng kéo từ ga Ba Son đến khu đô thị Bình Quới ( Thanh Đa-
Bình Thạnh)
Tuyến monorail số 2: Quốc lộ 50 ( quận 8) – Nguyễn Văn Linh – Xuân Thủy
(quận 2) – khu đô thị Bình Quới (Thanh Đa- Bình Thạnh), định hướng kết nối
tuyến đường sắt số 3a, chiều dài khoảng 27,2km.
Tuyến monorail số 3: Ngã tư (Phan Văn Trị - Nguyễn Oanh) – Phan Văn Trị -
Quang Trung – Công viên phần mềm Quang Trung – Tô ký – ga Tân Chánh
Hiệp, chiều dài khoảng 16,5km.
Xây dựng 3 depot cho các tuyến xe điện mặt đất hoặc monorail như sau: Bến xe
Miền Tây diện tích khoảng 2,1ha (tuyến xe điện mặt đất số 1), đường Nguyễn
Văn Linh diện tích 5,9ha (tuyến monorail số 2), đường Tân Chánh Hiệp diện tích
5,9ha (tuyến monorail số 3). Tổng diện tích các depot khoảng 13,9ha.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 26 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 1.5. Bản đồ quy hoạch hệ thống đường sắt đô thị.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 27 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1.3. Sự cần thiết và tính cấp bách của dự án
1.3.1. Vị trí, vai trò của thành phố Hồ Chí Minh đến sự phát triển chung của cả
nước
Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế thương mại lớn nhất Việt Nam, là hạt
nhân của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây
Bắc giáp Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa
– Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Tiền Giang.
Hình 1.6. Bản đồ vị trí Thành Phố Hồ Chí Minh
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 28 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Dự kiến dân số thành phố Hồ Chí Minh năm 2025 chiếm khoảng 33% dân số cả
nước với lượng dân ước tính trên 10 triệu người.
Đến năm 2020 về cơ bản Việt Nam sẽ là một nước công nghiệp hóa, trong vùng
kinh tế trọng điểm phía Nam, ngoài thành phố Hồ Chí Minh sẽ hình thành 3 trung
tâm công nghiệp lớn ở tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu.
Xung quanh thành Phố Hồ Chí Minh sẽ hình thành các khu đô thị lớn, tạo đối trọng
để giảm bớt dân số cho thành phố Hồ Chí Minh như thành phố Biên Hòa, Nhơn
Trạch, Phú Mỹ, thị xã Thủ Dầu Một, thị xã Tân An và các khu đô thị nhiều cấp gắn
với khu công nghiệp, các trung tâm đô thị ở khu vực nông thôn.
Hệ thống giao thông năm 2020 sẽ bao gồm: các tuyến vành đai, các đường hướng
tâm, các đường cao tốc liên vùng, đường bộ trên cao, các đường phố chính nội đô
và hệ thống giao thông tĩnh
Hệ thống giao thông trong đó có mạng lưới đường sắt đô thị là xương sống của mọi
quy hoạch, nó đóng vai trò đảm bảo hoạt đông xuyên suốt của thành phố và các tỉnh
lân cận. Một siêu đô thị như thành phố Hồ Chí Minh đến nay vẫn chưa có đường sắt
đô thị là một điều không bình thường, nhất là khi thành phố và các tỉnh lân cận đang
trong quá trình phát triển mạnh mẽ công nghiệp hóa.
1.4. Giới thiệu về tuyến metro số 3b: Ngã Sáu Cộng Hòa-Hiệp Bình Phước
1.4.1. Mục tiêu dự án
Tuyến metro 3b là tuyến chạy qua các quận trung tâm của thành phố Hồ Chí Minh.
Việc kết nối các tuyến khác như tuyến số 1,2,3a,4,5 vào thành phố tạo điều kiện
thuận lợi cho việc duy chuyển dễ dàng và hoàn thiện hiệu quả của toàn bộ hệ thống
metro.
Như vậy tuyến đường sắt đô thị số 3 là một trong 6 tuyến vận chuyển hành khách
công cộng lớn tạo nên xương sống của hệ thống vận chuyển hành khách đô thị trong
tương lai của thành phố Hồ Chí Minh, trong đó tuyến đường sắt đô thị số 3 là một
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 29 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
trong 3 tuyến giữ vai trò then chốt trong việc giải quyết ách tắc giao thông đô thị
trong giai đoạn trước mắt, trung đài và dài hạn
1.4.2. Quy mô dự án
Hướng tuyến: Ngã 6 Cộng Hòa – Nguyễn Thị Minh Khai – Xô Viết Nghệ Tĩnh –
Quốc lộ 13 – Hiệp Bình Phước.
- Tổng chiều dài khoảng 12,2km (9,1km đi ngầm và 3,1km trên cao)
- Số lượng ga: 10 ga (8 ga ngầm và 2 ga trên cao)
- Depot đặt tại Hiệp Bình Phước, quận Thủ Đức với diện tích 20ha
- Tổng mức đầu tư ước tính 1,87 tỷ USD
- Hình thức đầu tư: sử dụng vay vốn ODA của Nhât Bản
- Tình trạng thực hiện: Ủy ban thành phố đã thông qua thiết kế cơ sở. Hồ sơ ranh
mốc đã được thông qua và bàn giao cho địa phương quản lí và quy hoạch.
Hình 1.7. Sơ đồ hướng tuyến số 3b
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 30 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1.4.3. Điều kiện tự nhiên của khu vực dự án
1.4.3.1. Đặc điểm khí hậu
- Điều kiện khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình năm thành phố là 28 C
- Thành phố có 2 mùa trong năm mưa từ tháng 5- tháng 11 và khô từ tháng 12-
tháng 4 năm sau
- Sự khác biệt về nhiệt độ không quá lớn C thời tiết nóng vào ban ngày mát mẻ
vào ban đêm với số giờ nắng hằng năm là 2500-2700 giờ.
- Lượng mưa trung bình khoảng 2000mm
- Độ ẩm trung bình 75 78% hầu như không có bão trong năm
- Tham khảo điều kiện khí hậu ( nhiệt độ trung bình và tổn lượng mưa hàng
tháng) thể hiện trong biểu đồ sau.
Hình1.8 biểu đồ phân bố lượng mưa và nhiệt độ trong năm
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 31 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1.4.3.2. Điều kiện địa chất
Các lớp địa chất dọc tuyến.
- Lớp 1: Đất đắp
- Lớp 2: Bột sét dẻo chảy
- Lớp 3: Lớp cát bột mịn
- Lớp 4: Lớp sét dẻo mềm
- Lớp 5: :Lớp sét dẻo cứng
- Lớp 6: Lớp cát pha
1.4.3.3. Điều kiện thủy văn
- Thành phố Hồ Chí Minh và khu vực xung quanh có 3 sông lớn: sông Sài Gòn,
sông Đồng Nai và sông Vàm Cỏ.
- Sông Sài Gòn là phụ lưu thứ 3 của sông Đồng Nai, bắt đầu ở độ cao 200m, chảy
theo hướng Tây – Nam và kết hợp với sông Đồng Nai tại Cát Lái. Sông Sài
Gòn có chiều dài khoảng 280km, diện tích tích trụ khu vực là 4800 km2 và lưu
lượng khoảng 2200 m3/giây tại Thủ Dầu Một.
- Thành phố Hồ Chí Minh có hệ thống kênh rạch sông suối dày đặc, các kênh
thoát nước trong thành phố được chia ra làm 5 lưu vực với tổng chiều dài các
kênh thoát nước chính là 55,6km. Các kênh phụ (dẫn nước vào kênh chính) có
chiều dài là 36,4km.
- Thủy triều ở thành phố theo chế độ bán nhật triều, 1 ngày có 2 đỉnh triều (1 thấp
và 1 cao). Khác biệt giữa mực nước triều cường (HWL) và mực nước triều
dòng (LWL) thay đổi khoảng 2,7-3,3m ở gần thành phố và 2,5-4m ở các cửa
sông.
1.4.3.4. Điều kiện địa hình
- Với địa hình phẳng thành phố Hồ Chí Minh với độ dốc tự nhiên 0,2% và cao độ
5,5 đến 7,7m. Thành phố đươc bao bọc dày đặc bởi các cảng quốc gia, với sông
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 32 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Sài Gòn và sông Đồng Nai là những con sông chính. Bề mặt địa chất được phân
loại là phù sa bồi
- Tp. Hồ Chí Mính có khu vực chuyển tiếp giữa khu vực Đông Nam và Đồng
Bằng sông Cửu Long, địa hình chung của Tp bị hạ thấp từ Đông sang Tây từ
Bắc vào Nam. Có ba loại địa hình: cao, trung bình và thấp.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 33 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ SỞ CỦA TUYẾN SỐ 3B
2.1. Phương án tuyến
2.1.1. Tiêu chí đánh giá và lựa chọn tuyến
Xây dựng các tiêu chí đánh giá là công việc quang trọng để đinh hướng đưa ra các
chỉ dẫn cho việc thiết kế, đánh giá lựa chọn phương án. Tư vấn sắp xếp các tiêu chí
theo thứ tự ưu tiên như sau:
- Hướng tuyến đề xuất phải hiệu quả, giải quyết được ách tắt giao thông trước
mắt và thuận lợi cho phát triển giai đoạn tiếp theo; đảm bảo cho thành phố phát
triển vững mạnh, cân bằng và ổn định lâu dài.
- Hạn chế tối đa việc di dời các công trình vĩnh cửu… để xây dựng các đường
hầm và nhà ga:
Đối với xây dựng nhà ga theo phương pháp đào hở, bắt buộc phải giải tỏa nhà
cửa công trình tại nơi chiếm dụng, cần cân nhắc lựa chọn vị trí phù hợp để
giảm thiểu tối đa số lượng nhà cửa công trình vĩnh cửu phải giải tỏa.
Đối với khu gian giữa các ga thi công bằng phương pháp đào kín (dùng khiên
đào) cần hạn chế tối đa việc giải tỏa nhà cửa, công trình hiện có.
- Hướng tuyến phù hợp với các quy hoạch phát triển hệ thống giao thông trong
tương lai, dự án phát triển khu dân cư thương mại để tránh ảnh hưởng tới dự án
đó.
- Vị trí ga phải thuận lợi với số đông hành khách, đảm bảo cho hành khách tiếp
cận thuận tiện với cự ly ngắn nhất. Cự ly giữa các ga khoảng 1km để thu hút
khách trong phạm vi 500m tính từ tim ga.
2.1.2. Phương án hướng tuyến số 3b ( Đoạn từ km 2+670 đến km 3+440)
Tuyến đi ngầm theo đường Nguyễn Thị Minh Khai với 2 đường hầm riêng biệt
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 34 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.1. Phương án tuyến dự kiến hầm song song
2.1.3. Cấu trúc tuyến
Đoạn ngã Ga Hồ Con Rùa km 2+670 đến – Ga Hoa Lư km 3+440 đi ngầm hoàn
toàn với 2 hầm song song nhau, do tuyến nằm trên trục chính và trọng yếu , nằm
ngay trong thành phố, nên phương án đi ngầm là khả thi nhất. Phương án này có
những ưu nhược điểm sau
- Ưu điểm
Không phải giải tỏa nhà dân
Đi ngầm vì vị trí giao cắt được đảm bảo, ga ngầm thuận tiện cho hành khách.
Ít ảnh hưởng đến môi trường đô thị
- Nhược điểm
Giá thành dự án sẽ cao hơn phương án đi trên cao
Chiếm dụng lòng đường Nguyễn Thị Minh Khai trong thời gian thi công
2.2. Dữ liệu thiết kế
2.2.1. Tài liệu và tiêu chuẩn sử dụng
- Tiêu chuẩn thiết kế đường sắt đô thị TCVN 8585-2011
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 35 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Tiêu chuẩn hệ thống đường sắt đô thị Châu Á (STRASYA)
- QCVN 01:2019/BXD QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ QUY
HOẠCH XÂY DỰNG
- Tham khảo các tài liệu, tiêu chuẩn liên quan
2.2.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật
- Theo tiêu chuẩn thiết kế đường sắt đô thị TCVN 8585-2011, Đường và Nền
Đường.
2.2.2.1. Khổ đường
- Khổ đường của đường sắt đô thị là 1435mm
2.2.2.2. Bán kính đường cong tối thiểu
- Bán kính đường cong tối thiểu trên chính tuyến (ngoại trừ đường cong dọc theo
ke ga) của đường sắt đô thị (ngoại trừ đường sắt đặc thù) phải đảm bảo tàu chạy
an toàn theo tốc độ thiết
- Tuy nhiên do các trường hợp khó khăn về địa hình và các yếu tố khác, bán kính
đường cong không nhỏ hơn 160m
- Bán kính đường cong liên quan đến ghi trên chính tuyến ở ke ga và trong khu
gian phải lớn hơn 100m
2.2.2.3. Chiều dài đường cong tối thiểu và chiều dài đoạn thẳng tối thiểu
Trên chính tuyến, chiều dài đường cong tròn có cung bán kính phải lớn hơn hoặc
bằng chiều dài đầu máy toa xe (ngoại trừ tất cả đường cong hòa hoãn và trường
hợp đường cong liên quan ghi đến)
2.2.2.4. Độ dốc
- Độ dốc trên chính phải nhỏ hơn 35‰ trở xuống.
- Trong trường hợp khó khăn do địa hình, trường hợp dành cho đoàn tàu về nơi
lưu đậu (đoạn không chở hành khách), khi chênh lệch cao độ trong khoảng
20m, độ dốc được quy ước dưới 45‰ trở xuống.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 36 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Độ dốc tối đa tại khu đỗ tàu 5‰. Trừ trường hợp khu vực này không dùng để
lưu đậu và cắt móc đầu máy toa xe không có khả năng gây trở ngại cho tàu đến
và đi có thể chọn 10‰
2.2.2.5. Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc
- Chiều rộng tiêu chuẩn của khổ giới hạn tiếp giáp bằng khổ giới hạn đầu máy
toa xe cộng thêm 800mm.
Hình 2.2. Khổ giới hạn kiến trúc
2.2.2.6. Chiều rộng mặt nền đường
- Chiều rộng mặt nền đường chính tuyến trong khu đoạn đường đắp, đường đào
tiêu chuẩn 3.1m, trường hợp khó khăn tối thiểu là 2.8m.
- Chiều rộng mặt nền đường trong khu đoạn cầu cao và các kết cấu tương tự phải
từ 2.75m trở lên.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 37 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.2.2.7. Khoảng cách giữa hai tim đường
- Khoảng cách của 2 tim đường chính tuyến tối thiểu phải bằng khổ giới hạn đầu
máy cộng thêm 600mm.
- Trong khu đoạn tàu chạy, khi toa xe có cửa sổ không mở được thì khoảng cách
giữa 2 tim đường tối thiểu bằng khổ giới hạn đầu máy toa xe cộng 400mm
- Trong khu đoạn không phải chính tuyến, khoảng cách giữa 2 tim đường tối
thiểu bằng khổ giới hạn đầu máy toa xe cộng thêm 400mm.
2.2.3. Nguyên tắc thiết kế công trình hầm metro
2.2.3.1. Nguyên tắc thiết kế mặt bằng công trình
Mặt bằng công trình có thể bố trí thẳng, cong hoặc xen kẻ các đoạn thẳng và
đoạn cong. Về nguyên tắc khi quy hoạch các tuyến hầm cần bố trí tuyến là đường
thẳng thì chiều dài công trình là ngắn nhất, tiết diện nhỏ nhất, thi công dễ dàng và
thuận tiện.
Tuy nhiên trong thực tế không phải lúc nào cũng đạt được điều này. Nếu hầm bắt
buộc bố trí cong thì các đường cong đó nên bí trí gần các cửa hầm.
Việc bố trí đặt hầm được xác định theo nguyên tắc thiết kế của tuyến bên ngoài
nối liền với hầm phải thỏa mản yêu cầu vêc kỹ thuật trong quá trình sử dụng
Mặt bằng của tuyến được xác định trên cơ sở quy hoạch chung của toàn bộ mạng
lưới giao thông khu vực.
Trên thành phố, mặt bằng hầm phụ thuộc vào vị trí của các ga và giao thông trên
mặt đất.
Khi công trình đặt nông nó thường được bố trí theo các đường trục chính của
giao thông đô thị. Khi đặt sâu, hướng tuyến phụ thuộc vào vị trí của các ga. Hầm
nối các ga thường đặt hướng ngắn nhất có thế. Trị số bán kính cong R bị hạn chế
bởi các điều kiện khai thác tuyến. Bán kính cong càng nhỏ thì điều kiện khai thác
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 38 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
càng bất lợi, gây khó chịu cho hành khách trên tàu khi chạy qua các đoạn cong
hoặc quay đầu.
