Phân tích và lựa chọn giải pháp kết cấu tường vây cho công trình ngầm trong điều kiện mặt bằng khó khăn

• Tác giả: Vũ Hoàng Nguyên
• Người hướng dẫn: GS. Trần Đức Nhiệm
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
• Đề tài: Phân Tích Giải Pháp Kết Cấu Tường Vây Cho Công Trình Ngầm Trong Điều Kiện Mặt Bằng Khó Khăn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP.HCM

• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI NGHIÊN CỨU
• 0.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 0.2.1. Mục đích nghiên cứu
• 0.2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.2.3. Cấu trúc luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG VÂY TRONG CÔNG TRÌNH NGẦM THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HỞ
• 1.1. Công trình ngầm theo phương pháp đào hở
• 1.1.1. Khái quát về công trình ngầm đô thị
• 1.1.2. Tổng quan các phương pháp xây dựng công trình ngầm đô thị
• 1.1.2.1. Đối với phương pháp đào kín
• 1.1.2.2. Đối với phương pháp đào hở
• 1.1.3. Tường vây trong thi công công trình ngầm
• 1.1.3.1. Tường vây với cọc cừ đơn hoặc kép
• 1.1.3.2. Tường ống thép có khớp neo
• 1.1.3.3. Tường Barrette
• 1.1.4. Tình hình sử dụng tường vây trong công trình ngầm ở Việt Nam
• 1.1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ TƯỜNG VÂY TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÀO HỞ
• 2.1. Các dạng tường vây sử dụng trong những năm gần đây
• 2.1.1. Tường vây sử dụng cọc ván thép truyền thống
• 2.1.2. Cọc ván thép đôi
• 2.1.3. Phương pháp va đập
• 2.1.4. Phương pháp gây rung
• 2.1.5. Phương pháp ép tĩnh
• 2.1.6. Tường vây sử dụng cọc Barrette – tường liên tục trong đất
• 2.2. Vật liệu chủ yếu làm tường Barrette
• 2.2.1. Kích thước hình học của cọc Barrette
• 2.2.2. Nhược điểm của cọc Barrette
• 2.2.3. Phạm vi áp dụng
• 2.2.4. Quy trình thi công cọc Barrette
• 2.2.4.1. Công tác chuẩn bị
• 2.2.4.2. Chuẩn bị mặt bằng thi công
• 2.2.4.3. Chuẩn bị hố đào
• 2.2.4.4. Đào hố panels đầu tiên
• 2.2.5. Tường vây với giải pháp công nghệ cọc ép – ôm (press-in method)
• 2.2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ CỌC ÉP – ÔM TRONG THI CÔNG TƯỜNG VÂY CHO CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ CÓ ĐIỀU KIỆN MẶT BẰNG CHẬT HẸP
• 3.1. Nguyên lý hạ cọc theo công nghệ Press-in
• 3.1.1. Phương pháp nén – ép
• 3.1.2. Hệ thống thiết bị đồng bộ và tổ chức thi công tường cừ, tường vây với cọc Press-in
• 3.1.2.1. Hệ thống thiết bị cơ bản sơ khai
• 3.1.2.2. Máy nén cọc Press-in
• 3.1.2.3. Hệ thống xối nước và hệ thống khoan cắt
• 3.1.2.4. Các thao tác di chuyển trên hệ thống
• 3.1.3. Ưu thế và ứng dụng của công nghệ cọc press-in
• 3.1.3.1. Ứng dụng với công trình giao thông
• 3.1.3.2. Ứng dụng trong thi công móng cầu
• 3.1.3.3. Ứng dụng cải tạo công trình đường sắt
• 3.1.3.4. Ép cọc trong điều kiện thi công chật hẹp
• 3.1.3.5. Một số trường hợp ứng dụng thực tế
• 3.1.3.6. Các dự án đã thực hiện ở Việt Nam
• 3.2. Đề xuất ứng dụng công nghệ Press-in cho công trình xây dựng hầm chui ở đường đô thị
• 3.3. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giải pháp kết cấu tường vây

Giải pháp kết cấu tường vây là yếu tố then chốt trong xây dựng công trình ngầm, đặc biệt trong điều kiện mặt bằng khó khăn. Các phương pháp truyền thống như tường vây cọc ván thép, tường ống thép có khớp neo, và tường Barrette đều có ưu nhược điểm riêng. Tuy nhiên, trong điều kiện đô thị chật hẹp, các giải pháp này thường gặp hạn chế về không gian thi công và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Công nghệ cọc ép – ôm (Press-in) được đề xuất như một giải pháp hiệu quả, giảm thiểu tiếng ồn và rung động, phù hợp với các công trình ngầm trong khu vực đông dân cư.

