Tổng quan luận án

Tốc độ đô thị hóa nhanh và sự gia tăng dân số tại các đô thị lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh dẫn đến nhu cầu giao thông tăng cao, trong khi quỹ đất mặt bằng dành cho hạ tầng giao thông ngày càng khan hiếm. Theo số liệu khảo sát giai đoạn 2008–2013, toàn quốc ghi nhận 1.379 vụ ùn tắc kéo dài trên một giờ (Hà Nội chiếm 24,4%, Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 16,5%). Các nghiên cứu giao thông chỉ ra rằng khi dòng hành khách vượt quá 20.000 người/giờ/hướng, việc phát triển hệ thống tàu điện ngầm (Metro) là giải pháp bắt buộc. Theo quy hoạch được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, Hà Nội định hướng xây dựng 8 tuyến và Thành phố Hồ Chí Minh xây dựng 6 tuyến Metro.

Việc thi công đường hầm đô thị bằng phương pháp đào mỏ truyền thống hoặc đào hở (cut-and-cover) gặp nhiều trở ngại do giải phóng mặt bằng, ách tắc giao thông và nguy cơ mất ổn định địa tầng. Do đó, công nghệ tổ hợp máy khoan đào hầm (Tunnel Boring Machine - TBM) trở thành lựa chọn chủ đạo nhờ khả năng thi công ngầm sâu, hạn chế chiếm dụng bề mặt và giảm thiểu tiếng ồn. Tuy nhiên, quá trình đào hầm bằng TBM vẫn tạo ra mất mát thể tích gương đào và mất mát thể tích hướng tâm, dẫn đến hiện tượng lún mặt đất, đe dọa sự an toàn của các công trình lân cận.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả chỉ ra:

  • Trong các phân tích số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) về tương tác giữa hầm và công trình, hệ số mất mát thể tích ($V_{loss}$) là thông số đầu vào quyết định độ chính xác nhưng phần lớn các nghiên cứu trước đây đều giả định giá trị này theo kinh nghiệm thi công mà chưa có công thức giải tích hay thực nghiệm tường minh.
  • Các công thức thực nghiệm dự báo lún bề mặt kinh điển (như của Peck, Schmidt, Mair, Attewell...) được xây dựng trên điều kiện địa chất và công nghệ thi công ở nước ngoài, chưa phản ánh chính xác đặc điểm địa tầng và điều kiện thi công TBM thực tế tại Việt Nam, cụ thể là Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án gồm hai nội dung chính:

  1. Xây dựng công thức tính hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$ gắn với các yếu tố thi công (như áp lực vữa bơm) nhằm hoàn thiện phương pháp tính bằng phần tử hữu hạn để đánh giá tác động của thi công hầm Metro đến công trình bề mặt.
  2. So sánh các giá trị lún bề mặt tính theo các công thức lý thuyết và thực nghiệm quốc tế với số liệu quan trắc thực tế tại dự án Tuyến Metro số 1 Thành phố Hồ Chí Minh (đoạn Ga Nhà hát Thành phố đến Ga Ba Son), từ đó đề xuất các công thức thực nghiệm xác định độ lún lớn nhất ($S_{max}$), hệ số bề rộng máng lún ($i$) và $V_{loss}$ phù hợp với điều kiện địa phương.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các công trình đường hầm Metro thi công bằng TBM và hiện tượng biến dạng, lún bề mặt cùng kết cấu móng công trình đô thị lân cận tại Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi nghiên cứu: Về không gian, luận án tập trung vào đoạn tuyến ngầm từ Ga Bến Thành đến Ga Ba Son (tập trung phân tích đoạn từ Ga Nhà hát Thành phố đến Ga Ba Son, từ Km 0+850 đến Km 1+500) thuộc Dự án xây dựng Tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên, Thành phố Hồ Chí Minh.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tác giả hệ thống hóa các hướng nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến công nghệ TBM, cơ chế biến dạng lún và sự tương tác giữa hầm ngầm với công trình trên mặt đất:

Lịch sử phát triển công nghệ TBM và sự cố lún sụt

  • Công nghệ khiên đào (Shield Method) bắt đầu từ sáng kiến của Brunel (1818, áp dụng xây dựng hầm sông Thames từ 1825–1843 với khiên hình chữ nhật 6,8m x 11,4m), Barlow (1869, khiên tròn đường kính 2,21m), Greathead (phát triển khiên khí nén và kỹ thuật bơm vữa chèn khe hở sau đuôi khiên).
  • Các dạng máy TBM hiện đại được phân loại theo biện pháp cân bằng gương đào: khiên cân bằng áp lực dung dịch vữa sét (MS-S/Slurry Shield), khiên cân bằng áp lực đất (MS-E/Earth Pressure Balance), khiên khí nén (MS-A) và khiên hỗn hợp (MS-M).
  • Các sự cố lún sụt nghiêm trọng trong thi công ngầm trên thế giới được tác giả điểm lại gồm: sập lở hầm tuyến U1 tại Muenchen, Đức (1994) do phá hủy tầng đá phấn cách nước; sự cố hầm Metro Đài Bắc, Đài Loan (1994–1995) do khối bê tông nén ép tại tường chắn không kín nước; sập hố đào hầm MRT Singapore (2004) với kích thước sập 100m x 130m do lỗi mối nối thanh chống thép và mô hình số thiếu chuẩn xác; hình thành hố sụt tại tuyến Metro Bengaluru, Ấn Độ (2021); và sập đường cao tốc Marginal Tiete do thi công Tuyến số 6 Metro Sao Paulo, Brazil (2022).

Tác động của lún bề mặt đến kết cấu công trình

  • Burland & Wroth (1974, 1975) và Burland (1995) đã chuẩn hóa 9 thông số biến dạng công trình khi chịu ảnh hưởng của máng lún (chuyển vị đứng, độ lún không đều $S_v$, góc quay, độ dốc, biến dạng góc, độ võng tương đối $DR$, độ nghiêng, biến dạng ngang $\epsilon_h$). Công trình được mô hình hóa như một dầm đàn hồi chịu uốn và cắt.
  • Burland và các cộng sự (1977) phân loại hư hỏng công trình thành ba mức: hư hỏng kiến trúc (nhìn thấy bằng mắt thường), hư hỏng chức năng (ảnh hưởng sử dụng) và phá hủy kết cấu. Ngưỡng xuất hiện vết nứt quan sát được khi các bộ phận công trình có độ nghiêng đạt khoảng 1/250, và vết nứt rõ rệt khi độ nghiêng đạt 1/100 hoặc tỷ lệ độ võng $DR = 1/250$.

Quan trắc chuyển vị và công trình nghiên cứu liên quan

  • Tiêu chuẩn JGJ 120-99 (Trung Quốc) quy định danh mục quan trắc chuyển vị hố đào và công trình ngầm; Christian Moormann (2004) khảo sát 530 công trình hố đào sâu trong đất yếu để đề xuất các ngưỡng cảnh báo chuyển vị; Hwang, Za-Chieh Moh & C. Wang (2007) và Taha (2005) nghiên cứu sai số và độ sâu lắp đặt của ống đo nghiêng Inclinometer.
  • Tại Việt Nam, tiêu chuẩn TCVN 3972:1985 quy định công tác trắc địa công trình; Trần Khánh (1991, đề tài cấp nhà nước 46A-05-01) thiết lập quy trình công nghệ quan trắc biến dạng; Nguyễn Quang Phúc (2006) nghiên cứu phương pháp thiết kế tối ưu lưới quan trắc biến dạng trên máy tính.

Khoảng trống luận án tập trung giải quyết là xác lập mối tương quan thực nghiệm giữa các yếu tố công nghệ thi công TBM (đặc biệt là áp lực vữa bơm đuôi khiên $p_2$) với hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$, từ đó hiệu chỉnh các công thức thực nghiệm tính $S_{max}$, $i$ và nâng cao độ chính xác của bài toán mô phỏng phần tử hữu hạn cho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án kết hợp phương pháp lý thuyết giải tích, phương pháp bán kinh nghiệm, phân tích dữ liệu quan trắc hiện trường và mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Các lý thuyết giải tích và bán kinh nghiệm