Với các đoạn hầm nằm trên đường cong phải mở rộng khổ hầm, tại các vị trí nhà
ga ngầm trung tâm, công trình có thể mở rộng thành một tổ hợp công trình ngầm
thực hiện các dịch vu cho hành khách đi tàu và công tác vận hành, quản lý, khai
thác tuyến hầm…
2.2.3.2. Nguyên tắc thiết kế mặt dọc công trình hầm
Mặt cắt dọc công trình hầm tuyến metro phụ thuộc vào địa chất, điều kiện thủy
văn, các cơ sở hạ tầng trên mặt đất, và một số yếu tố khác
Các hầm metro thường đặt ở độ sâu cho phép tùy thuộc vào phương pháp thi
công đào hở hay đào kín, tuy nhiên nên đặt vào lớp đất tốt để ngăn cảng chuyển
vị của hầm trong quá trình thi công cũng như đưa vào vận hành.
Vị trí trên trắc dọc của tuyến được lựa chọn trên cơ sở so sánh các chỉ tiêu kinh tế
giữa việc đường đào và đường hầm.
Để đảm bảo ổn định cho hiện tại và lâu dài của tuyến hầm, đồng thời đảm bảo
chiều dài tối thiểu của tầng đất trên đỉnh hầm không bị sạt lở khi thi công và
đồng thời lựa chọn vỏ hầm hợp lý.
Độ dốc trong hầm được lựa chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến.
Hầm có độ dốc càng nhỏ càng tốt nhưng không được cản trở sự bơm nước và
thoát nước trong hầm.
Mặt cắt dọc của hầm có thể chia ra làm 3 loại như sau:
- Hầm bẳng phẳng:
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 39 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.3. Hầm bằng phẳng
- Hầm dốc một hướng:
Hình 2.4. Hầm dốc một hướng
- Hầm dốc hai hướng
Hình 2.5. Hầm dốc hai hướng
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 40 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.2.3.3. Nguyên tắc thiết kế mặt cắt ngang hầm
Mặt cắt ngang của hầm metro có rất nhiều dạng phụ thuộc vào mục đích, nhiệm
vụ của công trình hầm, điều kiện địa chất – thủy văn của nơi xây dựng công
trình, phương pháp thiết kế và thi công hầm.
Kích thước ngang trong hầm được lựa chọn dựa trên cơ sở khổ giới hạn kiến trúc
trong đó bao gồm khổ giới hạn khai thác, không gian đặt các thiết bị khai thác
thông gió, chiếu sang, cấp cứu, bảo hiểm,… hình dạng và kích thước mặt cắt
ngang phải được lựa chọn.
Các dạng mặt cắt ngang điển hình:
- Mặt cắt hình tròn:
Hình 2.6. Mặt cắt ngang hình tròn
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 41 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Mặt cắt hình ống nhòm:
Hình 2.7. Mặt cắt hình ống nhòm
- Mặt cắt hình chữ nhật:
Hình 2.8. Mặt cắt hình chữ nhật
- Mặt cắt hình móng ngựa:
Hình 2.9. Mặt cắt hình mong ngựa
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 42 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Mặt cắt dạng tường đứng có vòm:
Hình 2.10. Mặt cắt dạng tường đứng có vòm
2.2.4. Đoạn tuyến thiết kế
Đoạn tuyến thiết kế nằm trong tuyến số 3b. Đoạn tuyến gồm 2 ga ngầm. Lý trình
được xác định theo hồ sơ thiết kế sơ bộ của đường sắt đô thị MRT số 3b được
UBND thành phố phê duyệt.
Lựa chọn vị trí các ga: Căn cứ vào đặc điểm địa hình, sự thu hút hành khách, các
tuyến trung chuyển kết nối với các tuyến tàu điện ngầm khác, tối ưu trong khai thác
vận tải và cảnh quang môi trường… để lựa chọn vị trí ga. Vị trí các ga phải được bố
trí hợp lí, phù hợp với cảnh quang khu vực, gần các khu vực đông dân cư, những
nơi có nhu cầu đi lại lớn và đặc biệt giảm thiểu việc đền bù giải tỏa. Vị trí lối lên
xuống được bố trí thuận lợi cho người khuyết tật, phụ nữ, người già, trẻ em.
2.2.5. Thông số kỹ thuật của tuyến
2.2.5.1. Các thông số chính
- Vận tốc thiết kế tối đa là 80km/h
- Với bán kính tối thiểu là 400m thì vận tốc tối đa là 97.7km/h > vận tốc thiết kế
tối đa là 80km/h (theo bảng 1 TCVN 8585:2011)
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 43 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Tính toán siêu cao theo strasya:
Với h là chiều cao (mm)
V: là vận tốc trung bình khi đi qua đường cong có vận tốc 80km/h
R: là bán kính đường cong 400m
- Số đường ray: đường đôi, mỗi đường chạy một hướng (chạy tàu phía bên phải)
Bảng 2.1 Các thông số về bình đồ
BÌNH ĐỒ
Bán kính tối thiểu (TBM) 400m
Bán kính tối thiểu trong trường hợp khó khăn (Đoạn đào và lấp) 250 m
Bán kính tối thiểu (bãi đỗ tàu) 160 m
Siêu cao lớn nhất trong đường cong (h) 135 mm
Bảng 2.2. Các thông số về mặt cắt dọc
MẶT CẮT DỌC
Độ dốc tối đa 18 %o
Độ dốc tối đa trong trường hợp đặc biệt 35 %0
Độ dốc tại ga ngầm 0 – 2 %o
Độ dốc tại ga trên cao 0 – 3 %o
Đường cong chuyển tiếp trên mặt cắt dọc Parapol
Gia tốc không cân bằng lớn nhất 0.4 m/s
- Các kích thước cơ bản của ga ngầm như sau:
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 44 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Chiều dài ke ga: 112m
Chiều rộng tiêu chuẩn của ke ga giữa là 10m
Chiều rộng tiêu chuẩn của ke ga 2 bên là 6m
Tổng chiều dài là 175m hoặc 210m (phụ thuộc vào hệ thống gió ga cụ thể)
2.2.5.2. Kiến trúc tầng trên
Các thông số hình học và giới hạn.
Bảng 2.3. Các đặc trưng cơ bản của đường sắt Metro
Khổ đường 1435 mm
Khổ đường tính toán 1507 mm
Loại ray thép UIC – 54
Phụ kiện liên kết Liên kết đàn hồi
Bệ đỡ ray Không ba lát
Bảng 2.4. Các kích thước chính của to axe
Chiều cao của đầu đám tự động tính từ đỉnh ray 910 mm
Chiều cao sàn toa xe tính từ đỉnh ray 1100 mm
Chiều cao tối đa tính từ đỉnh ray 3535 mm
Chiều rộng tối đa 2830 mm
Chiều cao bên trong toa xe 2140 mm
Khổ giới hạn phương tiện (khổ giới hạn động) 3200 mm
Khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc 3580 mm
Bảng 2.5. Các thông số thiết kế
CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 45 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Số đường 2
Khoảng cách giữa 2 tim đường:
3.60 m
3.60 m
14 m
4.50 mm / 5.30 m Đoạn đào và lấp (sử dụng tường chắn) Đoạn cầu cạn Đoạn 2 hầm đơn Trong bãi đỗ tàu Trong ga (ke ga 2 bên / ke ga ở giữa)
3.60 mm / 14 m
Chiều cao thông thường kiến trúc tầng trên:
0.60 m
1.00 m Hầm đào và lấp (sử dụng tường chắn) Hầm đào bằng khiên đào Kết cấu cầu cạn 0.55 m
Siêu cao lớn nhất 135 mm
Bảng 2.6. Các thông số về kích thước ke ga
CÁC KÍCH THƯỚC KE GA
Chiều dài sử dụng ke ga 112.00 m
Chiều rộng ke ga:
3.50 m
Ke ga hai bên (nhỏ nhất) Ke ga ở giữa 10.00 m
Chiều cao trần kê (phía trên ke ga) 4.50 m
Chiều cao ke ga (tính từ đỉnh ray) 1.10 m
Khoảng cách từ tim đường ray đến mép ke ga 1.50 m
A. Kết cấu nền đường
Kiến trúc tầng trên của metro trong đường tàu điện ngầm không dùng đá balat mà
dùng kết cấu tà vẹt đặt trên nền bê tông, vì lý do vệ sinh, đá balat dễ bị nhiễm bẩn
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 46 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
nên khai thác trong thời gian ngắn phải thay, bên cạnh đó điều kiện duy tu và vệ
sinh khó khăn trong đường hầm nên kiến trúc tầng trên của tàu điện ngầm là máng
phẳng làm từ bêtông.
Hình 2.11. Kết cấu tầng trên nền đường
B. Ray
Trong ngành đường sắt nói chung thì việc lựa chọn ray và chế tạo, lắp đặt có ý
nghĩa hết sức quan trọng vì tàu điện ngầm chạy tốc độ cao trong môi trường khai
thác dễ bị ăn mòn nên ray phải đảm bảo các điều kiện sau.
Ít bị hao mòn khi tàu hoạt động và nếu bị hao mòn thì phải đồng đều.
Ít bị ăn mòn về mặt hóa học
Khối lượng phải tương đối phù hợp không được nặng quá sẽ dẫn đến tăng
kích thước của các kết cấu khác để liên kết như: tà vẹ, bu lông để liên kết.
Ray được chọn sử dụng là loại ray UIC-54 các thanh ray được hàn tiếp xúc với
nhau bằng phương pháp hàn điện thành từng chùm ray có chiều dài tới 300m. Mục
đích tạo sự mềm mại cho cung đường, giảm tiếng ồn và mức độ phân rã đường.
Liên kết giữa ray và tà vẹt không dùng đinh đóng
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 47 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.12. Cấu tạo liên kết ray UIC-54
1. Bulong neo; 2. Tấm đệm; 3. Bản đệm đàn hồi; 4. Bản đệm; 5. Ống lót cách điện
6. Lò xo xoắn ốc; 7. Vòng đệm có ích; 8. Đai ốc 6 cạnh; 9. Đệm ray
10. Bộ phận cách điện cho kẹp đàn hồi; 11. Kẹp đàn hồi; 12. Ống lót neo.
Ray UIC (1435mm) – 54 được chọn sử dụng cho tuyến số 3b. Do tính đơn giản
của nó loại hình này sẽ thuận tiện cho công tác bảo trì và kiểm tra bằng mắt
thường, tuyến có 1 số đường cong bán kính 400m và đoạn dốc hơn 15‰, vì vậy
nên sử dụng ray chống mòn.
Ray hàn dài tại chỗ có độ nghiêng đế ray 1:20. Tấm đệm dài 6mm bên dưới ray
tiêu chuẩn UIC – 54
Bảng 2.7. Bảng thông số về ray
Bề rộng Trọng lượng/1m Chiều cao Bề dày thân ray đế ray Bề rộng nấm ray Chiều cao nấm ray Bề dày cánh chân ray Bề dày giữa chân ray
cm cm cm cm cm kg Đơn vị Cm cm
70 36.3 16 11 18 54.43 UIC 54 159 140
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 48 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Đầu nối ray chính tuyến phải sử dụng nối đối đầu, cạnh trong đường cong phải sử
dụng ray co ngắn để chế tạo tại nhà máy để điều chỉnh vị trí đầu nối ray.
Đầu nối ray đầu đường cong tuyến phụ và tuyến bãi đỗ có bán kính bằng hoặc nhỏ
hơn 200m phải sử dụng nối sole không được nhỏ hơn 3m.
Cự ly ray đường cong có bán kính nhỏ hơn 200m, phải mở rộng theo trị số quy
định.
Bảng 2.8. Trị số mở rộng ray đoạn đường cong
Hình 2.13. Cấu tạo ray UIC-54
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 49 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
C. Tà vẹt
Tà vẹt sử dụng là tà vẹt bê tông, đặt trực tiếp trên nền bê tông có độ cứng rất lớn,
gây ra áp lực xung kích cho đoàn tàu. Để giảm xung kích phải sử dụng đệm đế ray
bằng cao su chất lượng cao, khá tốn kém.
Nếu có bố trí thiết bị khai thác nằm giữa hai tà vẹt thì khoảng cách giữa hai tà vẹt
có thể là 67.5cm.
Trong khu gian sử dụng tà vẹt dài 2.7m, còn trong ga sử dụng tà vẹt 0.9m đặt ở 2
bên phía dưới 2 vệt ray. Cự l.y giữa các thanh tà vẹt là 58cm tương đương với
1725 thanh tà vẹt trên 1km chiều dài
D. Phụ kiện liên kết ray
Phụ kiện liên kết ray có nhiệm vụ liên kết ray và tà vẹt bê tông dự ứng lực, việc
điều chỉnh đứng và ngang được điều chỉnh trên đế ray hoặc trên hộp điều chỉnh
chống rung.
Phụ kiện liên kết ray phải có các yêu cầu sau:
Tương thích với ray hàn liền và các lực tác động tác dụng lên kết cấu
Đảm bảo đạt và duy trì các dung sai lắp đặt ray
Đảm bảo chống oằn ray trong điều kiện nhiệt độ thay đổi
Đảm bảo dãn dọc do nền bê tông dưới ray bị uốn và dãn do nhiệt độ gây ra
Mức bảo dưỡng thấp
Đảm bảo tiếng ồn trong giới hạn cho phép
Đảm bảo cách điện
E. Phụ kiện liên kết ray và tà vẹt
Ray được liên kết đàn hồi với tà vẹt bằng 2 kẹp ray. Một đệm cao su cứng được
đặt ở đế ray và đỉnh của tà vẹt bê tông dự ứng lực. Lớp cách điện được đặt ở giữa
kẹp và đế ray.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 50 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Phụ kiện liên kết kẹp ray sử dụng loại NABLA cho đoạn tuyến chạy trên nền bê
tông
Hình 2.14. Hệ thống ngàm gắn ray Nabla
2.3. Bình đồ trắc dọc của tuyến
2.3.1. Bình đồ
- Phương án ưu tiên thiết kế cho bình đồ trong đường hầm là đặt hoàn toàn trên
đường thẳng.
- Ưu điểm của bình đồ khi đặt trên đường hoàn toàn thẳng:
Chiều dài hầm ngắn nhất
Tiết diện mặt cắt đường hầm không thay đổi nên kết cấu vỏ hầm thống nhất
cho suốt chiều dài hầm. Khối lượng hang đào vào xây vỏ hầm là ít nhất.
Thi công dễ dàng và nhanh chóng
Các điều kiện thai thác như thông gió, chiếu sáng và thoát nước tốt
Giảm sức cản đầu máy, giảm hao mòn má ray.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 51 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Đoạn đường hầm trong thành phố để giải quyết giao cắt giữa các tuyến trong
nút giao thông, vì vậy tuyến hầm thường nằm đường thẳng.
- Khi mặt bằng nút phức tạp, là nút giao ngã năm ngã sáu hoặc những công trình
ngầm khác, tuyến phải vòng tránh khi đó bắt buộc hầm phải nằm trên đường
cong.
Bố trí hầm trên bình đồ phải xét tới những điều kiện đảm bảo khai thác của
tuyến.
- Khi vạch tuyến hầm, cần xét đến giai đoạn thi công sao cho thuận lợi về bố trí
mặt bằng công trường, đường dẫn vào công trường, vị trí bãi đất thải, khả năng
mở thêm các gương đào khác.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 52 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.15. Bình đồ tuyến thiết kế (ga Hồ Con Rùa – ga Hoa Lư)
2.3.2. Trắc dọc
Ta có thể thiết kế theo hai dạng trắc dọc theo một hướng dốc và dốc về hai phía.
Hầm dốc về một phía có ưu điểm là thông thoáng gió tốt vì chênh cao giữa hai công
hầm tọa nên sự chênh lệch áp suất và sẽ luôn có một luồng gió tự nhiên thổi dọc
theo đường hầm. Tuy vậy hầm một dốc có nhược điểm gây khó khăn cho thi công
khi ta tổ chức đào từ hai phía cửa hầm. Hướng đào từ phía cửa trên sẽ bị úng nước.
Trong giai đoạn khai thác sẽ có một lượng nước mặt từ trên dốc ngoài cửa chảy qua
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 53 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
hầm buộc phải tăng tiết diện rảnh thoát đó là nhược điểm thứ hai. Vì vậy hầm dưới
300m mới thiết kế hầm một hướng dốc. Chiều dài lớn hơn 300m thì phải thiết kế
hầm theo hai hướng dốc.
