I.Yêu cầu chung  đối với việc thi công công trình ngầm:

Những yêu cầu chung khi thi công công trình ngầm được quy định rõ ràng tại Mục 2.14.1 tại Quy chuẩn QCVN18:2014/BXD về An toàn thi công công trình ngầm. Trong đó:

 

  1. Khi thi công công trình ngầm, bên cạnh việc thực hiện các quy định trong mục này còn phải đảm bảo việc tuân thủ các quy định hiện hành về an toàn trong hầm lò.
  2. Trước khi tiến hành thi công công trình ngầm, cần chuẩn bị đầy đủ các tài liệu:
  • Thiết kế kĩ thuật thi công
  • Bản đồ trắc địa
  • Tài liệu địa chất, thủy văn
  • Sơ đồ công trình cũ trong khu vực thi công (nếu có)
  • Các văn bản nghiệm thu các điều kiện đảm bảo an toàn
  1. Phải lên thiết kế biện pháp kỹ thuật thi công khi tiến hành thi công công trình ngầm:
  • Quy trình kỹ thuật thi công hướng dẫn trình tự thi công và các biện pháp chống đỡ, lắp đặt an toàn
  • Biện pháp chống nước ngầm
  • Biện pháp bảo vệ các loại đường ống, đường dây liên lạc đã và đang thi công khác cũng như công trình khác gần nơi thi công
  • Phương án phòng ngừa, xử lý sự cố
  • Biện pháp đảm bảo vệ sinh môi trường, thông gió, chiếu sáng, kiểm tra khí độc trong quá trình thi công
  1. Phải có biện pháp đề phòng và giám sát nghiêm ngặt trình trạng ổn định của công trình đó trước và trong quá trình thi công khi thi công công trình ngầm dưới hoặc gần các công trình khác.
  2. Tất cả những người làm việc trong công trình ngầm đều phải được trang bị các phương tiện bảo vệ cá nhân theo đúng quy định hiện hành.
  3. Tất cả máy móc, thiết bị, phương tiện, phục vụ thi công công trình ngầm, ngoài việc thực hiện theo các quy định tại 2.6, còn phải thực hiện đúng các quy định riêng phù hợp với điều kiện an toàn trong khi thi công công trình ngầm.
  4. Phải chuẩn bị sẵn đội cấp cứu hầm lò chuyên trách, trang thiết bị đầy đủ các phương tiện cấp cứu khi có sự cố bất ngờ.

 

II.Lựa chọn phương án thi công thích hợp cho các công trình ngầm tại Hà Nội:

Dưới đây là một số phương pháp thi công công trình ngầm phù hợp với điều kiện của Hà Nội:

1.Phương pháp thi công lộ thiên:

a.Phương pháp đào hố móng

  • Đầu tiên, tiến hành đào hố móng từ mặt đất có vách xin hoặc thẳng đứng với hệ thống chống vách đến độ sâu cần thiết đặt hầm. Tiếp đến tiến hành lắp đặt các cấu kiện BTCT có định hình sẵn hoặc đổ bê tông toàn khối tại chỗ, xây dựng kết cấu chống thấm rồi tiếp tục lấp đất trở lại. Khôi phục lại mặt đất tự nhiên, hoặc xây dựng những công trình ngầm trên mặt đất như đường xá, vỉa hè,… -> Chống đỡ vách hố móng thẳng đứng sử dụng cọc cự hoặc là cọc cứ kết hợp với neo.
  • Ưu điểm: cơ giới hóa cao quá trình thi công, khả năng áp dụng các kết cấu kiểu công nghiệp hóa, các máy làm đất hoặc là các thiết bị nâng hạ có công suất lớn.
  • Nhược điểm: phá hoại giao thông đường phố trong suốt thời kì xây dựng, gây khó khăn cho cuộc sống người dân đô thị, chi phí về kim loại và gỗ gia cố tạm.

b.Phương pháp dùng vì kèo di động

Thi công sử dụng vì chống di động có thể tiến hành trong bất cứ loại đất không cứng nào, loại trừ bùn và cát chảy. Khi có mực nước ngầm cao thì phương pháp này cũng có thể áp dụng cùng với việc hạ mực nước ngầm nhân tạo. Sử dụng vì chống di động bằng kim loại có tiết diện hở  để cơ giới hóa tối đa công tác đào, xúc đất và xây dựng vỏ hầm. Việc sử dụng vì chống di động cho phép:

  • Không cần sử dụng vì chống tạm và giảm nhẹ khó khăn khi xây dựng vì chống tạm
  • Giảm chiều dài của đoạn thi công có phá hoại do điều kiện bề mặt xuống đến 30-40m
  • Giảm khối lượng công tác đất khi đào hố móng và lấp trở lại sau khi xây dựng xong
  • Nâng cao mức độ cơ giới hóa, giảm thiểu khó khăn khi thi công
  • Nâng cao tốc độ xây dựng hầm
  • Giảm tiếng ồn và chấn động
  • Giảm nguy hiểm do chuyển vị, biến dạng bề mặt, nhà cửa và những công trình dọc theo tuyến hầm

c.Phương pháp thi công tường trong đất

Trường hợp có thể áp dụng phương pháp này khi bố trí công trình ngầm đặt nông, gần các công trình nhà cửa cũng như trong điều kiện giao thông thành phố dày đặc.

