CHƯƠNG 1:TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ KHIỂN DAO TRONG NÊN DAT YÊU CHUONG 2: BIEN DANG NÊN DAT KHI DAO HAM BANG KHIỂN ĐÀO CHUONG 3: PHAN TICH ANH HUONG QUA TRINH THI CONG DUONG HAM DEN BIEN DANG DAT NEN VA CONG TRINH LAN CAN PHAN KET LUAN VA KIEN NGHI Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận về anh hưởng quá trình thi công đường ham bang khiên đào TBM-EPB đến biến dạng nền đất. Đồng thời định hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu này. HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 CHUONG 1: TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ KHIÊN ĐÀO TRONG NEN DAT YEU 1.1 Giới thiệu công nghệ khién đào trong đất yếu Nguyên tac chung của khiên dao dựa trên cau tạo phan khiên thép hình trụ có chức năng day trục hầm về phía trước đồng thời trong khoảng thời gian đó công tác đào đât diễn ra. Phan khiên có chức năng giữ ôn định vách hâm khi công tác lap vỏ hâm va bơm vữa hoàn thiện.
Khién đào chịu áp lực của dat xung quanh ham, và ngăn chăn sự xâm nhập cua nước ngầm. Ôn định ương đào có thể được thực hiện bang nhiều cách khác nhau: + Sử dụng áp lực đất tự nhiên + Sử dụng áp lực từ máy móc chuyên dụng + Áp lực băng khí nén + Cân bang áp lực bùn + Cân bang áp lực đất Face V\E Rotating*, Cutter Conveyor y Head Hình 1-1. Nguyên lý xây dựng đường hâm bằng khiên [ 1] HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 1.1 Công nghệ khiên cân băng áp lực đất TBM-EPB Gương đào được giữ ồn định bang “đất ở gương ham”. 1312111 0/44142112142/44⁄42222142024X%22222422///⁄4⁄432222222/ 222 AAAAAAAAAAAAARRRARAAAAAAARARAARARAAAAAAABRAAAARAAA AA 222 ALALALLAL —.
=ằdD]` —œ- =— SS OY SN = 1 ` =ˆ2^2^a£: ` SH *x ` ` PITS TSS Taree rarersree S2220g009190000999990000999990000999900609999900099122227072227770 — Hình 1-2. Minh hoa công nghệ cân bằng áp lực cân bằng đất TBM-EPB, [2]. éX Gx, ^ i ` Wis es_ Aa iN ¬ sh + Gs NAA DASE Saoux+>=> buns VAS I5 ` SÀ~ ` Hình 1-3. Khiên TBM-EPB áp dụng dự án Metro số 1 Tp.vn HV: Bùi Thanh Phước MSHV: 1670111 1.2 Công nghệ khiên dung dịch bùn TBM-SPB Gương đào được giữ ôn định bang “dung dịch bentonite”.
=1ề — RSS " 5 SRS ESS RSS iN ee’ |] +777772//////////////////////////////////// 7 //2/2/2⁄⁄⁄⁄///⁄/⁄/⁄2/////////////////4 =— SSS) /////2 ——————_ “` = IS 7⁄7 BN ost 2 E< COTTE, a) et SSI ESE ____<*x. Ze là Vài 9 24244 Hình 1-4. Minh họa công nghệ cân bằng áp luc cân bằng bùn TBM-SPB, [2]. (1) Đầu dao; (2) Dung dich Bentonite/dat; (3) Khoan khí; (4) Kích day; (5) Vỏ ham; (6) Vữa bơm; (7) Ông bơm dung dịch vào; (8) Ông bơm chất dơ ra; (9) Vữa đông cứng.2 Lựa chọn công nghệ khiên đào trong đất yếu Có thể dựa vào đường cong cấp phối hạt đất để lựa chọn phương pháp cân băng áp lực gương hâm.
