MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 6

1.1. VAI TRÒ CỦA CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG ĐÔ THỊ 6

1.2. TÍNH PHÙ HỢP CỦA TÀU ĐIỆN NGẦM TRONG PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG CÔNG CỘNG Ở HÀ NỘI 7

1.2.1. Vai trò của giao thông ngầm 7

1.2.2. Tính phù hợp đối với việc phát triển giao thông tại Hà Nội 8

1.3. CƠ SỞ HÌNH THÀNH TUYẾN 9

1.4. QUY MÔ DỰ ÁN TUYẾN 13

1.5. ĐẶC ĐIỂM ĐOÀN TÀU 14

1.6. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG TUYẾN 15

1.7. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC GA NGẦM 18

1.8. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN TUYẾN ĐI QUA 19

1.9- ĐIỀU KIỆN MẶT BẰNG KHU VỰC THI CÔNG 21

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 22

2.1. ĐOẠN CHUYẾN LỰA CHỌN THI CÔNG 22

2.1.1. Đặc điểm 22

2.1.2. Điều kiện địa chất đoạn tuyến đi qua 22

2.2. CÁC PHƯƠNG ÁN SƠ BỘ 24

2.2.1. Phương án hầm đơn 24

2.2.2. Phương án hầm đôi chạy song song 25

2.3. BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ 26

2.3.1. Lựa chọn biện pháp thi công 26

2.3.1.1. Các phương pháp thi công hệ thống mêtro trong thành phố 26

2.3.1.2 Lựa chọn khiên đào khi thi công hầm trong đất yếu 32

2.3.1.3. Kết luận 37

2.3.2 Tóm tắt công nghệ 38

2.3.2.1. Định nghĩa. 38

2.3.2.2 Đặc tính thiết kế : 38

2.3.2.3. Cấu tạo của máy TBM : 39

2.3.2.4. Quá trình tuần hoàn thao tác thi công của máy đào mui trần. 40

2.3.2.5. Thi công vỏ hầm : 42

2.4. KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM 43

2.4.1 Kết cấu vỏ hầm 43

2.4.2. Kết cấu phần trên 48

2.4.3. Cấu tạo hệ thống cấp điện - tiếp điện, chiếu sáng 49

2.4.4. Hệ thống thoát nước 53

2.5. THÔNG GIÓ TRONG HẦM 53

2.5.1. Thành phần các khí độc hại trong hầm. 53

2.5.2. Thông gió trong đường hầm đặt sâu. 54

2.6. ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 55

2.6.1. Phương án hầm đơn 55

2.6.2. Phương án hầm đôi chạy song song 56

PHẦN III:THIẾT KẾ KỸ THUẬT 57

TÍNH TOÁN KẾT CẤU 57

1.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 57

1.1.1. Địa chất 57

1.2. TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU 57

1.2.1. Áp lực địa tầng thẳng đứng 57

1.2.2. Áp lực địa tầng nằm ngang 57

1.2.3. Trọng lượng bản thân vỏ hầm 57

1.2.4. Áp lực thủy tĩnh 58

1.2.5. Phản lực địa tầng 58

1.2.6. Tải trọng do ảnh hưởng của đường hầm song song với nó 58

1.2.7. Tải trọng do các công trình trên mặt đất 58

1.2.8. Tải trọng tạm thời 58

1.2.9. Tải trọng đặc biệt. 58

1.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM 59

1.3.1. Kết cấu vỏ hầm 59

1.3.1.1. Vai trò của vỏ hầm: 59

1.3.1.2. Mặt cắt kết cấu 60

1.3.2. Mô hình tính 60

1.3.3. Tính toán nội lực 60

1.3.4. Kiểm toán nội lực tại các tiết diện: 62

1.3.5. Tính toán kiểm tra điều kiện mối nối giữa các mảnh ghép. 62

1.3.6. Kiểm tra điều kiện chịu ép mặt tại các mối nối: 63

1.4. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 64

1.4.1.Tính toán cốt thép chịu mômen: 64

1.4.3. Tính toán cốt thép chịu lực cắt: 65

PHẦN IV: THIẾT KẾ TỔ CHỨCTHI CÔNG 67

CHƯƠNG 1: BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO 67

1.1. ĐIỀU KIỆN THI CÔNG VÀ CĂN CỨ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 67