  • Đầu tiên, ở những chỗ xây tường của công trình ngầm, người ta đào hào và gia cố nó theo từng bước (rộng 0,6 – 0,8 m sâu 18 – 20m trong đó sẽ xây dựng kết cấu tường của công trình ngầm. Sau đó tiến hành đào hố móng đến cao độ nóc công trình rồi đặt tấm trần đó xây xong được bảo vệ bằng phòng nước rồi lấp đất trở lại, khôi phục các công trình trên mặt đất như mặt đường, vỉa hè. Dưới sự bảo vệ của tường và trần đó tiến hành đào đất trong lừi, xây dựng tấm đáy và các vách ngăn …

Việc xây dựng các kết cấu tường của công trình ngầm có thể từ BTCT toàn khối hoặc là áp dụng công nghệ tường lắp ghép trong đất tạo điểu kiện làm giảm bớt khối lượng công tác đất giảm chi phí bê tông cốt thép, giảm thời hạn và giá thành xây dựng.

Phương pháp tường trong đất có ưu điểm hơn phương pháp hố móng là không đòi hỏi dựng tường cừ, đảm bảo tính ổn định cho nhà cửa và các công trình bên cạnh. Phương pháp này có thể áp dụng trong đất không cứng dạng bất kỳ (kể cả đất rời lẫn đất sét chặt) trừ loại đất bùn chảy, đất có lỗ rỗng lớn hoặc có cát .

Phương pháp này có hiệu quả nhất khi chiều sâu của hố đào lớn hơn 5 – 6m cũng như bố trí công trình ngầm gần sát nhà cửa và các công trình khác.

d.Phương pháp hạ đoạn (Kenson Method)

Phương pháp hạ đoạn được áp dụng trong các điều kiện thành phố, điều kiện địa chất công trỡnh và điều kiện thủy văn trong môi trường đất mềm yếu, trong các vùng có chứa nước sâu 6 – 40m và nó đặc biệt có hiệu quả khi xây dựng hầm trong môi trường đất có phát sinh tình trạng cát chảy, bùn chảy hoặc khi làm đường xe điện, ôtô điện qua đáy sông, hồ.

Về nguyên tắc phương pháp này cũng thuộc quy trình thi công đào lộ thiên rồi lấp phủ nhưng để tăng tốc độ làm kết cấu vỏ hầm, hạn chế biến dạng, lún sụt đất ở hai bên tuyến hầm và giảm ảnh hưởng của nước ngầm đối với thời gian xây dựng và  chất lượng kết cấu vỏ hầm, người ta đúc sẵn những khoang hầm bằng BTCT rồi dùng hệ thống thiết bị chuyên dùng hạ xuống hố đào.

Phương pháp hạ đoạn đó được các nước trên thế giới áp dụng nhiều. Trong tương lai ở Việt Nam có thể áp dụng để thi công Metro qua sông Hồng hoặc những công trình ngầm qua những nơi có chiều sâu nước ngầm lớn, đất yếu không ổn định. Gần đây nhất là dự án vượt sông Sài Gũn bằng đường hầm Hàm Nghi qua Thủ Thiêm do công ty Anh Quốc Maunsell thiết kế đó áp dụng phương pháp hạ đoạn để thi công phần hầm qua sông.

 

2.Phương pháp thi công kín:

Phương pháp thi công kín có nhiều phương pháp thi công song ở đây ta chỉ xét phương pháp phổ biến nhất mà các nước trên thế giới đó sử dụng thi cụng đó là phương pháp khiên đào.

Khiên đào là một máy thi công chuyên dụng để làm đường hầm trong thành phố, khi có yêu cầu phải giữ nguyên hiện trạng kết cấu đô thị (các công trình hạ tầng kỹ thuật các công trình kiến trúc) ở trên mặt đất. Phương pháp khiên đào áp dụng trong những điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn phức tạp nhất, đất đá mềm yếu, không ổn định, chiều dài công trình lớn, tiết diện ngang không đổi.