Khi vào đoạn dốc vì các yếu tố lực cản không khí , độ ẩm làm giảm ma sát nên ta
xét tới độ dốc triết giảm để đảm bảo sức kéo cho tàu. Độ triết giảm phải được thực
hiện cho suốt chiều dài từ hai đoạn đường dẫn lên dốc ở hai phía cửa hầm.
Hình 2.16. Trắc dọc đoạn tuyến thiết kế (ga Hồ Con Rùa – ga Hoa Lư).
2.4. Phương án sơ bộ
2.4.1. Lựa chọn phương án thi công
- Việc lựa chọn phương án thi công chiếm vai trò quan trọng vì những lí do sau
đây:
Về dự toán chi phí xây dựng, các công việc cần thiết của xây dựng dự án
chiếm khoảng 50% tổng vốn đầu tư.
Đáp ứng nhu cầu phát triển của đô thị. Việc thiết kế phải đạt mục tiêu cao
nhất có thể cho quy hoạch đô thị, bên cạnh xem xét một vài các vấn đề liên
quan đến hướng tuyến, địa chất thủy văn và các yếu tố quan trọng khác.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 54 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Giảm rủi ro trong thi công, công trình phải đạt mức an toàn trong quá trình
thi công và sử dụng.
Nâng cao khả năng tiếp cận các ga. Lối vào ga phải dễ dàng kết nối và sử
dụng
Chi phí giá thành cao, chi phí giá xây dựng sẽ cao nếu thiết kế ở mức kỹ càng
và chuyên sâu hơn
Giảm thiểu ảnh hướng tới công trình hiện hữu của đô thị, phải đảm bảo sự an
toàn khi xây dựng đoạn tuyến với các công trình hiện hữu
Tiến độ thi công là yếu tố quan trọng, vì tiến độ thi công nhanh thì chi phí xây
dựng sẽ thấp và ít ảnh hưởng xấu đến cuộc sống sinh hoạt bình thường của
người dân sinh sống gần nơi thi công tuyến
- Hiện có rất nhiều phương pháp thi công hầm nhưng chia thành 3 phương pháp
chủ yếu sau:
Phương pháp đào hở
Phương pháp đào kín
Phương pháp hầm dìm (thi công dưới nước)
Mỗi phương pháp điều có ưu nhược điểm nhất định, nhưng do đoạn tuyến thiết kế
không nằm dưới nước nên chia ta chỉ xét và so sánh 2 phương pháp đào kín và hở.
Bảng 2.9. So sánh phương pháp đào TBM và đào hở
Tiêu chí Phương pháp khoan TBM Phương pháp đào hở
(sử dụng tường chắn)
Dự toán chi phí Đắt vì TP HCM là nơi có nền đất yếu và đòi hỏi các biện pháp xử lý địa kỹ thuật. Chi phí trung bình đối với những đoạn đi ngầm có chiều sâu đường ray ở mức trung bình.
Rủi ro địa chất Cùng độ rủi ro nếu áp dụng đúng kỹ thuật thi công để tránh lún sụt xảy ra trong từng phương pháp.
Khả năng Sự đi lại của hành khách dài trong cả ga trung gian và ga Hành khách di chuyển ít hơn ra/vào ga hoặc trung chuyển giữa
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 55 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
tiếp cận ga trung chuyển. các tuyến Metro khác nhau.
Ảnh hưởng nhiều đến các công trình tiện ích đô thị.
GPMB và tái định cư – Chi phí xã hội Ít ảnh hưởng đến công trình tòa nhà và các công trình tiện ích mặc dù cần nhiều chi phí cho giải pháp địa kỹ thuật và giám sát cơ sở hạ tầng hiện hữu.
Tốn kém nhất vì ga đặt sâu. Ít tốn kém hơn vì ga đặt nông. Chi phí nhà ga
Nhanh Chậm Tốc độ thi công
Bảo trì Khó bảo trì Dễ bảo trì
Kết luận: Từ bảng đánh giá so sánh ưu và nhược điểm của 2 phương pháp, ta
chọn phương pháp đào TBM cho phần lớn đoạn tuyến. Giải pháp thi công đào kín
với sự bảo vệ của khiên đào, không ảnh hưởng đến các điều kiện tự nhiên trên mặt
đất cũng như các công trình hiện hữu.
2.4.2. Lựa chọn máy khiên đào
Máy đào hầm TBM có rất nhiều loại. Mỗi loại khiên đào được sử dụng trong những
trường hợp địa chất nhất định và có giới hạn sử dụng hiêu quả nhất.
Xét tới tính phù hợp với máy khiên đào TBM với trường hợp địa chất yếu và mực
nước ngầm cao thì chỉ có máy khiên đào TBM dạng kín cân bằng áp lực là phù hợp
nhất. với dạng máy này chia ra thành 2 loại tương ứng với 2 phương pháp cân bằng:
Khiên đào TBM ( Tunnel boring machine) cân bằng vữa bentonite
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 56 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.17. Khiên đào TBM cân bằng áp lực đất
Dưới đây là bảng so sánh về đặc tính của 2 loại.
Bảng 2.10. Tính năng của 2 loại máy khiên đào
Khiên đào TBM cân bằng áp lực Khiên đào TBM dùng bùn giữ ống
đất EPB vách STBM
- Phương tiện vận chuyển đất nhỏ - Khiên bao gồm thiết bị tuần hoàn, xử
hơn lý bùn đất và phương tiện liên quan do
- Đất đào có thể tái sử dụng bằng vậy cần mặt bằng công trường để đặt
cách cải tạo lại thiết bị
- EPB thích hợp với nền đào có địa tầng thay đổi trạng thái cứng, mềm - Khiên có thể điều khiển áp lực gương cắt để nó tự giữ thẳng đứng khiên đào
và với các loại đất: Cát bồi pha sỏi, - Khiên bùn rất hữu hiệu tại các vị trí có
cát, bùn cát, trầm tích áp lực nước ngầm cao như dưới đáy
- Vận hành linh hoạt, có thể thích sông, biển hay gần biển
ứng với mọi loại đất nền - Có thể ảnh hưởng tới khu vực xung quanh - Tốc độ thi công nhanh - Có thể ảnh hưởng đến khu vực xung quanh
Qua so sánh EPB và STBM thấy rằng khi sử dụng trong đô thị phạm vi thi công
chật hẹp EPBM tối ưu hơn vì không phải sử lý khối lượng bùn vữa lớn khi vận
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 57 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
hành, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Kết hợp với điều kiện địa chất của tuyến ta
lựa chọn máy khiên đào TBM loại cân bằng áp lực đất EPB cho đoạn tuyến thiết kế.
2.4.3. Lựa chọn mặt cắt ngang hầm
2.4.3.1. Lựa chọn loại mặt cắt
- Đối với các đoạn ngầm thi công theo công nghệ cut & cover dạng mặt cắt tối ưu
thuận tiện cho thi công và chịu lực là mặt cắt ngang hình chữ nhật.
Hình 2.18. Mặt cắt ngang hình chữ nhật đào hở
(Hồ sơ mời thầu tuyến số 1 cho gói thầu 1: Xây dựng đoạn đi ngầm)
- Đối với đoạn hầm thi công bằng TBM ngoài việc phải thỏa mản về khai thác
còn thỏa mản về khả năng chịu lực. Phù hợp với vật liệu để xây dựng vỏ và
phương pháp thi công.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 58 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Mặt cắt ngang hầm được lựa chọn trên những nguyên tắc sau.
Trục của vỏ hầm phải là đường cong trơn, khi đó sẽ tránh được đáng kể việc
tập trung ứng suất, tránh sự biến dạng tại các vị trí tiếp xúc giữa địa tầng và vị
trí gãy góc
Khi tải trọng đứng chiếm ưu thế thì vòm phải cao và có dạng gần với đường
parapol bậc 2
Trong địa tầng không ổn định với áp lực từ mọi phía, sẽ hợp lí hơn cà là vỏ
dạng kín
Thuận lợi trong thi công sử dụng các thiết bị tiêu chuẩn trong thiết kế
Hình 2.19. Mặt cắt ngang hình tròn đào kín bằng TBM
2.4.3.2. Lựa chọn phương án mặt cắt
Phương án 1: hai hầm đơn chạy song song với 2 hầm cách biệt cách nhau khoảng
2D
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 59 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.20. Mô phỏng phương án 2 hầm đơn song song
- Đường kính trong 6050 mm
- Đường kính ngoài 6650 mm
Phương án 2: hầm tuyến đôi cho cả 2 làn chạy
Hình 2.21. Mô phỏng phương án hầm tuyến đôi cho cả 2 làn chạy
- Đường kính trong 8600 mm
- Đường kính ngoài 9300 mm
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 60 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bảng 2.11. So sánh quan điểm hầm đôi và hầm đơn
Tiêu chí Hai hầm đơn Một hầm đường đôi
Lớp đất phủ Cần lớp đất phủ ít Cần lớp đất phủ dày (thường dày hơn hầm đơn khoảng 4,5m).
Vấn đề lún Gây ra độ lún cao Gây ra độ lún thấp
Thời gian xây dựng
Tốc độ cao, tuy nhiên chiều dài đào hầm sẽ gấp đôi đường hầm đôi.
Chậm hơn, tuy nhiên không cần phải xây dựng hầm nối, hầm đơn kết hợp với nhau để đảm bảo an toàn và bảo trì như hai hầm đôi nên thời gian xem như nhau.
Chi phí mua sắm thấp nhưng chi phí bảo trì cao. Chi phí mua sắm cao nhưng chi phí bảo trì thấp.
Chi phí vận hành tương đương. Chi phí vận hành tương đương. Chi phí mua sắm, vận hành và bảo trì.
Tấm vỏ hầm đúc sẵn Khối lượng bê tông cốt thép được sử dụng cho cả hai loại tương đương nhau.
dài Không có lợi thế kinh tế. Chiều thi công Có lợi thế về kinh tế, vì hầm càng dài thì chi phí cho mỗi mét càng giảm.
Chi phí xây dựng Khoảng 8 tới 15 (Em/km) với đường khính hầm khoảng 6-7(m) Khoảng 20 tới 40 (Em/km) với đường khính hầm khoảng 9- 10(m)
Khó trong việc xử lý sự cố.
Khắc phục dễ dàng nếu xảy ra sự cố (có thể di chuyển sang hầm khác). An toàn trong quá trình vận hành
Từ những quan điểm trên, phương án hai hầm đơn song song được chọn làm
phương án cho đoạn tuyến.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 61 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.5. Lựa chọn kết cấu
2.5.1. Kết cấu vỏ hầm
Vật dụng làm cho vỏ tàu điện ngầm cần bền vững, cứng và chống cháy, ổn định với
môi trường hóa chất và điện hóa, tướng ứng nhu cầu chống thấm, nhiệt lạnh, đảm
bảo khả năng cơ giới hóa cao nhất khi sử dụng.
Những vật liệu cơ bản cần cơ bản thỏa mản đầy đủ các yêu cầu xây dựng ngầm là
bê tông, bê tông cốt thép và gang. Đôi khi thép sử dụng trong vỏ hỗn hợp nhiều lớp
hoặc bên trong nhà ga.
Để sản xuất vỏ bê tông và bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn hiện hành cần sử dụng
bê tông nặng (B40-B60). Bê tông nhẹ trên cốt liệu xốp cho phép sử dụng khi so
sánh kinh tế - kỹ thuật theo sự thỏa thuận với chủ đầu tư.
Cốt thép trong kết cấu theo tính toán là thép chịu lực, thép được bố trí theo quan
niệm cấu tạo và theo công nghệ gọi là thép lắp ráp. Thép lắp ráp đảm bảo vị trí thép
chịu lực theo thiết kế phân bố chịu lực đều hơn giữa các thanh chịu lực riêng biệt.
Ngoài ra thép lắp ráp còn tiếp nhận nội lực do sụt bê tông, thay đổi nhiệt độ và
thường không được đề cập trong tính toán.
Cốt thép chịu lực và cốt thép lắp ráp được liên kết với nhau tạo thành sản phẩm cốt
thép – hàn và buộc lưới, khung được bố trí vào cốp pha trước khi đổ bê tông. Sự lựa
chọn thép làm cốt phụ thuộc vào kết cấu và điều kiện khai thác công trình. Cốt thép
không ứng suất trước của kết cấu bê tông cốt thép chủ yếu được sử dụng loại thép
cán nóng có gờ. Đối với cốt thép ngang cho phép chọn thép thanh loại A-II và A-I.
Cốt thép A-III, A-II và A-I nên sử dụng trong khung hàn và lưới hàn. Loại A-V, A-
IV cũng như cán thép nóng loại A-IV chỉ dùng cho cốt thép dọc chịu lực khung và
lưới buộc.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 62 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
2.5.2. Kết cấu ga
2.5.2.1. Nguyên tắc bố trí khoảng cách ga
Việc bố trí ga trên tuyến phải tuân thủ các yếu tố sau:
- Các ga trên tuyến phải được bố trí phù hợp với quy hoạch của thành phố trong
tương lai.
- Cự ly phân bố ga phải đảm bảo yêu cầu: khoảng cách hợp lý, thu hút nhiều
hành khách và không dừng tàu quá nhiều làm giảm hiệu năng chạy tàu.
- Vị trí các ga phải điển hình tại các luồn khách như: quảng trường, các giao lộ
của các đại lộ chính, nơi giao cắt của các tuyến giao thông quang trọng khác,
nhà ga đường sắt, bến xe liên tỉnh, đầu nối xe buýt, các khu vui chơi giải trí, các
khu dân cư mật độ cao, các trung tâm thương mai, trường đại học, chợ…
- Tạo đầu mối trung chuyển trong hệ thống, đảm bảo kết nối giữa các hình thức
vận tải với nhau, cung cấp cho hành khách sự lựa chọn tối ưu cho hành trình sử
dụng phương tiện đi lại.
- Cự li bình quân giữa các ga nên bố trí khoảng 1000-2000m, tại khu vực trung
tâm thành phố có thể giảm xuống 700-800m, tại các quận vùng ven có thể bố trí
khoảng 2000m một ga.
2.5.2.2. Chức năng, nhiệm vụ của ga
Các ga được bố trí ở các vị trí khác nhau có chức năng khác nhau.
Đa phần các ga trên tuyến đều là ga trung gian, có chức năng chính dừng đỗ đón
khách lên xuống, đối với ga đầu và ga cuối thì ngoài chức năng đón tiễn khách
còn là chỗ quay đầu của đoàn tàu.
Đối với các ga giao cắt giữa các tuyến đường sắt đô thị khác ngoài nhiệm vụ đưa
khách lên xuống còn có chức năng trung chuyển hành khách từ tuyến này sang
tuyến khác.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 63 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Tại các ga có lượng hành khách tụt đáng kể, cần giảm bớt đoàn tàu, vì vậy các ga
này ngoài chức năng đưa đón hành khách còn có chức năng quay vòng 1 phần
đoàn tàu.
Bảng 2.12. Bảng phân chia các ga đường sắt đô thị theo chức năng
STT Loại ga Chức năng Ghi chú
1 Ga đầu, cuối Cho khách lên, xuống và quay vòng đoàn tàu Có các đỗ tuyến và đường cụt để đỗ đợi, quay vòng đoàn tàu
2 Ga trung gian Cho khách lên, xuống
3 Ga trung chuyển Cho khách lên, xuống và chuyển tàu, chuyển tuyến
Bảng 2.13. Thống kê các ga trên đoạn tuyến
STT Tên ga Vị trí Lý trình Cự ly khu gian (m) Chức năng
2+670 1 Ga Hồ Con Rùa Ga trung giang Giao ngã tư Phạm Ngọc Thạch và Nguyễn Thị Minh Khai. 770
Ga 3+440 2 Ga trung gian Hoa Lư Giao giữa ngã tư Nguyễn Thị Minh Khai và Đinh Tiên Hoàng.
2.5.3. Hệ thống cung cấp điện năng
Hệ thống cung cấp điện năng cho toàn bộ tuyến là đường dây và trạm biến áp kể từ
điểm nối vào mạng lưới điện quốc gia bao gồm: Các trạm biến áp, trung thế, trạm
chỉnh lưu, phân phối điện hạ thế, mạng đường dây trung thế, mạng điện kéo, mạng
đường dây cung cấp điện hạ thế ( cho chiếu sáng, thông gió, trang thiết bị nhà ga và
thông tin tín hiệu của đoàn tàu…)
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 64 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.22. Sơ đồ cung cấp điện năng cho tuyến.
