Đồ án Thiết kế và tổ chức thi công hầm nối hai ga CÁT LINH - VĂN MIẾU

MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 101.1. KINH NGHIỆM NƯỚC NGOÀI VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ 101.1.1. Lợi ích của việc xây dựng công trình ngầm 101.1.2. Hiệu quả kinh tế xã hội của công trình ngầm 111.2. THỰC TRẠNG VÀ NHU CẦU XÂY DỰNG CTN Ở VIỆT NAM 111.3. SỰ PHÙ HỢP CỦA TÀU ĐIỆN NGẦM TRONG PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG CÔNG CỘNG Ở HÀ NỘI 151.3.1. Vai trò của công trình ngầm 151.3.2. Sự phù hợp của tàu điện ngầm trong sự phát triển giao thông ở Hà Nội 161.4. CƠ SỞ HÌNH THÀNH TUYẾN TÀU ĐIỆN NGẦM 171.5. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN 211.5.1. Các phương án tuyến và các giải pháp quy hoạch ga 211.5.1.1. Các phương án tuyến 211.5.1.2. Các giải pháp quy hoạch ga 251.5.1.2.1. Số lượng các ga 251.5.1.2.2. Các nguyên tắc lồng ghép ga 291.5.2. Tổ chức đề xuất dự án 321.5.3. Ban quản lý dự án 321.5.4. Kế hoạch của dự án 321.5.5. Vị trí của dự án 341.5.6. Nguồn tài chính của dự án 351.6. ĐẶC ĐIỂM CẤU ĐOÀN TÀU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG METRO 351.6.1 Đặc điểm cấu tạo của đoàn tàu 351.6.1.1. Cơ cấu đoàn tàu 351.6.1.2. Kích cỡ và kích thước đoàn tàu 361.6.1.3. Hiệu xuất làm việc và sức kéo 361.6.1.4. Công suất và mức độ cấp điện của động cơ 371.6.1.5. Dự tính tải trọng của đoàn tàu 371.6.1.6. Tiếp điện kéo 371.6.1.7. Tiếng ồn và độ rung 381.6.1.8. Cấu trúc thân tàu 381.6.1.9. Thiết kế bên trong tàu và nội thất 391.6.1.10. Điều hòa không khí 391.6.1.11. Cabin lái tàu 391.6.1.12. An toàn trên tàu 391.6.1.13. Các tiêu chuẩn về an toàn chạy tàu 391.6.1.14. Hệ thống đẩy 401.6.1.15. Hệ thống phanh 401.6.1.16. Giá chuyển hướng, bộ bánh xe và hệ thống giảm xóc 401.6.1.17. Hệ thống quản lý tàu 411.6.1.18. Thử nghiệm phương tiện 411.6.2. Các thông số kỹ thuật của hệ thống 411.6.2.1. Khổ đường 411.6.2.2. Hệ thống cấp điện 431.6.2.2.1. Hệ thống cấp điện kéo 431.6.2.2.2. Trạm phụ cấp Điện kéo 441.6.2.2.3. Ray cấp điện 441.6.2.2.4. Bảo vệ hệ thống cấp điện, tiếp đất 441.6.2.2.5. Các cầu giao điện 441.6.2.2.6. Các trạm phụ cấp điện và chiếu sáng 441.6.2.3. Các Hệ thống Cơ điện 451.6.2.3.1. Thang máy và thang cuốn 451.6.2.3.2. Hệ thống báo cháy, chữa cháy và phát hiện khói 461.6.2.3.3. Kiểm soát môi trường ga 461.6.2.3.4. Hệ thống thoát nước cho khu vực ga và đường hầm 471.6.2.3.5. Hệ thống cấp nước 471.6.2.3.6. Chiếu sáng 481.6.2.4. Hệ thống tín hiệu 481.6.2.5. Thông tin và trung tâm điều hành 501.6.2.5.1. Hệ thống đa chức năng(MSN) 501.6.2.5.2. Hệ thống thông tin liên lạc bằng radio 511.6.2.5.3. Trung tâm điều hành 511.6.2.5.4. Các hệ thống thông tin con 521.6.2.6. Hệ thống bán vé và soát vé tự động 521.6.2.6.1. Các đặc tính chung 521.6.2.6.2. Phương tiện vé 531.6.2.6.3. Các cửa tự động 531.7. ĐẶC ĐIỂM CÁC GA NGẦM 541.7.1. Hình thức bố trí sân chờ trên ga 541.7.2. Chiều sâu đặt ga so với mặt đất 551.7.3. Các yêu cầu thiết kế nhà ga 561.7.3.1. Các yêu cầu về