Khiên đào là một máy liên hợp được trang bị các hệ thống cơ giới để đào, bốc dỡ đất đá, lắp ghép vỏ hầm đồng thời là vỏ chống tạm vững chắc dưới sự bảo vệ của nó tiến hành tất cả các công việc đào hầm chính. Một số nước trên thế giới như Anh, Pháp, Mỹ, Nhật …áp dụng phương pháp này từ lâu. Trong khi phần lớn các đường hầm đường sắt được xây dựng trong đất đá núi cứng chắc thỡ cỏc đường hầm ô tô và tàu điện ngầm trong đô thị được xây dựng trong điều kiện đất đá yếu bằng các máy đào dạng khiên. Hiện nay tại châu Âu đang thực hiện một số dự án rất lớn xây dựng đường tàu điện ngầm như ở Barcelona, Valencia, Sevilla, Milan, Turin, Roma, Malme, Lisbon, Porto và Praha…. Phần lớn số cụng trỡnh trờn được thi công bằng máy đào dạng khiên kích thước lớn do các công ty Lovat, Wirth/NFM và Herrenknecht sản xuất. Đường ô tô vành đai M30 ở Manrid sẽ được thi công bằng các khiên đào đường hầm lớn nhất thế giới. Một trong số đó có đường kính 15 m do công ty Herrenknecht chế tạo và đó hoạt động từ cuối năm 2005. Cỗ máy độc nhất vô nhị này được trang bị các lưỡi cắt bên trong và bên ngoài và chúng có thể quay theo các hướng ngược nhau. Khiên đào đường hầm do công ty Wirth – Tunnel Bore Extender (TBE) chế tạo cũng được xem là một cỗ máy độc đáo. Thiết bị được sử dụng thành công trong đào đường hầm Uetliberg – một công trỡnh trọng điểm trên đường ô tô vành đai xung quanh thành phố Zurich. Thiết bị này phá huỷ đất đá không phải bằng sự va đập vào đất đá mà bằng sự “kéo căng” đất đá mà xét về mặt công nghệ thì hiệu quả hơn và giảm tiêu thụ năng lượng.

Để có thể thi công bằng phương pháp khiên đào, trước hết phải thi công các giếng đứng (giếng thi công) để đưa máy móc thiết bị xuống. Giếng đứng được thi công bằng dàn khoan cơ giới hạng nặng hoặc có thể bằng các phương pháp đào hố móng thông thường có sử dụng neo gia cố, thi công theo công nghệ tường trong đất, công nghệ top – down. Giếng đứng thường được sử dụng để làm ga, thông gió… sau này.

Trong thời gian khiên đào phá theo chiều sâu thì kết hợp hạ các vòm giếng kết cấu BTCT hoặc loại hộp đặc biệt. Khi đạt đến độ sâu thiết kế và sau khi gia cố kết cấu thành giếng, tiếp theo là lắp đặt giá đỡ vũng khiên ngang và bắt đầu thi công mở rộng đường hầm. Đồng thời gian với tiến độ dịch chuyển khiên ăn sâu vào lòng đất là vận chuyến các khối BTCT lắp ghép vỏ hầm vào trong miệng giếng thi công. Các khối vỏ hầm lắp ghép được sản xuất hàng loạt trong nhà máy. Sau khi đưa các khối vào trong hầm tiến hành xếp đặt lắp ráp và vị trí liên hoàn giữa giá đế tựa thủy lực bằng vì kèo thép đặc biệt và vòng khiên đào phá, cùng với tác dụng lực ép thủy lực việc vận chuyển của các phay khiên vào lũng đất. Hệ thống liên hoàn vừa đào phá vừa lắp đặt khối BTCT lắp ghép vũ hầm vào đường hầm là quá trình làm việc liờn tục cho đến khi khiên đào đi hết đoạn đường giữa 2 giếng công trường. Việc theo dõi định vị đường đi của khiên đào hoàn toàn được điều khiển bằng hệ thống tự động trên mặt đất.

Thi công bằng TBM có ưu điểm là tốc độ thi công nhanh, thi công liên tục, trình độ cơ giới hóa cao, cường độ lao động thấp, địa tầng ít bị lay động, chất lượng che chắn vỏ hầm tốt, điều kiện thông gió tốt, giảm hầm lò phụ, có thể áp dụng xây dựng các hệ thống Tunel kỹ thuật, các hầm đặt sâu trong lòng đất mà không ảnh hưởng đến kiến trúc ở bên trên, hoặc cải tạo hệ thống cơ sở cho các khu phố cũ mà quy hoạch không cho phép thay đổi kiến trúc. Tuy nhiên khi thi công bằng TBM và lựa chọn máy phụ thuộc vào địa chất tương ứng, kích thước định hình sẵn theo đường kính hầm, khó khăn khi thi công trong đoạn hầm có bán kính nhỏ, chiều dài đoạn thi công lớn (>750m).

Điều quan trọng nhất khi lên phương án thi công đó là đảm bảo không thay đổi kiến trúc khu vực xây dựng, không ảnh hưởng đến điều kiện và  cuộc sống sinh hoạt xã hội của dân cư khu vực xây dựng. Mong bài viết cung cấp cho bạn kiến thức bổ ích.

CÔNG TY CỔ PHẦN GIẢI PHÁP VIỄN THÔNG 3C

Địa chỉ: Số 2/68 Trần Quang Diệu , Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam

Tel: (024) 3537 9388 - Fax: (024) 3537 9389

Email:  info@3ctelecom.com.vn