= Grading Curve E sludge grain sieve grain Ras Klay silt sand gravel œ sx 100 fine |medium| coarse] fine |medioumicoarse| fine |medium|coarse 0 ke > © mm = | I56I8555:iIIB5Z-ZãIII!.2 pl ⁄ d9) + 1” T 4 ce, SP! H Hf no ®a c 40 s ;F N | ⁄ La j 4 6 T12 8 œ = 2 s22 aH số H†-† iS + o S = L1 4x11 eT |tT JO vad Pl H12 ! g = 0 Mud Lt] 002 pete] 4 ‘ r |6 100 oO 0,001 6002 0006 005 02 0. & Grain diameter d (mm) f# Slurry Shield; RE EPB-Shield Grain size distribution curve in various loose ground Hình 1-5. Vùng áp dụng công nghệ khién đào theo cấp phối hạt dat, [3] HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 Dựa trên số liệu địa chất của dự án Metro số 1, đoạn thi công ngâm Ga Ba Son - Nhà Hát Lớn, [4], ghi nhận răng + Tai vị trí ham bên trên (tương ứng với mẫu đất thí nghiệm tại độ sâu từ 10.95m) thành phan hạt cát có đường kính từ 0.425 đến 2mm chiếm khoảng 40% đến 60%, cấp phối hạt sét từ 0.5% đến 40%, và phần trăm còn lại chủ yếu là lớp sét dẻo có đường kính nhỏ hơn 0. + Tại vị trí ham bên dưới (tương ứng với mẫu đất thí nghiệm tại độ sâu từ 14.95m) thành phan hạt cát có đường kính từ 0.425 đến 2mm chiếm khoảng 15% đến 32.6%, cấp phối hạt sét từ 0.5% đến 62%, và phan trăm còn lại chủ yếu là lớp sét dẻo có đường kính nhỏ hơn 0.
Do vậy, phương pháp khiên đào áp lực đất (TBM-EBP) được đánh giá phù hợp nhât với điêu kiện địa chât của dự án.3 Sự cố khi áp dụng công nghệ khiên đào trong đất yếu 1.1 Một số sự cổ Tại dự án tuyến đường hầm Thượng Hải (Trung Quốc, 2003) và Metro Bắc- Nam Cologne (Đức, 2009), do áp lực ở gương đào không đủ, nước xâm nhập vào trong đường hầm làm hạ mực nước ngầm, xuất hiện khoảng trống bên ngoài tường vây nơi có sự hiện diện của công trình. HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 a) Tòa nhà trên hệ móng cọc (Thượng b) Tòa nhà trên hệ nông (hệ thống Hải, Trung Quốc, 2003), Boos et al Metro Bac- Nam Cologne, Đức, 2009), (2004). Sự cố khi đào đường ham Tai dự án đường sắt Docklands Light Rail (Anh, 1998), áp lực đầu đào lớn hơn so với thực tế, do vậy đất bị đây lên. Station TBM launch 30; | chamber wets G68 (set 2c.
Nén dat bi tréi tai du dn duong sat Docklands Light Rail - Anh, 1998. HV: Bùi Thanh Phước MSHV: 1670111 1.2 Tóm tắt về nguyên nhân sự cổ L]l| x» sả LILILILILIL] Traffic Loads : Z7 6 | Surface Loads Groundwater Table Tunnel Face — Hình 1-8. Minh hoa hiện tượng gương ham, [5]. Một số nguyên nhân chính gây ra sự cô trong quá trình thi công + Ap lực cân bằng đầu đào không đủ khi đi qua khu vực có địa chất sai khác nhiều với thiết kế, gây sự sụp đồ của phần đất trên trên; trong trường hợp áp lực lớn hơn với áp lực trước đâu đào, hiện tượng trôi sẽ xuât hiện.
+ Vung đất đường hầm đi qua, có nước ngầm có độ thấm cao hoặc lớp đất không thoát nước mỏng hơn thực tế, dẫn đến sự xâm nhập của nước vào hầm không như tính toán ban đầu, gây sụp đồ + Tính toán vữa phun xung quanh vỏ ham không đủ, gây gia tăng độ lún làm phá hủy các công trình lần cận 1.4 Nhận xét của chương Việc xây dựng trong khu vực địa chất yếu, đô thị có lịch sử lâu đời với sự hiện hữu nhiều công trình cao tầng như Tp. Quá trình vận hanh/thi công cần phải HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 —10— lên kế hoạch đảm bảo an toàn, nhằm giảm thiểu cũng như giải quyết sự cố nhanh chóng và hiệu quả. Một số lưu ý chính khi áp dụng công nghệ khiên đào được thể hiện như sau: + Phân tích chi tiết các van dé liên quan đến kỹ thuật, tránh rút ngăn giai đoạn. + Trong các nguyên nhân chính gây sự sụp đồ, và một nửa trong số đó | liên quan đến quan lý thi công.