công năng cho thiết kế ga 561.7.3.1.1. Tầm nhìn thoáng dọc ke ga 561.7.3.1.2. Tính đáp ứng lưu lượng hành khách trong điều kiện thông thường và trong điều kiện khẩn cấp 561.7.3.1.3. An toàn cháy nổ 581.7.3.1.4. Tính phù hợp với các điều kiện môi trường và khí hậu 581.7.3.1.5. Tính đáp ứng việc thay thế và làm mới 581.7.3.1.6. Tính phù hợp cho người tàn tật 591.7.3.1.7. Tính an toàn 591.7.3.2. Quy mô của nhà ga 601.7.3.3. Các ga đa phương thức và kết nối 621.8. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN VÀ KHẢO CỔ HỌC TRÊN ĐOẠN TUYẾN ĐI QUA 621.8.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo 621.8.2. Điều kiện địa chất chung của Hà Nội 621.8.3. Điều kiện thủy văn 631.8.4. Tình trạng khảo cổ học trên đoạn tuyến 64CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CƠ SỞ 662.1. ĐOẠN TUYẾN LỰA CHỌN THI CÔNG 662.1.1. Đặc điểm đoạn tuyến 662.1.2. Điều kiện địa chất Đoạn tuyến thi công 662.1.2.1. Sự phân chia các lớp đất đá 672.1.2.2. Tính chất cơ lý của các lớp đất 702.1.2.2.1. Theo kết quả thí nghiệm trong phòng 702.1.2.2.2. Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 722.1.2.2.3. Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT 732.1.2.3. Đoạn tuyến lựa chọn thi công 752.1.3. Điều kiện thủy văn 752.1.4. Lựa chọn chiều sâu đặt hầm và công nghệ thi công 772.1.4.1 Lựa chọn chiều sâu đặt hầm 772.1.4.2. Lựa chọn công nghệ thi công 782.1.4.2.1. Các phương án thi công 78a/ Phương pháp thi công lộ thiên 78b/. Phương pháp thi công kín 802.1.4.2.2. Phân tích đánh giá lựa chọn phương án thi công 812.1.4.2.3. Khái quát chung về công nghệ TBM 842.2. SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG ÁN MẶT CẮT NGANG HẦM 982.2.1. Phân tích tổng thể các điều kiện ảnh hưởng lớn tới phương án hầm của đoạn tuyến đi ngầm 982.2.2. Các phương án mặt cắt ngang hầm được đề xuất 1002.2.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng tới đoạn tuyến ngầm 1002.2.3.1. Ảnh hưởng của móng các tòa nhà dọc tuyến 1002.2.3.2. Các điều kiện địa chất dọc tuyến 1022.2.3.3. Các yêu cầu về công trường làm việc 1042.2.3.4. Các khống chế hình học liên quan đến xây dựng hầm 1042.2.3.5. Tiến độ thi công 1052.2.3.6. Dự báo lún 1052.2.4. So sánh các phương án mặt cắt ngang hầm 1072.2.5. Các đánh giá liên quan đến ga 1092.2.6. Các đánh giá liên quan đến lựa chọn hướng tuyến và rủi ra thi công 1102.2.7. Kích thước và hình dạng ga của hai phương án đề xuất 1142.2.7.1. Phương án hầm ống đơn 1142.2.7.2. Phương án hầm đôi 1152.3. BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ 1182.3.1. So sánh lựa chọn biện pháp công nghệ 1182.3.1.1. Các tiêu chí lựa chọn TBM 1182.3.1.2. So sánh giữa công nghệ MS-E (EPB) và MS-S (Vữa bùn) - Lựa chọn cho dự án Metro Hà Nội 1182.3.2. Tóm tắt công nghệ 1192.4. KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM 1202.4.1. Kết cấu vỏ hầm 1202.4.1.1. Các dạng kết cấu vỏ hầm 1202.4.1.1.1. Vật liệu làm kết cấu vỏ hầm 1202.4.1.1.2. Các dạng kết cấu vỏ hầm nối ga 1242.4.1.2. Các mối nối