  • Phương pháp giải tích: Sagaseta (1987), Verruijt & Booker (1996), Gonzalez & Sagaseta (2001) dựa trên môi trường bán không gian đàn hồi đồng nhất, xét đến hệ số Poisson $\nu$ và hiện tượng oval hóa (ovalisation) của đường hầm; Lee et al. (1987, 1992), Rowe & Lee (1992), Lo et al. (1990) đưa ra thông số khe hở tương đương $Gap = G_P + u_{3D}^* + \omega$; Loganathan & Poulos (1998) giả thiết khối chuyển dịch hình bầu dục với góc giới hạn $\beta = 45^\circ + \varphi/2$.
  • Phương pháp bán kinh nghiệm dựa trên phân phối chuẩn Gauss: Peck (1969) và Schmidt (1974) mô tả đường cong máng lún ngang theo phương trình: $$S(x) = S_{max} \exp\left(-\frac{x^2}{2i^2}\right)$$ Trong đó $S(x)$ là độ lún tại khoảng cách $x$ tính từ tim hầm, $S_{max}$ là độ lún cực đại tại tim hầm, $i$ là khoảng cách từ tim hầm đến điểm uốn của đường cong lún.
  • Các công thức xác định $S_{max}$ và $i$: Macklin & Field (1999), Broms & Bennermark (1967), Chou & Bobet (2002) với hệ số ổn định $N = (\sigma_z - \sigma_t)/S_u$; Atkinson & Potts (1979); New & O’Reilly (1982); Mair (1993); Attewell (1977); Clough & Schmidt (1981).
Tác giả Công thức tính độ lún lớn nhất $S_{max}$ Nguồn gốc / Cơ sở dữ liệu
Peck (1969) $S_{max} = \frac{V_L \cdot \pi D^2}{4 \cdot \sqrt{2\pi} \cdot i} \approx \frac{V_L \cdot D^2}{3,19 \cdot i}$ Quan trắc hiện trường và phân tích thống kê
Atkinson & Potts (1979) $S_{max} = \frac{V_L \cdot D^2}{2 \cdot i}$ Số liệu quan trắc và thí nghiệm mô hình
New & O’Reilly (1982) $S_{max} = \frac{V_L \cdot D^2}{8 \cdot i}$ Dữ liệu hầm ngầm tại Anh
Mair (1993) $S_{max} = 1,25 \frac{V_L \cdot R^2}{i}$ Quan trắc hiện trường và thí nghiệm mô hình ly tâm
Attewell (1977) $S_{max} = \frac{V_L \cdot D^2}{2,5 \cdot i}$ Quan trắc các đường hầm tại Anh
Clough & Schmidt (1981) $S_{max} = \frac{V_L \cdot D^2}{i}$ Dữ liệu các đường hầm tại Mỹ

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số

  • Phân tích thống kê, hồi quy số liệu từ hệ thống cảm biến TBM và các mốc quan trắc trắc địa bề mặt.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) cải tiến: mô hình hóa tương tác đất - hầm - kết cấu móng (móng nông, móng cọc) khi thi công hầm đơn và hai ống hầm song song cùng cao độ, đưa giá trị $V_{loss}$ được xác định từ công thức đề xuất vào bài toán số.
  • Nguồn dữ liệu: Hồ sơ kỹ thuật, số liệu địa chất công trình, nhật ký áp lực vữa bơm và dữ liệu quan trắc chuyển vị bề mặt/công trình dọc đoạn tuyến ngầm Ga Bến Thành – Ga Ba Son (tập trung từ Km 0+850 đến Km 1+500).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các vấn đề liên quan đến đề tài

Chương 1 khái quát tình hình phát triển mạng lưới tàu điện ngầm trên thế giới (Paris, Matxcơva, London, New York) và định hướng quy hoạch mạng lưới đường sắt đô thị tại Hà Nội (8 tuyến) và Thành phố Hồ Chí Minh (6 tuyến). Chương này phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy khiên đào TBM, đồng thời phân loại các dòng máy theo cơ chế chống đỡ gương đào (MS-S, MS-E, MS-A, MS-M).

Tác giả làm rõ cơ chế biến dạng lún mặt đất qua 3 giai đoạn: biến dạng trồi/lún phía trước gương, lún trong quá trình khiên đào đi qua (do khe hở giữa vỏ hầm và vách đất, chiếm phần lớn lượng lún tức thời), và lún cố kết dài hạn (cố kết chính và cố kết thứ sinh). Chương 1 cũng tổng hợp các sự cố sập lún hầm ngầm trên thế giới, trình bày hệ thống lý thuyết của Burland & Wroth về 9 thông số biến dạng công trình dầm đàn hồi, và tổng kết các quy định, tiêu chuẩn quan trắc biến dạng trong và ngoài nước (JGJ 120-99, TCVN 3972:1985).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết dự tính lún mặt đất khi thi công ống hầm tròn

