CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM METRO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Tình hình xây dựng Metro trên thế giới Tuyến Metro đầu tiên được xây dựng ở Anh vào năm 1863, cho đến nay đã có khoảng 80 thành phố trên thế giới sử dụng hệ thống Metro trong giao thông công cộng. Hệ thống Metro lớn nhất thế giới là ở Newyork với tổng chiều dài 471km và 468 nhà ga 3500 3200 3000 2500 2053.1: Biểu đồ các thông số chính (chiều dài, số nhà Ga) của một số hệ thống Metro nổi tiếng trên thế giới Dưới đây giới thiệu một số hệ thống Metro tại một số thành phố lớn : 1.1 Metro tại Paris - Pháp Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của hệ thống tàu điện ngầm tại Paris là lối lên xuống các ga, được thiết kế theo phong cách nghệ thuật mới của Hector Guimard, với các cổng vòm mang đậm phong cách kiến trúc của Pháp. Hầu hết các nhà ga đều được bố trí ngầm, chỉ có một số ga bố trí trên mặt đất và trên cao do điều kiện tuyến phải đi cao. Các ga được nối với mặt đất chủ yếu bởi các băng truyền để đảm bảo vận chuyển hành khách lên xuống ga.
Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại Paris Page 7 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT Hình 1.2: Bản đồ mạng lưới hệ thống tàu điện ngầm tại Paris 1.2 Hệ thống Metro tại Matxcova - Liên bang Nga Đặc điểm của Metro Matxcova Hệ thống tàu điện ngầm của Matxcova có 277,9 km với 12 tuyến, 171 nhà ga và trong những ngày bình thường (theo báo cáo hàng năm) hệ thống chuyên chở được 10,05 triệu hành khách. Số lượng hành khách chở trung bình trong năm là 8,745 triệu hành khách/ngày. Tàu điện ngầm Matxcova có khoảng cách giữa hai trục bánh xe là 1520 mm, giống như hệ thống đường sắt thông thường ở Nga và ray được cấp dòng điện xoay chiều 825V. Khoảng cách trung bình giữa các ga là 1800 m và khoảng cách ngắn nhất là 510 m giữa 2 ga Aleksandrovskiy Sad và Arbatskaya, khoảng cách dài nhất 3,4 km giữa 2 ga Volgogradskiy Prospekt và Tekstilshchiki.
Tàu điện ngầm ở Matxcova hiện có 171 ga trong đó có 70 ga ở mức độ sâu, 87 ga ở mức không sâu. Trong số các ga sâu có 53 ga kiểu tháp, 16 ga kiểu cột và 1 ga dạng vòm đơn. Trong những ga không sâu có 65 ga loại cột, 19 ga loại vòm đơn và 3 ga loại 2 tầng. Page 8 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT.
Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại Matxcơva Hình 1.3: Bản đồ mạng lưói tàu điện ngầm tại Matxcơva Kế hoạch phát triển Metro trong tương lai của Matxcơva Trong những năm sắp tới, Matxcova dự định sẽ nâng cấp chất lượng những tuyến đường đã có để phục vụ hành khách tốt hơn. Đồng thời để đáp ứng được nhu cầu đi lại của hành khách, Matxcova sẽ mở thêm 11 tuyến mới với những trang thiết bị hiện đại nhất.3 Hệ thống Metro tại London – Vương quốc Anh Hệ thống tàu điện ngầm London là một trong những hệ thống giao thông nội thành lớn nhất thế giới, hoạt động liên tục 20 giờ một ngày. Với diện tích 617 dặm vuông, London bị sông Thames chia thành 2 phần Bắc và Nam, sự phát triển của tàu điện ngầm ở 2 miền là không cân đối, chủ yếu phát triển mạnh ở khu vực phía Bắc. Trong 275 ga tàu điện ngầm chỉ có 29 ga được đặt tại khu vực phía Nam.
Đoàn tàu sử dụng trong hệ thống tàu điện ngầm London thường gồm 3 - 8 toa tàu, có thể chứa tối đa 150 hành khách một lượt, chuyên chở 45.000 hành khách/h. Khoảng thời gian giữa 2 lần tàu vào ga là 5 - 15 phút, vào giờ cao điểm là 2 phút. Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại London Page 9 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới Metro tại thành phố London Kế hoạch phát triển Metro trong tương lai của London Trong tương lai gần London chưa có kế hoạch mở thêm các tuyến tàu điện ngầm mới trong thành phố mà chỉ nâng cao công suất hoạt động của các tuyến và cải thiện, thay mới hệ thống các đoàn tàu. Tiếp theo sẽ tăng cường độ hoạt động của tuyến phía Bắc lên 25%, 30% với tuyến Bakerloo, 30% với tuyến vòng và tuyến nội đô.
Tăng khả năng vận chuyển của tuyến Bakerloo và tuyến trong thành phố lên 12%, tuyến Jubilee 22%. 200 ga sẽ được tân trang và hiện đại hóa. Đồng thời thay thế và đưa 314 tàu điện mới vào hoạt động, cải thiện được 80% số tàu hiện đang sử dụng. Hệ thống Metro tại New York Đặc điểm của Metro Newyork Một ga tàu điện điển hình có thềm đợi dài khoảng 122m đến 213m đủ để phục vụ một lượng lớn khách.
Khách vào ga qua bậc cầu thang vào nơi bán vé bằng máy tự động và mua vé, bây giờ thay thế bằng metrocard. Sau đó qua cửa quay vào thềm đợi tàu. Hiện nay có khoảng 3200 cửa quay ở 468 ga cho phép hành khách sử dụng metrocard. Có nhiều tuyến và ga có cả 2 loại tàu là: tàu nhanh chạy suốt (express) và tàu điện chạy theo tuyến ngắn (local).