trong kết cấu vỏ hầm 1312.4.2. Kết cấu phần bên trên 1342.4.3. Cấu tạo hệ thống cấp điện, tiếp điện, chiếu sáng. 1362.4.4. Hệ thống thoát nước 1382.5. THÔNG GIÓ CÔNG TRÌNH NGẦM 1392.5.1. Thành phần các khí độc trong hầm 1392.5.2. Thông gió trong đường sắt đặt sâu 1402.6. KẾT LUẬN VỀ PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 141CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 1433.1. TÍNH TOÁN KẾT CẤU 1433.1.1. Số liệu tính toán 1433.1.1.1. Địa chất 1433.1.1.2. Đặc tính vật liệu 1443.1.1.3. Đặc trưng mặt cắt kết cấu. 1443.1.2. Tải trọng tác dụng 1463.1.2.1. Áp lực địa tầng thẳng đứng 1463.1.2.1.1. Kiểm tra điều kiện hình thành vòm áp lực của hầm trên: 1473.1.2.1.2. Kiểm tra điều kiện hình thành vòm áp lực của hầm dưới: 1493.1.2.2. Áp lực địa tầng nằm ngang 1503.1.2.2.1. Áp lực ngang tác dụng lên hầm trên 1503.1.2.2.2. Áp lực ngang tác dụng lên hầm dưới 1513.1.2.3. Trọng lượng bản thân vỏ hầm 1523.1.2.4. Áp lực thủy tĩnh 1523.1.2.5. Phản lực địa tầng 1533.1.2.6. Tải trọng do ảnh hưởng của hai hầm chạy song song nhau 1533.1.2.7. Tải trọng do công trình trên mặt đất 1533.1.2.8. Tải trọng tạm thời 1533.1.2.9. Tải trọng đặc biệt 1533.2. TÍNH TOÁN KẾT CẤU HẦM 1543.2.1. Lý thuyết tính toán nội lực 1543.2.2. Xác định nội lực trong vòm 3 khớp do tải trọng gây ra. 1583.2.2.1. Xác định giá trị các lực tập trung tại các nút. 1583.2.2.2. Xác định nội lực trong vòm ba khớp do tải trọng gây ra 1613.2.3. Xác định nội lực trong phần vành khớp còn lại do tải trọng gây ra 1633.2.4. Xác định nội lực trong hệ cơ bản do momen đơn vị đặt tại các nút 1653.2.5. Xác định các hệ số của phương trình chính tắc 1663.2.6. Xác định các giá trị nội lực 1683.3. KIỂM TRA NỘI LỰC TẠI CÁC TIẾT DIỆN THEO QUY PHẠM 1713.3.1. Kiểm tra nội lực tại mặt cắt theo quy phạm 1713.3.2. Tính toán kiểm tra điều kiện mối nối giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép. 1723.3.3. Kiểm tra điều kiện ép mặt tại các mối nối 1723.4. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 1733.4.1. Tính toán cốt thép chịu mômen 1733.4.2. Tính toán cốt thép chịu lực cắt 1743.4.3. Bố trí cốt thép phân bố dọc hầm 1753.5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC 1763.5.1. Các thành phần khí thải độc hại hầm metro trong giai đoạn khai thác 1773.5.2. Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp 1793.5.3. Xác định các thông số theo sơ đồ thông gió và chọn thiết bị quạt gió 1833.6. TÍNH TOÁN LÚN MẶT ĐẤT DO HOẠT ĐỘNG ĐÀO NGẦM 1863.6.1. Khái quát 1863.6.2. Các cách tiếp cận về kiểm soát lún 1873.6.3. Lý thuyết tính toán lún 1883.6.4. Áp dụng cho tuyến Metro Hà Nội 190CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 1934.