Các trang thiết bị điện áp thấp của tất cả các nhà ga sẽ được cấp điện tại các trạm hạ
áp tại mỗi nhà ga với máy biến áp 22/0.4kV
Mỗi đường hạ áp sẽ được cung cấp 2 đường điện 22kV khác nhau, để tăng độ an
toàn trong cấp điện. Đây là cấu trúc mạch điện trung thế điển hình, trạm điện trung
thế dự phòng được lắp đặt từ trạm biến áp có sức kéo đến ga như biện pháp dự
phòng. Còn mạch điện vòng trung thế sẽ không lấy điện từ trạm điện sức kéo mà lấy
từ các đường dây khác.
Cấu trúc điện sẽ khác nhau phụ thuộc vào tuyến đường dây, các giai đoạn lắp đặt
khác nhau các tuyến dây bị ảnh hưởng tùy theo từng trường hợp giới hạn cụ thể.
Mạng điện của tuyến Metro số 3b được lắp đặt hệ thống điện trên cao và trong
đoạn tuyến từ nhà ga Hồ Con Rùa tới ga Hoa Lư cũng được thiết kế lắp đặt hệ
thống cung cấp điện trên cao.
Đường dây cấp điện thông thường sẽ nằm ở 2 bên đường hầm gồm dây chịu lực và
dây cấp điện.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 65 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Các đoạn trong hầm sẽ phân bố các hệ thống lấy điện nhất định
Các đặc trưng chính của hệ thống là:
- Điện áp nguồn: 1500 VDC
- Mặt cắt dây tiếp xúc: 1x150
- Chiều cao dây cấp điện tính từ đỉnh ray:
Đoạn đi ngầm: 4150 mm
Đoạn đi trên mặt đất và trên cao: 4400 mm
Hình 2.23. Mô phỏng 3d hệ thống lấy điện từ trên cao của đoàn tàu
2.5.4. Hệ thống thoát nước
Tất cả các công trình ngầm của metro đều được trang bị hệ thống thoát nước cấu tạo
từ ống tự chảy, các giếng thu, các thiết bị bơm nước với các hố thu gồm và các thiết
đường ống dẫn nước có áp.
Nước trong thi công đường hầm bao gồm: Nước sinh hoạt, nước phòng cháy chửa
cháy, đặc biệt nhiều khi sử dụng phương pháp vữa bùn. Xuất hiện từ các hầm đào
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 66 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
ngầm từ đất xung quanh do cách nước chưa được đảm bảo và sự tồn tại các lỗi khi
làm các lớp nước cũng như rửa đường nối ga và trong quá trình khai thác
Nước vào đường hầm theo ống với độ dốc dọc ít nhất 0,3%, độ dốc ngang ít nhất là
2-3%, và được hướng về hố thu của hệ thống thoát nước, sau đó chúng được bơm
vào hệ thống thoát nước chung của đô thị bằng hệ thống máy bơm.
Loại thiết bị bơm được lựa chọn vào sự bố trí chúng và đặc điểm kết cấu của công
trình thoát nước. Thiết bị bơm được lắp ráp trong các thiết bị khoang chuyên dùng.
Hình 2.24. Hệ thống thoát nước theo phương dọc hầm
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 67 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 2.25. Hệ thống thoát nước theo phương dọc hầm
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 68 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ KỸ THUẬT
3.1. Tính toán thiết kế vỏ hầm
3.1.1. Số liệu tính toán
Các thông số địa chất trên đoạn tuyến.
Điều kiện địa chất : Hồ sơ địa chất U175
Đặt trưng của đất tại vị trí hố khoan U175
Bảng 3.1. Bảng số liệu thông tin địa chất.
Đặt trưng cơ lí của lớp đất Lớp đất 2 Lớp đất 3 Lớp đất 4 Lớp Lớp đất 5 Lớp đất 6
Lớp đất 1
Thành phần hạt Lớp cát pha Lớp đất đắp
Lớp sét dẻo mềm Lớp sét dẻo cứng Lớp đất bột sét dẻo chảy Lớp cát bột mịn
6 2.71 39.56 1.16 22.3 2.69 19.6 0.65 1.7 2.68 18.28 0.59 10 2.67 17.62 0.65 12 2.68 14.54 0.61 3 2.75 20,9 0.75
19 17.5 19.5 20 19 19
20 17.9 20.24 20.59 20.1 20.4
5000 15000 40000 55000 60000 180000
Bề dày lớp đất (m) Tỷ trọng hạt Gs Độ ẩm w (%) hệ sống rỗng e Trọng lượng riêng tự nhiên gama (kN/m3) Trọng lượng riêng bão hòa gama sat (kN/m3) Modun đàn hồi Eref (kN/m2) Hệ số Poisson V 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
Lực dính c (kN/m2) 12 12 1 1 1 1
1 1 26 31 33 34 Góc masat Ф ( độ )
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 69 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
0 0 0 1 3 4
2.00E- 05 5.00E- 06 3.50E- 05 2.00E- 05 1.50E- 05 1.00E- 05 Góc giãn nở Ѱ ( độ ) Hệ sống thấm theo phương ngang dọc Kx=Ky (m/day)
- Khổ đường: Thiết kế theo khổ tiêu chuẩn 1435mm
- Độ sâu đặt hầm -20m
- Đường kính trong hầm 6050mm
- Khoảng cách giữa hai hầm: 2D= 2xD= 2x6650= 13300mm
3.1.2. Tải trọng tác dụng lên kết cấu
Hầm chịu các dạng tải trọng khác nhau.
- Tải trọng thường xuyên (tác dụng liên tục lên công trình): Trọng lượng bản thân
hầm, trọng lượng áo đường và các mạng kỹ thuật, áp lực đất và nước, tải trọng
do các công trình lân cận, lượng áp suất trước của cốt thép.
- Tải trọng tạm thời (tác dụng theo chu kỳ dài hoặc ngắn): Biến đổi nhiệt độ,
trương nở của đất, động đất, va đập.
Đặc điểm và cường độ các loại tải trọng phụ thuộc vào:
Chiều sâu chôn móng
Điều kiện địa chất
Đặc điểm xây dựng đô thị
Giao thông trên mặt đất
Công nghệ thi công
Các loại tổ hợp.
Tổ hợp cơ bản: tải thường xuyên và tải tạm thời của phương tiên giao thông
trong thời gian thi công và khai thác.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 70 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Tổ hợp đặc biệt: tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời và tải trọng đặc
biệt. Trong các trường hợp tính toán được tiến hành theo tổ hợp cơ bản rồi
kiểm tra tổ hợp đặc biệt.
Các trạng thái giới hạn:
Khả năng chịu lực
Biến dạng
Mở rộng vết nứt
Nếu kết cấu có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều rộng, nằm trong nền đất đồng
nhất thì tính toán theo các điều kiện biếng dạng phẳng
Ngày nay có 3 phương pháp tính toán như sau:
- Phương pháp gần đúng kết hợp với phương pháp kết cấu:
Bước 1: xác định các tải trọng chủ động tác dụng lên vỏ hầm
Bước 2: tính toán như hệ thanh
Nhược điểm: không tính hết các điều kiện tương hỗ thực tế vỏ hầm và các khối đất
xung quanh
- Phương pháp tính theo lý thuyết môi trường liên tục (sử dụng lý thuyết đàn hồi
dẻo hoặc cân bằng giới hạn):
Tính toán trạng thái ứng suất của hầm và khối đất dựa trên các điều kiện kết
hợp chuyển vị vỏ hầm và chu tuyến đào (nội lực vỏ hầm có thể tính bằng
phương pháp kết cấu)
Nhược điểm: tính toán phức tạp, sử dụng khi giải các bài toán đường tròn giới hạn
- Phương pháp dùng phương tiện kỹ thuật
Sử dụng máy tính được áp dụng ngày càng nhiều vì những ưu điểm:
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 71 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Giảm độ khó nhọc trong tính toán và có kết quả cân tìm nhanh chóng
Xét được nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu
Lựa chọn được nhiều phương tiện
Tính được hệ siêu tĩnh nhiều bậc
Phân tích nhiều sơ đồ tính toán khác nhau
3.1.2.1. Tải trọng chủ động thường xuyên
Hình 3.1. Các loại tải trọng lên kết cấu
Tải trọng bản thân kết cấu.
Phân bố điều trên mái hầm.
Được xác định với kích thước hình học và trọng lượng riêng của vật liệu.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 72 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Tải trọng bản thân không quá 5% áp lực đứng tính toán thì bỏ qua không cần tính
tải trọng bản thân.
Áp lực chủ động của đất lên hầm
Có nhiều cách xác định áp lực chủ động của đất lên hầm phụ thuộc vào chiều sâu
móng và tính chất đất xung quanh.
Áp lực tiêu chuẩn được xác định theo lý thuyết của M.M.Protodiakanov. Thuyết
này coi tất cả đất không dính và xét tới hệ số kiên cố f.
Áp lực đứng từ khối đất lở
Áp lực của các khối đất lở được coi là phân bố điều theo chiều cao hầm và chỉ
tác dụng theo một hướng.
Trong thực tế phải xác định được giá trị lực áo đứng của 2 hoặc một số dãy hầm
đào lân cận. Dựa vào kích thước hầm, khoảng cách của chúng, áp lực đất đá thì
có thể xác định được, không phụ thuộc vào từng hố đào trên đó vòm áp lực được
tạo nên hoặc có xét đến sự tạo thành vòm áp lực chung trên nền mở rộng
Áp lực bên của đất
Phân bố dạng tam giác theo chiều cao.
Áp lực bên được tính bởi hệ số ma sát trong hoặc hệ số passion.
Áp lực lên kết cấu hầm đào đứng
Được xác định như tường đứng của hầm, tải trọng thay đổi dọc chiều sâu theo
quy luật thủy tĩnh.
Áp lực thủy tĩnh
Được tính khi mực nước ngầm cao hơn đế móng của hầm. Cần xét đến hạ mực
nước trong quá trình thi công và khôi phục trong quá trình sử dụng.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 73 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Ngoài ra, cần xét tới góc ma sát trong do đất no nước. Nếu đất không thấm nước
và nằm thấp hơn mực nước ngầm, áp lực nước được tính như tải trọng trên lớp
đất dưới mặt nước ngầm và không xét đến sự đẩy nổi của nó.
Nếu kết cấu hoàn toàn không thấm nước, cần tính áp lực thủy tĩnh vì nó tác dụng
theo mọi hướng của công trình và tăng lực pháp tuyến và giảm momen uốn.
Áp lực từ các công trình lân cận
Áp lực được trình góc 30- sao cho gây bất lợi nhất cho hầm.
Nếu móng công trình lân cận được đặt trực tiếp phía trên hầm thì cần tính thêm
tải trọng truyền từ chính công trình đó.
3.1.2.2. Lực khoan đàn hồi của đất
Tác dụng của lực kháng đàn hồi trong nền đất có tính đàn hồi là chống biến dạng
của kết cấu, nó làm giảm nhẹ điều kiện làm việc của hầm: Giảm biếng dạng, tăng
lực pháp tuyến, giảm momen uốn.
Khi chịu tải trọng đứng (trừ hầm rất cứng và rất lớn) điều có biến dạng. Tại
những nơi khu vực chuyển vị về phía đất đàn hồi sẽ xuất hiện lực kháng. Lực
kháng đàn hồi tác dụng lên vỏ ngoài của hầm tròn và vòm trừ vùng không có lực
kháng, hầm chuyển vị tự do tạo momen uốn.
Đối với tất cả các loại hầm, lực kháng tác dụng lên toàn bộ mặt ngoài: lưc hướng
tâm , hướng vuông góc mặt đào, lực tiếp tuyến hướng tiếp tuyến đối với chu
vi tuyến hầm.
Khi tính toán hầm tròn và vòm, người ta chỉ tính lực pháp tuyến của lực kháng
đàn hồi, thành phần tiếp tuyến không tính.
Có hai thuyết để xác định cường độ kháng đàn hồi: biến dạng cục bộ và biến
dạng tổng thể.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 74 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Lý thuyết cục bộ (phuxa-vincle) được dùng trong trường hợp tính toán kết cấu
đặt nông và dạng chữ nhật như hệ khung trên nền đàn hồi.
Kết cấu được chia thành các phần tử riêng biệt bằng cách xét máng và tường
như như các dầm trên nền đàn hồi. Số lượng thanh xác định mức độ chính xác
của tính toán ít nhất là 5 theo bề mặt kết cấu. Lực trong thanh được xác định
theo phương pháp lực hoặc chuyển vị.
Lý thuyết cục bộ không phản ánh đúng tác động của hầm và đất xung quanh
- Lý thuyết tổng thể được áp dụng khi đồng nhất hóa đất với môi trường biến
dạng tuyến tính.
Lý thuyết này đúng với hầm tròn và vòm trong một số trường hợp. Đối với
hầm hình chữ nhật như hệ khung trên nền đàn hồi bằng cách tách các kết cấu
thành dầm riêng và phương trình vi phân đường đàn hồi.
Tuy nhiên quá trình xác định modun biến dạng và hệ số passion đôi khi không
đúng với thực tế, không phân bố điều như tính toán nên không sử dụng phổ
biến trong tính toán.
3.1.2.3. Tải trọng tạm thời của các phương tiện giao thông
Tải trọng tạm thời của các phương tiện giao thông tác dụng lên hầm dựa vào
chiều sâu chôn hầm của chúng, vị trí đường xe chạy và dạng phương tiện giao
thông.
Vì các đường hầm thường đặt nông, kết cấu bê tông cốt thép hình chữ nhật và có
phần đường xe chạy nằm trên máng nên các tải trọng giao thông có thể bỏ qua.
Đôi khi tải trọng các phương tiện giao thông còn được tính bằng lực phân bố đều
7,5
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 75 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.2. Các tải trọng giao thông tác dụng lên hầm
3.1.2.4. Các tải trọng khác
Ngoài ra các tải trọng trên còn có các tải trọng động và tĩnh khác tác động trong
quá trình xây dựng và khai thác.
Tải trọng người được tính khi không có phương tiện giao thông. Tải trọng này
được phân bố điều 4 .
Tác động của nhiệt độ được xét đến khi hầm đặt ở nơi có nhiệt độ cao, bang giá
hay giao động nhiệt độ hơn . Giá trị nhiệt độ tiêu chuẩn dựa vào đường
đẳng nhiệt tương ứng với vị trí hầm, chiều sâu chôn móng, mức độ xâm nhập
nhiệt độ.
Tác động của sợ trương nở khi hầm đặt trong vùng đất sét ẩm hoặc cát bụi chịu
đông lanh theo mùa.
Tác động của động đất được xét đến khi vùng đặt hầm có động đất lớn hơn 7 độ
richter. Tải trọng động đất được xác định dựa vào sơ đồ phân bố động đất., tải
trọng động đất coi là tĩnh, có phương nằm ngang, hướng bất kỳ sao cho bất lợi
nhất với hầm.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 76 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
3.1.3. Kết cấu vỏ hầm
Hình 3.3. Các mảnh ghép vỏ hầm được đưa vào lắp ghép trong hầm
Kết cấu vỏ hầm được xây dựng và thiết kế với mục đích:
- Chịu áp lực địa tầng xung quanh và các tác động khác lên hầm.
- Ngăn cảng biến dạng của môi trường nền xung quanh khu vực hang đào không
cho vi phạm vào khổ giới hạn kiến trúc.
- Ngăn cản sụp đổ cục bộ và bất thường, đảm bảo an toàn giao thông.
- Chống dột và chống thấm nước vào trong hầm
- Giảm sức cản tác dụng lên các phương tiện giao thông chạy trong hầm
- Tạo môi trường thuận lợi cho sự hoạt động của đoàn tàu và người làm việc
trong hầm.
- Tạo dáng kiến trúc trong hầm
Mặt cắt kết cấu vỏ hầm:
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 77 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Chiều dày vỏ hầm: theo tài liệu của PGS.TS. Nguyễn Bá Hoàng với:
Với giá trị như bảng sau:
Bảng 3.2. Giá trị
Nội suy ta được giá trị =0,0425
h=0,0425x6.050=0,257m
Lấy h=0,3m coi kết cấu là tiết diện không thay đổi và độ dày tiết diện tại mọi vị trí
là h=0,3m.