Ga phục vụ cho tàu nhanh dùng để chung chuyển tuyến hoặc là ga đặc biệt. Là hệ thống duy nhất trên thế giới mở cửa 24h trong ngày và 7 ngày trong tuần phục vụ hành khách. Một số ga được bố trí đặc biệt để phục vụ người tàn tật (phải ngồi xe lăn) như ga ở đường số 72.S có hệ thống toa tàu điện lớn nhất thế giới. Tất cả toa tàu thường chế tạo từ inox, đều trang bị điều hoà không khí,.
Số lượng ghế 30 - 45. Sức chứa hành khách 130 - 148 tốc độ từ 80-105 km/h, trung bình đạt 90 km/h. Page 10 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT Hệ thống MTA cách đây không lâu (20 năm) đã ứng dụng tự động hoá vào điều khiển hệ thống. Bắt đầu với tuyến đường BMT Canarside, MTA lên kế hoạch tự động hoá toàn bộ hệ thống, chỉ dùng một người điều khiển (OPTO) dựa trên cơ chế thông tin nhận được.
Vào giờ cao điểm, khoảng thời gian giữa 2 tàu kế tiếp nhau có thể giảm xuống còn 90 giây, hệ thống máy tính và bộ điều khiển phát ra khoảng 10,675 tín hiệu, điều khiển 205 ga xép và thực hiện 540 chu trình chạy tàu. Hệ thống tàu điện ngầm được chia thành 26 tuyến chính, bao gồm cả 3 tuyến ngắn ở: đại lộ Franklin, đường số 42 và công viên Rockaway. Các tuyến được phân biệt với nhau bằng các chữ số, màu sắc và tên gọi. Quy hoạch mạng lưới tuyến metro tại New York Hình 1.5 : Sơ đồ tàu điện ngầm tại NewYork 1.2 Tình hình xây dựng Metro tại Việt Nam Theo định hướng phát triển của hệ thống đường sắt đô thị đến năm 2020 của thành phố Hà Nội, hệ thống tuyến đường sắt nội đô trên mặt đất, trên cao và đi ngầm vận chuyển hành khách từ các vùng phụ cận Đông - Tây - Nam - Bắc vào trung tâm thành phố, với Ga Hà Nội là điểm gốc.
Page 11 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT Bảng 1.1 : Mạng lưới và dự án đầu tư đường sắt đô thị đến năm 2020 của Hà Nội Chiều dài TT Tên tuyến Hệ thống dự kiến (km) 1 Yên Viên – Ngọc Hồi 24,6 Tàu điện trên cao có sử dụng các làn đường sắt 2 Ga Hà Nội – Hà Đông 12,6 Tàu điện hoặc Metro trên cao 3 Voi Phục – Cầu Giấy – Cầu 8,00 Tàu điện hoặc Metro trên cao Diễn 4 Ga Hà Nội – Nội Bài 21,60 Tàu điện hoặc Metro trên cao có sử dụng ĐS Nam Thăng Long – Tang Mi 5 Ga Giáp Bát – Nam T.Long 18,90 Tàu điện hoặc Metro trên cao 6 KS Deawoo – Láng – Hoà 32,10 Tàu điện hoặc Metro trên cao Lạc 7 Bưởi - Đông Anh – Sóc Sơn 23,90 Liên quan đến sự phát triển của khu Nam Thăng Long “Hanoi New Town” 8 Cổ Bi – Kim Nỗ 25,50 Liên quan đến sự phát triển của khu Nam Thăng Long “Hanoi New Town” TP Hồ Chí Minh có 6 tuyến Metro là: * Tuyến 1: Bến Thành-Suối Tiên dài 19,7 km * Tuyến 2: Ngã tư An Sương - Thủ Thiêm dài 19 km, hướng tuyến đi theo các trục đường: Thủ Thiêm - BT - Phạm Hồng Thái - CMT8 - Trường Chinh. * Tuyến 3: QL13 - Bến xe Miền Đông - Nguyễn Thị Minh Khai - Hùng Vương - Kinh Dương Vương - BX Miền Tây - Tân Kiên dài 24 km, hướng tuyến: QL13 - Xô Viết Nghệ Tĩnh - Nguyễn Thị Minh Khai - Hùng Vương - Kinh Dương Vương. * Tuyến 4: Cầu Bến Cót - Gò Vấp - đường Nguyễn Văn Linh dài 24 km, hướng tuyến: Nguyễn Oanh - Nguyễn Kiệm - Phan Đình Phựng - Hai Bà Trưng - Khánh Hội - Nam Sài Gòn. * Tuyến 5: Cầu Sài Gòn - BX Cần Giuộc dài 17 km, hướng tuyến: Điện Biên Phủ - Bạch Đằng - Phan Đăng Lưu - Hoàng Văn Thụ - Lý Thường Kiệt - Phù Đổng Thiên Vương - BX Cần Giuộc.
* Tuyến 6: Âu Cơ - Lũy Bán Bích dài 6Km Page 12 luan an “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT Hình 1.6: Bản đồ qui hoạch hệ thống Metro tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh 1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM METRO BẰNG CÔNG NGHỆ TBM VÀ CÁC VẤN ĐỀ PHÁT SINH 1.1 Sự ra đời và phát triển công nghệ TBM Thi công bằng khiên (Shield Method) là phương pháp thi công cơ giới dùng khiên đào đường hầm ngầm dưới mặt đất.