1.1. Tường vây cọc ván thép

Tường vây cọc ván thép là giải pháp phổ biến trong xây dựng công trình ngầm. Cọc ván thép có khả năng chịu lực tốt và dễ thi công. Tuy nhiên, phương pháp thi công sử dụng búa rung hoặc búa Diezel gây tiếng ồn và rung động lớn, ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Trong điều kiện mặt bằng khó khăn, việc tập kết máy móc và vật liệu cũng là thách thức lớn.

1.2. Tường ống thép có khớp neo

Tường ống thép có khớp neo được sử dụng rộng rãi trong các công trình cảng, cầu, và dân dụng. Loại tường này có khả năng chịu lực cao nhờ liên kết bằng tai nối. Tuy nhiên, phương pháp thi công bằng búa xung kích cũng gây ra tiếng ồn và rung động, không phù hợp với khu vực đông dân cư hoặc có công trình nhạy cảm.

II. Công trình ngầm và điều kiện mặt bằng khó khăn

Công trình ngầm trong đô thị hiện đại đòi hỏi giải pháp kỹ thuật tối ưu để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Điều kiện mặt bằng khó khăn như không gian chật hẹp, địa chất phức tạp, và sự hiện diện của các công trình lân cận là thách thức lớn. Phương pháp đào hở (Cut and Cover) thường được áp dụng, nhưng đòi hỏi hệ thống tường vây ổn định để ngăn chặn sụt lún và đảm bảo an toàn thi công.

2.1. Phương pháp đào hở

Phương pháp đào hở là giải pháp phổ biến trong xây dựng công trình ngầm đô thị. Ưu điểm của phương pháp này là có thể sử dụng máy móc cơ giới hóa cao và thi công chống thấm hiệu quả. Tuy nhiên, nhược điểm là chiếm nhiều diện tích mặt bằng, gây ồn ào và ách tắc giao thông. Để giảm thiểu tác động, cần áp dụng các giải pháp tường vây hiện đại như công nghệ cọc ép – ôm.

2.2. Địa chất công trình

Địa chất công trình là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc lựa chọn giải pháp kết cấu tường vây. Các loại đất như đất sét yếu, đất cát bão hòa nước, hoặc đất có đá lăn mồ côi đòi hỏi giải pháp tường vây có khả năng chịu lực và ổn định cao. Công nghệ cọc Barrette và cọc ép – ôm được đánh giá là phù hợp với các điều kiện địa chất phức tạp.

III. Công nghệ cọc ép ôm Press in

Công nghệ cọc ép – ôm là giải pháp hiện đại được đề xuất để khắc phục các hạn chế của phương pháp truyền thống. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý ép cọc bằng lực kháng, không gây tiếng ồn và rung động. Điều này giúp giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh và phù hợp với các khu vực đô thị chật hẹp.

3.1. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của công nghệ cọc ép – ôm dựa trên việc sử dụng máy nén cọc để ép cọc vào đất mà không cần búa rung hoặc búa Diezel. Máy nén cọc bám vào các cọc đã được cài đặt trước đó, đảm bảo quá trình thi công ổn định và an toàn. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong điều kiện mặt bằng khó khăn và có công trình lân cận.

3.2. Ưu điểm và ứng dụng

Ưu điểm của công nghệ cọc ép – ôm bao gồm giảm thiểu tiếng ồn và rung động, phù hợp với khu vực đông dân cư và công trình nhạy cảm. Công nghệ này cũng cho phép thi công trong không gian hẹp và địa hình dốc. Ứng dụng của công nghệ này bao gồm xây dựng hầm chui, móng cầu, và cải tạo công trình đường sắt.