Đường kính trong:
=6050mm
Đường kính ngoài:
=6650mm
Chiều dài một đốt hầm:
b=1200mm
Phân chia vỏ hầm: Các mảnh ghép của vỏ hầm được chia ra làm 3 loại là: mảnh
ghép chính, mảnh ghép phụ và mảnh ghép khóa. Để tiện cho việc sản xuất vận
chuyển và lắp ráp người ta chia ra không quá nhỏ cũng không quá lớn để thuận tiện
lắp ráp. Trọng lượng mỗi mảnh khoảng 3Tấn-5Tấn và được chia thành 6 mảnh.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 78 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.4. Mô hình và bố trí các đốt hầm trong thực tế
Chiều dài dây cung mảnh
chọn từ 35-45cm đối với vỏ hầm bằng BTCT.
Góc chắn mảnh khóa K có
=0,4m :
=22,670
Từ kết quả tính trên ta chọn góc
Chiều dài cung chắn được tính như sau:
𝑙 = 2𝜋𝑟𝛼 3600 (𝑚)
Bảng 3.3.Chi tiết các mảnh ghép hầm
STT Số lượng Chiều dài (m) Bề dày (m) Góc chắn cung (o)
3 2 1 3,92 3,92 1,32 0,3 0,3 0,3 67,466 67,466 22,67
Tên mảnh 1 Mảnh thường N 2 Mảnh phụ P 3 Mảnh khóa K
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 79 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
3.1.4. Tính toán nội lực
Để tính toán nội lực trong vỏ hầm ta cần xác định được trường hợp tính toán cho
hầm. Ta chọn tính toán ở hai vị trí nông nhất và sâu nhất trên trắc dọc.
- Vị trí hầm đặt ở vị trí nông nhất ở đoạn tuyến: tại ga Hồ Con Rùa, lý trình tại km
2+670m với độ sâu -16m.
- Vị trí đặt hầm ở tại nơi sâu nhất ở đoạn tuyến: tại lý trình km 3+100m với độ sâu
-20m.
3.1.4.1. Tính toán hầm với phần mềm Plaxis
Tiếng hành tính toán plaxis với mô hình chạy hầm song song với hầm đặt ở độ
sau -20m, và khoảng cách tính từ tim 2 hầm là 13.3m.
Trình tự các bước tính toán với các modul:
Bước 1: Khai báo đầu vào.
Hình 3.5. Khai báo điều kiện biên.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 80 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.6. Khai báo thông số chi tiết lớp đất.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 81 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.7. Gán địa chất vào mô hình.
Bước 2: Khai báo khiên TBM và vỏ hầm .
Hình 3.8. Khai báo khiên TBM
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 82 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.9. Khai báo khiên TBM và vỏ hầm
Bước 3: Gán tải trọng tòa nhà hiện hữu và gán hầm ở độ sâu -20m.
Hình 3.10. Gán tải trọng và gán hầm.
Theo kết quả quy đổi tải trọng toà nhà tại vị trí đặt hầm: tại vị trí bên trái toà nhà
quy đổi ra giá trị 20kN/mx và 60kN/mx3
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 83 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bước 4: Thiết lập chế độ very fine cho kết quả tốt nhất.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 84 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.11. Áp lực nước và áp lực ngang của nền đất vào hầm
Bước 5: Tiến hành các giai đoạn thi công cho hầm 1 và hầm 2.
Hình 3.12. Hoàn thành các giai đoạn thi công.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 85 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bước 6: Tổng hợp các giai đoạn tính toán và bấm Calculetion chạy kết quả
các giai đoạn tính toán.
Hình 3.13. Chạy các giai đoạn tính toán thi công.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 86 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bước 7: Bấm output để xuất các kết quả tính toán
Hình 3.14. Biến dạng lưới phần tử của mô hình.
Ta thu được kết quả: Tổng chuyển vị của hầm là
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 87 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.15. Biểu đồ chuyển vị hầm bên trái
Hình 3.16. Biểu đồ chuyển vị hầm bên phải
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 88 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.17. Biểu đồ lực dọc hầm bên trái.
Hình 3.18. Biểu đồ lực dọc bên phải.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 89 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.19. Biểu đồ lực cắt hầm bên trái
Hình 3.20. Biểu đồ lực cắt hầm bên phải
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 90 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.21. Biểu đồ bao momen hầm bên trái
Kết quả thu được momen bên trái là: 204,36 kNm/m.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 91 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 3.22. Biểu đồ bao momen hầm bên phải.
Kết quả thu được momen hầm bên phải là: 219,73 kNm/m.
3.1.4.2. Kết quả nội lực sau khi chạy Plaxis
Sau khi chạy plaxis thu được kết quả nội lực như sau.
Độ sâu Hầm bên trái Hầm bên phải
đặt hầm Chuyển Momen Lực cắt Lực dọc Momen Lực dọc Lực cắt
(m) vị (mm) (kNm) (kN) (kN) (kNm) (kN) (kN)
-16m 11.21x 152,65 92.25 329,55 177,34 371,21 113,02
-20m 10,93x 204,36 123,2 466.45 219,73 478.65 133,49
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 92 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
3.1.5. Kiểm toán nội lực
Theo thiết kế công trình hầm giao thông của TS.Nguyễn Thế Phùng, độ lệch tâm
của lực dọc: (m)
thì tiết diện chủ yếu chịu nén, kiểm tra Nếu
theo công thức:
Nếu thì trong tiết diện phát sinh ứng suất kéo, kiểm tra
theo công thức:
Trong đó:
n là hệ số vượt tải n=1,3
là giới hạn bền với độ bền bê tông f’c=40Mpa có =17000
m là hệ số điều kiện làm việc m =0,9
b là chiều rộng tính toán b=1,2m
h là chiều dày kết cấu h=0,3m
vì = 0,65 > 0,0675 nên ta kiểm nghiệm theo công thức:
Thay vào ta được =826,2kN
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 93 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Với n.N=1,3x478,65=622,245 kN
=826,2kN > n.N=622,245 kN => thỏa mản điều kiện kiểm toán.
3.1.6. Tính toán và bố trí cốt thép
3.1.6.1. Tính toán cốt thép chịu momen, lực cắt
Tiến hành tính toán bố trí cốt thép cho vỏ hầm
Nguyên tắc cơ bản bố trí thỏa mản :
- Đối với bê tông được đúc sẳn trong nhà máy thỏa mản cự ly tịnh của các thanh
song song.
Không được nhỏ hơn đường kính danh định của thanh.
1,33 đường kính tối đa cấp phối phô.
- Đối với lớp bê tông bảo vệ 40mm
Bảng 3.4. Các đặc trưng cơ bản của kết cấu
Chiều rộng mặt cắt b = 1200 mm
Chiều cao mặt cắt h = 300 mm
Chiều cao có hiệu của mặt cắt ds = 260 mm
Chiều dày lớp phủ bê tông ac = 40 mm
Cường độ thép fy = 295 MPa
Cường độ bê tông f’c = 40 MPa
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 94 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Chiều cao vùng nén :
Lượng cốt thép cần thiết:
Chọn cốt thép A-II: 9
Kiểm toán theo TTGHCĐ1:
Bảng 3.5. Tính toán thép chịu Momen
Mômen tính toán 219,73 kNm
Chọn thép D = 22 mm
Diện tích một thanh thép Asi = 380,1 mm2
Số lượng thanh thép n = 9 thanh
Diện tích thép As = 3421 mm2
Kiểm tra hàm lượng thép 1,09 % = As/(b.ds) =
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 95 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Khoảng cách từ trục trung hòa đến vùng chịu nén ngoài cùng:
Chiều dày khối ứng suất tương đương :
a= x C= 0,836 x 34,77= 29,1mm
Trong đó:
: hệ số quy đổi hình khối ứng suất
=0,85 khi < 28 MPa
= 0,85 – 0,05 khi 28 MPa < < 56 MPa
= 0,65 khi 56 MPa <
Theo trên có =40 MPa khi = 0,85 - 0,05
a
Sức kháng uốn của mặt cắt:
′ × a × b × (ds −
Mn = 0,764 × fc ) 2
= 261933243 Nmm = 261,933 kNm
Ta có kNm
Kiểm tra: kNm > 219,73 kNm => thỏa mản yêu cầu.
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu:
min = 1.4/fy = 1.4/295 = 0.0085%
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 96 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Kiểm tra: min = 0,0085% < = 0,0109% => Đạt yêu cầu
Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa
max= 0.75b với
Trong đó:
Suy ra: max = 0.75b = 0,75.0,0578= 0.0433
Kết luận: max = 0.0433 > = 0.0109 => đạt yêu cầu.
3.1.6.2. Tính toán cốt thép chịu lực cắt
Theo ACI 318-08 (2007)
= N
Trong đó: : Cường độ chịu nén của bê tông.
=0,0109
Vu: lực cắt lớn nhất của tiết diện.
: Momen lớn nhất của tiết diện.
Ta thấy Vu = 133,49 kN < . Vc =0,9 x 273 = 245,7 kN
Kết luận: Kết cấu đủ khả năng chịu cắt, do đó chỉ bố trí cốt thép đai theo cấu
tạo. Chọn cốt đai cấu tạo 12 với bước thép S = 250mm
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 97 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG
4.1. Giới thiệu công nghệ đào hầm bằng khiên đào (Shield method – SM)
Khiên đào là máy liên hợp được trang bị các hệ thống cơ giới để đào, bốc dỡ đất đá,
lắp ghép vỏ hầm đông thời là khung chống tạm vững chắc dưới sự bảo vệ của nó tiến
hành tất cả các công việc chính.
4.1.1. Điều kiện áp dụng và cấu tạo của khiên
Phương pháp khiên đào được áp dụng trong các trường hợp địa chất và thủy văn
phức tạp, đất đá mềm yếu không ổn định, chiều dài công trình lớn, tiết diện ngang
không thay đổi. Hoặc tại các vị trí không thể thi công bằng phương pháp đào hở khi
đi qua di tích, công trình trọng điểm quốc gia, khu dân cư đô thị và khu công
nghiệp… Lá chắn có thể được phân loại như sau:
- Theo hình dáng: Tròn ,elip, ống nhòm (double shield)…
- Theo diện tích mặt cắt ngang.
Nhỏ S .
Trung bình .
Lớn .
- Theo mức độ cơ giới hóa: Cơ giới, bán cơ giới.
- Theo phương pháp chống đỡ:
Khiên cân bằng áp lực đất (Earth pressure balance – EPB)
Hình 4.1. Khiên cân bằng áp lực đất
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 98 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Khiên chống đỡ bằng vữa betonite (Slury Shield - SS)
Hình 4.2. Khiên chống đỡ bằng vữa
Khiên chống đỡ bằng nén khí (Compressed ari shield)
Hình 4.3. Khiên chống đỡ bằng nén khí
Mặt dù khiên có nhiều loại nhưng chúng được cấu tạo cơ bản như hình dưới.
1. Dao; 2. Vòng trụ; 3. Đuôi khiên; 4. Kích khiên; 5. Hướng lịch dịch chuyển
- Đường kính khiên, - chiều dài khiên.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 99 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.4. Cấu tạo khiên đào
4.1.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ tổng quát
Các phương pháp thi công hầm bằng khiên đào phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản là
địa chất và thủy văn của tuyến. Các công việc cần được tổ chức như sau:
- Công tác đào phải được thực hiện trong điều kiện an toàn tuyệt đối.
- Chất lượng, vận tốc, mức độ cơ giới phải cao.
- Tổ chức công việc sao cho liên tục, giảm giá thành.
Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý công nghệ đào hầm bằng khiên đào
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 100 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
1. Giếng thoát; 2. Gương đào; 3. Khiên; 4. Thiết bị lắp vỏ; 5. Thiết bị bốc xúc;
6. Băng chuyền; 7. Goòng; 8. Sàn công tác; 9. Goòng đã xúc đày; 10. Phần tử
vỏ;
11. Cẩu; 12. Bunke; 13. Ô tô tải
Để đảm bảo an toàn cần thiết phải thực hiện công tác đào hầm một cách cẩn thận,
thường xuyên theo dõi tình trạng gương đào.
Mức độ sử dụng khiên đào như một công cụ đào hầm trong đất đá các loại có thể
khác nhau. Trong một số trường hợp, khiên được sử dụng như vỏ chống tạm di
động. Trong các trường hợp khác như là công cụ cơ giới để cắt đất đá (từng phần
hay toàn bộ).
Khiên có thể là bán cơ giới hoặc cơ giới. Ngoại trừ các loại đá rất cứng , khiên
bán cơ giới có thể sử dụng cho các loại từ đá cứng đến đất mềm yếu.
Nhược điểm của khiên đào bán cơ giới
Tính vụn vặt của công việc và đòi hỏi công nhân có bậc cao, chi phí và thời
gian cho các công tác phụ nhiều.
Không cơ giới hóa trong đào đất đá và lắp đặt vành vỏ.
Vận tốc đào thấp do phải đào theo đoạn nhỏ.
- Cấu tạo cơ bản của khiên đào cơ giới:
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 101 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.6 + Hình 4.7. Cấu tạo khiên đào cơ giới
1. Dao; 2. Gầu xúc; 3. Bộ phận công tác; 4. Đầu của bộ phận công tác 5. Đầu
khoan
6. Trục máy của bộ phận công tác; 7. Bộ dẫn động; 8. Động cơ; 9. Thiết bị lắp vỏ;
10. Máng tải; 11. Khiên kích, 12. Vách ngăn, 13. Cửa chuyển bột sét
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 102 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.8. Chu trình làm việc của khiên đào
4.1.3. Cấu tạo khiên đào áp lực đất Earth pressure balance (EPB)
Thi công bằng khiên (shield method) là phương pháp thi công cơ giới dùng khiên
đào hầm ngầm dưới mặt đất. Khiên là một loại kết cấu thép hoạt động dưới sự che
chắn của áp lực địa tầng, lại có thể hoạt động tiến lên trong địa tầng.
Đoạn đầu ống có thiết bị che chống vào đất, đoạn giữa của ống được lắp các kích
đẩy cho máy tiến lên, đuôi của ống có thể lắp các miếng bê tông vỏ hầm đúc sẵn.
Mỗi lần khiên tiến lên cự ly 1 vòng thì sẽ lắp đặt một vòng vỏ hầm dưới sự che
chống của khiên, đồng thời người ta sẽ phun vữa xi măng cát vào khe hở đằng sau
lưng các vòng bê tông đề phòng hầm và mặt đất lún xuống.
4.1.3.1. Cấu tạo khiên
Khiên cân bằng áp lực đất là loại khiên mới được phát triển trên cơ sở tổng kết
các ưu điểm của khiên nén bùn nước và các loại khiên khác.
Khiên cân bằng áp lực đất do: vỏ khiên, cơ cấu đào, cơ cấu đẩy, cơ cấu lắp ráp vỏ
hầm và cơ cấu phụ ghép lại.
Vỏ khiên: Vỏ khiên là loại vỏ tròn do các tấm thép ghép lại bao gồm 3 bộ
phận: vòng miện cắt, vòng che chắn và đuôi khiên.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 103 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Vòng miệng cắt: Là bộ phận phía trước của khiên có lưỡi dao, khi thi công có
thể xén vào trong đất. Lưỡi dao làm bằng thép cứng chịu được mài mòn, có
sườn tăng cường và có thể chế tạo hình vát, do đó giảm được lực cản do xén
đất. Trong địa tầng ổn định vòng miệng cắt phía trên và phía dưới bằng nhau.
Khi đào trong địa tầng không tự ổn định được (bùn,cát chảy) các bộ phận trên
của vòng cắt dài hơn các bộ phân dưới.
Vòng che chống: Nằm ở bộ phận giữa của khiên, là bộ phận chủ yếu của khiên.
Vòng này do vỏ ngoài, sườn gia cố hình vòng và sườn gia cố hướng dọc lắp
ghép lại. Sườn gia cố dọc được hàn ở giữa sườn gia cố hình vòng. Các kích của
khiên sẽ được bố trí ngay trên khoảng này và sẽ dùng lực đẩy chuyển vỏ khiên.
Để tăng độ cứng của vỏ khiên cần gia cố vòng che chống.
Đuôi khiên: Nằm ở phía sau của khiên, do vỏ ngoài hình tròn và thiết bị bịt kín
do lắp ráp phía bên trong mà thành. Tác dụng của nó là che chắn chu vi hầm, để
phòng nước và vật liệu vữa lọt vào trong hầm do khiên đã đào. Đồng thời cũng
là nơi tiến hành lắp ráp vỏ hầm. Vỏ ngoài hình vòng đuôi khiên được chế tạo từ
các tấm thép mỏng, cường độ cao nhằm giảm thiểu khe hở hình vòng mà khiên
để lại sau khi tiến lên phía trước.