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 1934.1.1. Đặc điểm thi công công trình ngầm 1934.1.2. Tình hình và nhiệm vụ của đơn vị thi công 1934.1.3. Vật liệu xây dựng 1944.1.4. Nguyên tắc thiết kế, tổ chức thi công 1944.2. THIẾT KẾ THI CÔNG HẦM 1944.2.1. Các thông số của khiên 1944.2.1.1. Xác định kích thước của khiên và lực đẩy của kích 1944.2.1.2. Đường kính ngoài của khiên 1954.2.1.3. Độ nhanh nhạy của khiên 1954.2.1.4. Chiều dài của khiên 1964.2.1.5. Xác định lực đẩy của khiên 1974.2.2. Công tác chuẩn bị 1994.2.2.1. Công tác chuẩn bị thi công khiên 1994.2.2.2. Xây dựng giếng đứng cho khiên 1994.2.2.3. Kiểm tra lắp ráp khiên 2024.2.2.3.1. Kiểm tra bề ngoài 2024.2.2.3.2. Kiểm tra kích thước chủ yếu 2024.2.2.3.3. Kiểm tra thiết bị thuỷ lực 2034.2.2.3.4. Kiểm tra bằng thí nghiệm cho chạy không tải 2034.2.2.3.5. Kiểm tra tính năng cách điện của các thiết bị điện 2044.2.2.3.6. Kiểm tra mối hàn 2044.2.2.4. Chuẩn bị các thiết bị phụ trợ cho thi công khiên 2044.2.2.4.1. Thiết bị ngoài hầm 2044.2.2.4.2.Thiết bị trong hầm 2054.2.2.5. Công tác chuẩn bị mặt bằng 2064.2.3. Biện pháp đúc các mảnh vỏ hầm lắp ghép 2084.2.3.1. Bê tông 2084.2.3.2. Cốt thép 2094.2.3.3. Ván khuôn 2094.2.3.4. Thi công bêtông chống thấm 2094.2.3.5. Chống thấm cho các mảnh vỏ hầm lắp ghép 2104.2.4. Giải pháp thi công đường hầm 2134.2.4.1. Tổ chức các công việc trên gương 2134.2.4.2. Vận chuyển đất đá và các mảnh vỏ hầm lắp ghép 2134.2.4.3. Vận hành khiên đào trong quá trình thi công 2144.2.4.4. Lắp ráp vỏ hầm 2174.2.4.5. Những điểm chú ý trong quá trình thi công 2174.2.5. Giải pháp thi công chống thấm các khe lắp ghép các mảnh vỏ hầm lắp ghép 2184.2.6. Giải pháp thi công đổ vỏ bêtông chống thấm bên trong hầm 2204.2.7. Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm 2204.2.7.1. Mục đích bơm vữa sau vỏ hầm 2204.2.7.2. Các giai đoạn bơm vữa sau vỏ hầm 2214.2.8. Các công tác phị trợ trong thi công 2234.2.8.1. Thông gió trong thi công 2234.2.8.2. Cấp nước trong thi công 2234.2.8.3. Thoát nước cho thi công 2234.2.8.4. Cấp điện cho thi công 2234.3. TÍNH TOÁN THI CÔNG 2244.3.1. Trình tự thi công bằng phương pháp khiên đào 2244.3.1.1. Lựa chọn và chế tạo máy khoan toàn tiết diện 2244.3.1.2. Quy trình sản xuất đốt vỏ hầm 2254.3.1.3. Lắp ráp máy khoan toàn tiết diện trong giếng thi công 2264.3.1.4. Chuẩn bị hệ thống đảm bảo hậu cần và thi công bể chứa chất thải 2264.3.1.5. Lắp đặt các thiết bị để lắp ráp máy khoan toàn tiết diện 2264.3.1.6. Giai đoạn khởi đầu của máy khoan toàn tiết diện 2264.3.1.7. Thi công đường hầm 2274.3.2. Thi công vỏ chống thấm 2284.3.2.1. Công tác ván khuôn 2284.3.2.2. Công tác cốt thép 2294.3.2.3. Công tác đổ bêtông 2294.3.3. Những công tác phụ trợ cho thi công 2294.3.3.1. Công tác thông gió 2294.3.3.1.1. Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió 2304.3.3.1.2. Tính toán thông gió 2304.3.3.2. Chiếu sáng 2324.3.3.3. Cấp, thoát nước thi công 2324.3.4. Tổ chức thi công 2324.3.4.1. Các điều kiện để lập kế hoạch 2324.3.4.2. Công tác tổ chức kỹ thuật 2334.3.5. Lập bảng tiến độ thi công 2334.3.6. Các biện pháp an toàn trong quá trình xây dựng 2344.3.6.1. Biện pháp kỹ thuật an toàn khi tổ chức mặt bằng xây dựng 2344.3.6.2. Biện pháp an toàn khi vận chuyển đất đá, nguyên liệu và người trong quá trình thi công 234TÀI LIỆU THAM KHẢO 235

