CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE ANH HUONG CUA DUONG HAM METRO DEN CAC CONG TRINH LAN CAN 1. Tổng quan công trình đường ham Metro: 1.1 Tổng quan công trình đường ham Metro trên thé giới: Tàu điện ngầm (underground), còn được gọi là metropolitan hay ngăn hon là metro, là hệ thống vận tải lớn trong đô thị chạy trên đường ray và thường có một phân lớn chiều dài tuyến đi ngầm dưới lòng đất. Khác với Tramway, là hệ thống tàu điện tốc độ thấp chạy hoàn toàn trên đường. Tàu điện ngầm là hệ thống giao thông chở khách với tốc độ cao trên đường ray, nhiều lượt, nhiều chuyến trong ngày, lượng khách lớn, thuận tiện và thoải mái.
Da số các thành phố lớn trên thế giới đều có tàu điện ngầm. Thông thường các chuyến đi và về đều mang tính nhất định. Giống như xe bus nhưng tàu điện ngâm lại hữu ích trong việc đi lại hơn và đảm bảo được chất lượng an toản trong cuộc sống nhiều hơn. Nước Anh là nước đâu tiên trên thế giới xây dựng tàu điện ngầm, đoạn tàu điện ngầm đầu tiên chỉ dài 6 km.
Tốc độ chạy tàu điện ngầm nhanh nhất ở Mỹ, đạt 72 km/h. Lượng vận chuyển hành khách lớn nhất ở Matxcova (Nga), mỗi năm 2,5 lượt tỉ người. Đường tàu điện ngầm thuận tiện nhất ở Paris (Pháp). Đường tàu điện ngầm thường được hiểu là đi ngầm dưới mặt đất, nhưng hiện nay hơn 60 đường tàu điện ngầm trên thế giới, chỉ có 10 đường là hoản toàn trong mặt dat, còn lại là kết hợp giữa trên và dưới mặt đất, ở nơi sâm uất thì phải làm dưới mặt dat, còn lại dùng cầu vượt hoặc đi trên mặt dat dé giảm bớt khó khăn và giá thành thi công.
Một số hệ thống tàu điện ngầm tiêu biểu trên thế giới: e© Ở London: được xây dựng và khai triển từ năm 1863. Đến nay, hệ thống tau điện ngầm ở London đã có 415 km và 378 nhà ga, dat nang lực vận chuyển 2,3 triệu khach/km/nam, vận tốc trung bình đạt 33 km/h. e Ở Thành phố New York: được khai triển từ năm 1894. Đến nay Tàu điện ngầm Thành phố New York đã có 471 km và 468 nhà ga, đạt năng lực vận chuyển 3 triệu khách/km/năm, vận tốc trung bình đạt 29 km/h.
_2- e O Paris: khai triển từ năm 1900. Đến nay Metro Paris đã có 214 km và 384 nhà ga, đạt năng lực vận chuyển 4 triệu hành khách mỗi ngày, với vận tốc trung bình là 22 km/h. Đặc biệt là đường xe số 14 khai trương năm 1998 hoạt động với các xe hoàn toàn tự động (không người lái). e O Moskva: khai triển từ năm 1935.
Đến nay metro Moskva đã có 265 km và 164 nhà ga, dat năng lực vận chuyển 12,1 triệu hành khach/km/nam, vận tốc trung bình đạt 41 km/h. e Ở Seoul: khai triển từ năm 1971. Đến nay hệ thống tàu điện ngầm thành phố Seoul đã có 287km và 291 nhà ga. e Ở Tokyo: khai triển từ năm 1927.
Đến nay hệ thống tàu điện ngâm thành phố Tokyo đã có 328,8km và 282 nha ga.2 Tổng quan công trình đường ham Metro trong nước: Tại Việt nam, trước Cách mạng Tháng Tám 1945, năm 1930 có xây dựng ham giao thông thủy Ru Coc (ở xã Nam Son huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ An), ham ngầm xuyên qua núi giúp cho thuyền bè đi lại từ phía thượng lưu sang hạ lưu sông Lam để tránh đi qua đập nước Đô Lương. Ngành đường sắt có một số ham ngầm ở miền Trung, điển hình là ham Phước Tượng trên đèo Hải Vân thuộc Thừa Thiên Huế. Trong chiến tranh chống Pháp, chống Mỹ ham được xây dựng nhiều song chủ yếu là ham ngắn, nhằm phục vụ quốc phòng làm kho tàng, công sự. Sau ngày thống nhất đất nước 1975, dau tiên xây dựng ham Dốc Xây trên QLIA ở phía Nam tinh Ninh Binh dài khoảng 100m.