4.2. Đào hầm bằng máy khoan hầm TBM
TBM là một loại tổ hợp thiết bị phức tạp để đào hầm. TBM bao gồm:
- Bộ phận đầu cắt với các công cụ phay cắt và các gàu ngoạm phá (mucking
butket);
- Các hệ thống dùng vào các công việc: Cung cấp điện năng (power), làm quay
đầu cắt và tạo lực đẩy, hệ thống bao chắn cho TBM trong quá trình đào.
- Trang bị để lắp dựng hệ thống chống đỡ (vỏ hầm) khối nền.
- Khiên che bảo vệ công nhân và một hệ thống lái
- Các hệ thống phí sau (hậu cần) đảm bảo cho việc vận chuyển đã đào, nhân viên
và phương tiện vận chuyển vật liệu, quạt thông gió và các vận dụng khác.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 104 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
4.2.1. Cấu tạo và sự hoạt động của máy TBM
Các bộ phận chủ yếu của TBM bao gồm:
- Đầu cắt để quay cắt đất đá.
- Các kích thủy lực để duy trì áp lực cho đầu cắt.
- Thiết bị bốc xúc và vận chuyển đất đá thải.
- Thiết bị lắp đặt các phân tố (setment) vỏ .
- Thiết bị phun lắp chất kết dính vào các khoảng hở giữa vỏ chống và đất đá do
đào vượt tiết diện.
Khi TBM có thêm vỏ thép thì chức năng của TBM giống như khiên đào cơ giới.
TBM là một hệ thống đảm bảo chức năng: Đẩy, quay xoắn, giữ ổn định khi luân
chuyển, vận chuyển đất đào. Trong hầu hết các trường hợp các chức năng này có
thể thực hiện liên tục trong mỗi chu trình khai đào.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 105 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.9. Khiên thủy lực / Khiên hỗn hợp với hệ thống buồng đôi
1. Đầu cắt; 2. Vách ngăn; 3. Đệm hơi; 4. Tường; 5. Ống dẫn vữa; 6. Máy nghiền
đá;
8. Ống cấp liệu; 9. Cơ cấu lắp ráp
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 106 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.10. Các thành phần cơ bản của máy đào hầm
1. Gương hầm; 2. Bánh cắt; 3. Buồng công tác; 4. Vách ngăn áp lực; 5. Trụ đẩy;
6. Băng tải xoắn; 7. Thiết bị lắp ráp; 8. Phân tố vỏ
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 107 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.11. Phân loại máy khoa hầm TBM và điều kiện áp dụng
4.2.2. Ưu nhược điểm của TBM
4.2.2.1. Ưu điểm
- Tốc độ đào nhanh và vận hành liên tục.
- Mức độ hủy hoại khối nền đá ít hơn.
- Biên đào nhẵn, giảm diện tích đào thừa. Yêu cầu chống đỡ ít hơn.
- Vụn đất đào thải có tính chất đồng đều.
- An toàn nhân lực và bảo vệ môi trường cao hơn.
- Có khả năng cơ giới hóa toàn bộ quá trình xây dựng.
- Có thể áp dụng tối đa các cấu kiện đúc sẳn.
- Có thể điều khiển tự động hóa từ xa.
4.2.2.2. Nhược điểm của TBM
- Dạng hình học thường cố định là hình tròn.
- Công trình ngầm thường đào qua nhiều loại địa chất và thủy văn khác nhau, khi
đào TBM mức độ rủi ro cao đòi hỏi phải có các biện pháp gia cố, sử lý phụ trợ,
tính linh hoạt bị hạn chế đối với các điều kiện địa chất phức tạp.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 108 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Chi phí đầu tư cao, khó có thể khấu hao hết cho một dự án xây dựng.
- Công tác lắp đặt các hệ thống chống giữ ở gương rất khó khăn và phức tạp khi
thi công bằng TBM gặp phải đất yếu, chảy lỏng.
- TBM đòi hỏi vật tư, phụ tùng thay thế rất đặc chủng, đắt và trong nước chưa thể
sản xuất được.
4.3. Thiết kế thi công
4.3.1. Một số vấn đề chung
4.3.1.1. Điều kiện thi công
Điều kiện thi công tuyến tàu điện ngầm khác hẳn so với các công trình trên mặt
đất: diện tích tác nghiệp hẹp, việc triển khai các công việc khó khăn. Mặt khác
công trình phải thi công trong thành phố nên còn gặp nhiều khó khăn. Việc liên
hệ giữa mặt bằng bên ngoài và khu vực thi công bên trong phải thông qua giếng
đứng nên cũng rất khó khăn. Trong suốt quá trình thi công phải sử dụng ánh sáng
nhân tạo, đồng thời phải tiến hành các biện pháp nhằm đảm bảo sức khỏe con
người và an toàn lao động như: giảm nhiệt độ, thông gió trong quá trình thi
công…
Đặc điểm địa chất thành phố Hồ Chí Minh chủ yếu là đất yếu rất dễ gây ra lún
sụt trong khi thi công. Mặt khác yêu cầu quá trình thi công không được làm ảnh
hưởng đến các công trình bên trên, không làm ảnh hưởng đến móng cọc hiện hữu
của các tòa nhà cao tầng, môi trường thi công chật hẹp, mặt bằng thi công hạn
chế….Việc sử dụng máy đào toàn tiết diện có thể giải quyết được các rủi ro trên.
Do đó nếu lựa chọn được loại TBM phù hợp, tính toán được các rủi ro khi thi
công, sự tương tác giữa vỏ hầm, TBM và đất nền, vấn đề ổn định gương đào thì
việc thi công tuyến đường tàu điện ngầm bằng máy TBM là rất khả thi.
Khi thi công bằng TBM cân xét đến các yếu tố:
- Tình trạng nền đất.
- Chi phí máy, chi phí vận chuyển máy, chi phí vận hành.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 109 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Tốc độ đào
- Khống chế tốc độ đào và tình trạng bề mặt gương đào.
- Vận chuyển vật liệu và chất thải.
4.3.1.2. Nguyên tắc thiết kế - tổ chức thi công
Những nguyên tắc tổ chức thiết kế và thi công:
- Đảm bảo thời hạn và tìm mọi biện pháp để tăng tốc độ thi công
- Cơ giới hóa và tiến tới tự động hóa trong thi công
- Sử dụng tối đa các cấu kiện, chi tiết lắp ghép được chế tạo trong nhà máy.
- Hạ giá thành thấp nhất có thể.
- Khối lượng công trình tạm nhỏ nhất.
4.3.1.3. Trình tự thi công bằng TBM
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 110 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.12. Sơ đồ trình tự thi công hầm bằng TBM
Việc thi công cả hai hầm sẽ bắt đầu tại ga Hồ Con Rùa, nơi đặt công trường
chính cho máy TBM và kết thúc tại ga Hoa Lư. Máy TBM thứ hai sẽ bắt đầu khi
máy đầu tiên đào được một đoạn ít nhất 20-25 lần khoang đào.
4.3.2. Xác định thông số của khiên
4.3.2.1. Đường kính ngoài của khiên (D)
Hình 4.13. Tính toán chiều dài đuôi khiên và kích thước của khiên
Dựa vào đường kính ngoài của phiến ống vỏ hầm, khe hở ở đuôi khiên và bề dày
ván thép đuôi khiên. Đường kính ngoài của khiên có thể xác định theo công thức
sau:
D = Do+2(x+t)
Trong đó:
D - Đường kính ngoài của khiên.
D0 - Đường kính ngoài của phiến ống vỏ hầm.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 111 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
t - Bề dày tấm ván thép đuôi khiên. Bề dày này phải bảo đảm không phát
sinh biến dạng rõ rệt dưới tác dụng của tải trọng, thông thường dựa theo công
thức kinh nghiệm của bề dày tấm thép của khiên đã được dùng, công thức
kinh nghiệm như sau: t = 0.02 + 0.01x(D0 - 4) = 0.02 + 0.01x(6.5 – 4) =
0.045 m
Khi D < 4m thì t = 0.
x – Khe hở của đôi khiên được xác định theo các nhân tố sau: Lượng dự trữ khi
lắp đặt phiến ống, xuất phát từ điều kiện lắp ráp, cân nhắc dựa theo 0.01D0
0.008D0, khiên thi công trên đường cong và điều chỉnh cong quẹo cần lấy theo
lượng dự trữ tối thiểu. Chọn x = 0.008xDo = 0.008x6.5 = 0.052 m.
Ta có: D = 6.5 + 2x(0.052+0.045) = 6.694 m.
=>Vậy ta chọn khiên có đường kính ngoài là D = 6.7 m.
4.3.2.2. Độ nhanh nhạy của khiên (L/D)
Khi đã xác định được đường kính khiên và chiều dài khiên xong, ta tìm quan hệ
tỷ lệ giữa chiều dài khiên L và đường kính D, có thể tính được độ nhanh nhạy
của khiên khi được đẩy tiến lên, một vài số liệu kinh nghiệm có thể xác định độ
nhanh nhạy của các khiên phổ thông.
Bảng 4.1. Độ nhạy của khiên
STT Loại khiên D (m) L/D
1 Nhỏ 1.50 2 3
2 Trung bình 1.00 3 6
3 Lớn 0.75 6 9
4 Đặc biệt lớn >9 0.45 0.75
Vậy ta có D = 6.7 m ; L = 7.8m => L/D = 1.16
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 112 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
4.3.2.3. Xác định lực đẩy của kích khiên
Lực đẩy của khiên cũng có thể tính toán theo công thức kinh nghiệm sau:
P = .A
Trong đó:
Tổng lực đẩy trên đơn vị diện tích mặt công tác. Do khiên ta chọn là khiên
cân bằng áp lực đất nên lấy = 1000 kN/m2 1399 kN/m2.
A - Diện tích mặt đào:
=> P = 35.26 x 1200 = 42307.83 kN
Số kích của khiên có liên quan đến mặt cắt ngang của khiên to hay nhỏ, nói
chung mặt cắt ngang khiên nhỏ thì dùng 20 30 chiếc, khiên có mặt cắt ngang
lớn dùng 31 38 chiếc. Khiên có đường kính là 6.7 m nên chọn sơ bộ kích là :
30 chiếc.
Gối tựa của kích khiên nói chung dùng hình thức liên kết bản lề, để cho lực đẩy
phân bố đồng đều lên vỏ hầm, nhất là khi thi công trên đường cong, gối tựa liên
kết bản lề là điều rất cần thiết.
Bảng 4.2. Bảng thống kê các thông số kỹ thuật của khiên đào
Các chỉ tiêu Giá trị Đơn vị
Đường kính khiên D 6.7 m
Chiều dài khiên L 7.8 m
Độ nhanh nhạy LM/D 1.16
Trọng lượng khiên 500 T
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 113 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Số kích của khiên 24 Chiếc
Tổng lực đẩy của khiên 42307.83 kN
4.4. Tổ chức thi công hầm
4.4.1. Công tác chuẩn bị mặt bằng
Do vị trí xây dựng có nằm trên tuyến đường có bề rộng mặt đừng nhỏ nên việc bố
trí máy móc và nguyên vật liệu phải đảm bảo xe cộ, các phương tiện giao thông vẫn
có thể lưu thông trong quá trình thi công trên tuyến đường thi công. Không gây cản
trở việc đi lại, sinh hoạt của dân cư hai bên hè phố.
Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình cạnh hè phố.
Không gây tiến ồn, chấn động quá mức cho phép đối với dân cư và các cơ quan
trong khu vực.
Đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị thi công trong phạm vi công trường.
4.4.2. Công tác lắp ráp khiên đào
Sàn lắp ráp khiên bình thường bằng kết cấu thép và kết cấu bê tông cốt thép. Trên
sàn được đặt đường ray để chịu trọng lượng khiên và các tải trọng khác khi khiên di
chuyển. Hai thanh ray đỡ khiên phải lắp kiên cố, phương hướng chuẩn xác bảo đảm
cho khiên ổn định khi kích được đẩy lên và dễ dàng khi đẩy lên. Khoảng cách giữa
hai ray lớn hay nhỏ do đường kính khiên quyết định, mặt ray cao bao nhiêu do thiết
kế đường hầm và yêu cầu thi công quyết định.
Toàn bộ kết cấu của khiên đào được chia làm 5 phần để vận chuyển đến công
trường.
Lưỡi cắt
Thân máy trước
Thân máy giữa
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 114 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Thân máy sau
Băng chuyền quay
Khi các bộ phận đã được vận chuyển đến công trường thì tiến hành dùng cần cẩu để
vận chuyển lần lượt các mảnh ghép xuống giếng đứng để tiến hành lắp ghép khiên
đào.
Đầu tiên, tiến hành đưa thân trước xuống, lắp lên giá đỡ khiên. Sau đó đưa mâm cắt
xuống lắp ráp vào thân trước. Sau khi hoàn thành lắp mâm cắt, tiến hành đưa thân
giữa xuống lắp tiếp vào đoạn thân trước, rồi đưa bằng chuyền quay xuống. Cuối
cũng là lắp ráp thân máy sau để hoàn thiện lắp ráp máy trong giếng đứng.
Khi khiên được lắp ráp xong trên sàn lắp ráp và làm xong các công tác chuẩn bị,
đẩy khiên tiến vào hầm. Cửa hầm được chừa sẵn trên vách giếng đứng có đường
kính hơi lớn hơn đường kích của khiên. Cửa hầm phải dùng tấm thép mỏng và bê
tông chế tạo thành cửa bịt kín tạm thời, cửa này vừa phải đảm bảo chịu áp lực đất,
áp lực nước và chặn nước, vừa có thể tháo dỡ được tiện lợi. Sau khi tháo dỡ cửa bịt
kín tạm thời thì có thể đẩy khiên tiến lên dần dần vào hầm.
Khi khiên mới bắt đầu tiến hành khoan đào, phản lực đẩy phải do vách giếng đứng
chịu đựng. Đảm bảo vách sau của giếng đứng thẳng góc với đường trung tâm của
hầm làm điểm tựa để kích đẩy khiên tiến tới. Trong khoảng hở giữa khiên và vách
sau của giếng đứng thông thường phải dùng các phiến phế liệu của vỏ hầm làm cơ
cấu chuyển lực đằng sau (các phiến ống này có chừa lỗ ở phần trên làm lỗ vận
chuyển thẳng đứng vào và ra). Để đảm bảo độ cứng cho cơ cấu phiến ống chuyền
lực chèn đằng sau, các phiến ống phải lắp mối nối lệch nhau, phải xiết chặt các
bulông liên kết. Tại bộ phận chừa lỗ trên đỉnh, ở đoạn không ảnh hưởng vận chuyển
thẳng đứng cần bố trí thanh chịu kéo giữ chặt. Sau khi khiên đã rời khỏi giếng đứng
xong cần dùng chêm gỗ đóng chặt khe hở giữa bệ sàn lắp ráp để bảo đảm cho thi
công được an toàn. Nói chung, khi khiên đào đến giếng đứng tiếp theo mới tháo dỡ
phiến ống chèn đằng sau. Nếu đường hầm khá dài, thì khi lực đẩy khiên đã có thể
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 115 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
cân bằng với lực cản ma sát giữa vỏ đường hầm và địa tầng (lúc ấy khiên đã được
đẩy đi ít nhất bằng 200m), cũng có thể tháo dỡ phiến ống chèn đằng sau.
Kiểm tra lắp ráp khiên
Khi lắp ráp phải tuân theo bản thuyến minh, lắp ráp xong cần phải kiểm tra kỹ
thuật theo các hạng mục sau, đạt yêu cầu mới được đưa vào sử dụng.
- Kiểm tra bề ngoài: Kiểm tra bề ngoài khiên xem có bộ phận nào sai với bản vẽ
thiết kế, linh kiện lắp sai, vị trí lắp sai, các lỗ liên thông trong ngoài có thông
suốt không, kiểm tra xem các linh kiện bên trong của khiên có đầy đủ không, vị
trí có đúng không, có được cố định chắc chắn không, kiểm tra lớp phòng gỉ xem
có hoàn chỉnh không.
Kiểm tra thiết bị thuỷ lực
- Thí nghiệm áp lực: Lấy áp lực cao nhất cho phép của thiết bị thuỷ lực trong một
thời gian quy định nén thử, kiểm tra các thiết bị, đường ống, cửa vào, các kích
v.v… xem có gì khác thường không.
- Theo áp lực định mức kiểm tra xem tính năng động tác của thiết bị thủy lực có
được tốt không.
Kiểm tra tính năng cách điện của các thiết bị điện
Kiểm tra trị số kháng trở cách điện của các thiết bị đem dùng có ở trong phạm vi
quy định trong bản thuyết minh không, nếu dùng thiết bị điện mà không có bản
thuyết minh quy định đó, thì phải bảo đảm trị số kháng trở nên 5M trở lên.