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 10

1.1. KINH NGHIỆM NƯỚC NGOÀI VỀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ 10

1.1.1. Lợi ích của việc xây dựng công trình ngầm 10

1.1.2. Hiệu quả kinh tế xã hội của công trình ngầm 11

1.2. THỰC TRẠNG VÀ NHU CẦU XÂY DỰNG CTN Ở VIỆT NAM 11

1.3. SỰ PHÙ HỢP CỦA TÀU ĐIỆN NGẦM TRONG PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG CÔNG CỘNG Ở HÀ NỘI 15

1.3.1. Vai trò của công trình ngầm 15

1.3.2. Sự phù hợp của tàu điện ngầm trong sự phát triển giao thông ở Hà Nội 16

1.4. CƠ SỞ HÌNH THÀNH TUYẾN TÀU ĐIỆN NGẦM 17

1.5. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN 21

1.5.1. Các phương án tuyến và các giải pháp quy hoạch ga 21

1.5.1.1. Các phương án tuyến 21

1.5.1.2. Các giải pháp quy hoạch ga 25

1.5.1.2.1. Số lượng các ga 25

1.5.1.2.2. Các nguyên tắc lồng ghép ga 29

1.5.2. Tổ chức đề xuất dự án 32

1.5.3. Ban quản lý dự án 32

1.5.4. Kế hoạch của dự án 32

1.5.5. Vị trí của dự án 34

1.5.6. Nguồn tài chính của dự án 35

1.6. ĐẶC ĐIỂM CẤU ĐOÀN TÀU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG METRO 35