Chương 2 trình bày chi tiết các công thức giải tích xác định trường chuyển vị xung quanh hầm ngầm:

  • Mô hình Verruijt & Booker (1996) mở rộng từ Sagaseta (1987) với chuyển vị đứng $U_z$ và chuyển vị ngang $U_x$ có xét biến dạng ovalization.
  • Mô hình Loganathan & Poulos (1998) xác định chuyển vị bề mặt $U_{z=0}$ dựa trên góc giới hạn $\beta = 45^\circ + \varphi/2$ và biểu thức tương quan $i/R$ theo $H/2R$.
  • Các phương pháp bán kinh nghiệm dựa trên phân phối Gauss (Peck 1969, Schmidt 1974), hệ số ổn định $N$ (Macklin 1999, Broms & Bennermark 1967, Chou & Bobet 2002), và hệ thống công thức xác định $S_{max}$, $i$ của Atkinson & Potts, New & O'Reilly, Mair, Attewell, Clough & Schmidt.

Chương 3: Quan trắc - So sánh kết quả quan trắc lún bề mặt dọc đoạn tuyến ngầm dự án xây dựng tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên với kết quả tính toán theo lý thuyết

Chương 3 giới thiệu dự án Tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên, tập trung vào đoạn tuyến ngầm từ Ga Bến Thành đến Ga Ba Son. Tác giả trình bày sơ đồ bố trí mạng lưới mốc quan trắc chuyển vị theo phương dọc và phương ngang hầm tại các mặt cắt điển hình.

Nội dung trọng tâm là việc so sánh số liệu lún đo đạc thực tế tại hiện trường (từ Km 0+850 đến Km 1+500) với kết quả tính toán theo các công thức lý thuyết kinh điển. Kết quả chỉ ra rằng các công thức lý thuyết hiện hành cho sai số đáng kể so với điều kiện địa chất bùn sét yếu và cát pha tại Thành phố Hồ Chí Minh, dẫn đến nhu cầu cần phải hiệu chỉnh hoặc xây dựng công thức mới phù hợp với thực tế thi công tại khu vực này.

Chương 4: Phát triển nghiên cứu dự đoán lún bề mặt và xây dựng các công thức thực nghiệm dự tính độ lún bề mặt

Chương 4 thực hiện phân tích tương quan thống kê đa biến từ số liệu quan trắc hiện trường và mô phỏng số:

  1. Xây dựng công thức tính hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$: Phân tích mối quan hệ giữa $V_{loss}$ với áp lực bơm vữa sau vỏ đuôi khiên ($p_2$) và độ sâu đặt hầm ($Z$). Từ đó đề xuất công thức xác định $V_{loss}$ thực nghiệm và kiểm chứng với số liệu hiện trường tại các mặt cắt Km 1+400, Km 1+500.
  2. Xây dựng công thức tính độ lún lớn nhất $S_{max}$: Thiết lập tương quan giữa $S_{max}$ với đường kính hầm $D$, chiều sâu đặt hầm $Z$ và hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$. So sánh kết quả tính theo công thức đề xuất với số liệu quan trắc từ Km 0+850 đến Km 1+500 cho thấy sai số trung bình giảm rõ rệt so với các công thức kinh nghiệm quốc tế.
  3. Xây dựng công thức tính thông số bề rộng máng lún $i$: Thiết lập tương quan giữa $i$ với các tỷ số hình học và áp lực ($Z/D$, $p/Z$).
  4. Tổng hợp đường cong lún bề mặt theo các công thức đề xuất ($S_{max}$, $V_{loss}$, $i$) và so sánh kiểm chứng độ trùng khớp với đường cong lún quan trắc thực tế.

Chương 5: Nghiên cứu bằng phương pháp PTHH ảnh hưởng thi công hầm bằng TBM đến công trình trên bề mặt trong đô thị

Chương 5 ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn cải tiến (đưa giá trị $V_{loss}$ tính toán từ Chương 4 vào mô hình) để mô phỏng tương tác đất - kết cấu:

  • Đánh giá chuyển vị đứng, chuyển vị ngang và góc xoay của móng nông và móng cọc chịu tác động khi thi công một ống hầm và hai ống hầm song song cùng cao độ.
  • Kết quả cho thấy khi thi công ống hầm thứ hai, máng lún bề mặt trở nên bất đối xứng và độ lún gia tăng đáng kể do khối đất đã bị xáo động từ giai đoạn thi công ống hầm thứ nhất.
  • Đề xuất hai sơ đồ công nghệ thi công TBM nhằm kiểm soát biến dạng công trình: (1) Tính toán áp lực vữa bơm danh định trước khi đào hầm dựa trên các giới hạn biến dạng cho phép của công trình bên trên; (2) Quan trắc lún bề mặt theo thời gian thực để liên tục điều chỉnh áp lực vữa bơm $p_2$ trong quá trình khoan.
  • Đánh giá mức độ hư hỏng công trình dựa trên tiêu chuẩn biến dạng và ngưỡng biến dạng kéo giới hạn của Burland & Wroth.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt khoa học và lý luận

  1. Luận án đã nghiên cứu và xây dựng công thức thực nghiệm tính toán hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$ phụ thuộc vào các thông số thi công thực tế (áp lực bơm vữa chèn lưng vỏ hầm $p_2$ và độ sâu chôn hầm $Z$). Đây là đóng góp giải quyết hạn chế của các nghiên cứu trước đây vốn chủ yếu chọn $V_{loss}$ theo kinh nghiệm giả định.
  2. Hoàn thiện phương pháp mô hình bài toán phần tử hữu hạn (PTHH) cải tiến bằng cách tích hợp thông số $V_{loss}$ tính toán được vào bài toán tương tác phức tạp giữa quá trình đào hầm TBM với nền đất và hệ móng công trình hiện hữu (móng nông, móng cọc).
  3. Đề xuất hệ thống công thức thực nghiệm xác định độ lún lớn nhất $S_{max}$ và thông số bề rộng máng lún $i$ dựa trên cơ sở dữ liệu quan trắc thực địa tại Dự án Tuyến Metro số 1 Thành phố Hồ Chí Minh.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Đề xuất hai sơ đồ công nghệ thi công đường hầm bằng TBM có kiểm soát chủ động áp lực bơm vữa sau đuôi khiên nhằm hạn chế hiện tượng lún sụt bề mặt, bảo vệ an toàn cho các công trình hạ tầng và nhà cao tầng lân cận.
  2. Cung cấp bộ công cụ tính toán nhanh độ lún và phạm vi ảnh hưởng của máng lún, hỗ trợ các đơn vị tư vấn thiết kế trong việc lựa chọn cao độ đặt hầm, xác định vùng ảnh hưởng nguy hiểm, lập phương án quan trắc trắc địa và thiết lập các cấp cảnh báo an toàn khi thi công các tuyến Metro tiếp theo tại Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các công thức thực nghiệm và mô hình số trong luận án được xây dựng và hiệu chỉnh chủ yếu dựa trên chuỗi số liệu quan trắc thực địa tại đoạn tuyến ngầm Ga Bến Thành – Ga Ba Son thuộc Dự án Tuyến Metro số 1 Thành phố Hồ Chí Minh, nơi có các tầng địa chất đặc thù (chủ yếu là bùn sét và cát pha bão hòa nước). Ngoài ra, các phân tích phần tử hữu hạn chủ yếu tập trung vào bài toán biến dạng phẳng 2D.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng kiểm chứng và hiệu chỉnh các tham số trong công thức tính $V_{loss}$, $S_{max}$, $i$ cho các điều kiện địa chất khác nhau (như khu vực địa tầng Hà Nội hoặc các phân đoạn tuyến Metro khác tại Thành phố Hồ Chí Minh); phát triển mô hình phần tử hữu hạn 3D không gian để phân tích chi tiết hiệu ứng không gian ba chiều tại khu vực gương đào và các nút giao công trình ngầm phức tạp.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, Công trình ngầm và mỏ, Kỹ thuật địa kỹ thuật.
    • Kỹ sư thiết kế, cán bộ quản lý kỹ thuật, tư vấn giám sát và nhà thầu thi công hầm đô thị bằng công nghệ khiên đào TBM.
    • Các cơ quan quản lý nhà nước về quy hoạch và xây dựng đường sắt đô thị tại Việt Nam.
  • Nội dung tham khảo hữu ích:
    • Chương 2 và Chương 4: Cung cấp hệ thống công thức giải tích, bán kinh nghiệm và công thức thực nghiệm đề xuất để tính toán nhanh $V_{loss}$, $S_{max}$, $i$.
    • Chương 3: Cung cấp số liệu quan trắc thực tế về chuyển vị lún mặt đất theo cả mặt cắt dọc và mặt cắt ngang tại dự án Metro số 1 Thành phố Hồ Chí Minh.
    • Chương 5: Quy trình mô hình hóa PTHH cải tiến và các tiêu chuẩn đánh giá giới hạn phá hoại công trình theo Burland & Wroth.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây ra lún mặt đất khi thi công hầm bằng TBM là gì?