Kiểm tra mối hàn
Kiểm tra các mối hàn của khiên xem có chỗ nào bị bong, bị rời không, khi cần
thiết phải tiến hành hàn lại. Quy định cụ thể phải theo đúng quy phạm hàn.
4.4.3. Vận hành gương đào
Phần đầu của tổ hợp là khiên đào cơ giới, bộ phân công tác (phá đất đá) có lưỡi cắt
gắn trên đầu nối với trục. Chu kỳ đào bắt đầu từ đào cắt đất đá trên gương 1m đầu
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 116 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
tiên. Đất đá phá ra được thu dọn nhờ máy bốc dỡ kiểu gầu đổ lên máng cào của
khiên và sau đó lên băng tải của cầu vận tải rồi đổ vào toa chứa chất thải. Xe được
chuyển theo đường ray ra giếng thi công và được cẩu lên nhờ hệ thống cẩu tự hành
lên và đổ vào xe vận chuyển đi. Đồng thời lúc đó, các khối block được cẩu xuống
và vận chuyển đến nơi lắp ráp.
Đồng thời với đào đất đá trên gương sẽ tiến hành trát chỗ nối giữa các block bằng
vữa xi măng. Sau khi đào xong 1m đầu tiên dọn sạch đất đá trong không gian giữa
màn khiên và cơ cấu công tác đẩy về phía trước, thu dọn cơ cấu cắt phá đất đá về vị
trí ban đầu và bắt đầu dịch chuyển khiên giải phóng chỗ để tiến hành lắp các phiến
vỏ hầm. Tiếp theo tiến hành nối đường ray, xếp dỡ đưa các khóa vào vị trí lắp đặt
và tiến hành lắp đặt các khóa.
Vận hành khiên là áp dụng các biện pháp để đảm bảo tuân thủ chính xác hướng
tuyến hầm thiết kế. Để thực hiện được điều đó cần phải:
Chấp hành các quy tắc sản xuất cơ bản khi chuyển dịch khiên đào.
Áp dụng các biện pháp hoàn hảo để kiểm tra vị trí của khiên.
Thực hiện các biện pháp hiệu chỉnh hợp lý các sai số của khiên đào.
Các nhiệm vụ trên đây được người đào hầm và người đo đạc cùng kết hợp giải
quyết.
Chất lượng đào hầm bằng khiên phụ thuộc nhiều vào chất lượng đào đất đá trước
gương của khiên và quan trọng nhất là chất lượng chuẩn bị nền và toàn bộ mặt cắt
ngang của hầm.
Một phương tiện quan trọng đảm bảo vận hành tin cậy khiên đào trong đất đá cứng
là gối bê tông định hướng. Khi đào hầm tròn đất đá mềm thường thực hiện các công
việc trên gương đào, trong đó định hướng chính xác cho khiên đào được đảm bảo
bằng chuẩn bị biến dạng và mặt định hướng. Trong những trường hợp cần thiết phải
chuyển dịch khiên đào một chút sử dụng phương pháp sức kháng phụ của đất đá
chưa đào và các thanh đặt giữa khiên đào và gương theo hướng ngược lại hướng
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 117 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
cần chuyển dịch. Những phương pháp này chỉ sử dụng rất hạn chế khi mà các kích
khiên không đủ để thực hiện xoay khiên đào.
Khi đào hầm trong cát chảy, cần thiết phải đưa khiên vào ở trong trạng thái nghiêng,
tức là phần dao cao hơn phần đuôi 10cm-15cm, sự chênh cao đó là cần thiết để sau
khi chuyển dịch, khiên sẽ quay về trạng thái bình thường, khó khăn lớn nếu đất
chảy nằm ở phần dưới của gương. Sau khi dọn chúng đi, phía dưới khiên có thể tạo
thành đất đá tơi hay dính và khiên có thể bị lún, trong trường hợp này điều chỉnh
cân bằng khiên nhờ các kích dưới.
Trong trường hợp đào trong đất bùn, hướng của khiên có thể bằng cách điều chỉnh
cho một ít bùn chảy vào trong hầm qua khiên hay bằng các kích khiên…Nhằm mục
đích đó trong khiên có thêm màng ngang ngăn cách kín gương và hầm (tách hầm ra
khỏi gương). Trong các màng ngăn này có một hay nhiều lỗ có nắp.Thực chất vận
hành khiên lúc này là làm giảm sức kháng của bùn trên phần trán gương khi khiên
chuyển động. Như vậy khi các lỗ mở khiên sẽ tụt xuống một chút ít, khi giảm khối
lượng bùn thì có thể hướng khiên lên trên.
Về nguyên tắc, có thể chuyển hướng khiên đào bằng tổ hợp các động thái mở và
trình kết hợp kích bằng thiết bị mở nhóm hay từng chiếc có trong kết cấu và trang bị
của khiên.
Trong khi đào gương lò cẩn thận và mở đúng các nhóm kích có thể xuất hiện trường
hợp kích bị lệch vì lý do lắp các vành phân tố vỏ không đúng do các vật cứng rơi
vào giữa các mép phân tố vành vỏ.
4.4.4. Định hướng và đo đạc vỏ hầm
Để định hướng cho hầm trong khi thi công, người ta sử dụng hệ thống các máy kinh
vĩ, máy đo laser để đo thông số và định hướng cho máy đào. Những sai lệch trong
thi công đường hầm sẽ được đo đạc và cập nhật liên tục về bộ phận điều khiển qua
đó quyết định hướng dịch chuyển của hầm.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 118 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Các chuyển vị và biến dạng của đường hầm và các bộ phận hầm cũng được đo
đạc. Nếu phát hiện có chuyển vị và biến dạng bất thường sẽ kịp thời sửa chữa, giải
quyết sự cố.
Hình 4.14. Sử dụng máy đo quang học để đinh hướng cho hầm
Hình 4.15. Sử dụng máy đo quang học để đo biến dạng và chuyển vị cho hầm
4.4.5. Vận chuyển đất đào lên mặt đất
Đất đá được vận chuyển bằng các đoàn xe goòng. Căn cứ vào đường kính của hầm
và đường kính của giếng đứng ta chọn xe goòng.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 119 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bảng 4.3. Tính năng kỹ thuật của xe vận chuyển
Kích thước
Thể tích Trọng lượng Chiều rộng ray
Dài Rộng Cao (m3) (kg) (mm)
(mm) (mm) (mm)
3.6 300 2000 1200 1500 800
Tính toán số lượng xe cần thiết:
Khối lượng đất đá cần vận chuyển trong một chu kỳ : Vđ = 36.21m3 (tính cho
1m bước đào).
Thể tích đất đá xe có thể chở: Vchở = 3.6 x 1.1= 3.96 m3.
Số lượng xe cần thiết : n = Vđ /Vchở = (xe).
Vậy chọn số lượng xe là 10
Các xe được nối với nhau thành 2 đoàn, mỗi đoàn gồm 10 xe với khoảng cách
giữa các xe là 0.1m, khi đó chiều dài 1 đoàn xe là L = 21 m. Đoàn xe được chạy
bằng đầu kéo loại lớn.
Đoàn xe nhận đất đá từ băng chuyền đặt trên cầu vận tải của tổ hợp khiên, sau đó
được kéo ra phía giếng đứng nhờ đầu kéo. Các xe lần lượt được bốc lên qua giếng
đứng nhờ cần cẩu đặt phía trên.
4.4.6. Biện pháp lắp ráp các phiến hầm
Việc lắp ráp vỏ hầm được thực hiện nhờ thiết bị lắp ghép vỏ hầm được gắn liền trong hệ thống của TBM.
Công nghệ lắp ráp vỏ hầm bao gồm bốc dỡ các phân tố vành vỏ từ các phương tiện
vận chuyển, chuyển chúng tới vị trí thiết bị lắp ráp có thể nhận được nhờ móc cẩu
treo trên cầu vận tải và đưa tới vị trí cần đặt trong vòng.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 120 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Việc lắp ráp các phân tố vành vỏ được thực hiện dưới sự bảo vệ của vỏ khiên đào và
sau bước chuyển dịch tiếp theo của nó cho một bước mới. Đóng bước nghịch của
các kích thủy lực, giải phóng chỗ để lắp đặt vòng mới. Các phân tố vành vỏ được
vận chuyển trên các giá chuyên dùng chày trên đường ray gọi là giá xe chở các
mảnh ghép vỏ. Có thể sử dụng thiết bị lắp đặt kiểu cánh tay đòn hay kiểu cung tùy
thuộc loại vào kết cấu vỏ. Với kiểu cánh tay đòn lắp đặt theo trình tự từ dưới lên và
cách lắp đặt như đã nêu ở trên. Khi lắp đặt ở vị trí cao hơn đường kính ngang cần
giữ chúng bằng dầm kéo đẩy đặt trên vòm của thiết bị lắp đặt. Chuyển dịch tương
đối cho phép giữa các khối theo chiều dọc là , còn theo chiều cong là
.
Các mảnh hầm được lắp theo thứ tự:
Đầu tiên các mảnh A đặt lên tiết diện hầm, công nhân tiến hành siết bulông, cố
định các mảnh hầm và với các mảnh ghép trong chu kỳ trước đó.
Các mảnh B1 và B2 được lắp ngay sau đó và được siết chặt bulông.
Lắp mảnh khóa K cuối cùng, là mảnh chêm để tăng độ kín khít của vỏ hầm
Hình 4.16. Lắp đặt mảnh khoá K
Trong các chu kỳ khác nhau, các mảnh vỏ hầm được bố trí so le để tránh các vị trí
nối trùng nhau, làm tăng độ chặt của kết cấu cũng như tăng hiệu quả chống thấm.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 121 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Hình 4.17. Lắp đặt các khiên so le
4.4.7. Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm
4.4.7.1. Mục đíc bơm vữa sau vỏ hầm
Trong quá trình đào hầm bằng khiên đào do quá trình khoan phá của khiên đào
diện tích gương đào trên thực tế sẽ lớn hơn diện tích thiết kế. Do vậy sau khi lắp
ráp vỏ hầm sẽ tồn tại khe hở giữa vỏ hầm và môi trường đất đã xung quanh. Do
vậy ta cần tiến hành bơm vữa để lấp các khe hở đó. Khi bơm vữa đúng lúc nó sẽ
mang lại các lợi ích sau đây:
- Làm ngừng chuyển động của của mặt đất sau khi các phân đoạn được lắp đặt.
- Làm giảm bớt hoặc loại trừ độ lún, điều này đặc biệt quan trong khi xây dựng các
đường hầm trong khu vực đô thị.
- Ngăn ngừa vòng vỏ hầm di chuyển và khóa nó vào vị trí.
- Tạo ra một khu vực đồng nhất xung quanh vỏ hầm.
- Tạo điều kiện cho sự chất tải đồng đều hơn lên vòng vỏ hầm.
- Tăng cường khả năng chống thấm cho hầm.
4.4.7.2. Các giai đoạn bơm vữa sau vỏ hầm
Bơm vữa theo hai giai đoạn: giai đoạn 1là bơm sơ cấp, giai đoạn hai là bơm thứ
cấp (bơm kiểm tra).
Bơm vữa sơ cấp
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 122 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Bơm sơ cấp, trong phần lớn các trường hợp sử dụng vữa xi – cát, đôi khi do khe
hở lớn, (ví dụ khoan nổ trong hầm lớn) sử dụng vữa bêtông và đá sỏi nhỏ sau đó
bơm vữa xi – cát. Thành phần vữa chọn theo vật liệu vỏ hầm và điều kiện địa
chất thuỷ văn. Ví dụ chu bin gang tỷ lệ xi/cát là 1:3; chu bin BTCT 1:2. Để
chống thấm tốt hơn và đông cứng nhanh hơn, sử dụng các phụ gia hoá học khác.
Vữa thường trộn bằng máy trộn ngay tại chỗ, công suất máy trộn chọn sao cho
bơm vữa được liên tục. Bơm thường đặt trên các xe – giá chuyên dùng đi cùng
với tổ hợp kiên đào. Trên xe có đủ thiết bị cần thiết để nâng, hạ thùng hay goòng
chứa vữa khô. Ống dẫn vữa được nối với vòi bơm. Vòi bơm vỏ chu bin gang
thường là ống ngắn trên mặt ngoài, phía đuôi ống có ren ứng với ren trong lỗ của
chu bin gang. Ống nối với vỏ bằng cách vặn. Lần bơm đầu được thực hiện sau
khi lắp vành cuối cùng. Trong đất đá ổn định và chặt fKP > 1,5 sau mỗi vành cuối
cùng có thể bơm đến đường kính ngang, nhưng không cho phép quá ba vành tính
theo vòm. Trước khi bơm cần bịt kín không gian giữa vỏ hầm và vỏ khiên bằng
các vật liệu phù hợp như gỗ, vòng cao su, hay vành vải cao su sau khi bơm hơi ép
vào sẽ bịt kín không gian giữa mặt ngoài vỏ hầm và vỏ khiên, vòng cao su được
Bơm vữa thứ cấp
Dùng vữa xi măng nhằm mục đích bịt kín các lỗ còn lại sau khi bơm sơ cấp các
vết nứt do vữa đông cứng. Bơm đặt trên xe chuyên dùng sau khiên đào và nằm
ngoài phạm vi của tổ hợp khiên. Vữa trộn tại chỗ, bơm sau khi trộn lâu nhất là 30
phút. Các loại bơm hay dùng là C – 263 và C – 317.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 123 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Với vỏ BTCT, bơm kiểm tra được tiến hành sau khi trát các mối nối và bịt kín
các lỗ khoan sơ cấp và chống thấm cho các chi tiết nối. Trong đất đá khô tiến
hành bơm kiểm tra sau khi đã trát hết các khe nối. Bơm được thực hiện qua cá lỗ
khoan xuyên qua lớp vữa bơm lần một trên toàn bộ chu vi vành. Trong vỏ BTCT
3 lỗ khoan tại chỗ các khe nối cắt nhau. Với vỏ gang tại các lỗ bơm trên tường.
Bơm từ dưới lên, bơm cho tới khi vữa không chảy được dưới áp lực giới hạn. Áp
lực giới hạn khi bơm vỏ gang < 1 Mpa (10KG/cm2). Với vỏ BTCT thì lấy theo
tính toán có kể tới khả năng chuyển dịch của khối và tính chất nứt nẻ của vật liệu.
Kiểm tra chất lượng bằng quan sát bên ngoài kiểm tra lỗ rỗng sau vỏ qua các lỗ
khoan, có thể bơm cả vữa vào các lỗ khoan mới.
4.4.8. Giải pháp thi công đổ vỏ bê tông chống thấm bên trong hầm
Sau khi đào xong 1 đoạn khu gian thì ta mới thi công phần chống thấm bên trong, là
lớp bêtông thứ cấp có tác dụng lấp đầy các khe nối bulông, tạo hình dáng kiến trúc
cho vỏ hầm.
Thi công bê tông chống thấm:
Cấp phối bê tông chống thấm phải xác định qua thí nghiệm, khi đó cấp chống
thấm nâng cao hơn yêu cầu của thiết kế là 0.2 Mpa nên phù hợp với các điều
sau:
Lượng dùng xi măng không dưới 300 kg/m3 bê tông ; lượng dùng cát nên từ
35-40% ; tỉ lệ XM/C=2-2.5 ; tỉ lệ N/XM nên dưới 0.55 nhưng không quá 0.5 ;
độ sụt hỗn hợp bê tông không vượt quá 8cm nhưng không dưới 2cm. Thông
thường lấy từ 6cm-8 cm.
Khi trộn phải cân chính xác liều lượng, sai số cho phép đối với xi măng ; phụ
gia ; nước 1%, cốt liệu là 2%.
Nhất thiết phải trộn bằng máy tránh đầm lỏi đầm thiếu hoặc đầm quá, thiết bị
đầm phải có tần số cao và công suất đảm bảo.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 124 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Phải dưỡng hộ bê tông kịp thời và đủ ẩm ngay sau khi ngừng đổ bê tông 2-3
giờ, đồng thời phải tuân thủ TCXDVN 356-2005. Kết cấu bê tông và bê tông
cốt thép toàn khối- Qui phạm thi công và nghiệm thu.
Kiểm tra theo quy định độ sụt vữa bê tông trong quá trình thi công.
Chống thấm cho vỏ hầm lắp ghép : dùng keo Epoxy để chống thấm.