Tháng 5/2002 Việt Nam đã khánh thành ham Aroang I trên đường Hồ Chí Minh dai 453m và tiếp tục xây dung ham Aroang II. Ham đường bộ đèo Hải Vân khâu độ 12,85m cao 11m dai hơn 6,7km khánh thành vào ngày 02/06/2005 là một trong những dự án giao thông quan trọng áp dụng khoa học công nghệ tiên tiễn của nước ta trong công cuộc xây dựng đất nước. Khi hầm xây dựng xong đã rút ngăn thời gian qua đèo từ 1 giờ xuống còn 15 phút. Ham Thủ Thiêm nối quận 1 và quận 2 của Tp.HCM dang được xây dựng có các thông số sau : Chiều dai của ham là 1.490m, gồm phan dim dai 370m, phan ham đào lấp 680m và đường dan hai đầu ham 540m.
Tiết diện hữu dụng của ham đủ để bồ trí sáu làn xe và hai đường thoát hiểm hai bên rộng 2x2m cùng các thiết bị thông tin liên lạc, thông gió, chiếu sáng, thoát nước. đảm bảo an toàn cho các phương _3- tiện xe co giới, kế cả xe gắn máy lưu thông theo tốc độ thiết kế. Cho đến nay, Việt Nam có khoảng 52 hầm giao thông được xây dựng trong thé kỷ 20 va đâu thé kỷ 21 theo các tiêu chuẩn thiết kế và thi công của Pháp, Nga, Trung Quốc, Áo ứng với mỗi thời kỳ khác nhau: Bang 1.1 Phản loại ham ở Việt Nam theo tiếu chí kiéu/loai ham Phân loại theo chiều dài Phân loại theo số lượng Loại ham Chiều dài (m) | Tilệ % Số lượng Tỷ lệ % Ham đường bộ 7625.62 Ham đường sắt 11507.85 Ham người di 434.2 Những nghiên cứu, báo cáo khoa học ở trong và ngoài nước: 1.I Các nghiên cứu, bdo cáo khoa học trong nước: a) Bài báo cáo “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm Metro đến biến dạng mặt đất khu vực Tp Hỗ Chí Minh” của PGS. Võ Phan và Nguyễn Quang Khải [1]: giới thiệu phương pháp tính toán bién dạng lún mặt dat của tác giả Schmidt-Peck 1969, xác định bề rộng vùng biến dạng lún va tương quan giữa chiều sâu đặt hầm và biến dang lún bề mặt khi thi công đường hầm Metro.
- Giá trị lún bề mặt dat lớn nhất khi thi công đường ham bằng máy khoan đào tổ hợp TBM ứng với vùng dia chất yếu khu vực Tp Hồ Chí Minh là 125.817mm ứng với chiều sâu đặt hầm là 10m, đồng thời giá trị này giảm dan theo chiêu sâu đặt ham. Với đường ham có đường kính 7,8m trong điều kiện địa chất Tp Hồ Chí Minh thi ở chiều sâu 40m giá trị lún bề mặt đất lớn nhất là 17.831mm có thé coi như ảnh hưởng không đáng ké đến các công trình trên bề mặt. - Bề rộng đường cong lún theo phương ngang ham dat giá trị lớn nhất bằng 33,1m khi ham đặt sâu 10m. Bè rộng đường cong lún giảm theo chiều sâu đặt ham nhưng vùng ảnh hưởng lún do thi công ham gây ra đối với nên đất lại tăng khi chiều sâu đặt ham tăng.