Hiện tượng lún mặt đất khi thi công bằng TBM chủ yếu xuất phát từ: mất thể tích đất tại mặt gương đào do áp lực chống đỡ không cân bằng; mất thể tích hướng tâm do sự tồn tại của khe hở giữa đường kính ngoài đuôi khiên và vỏ hầm bê tông; sự thay đổi trạng thái ứng suất nguyên thủy của đất; biến dạng đàn hồi của vỏ hầm sau khi lắp ghép; sự hạ mực nước ngầm gây lún cố kết; và sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng sinh ra do xáo động đất trong quá trình khiên đào di chuyển.

2. Điểm cải tiến của công thức tính hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$ trong luận án là gì?

Trước đây, hệ số $V_{loss}$ thường được lấy theo kinh nghiệm thi công (khoảng 0,5% đến 2-3% tùy loại đất). Luận án đã thiết lập mối tương quan định lượng giữa $V_{loss}$ với hai thông số kỹ thuật và hình học thực tế là áp lực bơm vữa sau đuôi khiên ($p_2$) và độ sâu đặt hầm ($Z$), giúp xác định giá trị $V_{loss}$ có cơ sở khoa học để đưa vào mô hình phần tử hữu hạn.

3. Khi thi công hai ống hầm song song, hiện tượng lún bề mặt và móng công trình diễn ra như thế nào?

Khi thi công hai ống hầm song song cùng cao độ, máng lún bề mặt sau khi hoàn thành cả hai ống hầm sẽ không đối xứng. Quá trình đào ống hầm thứ hai gây ra độ lún lớn hơn ống hầm thứ nhất do nền đất xung quanh đã bị xáo động và suy giảm cường độ từ trước. Điều này làm tăng độ lún lệch, góc xoay và nội lực nguy hiểm trong kết cấu móng nông và móng cọc của các công trình lân cận.

4. Luận án đã so sánh số liệu quan trắc thực tế với những công thức kinh nghiệm quốc tế nào?

Luận án đã đối chiếu số liệu quan trắc lún thực tế tại tuyến Metro số 1 Thành phố Hồ Chí Minh với 6 công thức kinh nghiệm và bán kinh nghiệm phổ biến trên thế giới, bao gồm: Peck (1969), Atkinson & Potts (1979), New & O’Reilly (1982), Mair (1993), Attewell (1977), và Clough & Schmidt (1981).

5. Sơ đồ công nghệ kiểm soát tác động thi công TBM đề xuất tại Chương 5 hoạt động ra sao?

Sơ đồ công nghệ hoạt động theo nguyên tắc hai bước: trước khi thi công, áp lực bơm vữa chèn đuôi khiên ($p_2$) được tính toán dự liệu dựa trên độ sâu hầm và giới hạn biến dạng cho phép của công trình bên trên; trong quá trình thi công, hệ thống quan trắc trắc địa liên tục theo dõi độ lún bề mặt để phản hồi, cho phép kỹ sư điều chỉnh ngay áp lực và lượng vữa bơm thực tế nhằm khống chế độ lún trong ngưỡng an toàn.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thạch Bích đã giải quyết vấn đề đánh giá và kiểm soát ảnh hưởng của quá trình thi công đường hầm bằng TBM đến lún bề mặt và các công trình đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh. Bằng việc kết hợp giữa lý thuyết cơ học môi trường liên tục, mô phỏng số phần tử hữu hạn và phân tích dữ liệu quan trắc thực địa tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên, công trình đã đề xuất các công thức thực nghiệm xác định hệ số mất mát thể tích $V_{loss}$, độ lún cực đại $S_{max}$ và bề rộng máng lún $i$. Các giải pháp công nghệ và mô hình tính toán được luận án xây dựng có giá trị khoa học và thực tiễn trực tiếp, đóng góp vào công tác thiết kế, thi công và quản lý an toàn cho các dự án đường sắt đô thị đang và sẽ triển khai tại Việt Nam.