Sau khi đã tháo dỡ ván khuôn dùng chổi quét từng lớp mỏng Epoxy sao cho
không để lại bọt khí, số lượng lớp quét 2 – 3, quét lớp sau khi lớp trước đã
bám dính tốt vào bề mặt bê tông, chiều dày của tất cả các lớp quét 1 – 2 mm.
Phải quét chống thấm cả hai mặt trong và ngoài của mảnh vỏ hầm lắp ghép.
Trước khi quét lớp chống thấm phải chuẩn bị bề mặt bêtông sạch sẽ tương đối
phẳng và khô ráo (các vị trí bêtông khuyết tật phải được trám vá bằng vữa xi
măng cát tỉ lệ 1:2)
4.4.9. Công tác tổ chức thi công
Điều kiện để lập kế hoạch:
- Xác định số ngày làm việc có thể trong năm trong từng giai đoạn thi công.
- Giờ làm việc hàng ngày và ca làm việc.
- Các vật liệu thi công.
- Các thiết bị thi công phải được kiểm tra trước khi sử dụng.
- Vấn đề nhân công.
- Kho bãi và các mỏ có thể khai thác gần công trình.
Công tác tổ chức kỹ thuật:
- Giai đoạn I:
Các biện pháp tổ chức.
Nghiên cứu các thông số qua thiết kế kỹ thuật và thi công.
Giải quyết các vấn đề vật liệu …
Xác định tổ chức chuyên môn hoá
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 125 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Lắp đặt máy móc thiết bị
Xây dựng mạng lưới giao thông ngoài mặt bằng xây dựng
Xây dựng hệ thống đường công vụ phục vụ cho công tác vận chuyển thiết bị
vật liệu, vận chuyển đất đá trong thi công…
- Giai đoạn II: Công tác lắp đặt hệ thống thiết bị.
San lấp mặt bằng, lập hàng rào công trình…
Xây dựng hệ thống kho bãi.
Xây dựng các công trình tạm.
Phác hoạ công trình trên thực địa.
Xây dựng hệ thống đường điện, hệ thống cấp nước.
4.4.10. Lập bảng tiến độ thi công
Bao gồm các công tác sau:
Công tác chuẩn bị.
Làm đường công vụ.
Làm công trình tạm.
San lấp mặt bằng.
Đào hầm chính.
Bốc xúc vận chuyển đất đá.
Bố trí cốt thép cấu tạo vỏ hầm.
Lắp ván khuôn hầm .
Đổ bê tông vỏ hầm.
Trát vá vỏ hầm.
Làm đường hầm.
Lắp đặt hệ thống thiết bị chiếu sáng, phòng hoả.
Công tác hoàn thiện.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 126 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
4.5. Công tác an toàn và vệ sinh môi trường
4.5.1. Công tác an toàn
Nguyên nhân xảy ra tai nạn. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra tai nạn trong quá trình
thi công hầm. Có thể chia thành hai nhóm chính sau:
- Những nguyên nhân liên quan đến tính chất cá nhân con người gây ra:
Người rơi từ trên cao
Người ngả tại chổ do thiết bị, do thải phẩm trên sàn, do mặt bằng gồ ghề, do
mặt bằng chật hẹp, tối tăm.
Vật liệu rơi từ trên cao.
Những nguyên nhân liên quan đến các đặc trưng của công tác xây dựng hầm:
Do neo chịu quá tải, đầu neo bị hỏng khi thử hay khi lắp đặt, gây ra những hư
hỏng về kim loại.
Do xe cộ đi lại.
Do đá rơi.
Tai nạn về điện.
Tai nạn do nổ mìn.
Tai nạn do cháy nổ.
Sự cố do ô nhiễm như khói, vật liệu nổ, khí độc….
Do nhiệt độ và độ ẩm.
Do tiếng ồn khi khoan
4.5.1.1. Các biện pháp đề phòng tai nạn
Kiểm tra cẩu và các thiết bị nặng:
- Trước khi huy động máy móc thiết bị thi công, cần lắp đặt sàn thao tác trên mặt
bằng bằng phẳng, chắc chắn và khô ráo sao cho phù hợp với sự vận hành an
toàn của tất cả máy móc thiết bị thi công. Khu vực thi công cụ thể sẽ được cán
bộ được chỉ định như - Kỹ sư an toàn giám sát.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 127 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Tất cả việc tháo dỡ, lắp đặt máy móc thiết bị thi công và lắp đặt cẩu sẽ do cán
bộ có kinh nghiệm và được đào tạo chuyên ngành giám sát.
- Công nhân vận hành cẩu, máy đào và lái xe các loại máy móc hạng nặng khác
sẽ được kiểm tra xem họ có giấy phép lái xe và hoặc các chứng chỉ hành nghề
còn giá trị vào thời điểm hiện tại hay không.
- Việc xử lý và vận chuyển các hạng mục nặng bằng cầu sẽ được thực hiện bởi
người đội trưởng giàu kinh nghiệm cùng với sự phối hợp trợ giúp của cán bộ
giám sát an toàn hoặc các kỹ sư giám sát công tác nâng.
- Tấc cả xích buộc, móc kẹp, đai móc và các phụ kiện khác của dụng cụ nâng
phục vụ công tác nâng hoặc hạ sẽ được chủ đầu tư phê duyệt và được bảo
dưỡng tốt.
Biện pháp kỹ thuật an toàn khi tổ chức mặt bằng xây dựng:
- Cần tuân theo các yêu cầu kỹ thuật an toàn chuyên môn. Khi tổ chức mặt bằng
xây dựng phải chặt chẽ, hợp lý, tuân theo các quy định và nguyên tắc kỹ thuật
xây dựng các công trình và nhà tạm, khi bố trí các bãi vật liệu và trang thiết bị
máy móc…
- Khu xây dựng phải được rào lại. Các nơi làm việc phải được chiếu sáng theo quy
định hiện hành.
- Tại kho, bãi để vật, thiết bị phải có quy định cụ thể việc xếp dỡ chúng.
Biện pháp an toàn khi vận chuyển đất đá, nguyên vật liệu và người trong quá
trình thi công:
- Trong giếng thi công phải bố trí ngăn lên xuống, cấm mang công cụ theo người
khi lên xuống.
- Trong quá trình trục tải làm việc cần đặc biệt chú ý đến trạng thái dây cáp, thiết
bị trục tải, móc…Tốc độ vận chuyển trong giếng đứng không quá 2m/s, tốc độ
chuyển động của xe chạy đầu máy điện không quá 10km/h.
Công tác điện
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 128 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Hệ thống lưới điện động lực và lưới điện chiếu sáng trên công trường phải riêng
rẽ, có cầu dao tổng, cầu dao phân đoạn có khả năng cắt điện một phần hay toàn
bộ khu vực thi công
- Người lao động, máy và thiết bị thi công trên công trường phải được bảo đảm an
toàn về điện. Các thiết bị điện phải được cách điện an toàn trong quá trình thi
công xây dựng
- Những người tham gia thi công xây dựng phải được hướng dẫn về kỹ thuật an
toàn điện, biết sơ cứu người bị điện giật khi xảy ra tai nạn về điện.
- Việc lắp đặt các thiết bị và dụng cụ điện tuân theo tiêu chuẩn, quy phạm về công
tác điện được áp dụng. Tất cả các thiết bị điện do nhà thầu hoặc nhà thầu phụ của
họ sử dụng trong dự án này sẽ được trang bị và sử dụng ổ cắm bảo vệ có thiết bị
tự động ngắt điện khi bị chạm mạch (GFCI) hoặc bộ dây kéo dài.
Thiết bị phòng cháy, chữa cháy:
Bố trí sẵn và đủ số lượng các loại bình cứu hỏa di động phù hợp và/ hoặc các
thiết bị khác (ống cứu hỏa) để dập tắt cháy tại các vị trí thích hợp trên công
trường.
Tổng thầu hoặc chủ đầu tư (trường hợp không có tổng thầu) phải thành lập
ban chỉ huy phòng chống cháy, nổ tại công trường, có quy chế hoạt động và
phân công, phân cấp cụ thể.
Phương án phòng chống cháy, nổ phải được thẩm định, phê duyệt theo quy
định. Nhà thầu phải tổ chức đội phòng chống cháy, nổ, có phân công, phân
cấp và kèm theo quy chế hoạt động.
Trên công trường phải bố trí các thiết bị chữa cháy cục bộ. Tại các vị trí dễ
xảy ra cháy phải có biển báo cấm lửa và lắp đặt các thiết bị chữa cháy và
thiết bị báo động, đảm bảo khi xảy ra cháy kịp thời phát hiện để ứng phó.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 129 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Cần chống sét cho nhà và công trình theo tiêu chuẩn chống sét cho công trình
kiến trúc, công trình công nghiệp
Để phòng ngừa và dập tắt hỏa hoạn, tại các địa điểm do UBND TP quy định,
phải có tổ chức phòng chữa cháy với đầy đủ phương tiện, dụng cụ theo đúng
pháp lệnh phòng chữa cháy của Nhà nước quy định, luôn luôn chuẩn bị sẵn
sàng để cứu chữa khi cần thiết.
4.5.2. Công tác vệ sinh môi trường
Kiểm soát môi trường
- Sau khi công trình đã được thi công xong sẽ thu dọn và thanh thải tất cả các kết
cấu phục vụ thi công và các công trình phụ tạm trả lại nguyên vẹn môi trường
cho khu vực công tác đào đất. Đây là công việc dễ làm xáo trộn tính nguyên thuỷ
của môi trường đồng thời có thể gây ra các tác hại khác làm ảnh hưởng xấu đến
khu vực thi công, vì vậy đào đất trong công trường phải hoàn toàn tuân thủ theo
các quy định hiện hành.
- Trong khi đổ bê tông các hạng mục các mẻ bê tông thừa sẽ được sử dụng trong
các kết cấu phục vụ thi công hoặc sẽ được đổ vào một nơi đã được quy định
trong khu vực thi công.
- Các rác thải trên công trường thường xuyên được thu gom vào thùng rác chung
của công trường sau đó được đổ đúng nơi quy định.
- Các bãi tập kết vật liệu, vật tư được xếp đống gọn gàng xung quanh có tường bao
và phủ bạt.
Kiểm soát ô nhiễm nước.
- Vị trí mặt bằng thi công bố trí nơi cao ráo sạch sẽ không ứ đọng nước.
- Khi thoát nước không được xả nước trực tiếp ra sông suối, kênh, đầm lầy, cống
thoát nước mặt hay nước mưa. Nước thoát sẽ được xử lý lọc, chứa trong bể lắng
hoặc các biện pháp đã được phê duyệt khác nhằm giảm độ lắng cặn trong nước
tới mức có thể chấp nhận được.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 130 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
- Bể lắng lọc sẽ được cấu tạo sao cho để các chất lơ lứng vẩn đục có đủ thời gian
để lắng đọng.
- Bãi để các loại vật liệu xây dựng trên công trường sẽ được đậy bằng vải bạt hoặc
các loại tương tự nhằm bảo vệ bề mặt khỏi xói lở. Nhà thầu sẽ giảm thiểu việc
lưu trữ các loại vật liệu nhằm giảm thiểu bùn đất lắng đọng trên dòng chảy trên
mặt đất.
- Xung quanh công trường và các bãi thi công có các rãnh thoát nước của khu vực.
Tại các đầu cuối của rãnh thoát nước khu vực có bố trí hố tụ và lưới ngăn rác.
Bảo đảm chất lượng không khí
- Khu vực đào sẽ được giới hạn trong phạm vi nhỏ nhất có thể thực hiện được
nhằm giảm thiểu khả năng phát thải mùi hôi.
- Sau khi tập kết các loại vật liệu đào có mùi, vận chuyển chúng ra khỏi công
trường.
- Các loại vật liệu có mùi sẽ không được lưu ở trên đường phố hoặc các khu vực
mở. Các loại vật liệu có mùi được lưu kho tạm thời sẽ được duy trì độ ẩm thích
hợp hoặc được che phủ nhằm ngăn chặn tình trạng phát tán mùi (có thể bằng
nước hoặc vải bạt chống thấm).
Khống chế tiếng ồn
- Cán bộ công nhân viên phải được bảo vệ khỏi tiếng ồn quá mức do việc thi công
cọc khoan nhồi gây nên vì có thể là nguyên nhân mất khả năng nghe của công
nhân và các loại bệnh nghiêm trọng khác như huyết áp tăng cao v.v.
- Trong trường hợp dùng máy và các thiết bị phát điện để cấp điện trên công
trường, phải chọn loại máy phát thích hợp không gây tiếng ốn quá to đối với khu
vực xung quanh.
- Thực hiện mọi nỗ lực nhằm giảm thiểu tiếng ồn do các hoạt động thi công gây ra
như:
Thực hiện tốt việc bảo dưỡng thiết bị và đảm bảo chọn thiết bị phù hợp với
mỗi hoạt động thi công;
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 131 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
Tắt các thiết bị không sử dụng ;
Lắp đặt bộ giảm âm cho các thiết bị gây ồn đặc biết là các loại máy có động
cơ chạy dầu diezen.
Các vấn đề khác
- Chất thải được dẫn vào các hố ga để lắng đọng bùn, đất trước khi thải ra hệ thống
thoát nước chung của khu vực.
- Các loại ô tô vận chuyển đất, vật liệu sẽ được phủ bạt khi lưu thông trên đường.
Đất thải và mảnh vụn xây dựng sẽ được chuyển tới nới quy định.
- Thường xuyên vệ sinh công trường, sử dụng xe tưới nước để tưới nước là làm
sạch đường khu vực thi công.
- Không được để dung dịch Bentonite chảy tràn ra khu vực xung quanh trong suốt
quá trình thi công.
- Vệ sinh và dỡ bỏ các khu vực tạm ngay sau khi dự án được bàn giao.
- Tại khu vực lối vào công trường nhà thầu sẽ bố trí 02 máy bơm cao áp và bể
nước để đảm bảo rằng tất cả xe máy ra vào công trường đều được rửa sạch.
- Nhà thầu dùng thùng chứa đất làm bằng thép đặt tại mỗi tuyến thi công. Máy
khoan cọc nhồi sẽ lấy đất từ các hố khoan đổ trực tiếp vào thùng chứa. Đất mùn
đọng lại trong các thùng chứa sẽ được xúc lên xe và vận chuyển tới khu vực bãi
thải ngoài công trường
- Nhà thầu sẽ xin giấy phép từ các cơ quan chức năng để tiếp tục vận chuyển đất
trong ngày.
- Nhà thầu phụ sẽ làm việc với công ty quản lý môi trường để bố trí 01 xe nước
rửa đường quanh công trường với mỗi buổi sáng (nếu cần).
- Bùn Bentonite thải sẽ được bơm theo chu kỳ và vận chuyển ra khỏi công trường
bằng thiết bị chuyên dùng tới nơi đổ thải theo quy định.
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 132 MSSV:1551090385
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS NGUYỄN VĂN HÙNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Qui cách Kỹ thuật cho Tiêu chuẩn hệ thống đường sắt đô thị châu Á (STRASYA).
[2]. TCVN 8585:2011 Thiết kế đường sắt đô thị.
[3]. QCVN 08:2011/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khai thác đường sắt.
[4]. L.V. Makopski, 1985. Công trình ngầm đô thị (Nguyễn Đức Nguôn dịch),
2010. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, Việt Nam,
[5]. Nguyễ Xuân Trọng, 2010. Thi công hầm và công trình ngầm. Nhà xuất bản
xây dựng, Hà Nội.
[6]. Nguyễn Thế Phùng, 2007. Thiết kế công trình hầm giao thông. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội.
[7]. Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt, 2002. Tính toán thiết kế công trình ngầm. Nhà
xuất bản xây dựng, Hà Nội.
[8]. Nguyễn Trung Hòa, 2003. Kết cấu bê tông cốt thép theo quy phạm Hoa Kỳ.
Nhà xuất bản xây dựng.
[9]. PGS. TS Nguyễn Bá Hoàng. Bài giảng xây dựng công trình hầm giao thông
[10]. GS.TS Nguyễn Viết Trung, Th.S Trần Thu Hằng, 2010. Thiết kế - Thi công –
Giám sát công trình hầm giao thông. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
[11]. www.ketcau.com [12].vi.wikipedia.org/wiki/Thành_phố_Hồ_Chí_Minh
SVTH: LÊ TÙNG VIÊN 133 MSSV:1551090385
![Thiết kế cung cấp điện cho tòa nhà B2 Đại học Vinh: Đồ án môn học [chuẩn nhất]](https://cdn.tailieu.vn/images/document/thumbnail/2025/20251212/phanduchung10072004@gmail.com/135x160/65851765594609.jpg)