1.1.1. Điều kiện thi công. 67

1.1.2.Căn cứ lựa chọn công nghệ. 67

1.1.3.Vật liệu xây dựng 70

1.1.4.Nguyên tắc thiết kế, tổ chức thi công. 71

1.1.5. Chuẩn bị hệ thống đảm bảo hậu cần và thi công bể chứa chất thải. 71

1.2. Biện pháp thi công giếng xuất phát. 71

1.3. Biện pháp lắp ráp khiên đào. 73

1.4. Vận hành khiên đào 77

1.5. Biện pháp vận chuyển chất thải lên mặt đất 80

1.6. Biện pháp đúc các mảnh hầm 80

1.6.1. Bê tông : 81

1.6.2. Cốt thép : 82

1.6.3. Cốp pha : 83

1.6.4. Thi công bê tông chống thấm. 83

1.6.5. Chống thấm cho các mảnh hầm lắp ghép 83

1.7. Biện pháp lắp ráp mảnh hầm 85

1.8. Biện pháp lắp đặt đường ray 85

1.9. Các thiết bị phụ trợ thi công. 86

1.9.1. Thiết bị ngoài hầm. 86

1.9.2. Thiết bị trong hầm. 87

1.10.Giải pháp thi công đổ vỏ bê tông chống thấm bên trong hầm 88

1.11. Công tác chuẩn bị mặt bằng 89

1.12. Công tác phụ trong thi công 89

1.12.1. Thông gió trong thi công: 89

1.12.2 Cấp nước trong thi công : 89

1.12. 3.Cung cấp điện cho thi công. 90

1.12.4. Thoát nước trong thi công. 90

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 91

2.1. Thiết kế kết cấu thành giếng 91

2.2. Chọn chiều dài một đốt thi công 91

2.2.1. Giai đoạn khởi đầu của TBM 91

2.2.1. Thi công một đốt thi công 91

2.3. Xác định áp lực đất tác dụng lên gương đào 92

2.4. Xác định lực đẩy của kích di chuyển 93

2.4.1. Đường kính ngoài của khiên D 93

2.4.2. Độ nhanh nhạy của khiên LM/D 94

2.4.3. Chiều dài khiên L 95

2.5. Các công tác phụ trong thi công hầm 97

2.5.1. Công tác thông gió. 97

2.5.2. Chiếu sáng. 99

2.5.3. Cấp thoát nước thi công. 100

2.6. Thi công vỏ chống thấm. 100

2.6.1.Công tác cốp pha. 100

2.6.2.Công tác cốt thép. 101

2.6.3.Công tác đổ bê tông. 101

2.7. Tổ chức thi công. 104

2.7.1.Các điều kiện để lập kế hoạch. 104

2.7.2. Công tác tổ chức kỹ thuật. 104

2.8. Lập bảng tiến độ thi công. 104

2.9. Các biện pháp an toàn trong quá trình xây dựng. 105

2.9.1.Biện pháp kỹ thuật an toàn khi tổ chức mặt bằng xây dựng. 105

2.9.2. Biện pháp an toàn. 105

CHUYÊN ĐỀ 106

MỞ ĐẦU 107

PHẦN I: CÁC SỰ CỐ KHI THI CÔNG HẦM BẰNG MÁY TBM 108

1.1. Tổng quan về các loại máy TBM 108

1.2. Sự cố khi thi công hầm bằng máy TBM 110

1.3 Biến dạng của nền đất yếu khi thi công hầm trong đất yếu 112

1.3.1 Sự hình thành biến dạng 112

1.3.2 Ảnh hưởng của biến dạng mặt đất đến các công trình xây dựng gần kề 117

1.3.3 Kết luận 119

PHẦN II:MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 120

2.1.Mô hình không gian 120

2.2.Mô hình phẳng 122

PHẦN III:GIẢI BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH GƯƠNG ĐÀO BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D TUNNEL 129

3.1. Giới thiệu về phần mềm Plaxis 129

3.2 Giải bài toán ổn định gương đào bằng Plaxis 3D 131

3.2.1. Input 132

3.2.2. Calculation 137

3.2.3. Output 139

3.3. Kết luận 148

KIẾN NGHỊ 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 149

LỜI NÓI ĐẦU

Thủ đô Hà Nội là một trung tâm văn hoá - chính trị của cả nước. Sự phát triển của thủ đô có ảnh hưởng rất lớn tới sự phát triển của đất nước. Hệ thống giao thông của thành phố đang phát triển không ngừng. Riêng tốc độ phát triển của các phương tiện giao thông đường bộ trong các năm 1996 tới nay là khoảng : 8 - 13% đối với xe máy, và 5 - 8% đối với xe ôtô. Chủng loại phương tiện cũng ngày càng đa dạng và phong phú hơn. Hệ thống cơ sở vật chất hạ tầng cho giao thông cũng có nhiều thay đổi. Nhiều tuyến đường lớn nhỏ tiếp tục được qui hoạch, mở rộng hợp lý, đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng, đảm bảo phục vụ tốt cho các hoạt động lưu thông. Tuy nhiên cũng giống như các thành phố trên thế giới Hà Nội cũng gặp rất nhiều khó khăn về giao thông đô thị:

+ Giao thông tại thành phố đang quá tải, nhất là vào giờ cao điểm luôn xảy ra ách tắc tại các nút giao thông lớn do nhu cầu đi lại của người dân không ngừng tăng lên

+ Mức độ ô nhiễm môi trường do khí thải xe cộ, ô nhiễm tiếng ồn đã lên mức báo động.