Đông thời bề rộng đường cong lún theo phương dọc ham luôn luôn _4- lớn hơn bề rộng đường cong lún theo phương ngang ham ở các độ sâu đặt ham khác nhau. - Chiều sâu đặt ham hợp lý trong khoảng 15-20m so với mặt đất. Tại khoảng chiều sâu nay, chuyên vị của ham tương đối nhỏ từ 5-8cm và biến dạng lún bé mặt từ 2-4em coi như ảnh hưởng không đáng kề đến các công trình trên mặt đất. Khi đặt ham sâu hơn 40m thì bién dạng lún bề mặt <2cm va thay đổi không đáng kẻ.
- Việc xây dựng công trình ngầm có ảnh hưởng đến các công trình xây dựng hiện hữu trên mặt đất là điều khó tránh khỏi và mức độ ảnh hưởng lớn nhất khi thi công đường ham này ngay dưới chân công trình đang hiện hữu trên bề mặt. Với đường ham chôn sâu H=15m ở khu vực địa chat Tp Hồ Chí Minh, kiến nghị các công trình có móng nông năm trong phạm vi 15m ké từ tim hầm cân đánh giá và có biện pháp xử lý, bảo vệ thích hợp các móng nông, nên các công trình trước khi xây dựng hầm. Khi công trình nằm ngoài phạm vi trên thi ảnh hưởng là không đáng ké vì chuyển vị do xây dựng đường ham gây ra là <lem. b) Bài báo cáo “Một số kết quả nghiên cứu về ôn định công trình ngầm” của NCS Nguyễn Anh Tuan [2]: - Nghiên cứu dựa vào các phương pháp thực nghiệm dựa trên một số dữ liệu hiện trường dé tính toán chuyển vị bề mặt và ứng suất vỏ ham: giả định những điều kiện biến dạng phăng và thường không tính toán được các đặt tính 3 chiều của quá trình xây dựng hầm.
- Mô hình số: cho phép thực hiện các phân tích thực tế dé đưa vào tính toán sự tương tác của hâm-vỏ ham, trình tự thi công và ảnh hưởng bề mặt ham. - Phân tích việc đo đạc các dự án và thử nghiệm hiện trường: những thông tin hữu ich; kết quả rất khó để giải thích; các thiết bị đo đạc rat dat và những liên quan đến an toàn dé ngăn chặn lối vào ham gan bị phá hủy: những thí nghiệm có quy mô lớn rất tốn kém, thực hiện khó khăn và rất khó để lặp lại. c) Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tính toán và biện pháp thi công ham giao thông đô thị phù hợp với điều kiện khu vực Tp.HCM” của Phạm Mạnh Tiến [3]: luận văn phân tích tính toán các thông số lựa chọn của đường ham: - Chiều sâu chôn ham hợp lý trong khoảng 9-12m so với mặt dat. Tại khoảng chiêu sâu này, chuyên vi của đường hâm tương đôi nhỏ (khoảng 4cm) va nội lực trong _5- vỏ ham là vừa phải.
Khi hầm chôn sâu hon 13m thì phải tăng chiều day vỏ ham lớn hơn vi với chiều day t=0,6m là không đảm bảo về cường độ. - Khoảng cách chôn ham thứ hai là >25m, tại khoảng cách này việc thi công đường ham thứ 2 hau như không ảnh hưởng đến đường ham thứ nhất, các giá trị chuyền vị, nội lực thay đổi trong đường ham thứ nhất đều <10%. Đặc biệt yếu tố quan trọng nhất là lực doc thi chỉ thay đổi tăng khoảng 1%. - Với đường hầm chôn sâu H=10m ở khu vực dia chất TpHCM, kiến nghị các công trình có móng nông nằm trong phạm vi 15m kế từ tim ham cần có đánh giá và có biện pháp xử lý thích hợp trước khi xây dựng ham.
d) Luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu ảnh hưởng lún bê mặt do thi công đường ham Metro đặt nông trong đất bằng máy đào Tổ hợp TBM” Bùi Văn Dưỡng [4]: nghiên cứu có các kết quả sau: - Bề rộng vùng lún có giá trị tính toán lớn hơn nhiều so với khoảng 5-6D, tuy nhiên ở ngoài khoảng 6D này thì giá trị lún bề mặt thường tương đối nhỏ.