1.6.1 Đặc điểm cấu tạo của đoàn tàu 35

1.6.1.1. Cơ cấu đoàn tàu 35

1.6.1.2. Kích cỡ và kích thước đoàn tàu 36

1.6.1.3. Hiệu xuất làm việc và sức kéo 36

1.6.1.4. Công suất và mức độ cấp điện của động cơ 37

1.6.1.5. Dự tính tải trọng của đoàn tàu 37

1.6.1.6. Tiếp điện kéo 37

1.6.1.7. Tiếng ồn và độ rung 38

1.6.1.8. Cấu trúc thân tàu 38

1.6.1.9. Thiết kế bên trong tàu và nội thất 39

1.6.1.10. Điều hòa không khí 39

1.6.1.11. Cabin lái tàu 39

1.6.1.12. An toàn trên tàu 39

1.6.1.13. Các tiêu chuẩn về an toàn chạy tàu 39

1.6.1.14. Hệ thống đẩy 40

1.6.1.15. Hệ thống phanh 40

1.6.1.16. Giá chuyển hướng, bộ bánh xe và hệ thống giảm xóc 40

1.6.1.17. Hệ thống quản lý tàu 41

1.6.1.18. Thử nghiệm phương tiện 41

1.6.2. Các thông số kỹ thuật của hệ thống 41

1.6.2.1. Khổ đường 41

1.6.2.2. Hệ thống cấp điện 43

1.6.2.2.1. Hệ thống cấp điện kéo 43

1.6.2.2.2. Trạm phụ cấp Điện kéo 44

1.6.2.2.3. Ray cấp điện 44

1.6.2.2.4. Bảo vệ hệ thống cấp điện, tiếp đất 44

1.6.2.2.5. Các cầu giao điện 44

1.6.2.2.6. Các trạm phụ cấp điện và chiếu sáng 44

1.6.2.3. Các Hệ thống Cơ điện 45

1.6.2.3.1. Thang máy và thang cuốn 45

1.6.2.3.2. Hệ thống báo cháy, chữa cháy và phát hiện khói 46

1.6.2.3.3. Kiểm soát môi trường ga 46

1.6.2.3.4. Hệ thống thoát nước cho khu vực ga và đường hầm 47

1.6.2.3.5. Hệ thống cấp nước 47

1.6.2.3.6. Chiếu sáng 48

1.6.2.4. Hệ thống tín hiệu 48

1.6.2.5. Thông tin và trung tâm điều hành 50

1.6.2.5.1. Hệ thống đa chức năng(MSN) 50

1.6.2.5.2. Hệ thống thông tin liên lạc bằng radio 51

1.6.2.5.3. Trung tâm điều hành 51

1.6.2.5.4. Các hệ thống thông tin con 52

1.6.2.6. Hệ thống bán vé và soát vé tự động 52

1.6.2.6.1. Các đặc tính chung 52

1.6.2.6.2. Phương tiện vé 53

1.6.2.6.3. Các cửa tự động 53

1.7. ĐẶC ĐIỂM CÁC GA NGẦM 54

1.7.1. Hình thức bố trí sân chờ trên ga 54

1.7.2. Chiều sâu đặt ga so với mặt đất 55

1.7.3. Các yêu cầu thiết kế nhà ga 56

1.7.3.1. Các yêu cầu về công năng cho thiết kế ga 56

1.7.3.1.1. Tầm nhìn thoáng dọc ke ga 56

1.7.3.1.2. Tính đáp ứng lưu lượng hành khách trong điều kiện thông thường và trong điều kiện khẩn cấp 56

1.7.3.1.3. An toàn cháy nổ 58

1.7.3.1.4. Tính phù hợp với các điều kiện môi trường và khí hậu 58

1.7.3.1.5. Tính đáp ứng việc thay thế và làm mới 58

1.7.3.1.6. Tính phù hợp cho người tàn tật 59

1.7.3.1.7. Tính an toàn 59

1.7.3.2. Quy mô của nhà ga 60

1.7.3.3. Các ga đa phương thức và kết nối 62

1.8. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT, THỦY VĂN VÀ KHẢO CỔ HỌC TRÊN ĐOẠN TUYẾN ĐI QUA 62

1.8.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo 62

1.8.2. Điều kiện địa chất chung của Hà Nội 62

1.8.3. Điều kiện thủy văn 63

1.8.4. Tình trạng khảo cổ học trên đoạn tuyến 64

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CƠ SỞ 66

2.1. ĐOẠN TUYẾN LỰA CHỌN THI CÔNG 66

2.1.1. Đặc điểm đoạn tuyến 66

2.1.2. Điều kiện địa chất Đoạn tuyến thi công 66

2.1.2.1. Sự phân chia các lớp đất đá 67

2.1.2.2. Tính chất cơ lý của các lớp đất 70

2.1.2.2.1. Theo kết quả thí nghiệm trong phòng 70

2.1.2.2.2. Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 72

2.1.2.2.3. Theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT 73

2.1.2.3. Đoạn tuyến lựa chọn thi công 75

2.1.3. Điều kiện thủy văn 75

2.1.4. Lựa chọn chiều sâu đặt hầm và công nghệ thi công 77

2.1.4.1 Lựa chọn chiều sâu đặt hầm 77

2.1.4.2. Lựa chọn công nghệ thi công 78

2.1.4.2.1. Các phương án thi công 78

a/ Phương pháp thi công lộ thiên 78

b/. Phương pháp thi công kín 80

2.1.4.2.2. Phân tích đánh giá lựa chọn phương án thi công 81

2.1.4.2.3. Khái quát chung về công nghệ TBM 84

2.2. SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG ÁN MẶT CẮT NGANG HẦM 98

2.2.1. Phân tích tổng thể các điều kiện ảnh hưởng lớn tới phương án hầm của đoạn tuyến đi ngầm 98

2.2.2. Các phương án mặt cắt ngang hầm được đề xuất 100

2.2.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng tới đoạn tuyến ngầm 100