+ Tại các khu phố đông dân cư, việc mở rộng hay quy hoạch lại đường rất khó thực hiện do liên quan đến các yếu tố lịch sử văn hoá và kiến trúc của thành phố, trong khi đó việc giải phóng mặt bằng còn nhiều bất cập, kéo dài và chi phí lớn.

+ Trong khi đó, điều kiện địa hình địa chất của thành phố Hà Nội cũng khá phức tạp, việc quy hoạch chưa hợp lý tại các vùng đông dân cư đã làm cho việc sử dụng các phương tiện công cộng trên mặt đất và trên cao gặp rất nhiều khó khăn vì hệ thống đường quá chằng chịt, nhỏ bé và hệ thống dây điện, cáp điện thoại đã tạo thành các mạng nhện rất khó giải quyết ở trên cao

Trong khi đó, tốc độ phát triển của hệ thống giao thông vận tải đô thị (GTVTĐT) chưa đáp ứng được nhu cầu đi lại của người dân thủ đô. Xu thế phát triển hiện nay của toàn bộ hệ thống GTVTĐT ở Hà Nội chưa cân đối và hợp lý. Điều này có thể thấy rõ ở sự phát triển thiếu hài hoà giữa số lượng và chủng loại của các phương tiện giao thông với hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị. Hệ thống cơ sở hạ tầng tuy phát triển nhanh và dần dần được hiện đại hoá nhưng không theo kịp với tốc độ phát triển nhanh đến mức không thể kiểm soát nổi của các phương tiện giao thông. Chính vì thế hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị vẫn nhanh chóng bị quá tải và xuống cấp nghiêm trọng.

Hiện trạng và viễn cảnh không xa của tình hình giao thông tại Hà Nội cho thấy vấn đề đã mang tính cấp bách. Song song với các biện pháp tăng cường quản lý giao thông, thì việc phát triển vận tải hành khách công cộng với khối lượng lớn cũng được xem là giải pháp cần thiết và hợp lý. Trước thực trạng như vậy giải pháp khắc phục mang lại hiệu quả về nhiều mặt là xây dựng hệ thống giao thông ngầm, mà nổi bật là hệ thống tàu điện ngầm.

Tàu điện ngầm đã xuất hiện trên thế giới từ rất lâu, qua thời gian nó đã chứng minh tính tối ưu, hợp lý trong việc giải quyết các vấn đề giao thông tại các thành phố lớn đông dân cư, nó hạn chế được tối đa các vấn đề của đô thị hiện đại như ô nhiễm, tắc nghẽn, ồn ào, nhu cầu đi lại không ngừng tăng lên nhờ những ưu điểm nổi trội: tốc độ cao, khả năng vận chuyển hành khách lớn, di chuyển êm, ít gây ô nhiễm môi trường, nâng cao mức sông của người dân đô thị.

Việc xây dựng hệ thống tàu điện ngầm có ý nghĩa lớn trong giải quyết vấn đề giao thông đô thị, cho phép sử dụng đất đô thị hợp lý. Xuất phát từ vấn đề trên ,với những kiến thức đã được học trong trường, em chọn đề tài tốt nghiệp: ”Thiết kế và tổ chức thi công hầm Metro ”.

Trong quá trình hoàn thiện đồ án này, em rất cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của kỹ sư Nguyễn Thạch Bích, giảng viên bộ môn Cầu Hầm, cùng một số thầy cô khác ở các bộ môn trong trường đã trang bị cho em những kiến thức quý báu về chuyên ngành Cầu Hầm trong suốt những năm học vừa qua

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, do thời gian có hạn, tài liệu tham khảo lại không đầy đủ và làm về một lĩnh vực còn khá mới mẻ nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong muốn sự phê bình, góp ý của các thầy cô, và các bạn sinh viên trong trường để vững vàng trong công tác của mình sau này.

Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2008

Sinh viên

Chử Ngọc Minh Chiến