Nhiéu kỹ su bị áp lực tiễn độ dẫn tới phát sinh những sai sót không đáng có. + Tính toán ứng suất trong công trình hoặc sự thay đổi ứng suất trong đất là yêu cầu được dé ra khi thiết kế công trình. Kết quả của bài toán ứng suat- biến dạng càng chính xác thì công trình thiết kế càng tối ưu hơn về bài toán kinh tế - kỹ thuật. Phương pháp khiên đào cân bằng áp lực đất phù hợp với yêu cầu kỹ thuật khi triển khai dự án tại Tp.
Trong báo cáo này, học viên chỉ tập trung phân tích công nghệ này, những công nghệ khác sẽ không được xem xét. HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 — |] — CHƯƠNG 2: BIEN DANG NEN DAT KHI DAO HAM BẰNG KHIỂN DAO 2.1 Phan tích hiệu ứng gương dao 2.1 Phương pháp thông thường Phương pháp này phù hợp cho tính toán sơ bộ. Mặt đất Vn — | hl Vv Mực n- 6c ngâm <= H tbh <a l4 G- ong đào | Fi h2 | ⁄2 TH t N Hình 2-1. Sơ đồ ap lực tại gương dao, [1] Trong đó vin là trọng lượng riêng tự nhiên của đất.
Yon là trọng lượng riêng bão hòa của dat. Yn là trọng lượng riêng của nước. Yben là trọng lượng riêng tự nhiên của đất đá do máy dao ra được trộn với phụ gia hoặc dung dịch Bentonite (gọi chung là dung dịch bentonite). o, là áp lực nước tác dụng lên gương ham.
6, là áp lực đất tác dụng lên gương ham. Open là áp lực dung dich bentonite tác dụng lên gương ham. P là áp lực gia tăng do máy TBM tạo ra trong buồng đào. Ap lực tác dung ở phía trước đầu dao phân bố tuyến tinh theo độ sâu, do vậy dé 6n định gương ham, khi đó áp lực buông đào tạo ra phía sau dau dao phải có giá HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 —|12-— tri tương đương hoặc lớn hon áp lực phía trước đầu đào, hai điều kiện được mô tả như dưới đây: Điều kiện 1: Ap lực buồng dao tại đỉnh hầm có giá trị lớn hơn tổng áp lực đất và nước gây ra tại đỉnh hầm Prop = (hz - D).¥n + {Y¥in-hy + (Yon - Yn) Cho - D)} Keg (2.1) Điều kiện 2: Ap lực trong buông đào tại đáy hầm phải lớn hơn tổng áp lực đất và nước gây ra tại đáy hầm.
Tức là, Prop + Sben = On + Ga „ tai đáy hầm.2) Từ đó suy ra: Prot 2 hạ. Yn + Yn-lt + (Yoh - Yn)-ha} -Kea - Open (2.3) Với Ked là hệ số áp lực chủ động và D là đường kính ham.2 Phương pháp nêm trượt Tác giả Horn (1961) quan niệm rang áp lực tác dụng lên gương hầm do 1 nêm trượt phía trước gương với chiều cao nêm = D (đường kính ham) và tải trọng của lăng trụ đất bên trên nêm. Trong phương pháp này, phù hợp với ham TBM-EPB (áp lực cân bang đất). Lang tru dat Nêm trượt Guongham TT '\ | Hình 2-2.
Mô hình nêm trượt, Anagnoustou & Kovari. HV: Bùi Thành Phước MSHV: 1670111 -13— Sự 6n định của gương ham là do sự cân bang của các lực gây trượt và chống trượt. Các lực gây trượt gồm áp lực theo phương ngang của đất và nước. Các lực chống trượt gồm áp lực dung dich bentonite của buông đào (S), lực ma sát và lực dính trên mặt trượt (K) và các mặt bên của nêm (T).
Theo lý thuyết sỉ lô của Terzaghi, áp lực đất hiệu quả theo phương thắng đứng của silo lên mặt trên của nêm được tính theo công thức, me "[z -5 |ep(=2z)+ 2 (24) Trong đó: + a=y-R.tano + Z là độ sâu tại đỉnh của nêm. + ơo 1a tải trọng phân bé tại z = 0. + y là trọng lượng riêng có hiệu. + 0 là góc ma sat trong.
+ Kylà hệ số áp lực đất theo phương ngang.