2.2.3.1. Ảnh hưởng của móng các tòa nhà dọc tuyến 100

2.2.3.2. Các điều kiện địa chất dọc tuyến 102

2.2.3.3. Các yêu cầu về công trường làm việc 104

2.2.3.4. Các khống chế hình học liên quan đến xây dựng hầm 104

2.2.3.5. Tiến độ thi công 105

2.2.3.6. Dự báo lún 105

2.2.4. So sánh các phương án mặt cắt ngang hầm 107

2.2.5. Các đánh giá liên quan đến ga 109

2.2.6. Các đánh giá liên quan đến lựa chọn hướng tuyến và rủi ra thi công 110

2.2.7. Kích thước và hình dạng ga của hai phương án đề xuất 114

2.2.7.1. Phương án hầm ống đơn 114

2.2.7.2. Phương án hầm đôi 115

2.3. BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ 118

2.3.1. So sánh lựa chọn biện pháp công nghệ 118

2.3.1.1. Các tiêu chí lựa chọn TBM 118

2.3.1.2. So sánh giữa công nghệ MS-E (EPB) và MS-S (Vữa bùn) - Lựa chọn cho dự án Metro Hà Nội 118

2.3.2. Tóm tắt công nghệ 119

2.4. KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM 120

2.4.1. Kết cấu vỏ hầm 120

2.4.1.1. Các dạng kết cấu vỏ hầm 120

2.4.1.1.1. Vật liệu làm kết cấu vỏ hầm 120

2.4.1.1.2. Các dạng kết cấu vỏ hầm nối ga 124

2.4.1.2. Các mối nối trong kết cấu vỏ hầm 131

2.4.2. Kết cấu phần bên trên 134

2.4.3. Cấu tạo hệ thống cấp điện, tiếp điện, chiếu sáng. 136

2.4.4. Hệ thống thoát nước 138

2.5. THÔNG GIÓ CÔNG TRÌNH NGẦM 139

2.5.1. Thành phần các khí độc trong hầm 139

2.5.2. Thông gió trong đường sắt đặt sâu 140

2.6. KẾT LUẬN VỀ PHƯƠNG ÁN ĐƯỢC CHỌN 141

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 143

3.1. TÍNH TOÁN KẾT CẤU 143

3.1.1. Số liệu tính toán 143

3.1.1.1. Địa chất 143

3.1.1.2. Đặc tính vật liệu 144

3.1.1.3. Đặc trưng mặt cắt kết cấu. 144

3.1.2. Tải trọng tác dụng 146

3.1.2.1. Áp lực địa tầng thẳng đứng 146

3.1.2.1.1. Kiểm tra điều kiện hình thành vòm áp lực của hầm trên: 147

3.1.2.1.2. Kiểm tra điều kiện hình thành vòm áp lực của hầm dưới: 149

3.1.2.2. Áp lực địa tầng nằm ngang 150

3.1.2.2.1. Áp lực ngang tác dụng lên hầm trên 150

3.1.2.2.2. Áp lực ngang tác dụng lên hầm dưới 151

3.1.2.3. Trọng lượng bản thân vỏ hầm 152

3.1.2.4. Áp lực thủy tĩnh 152

3.1.2.5. Phản lực địa tầng 153

3.1.2.6. Tải trọng do ảnh hưởng của hai hầm chạy song song nhau 153

3.1.2.7. Tải trọng do công trình trên mặt đất 153

3.1.2.8. Tải trọng tạm thời 153

3.1.2.9. Tải trọng đặc biệt 153

3.2. TÍNH TOÁN KẾT CẤU HẦM 154

3.2.1. Lý thuyết tính toán nội lực 154

3.2.2. Xác định nội lực trong vòm 3 khớp do tải trọng gây ra. 158

3.2.2.1. Xác định giá trị các lực tập trung tại các nút. 158

3.2.2.2. Xác định nội lực trong vòm ba khớp do tải trọng gây ra 161

3.2.3. Xác định nội lực trong phần vành khớp còn lại do tải trọng gây ra 163

3.2.4. Xác định nội lực trong hệ cơ bản do momen đơn vị đặt tại các nút 165

3.2.5. Xác định các hệ số của phương trình chính tắc 166

3.2.6. Xác định các giá trị nội lực 168

3.3. KIỂM TRA NỘI LỰC TẠI CÁC TIẾT DIỆN THEO QUY PHẠM 171

3.3.1. Kiểm tra nội lực tại mặt cắt theo quy phạm 171

3.3.2. Tính toán kiểm tra điều kiện mối nối giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép. 172

3.3.3. Kiểm tra điều kiện ép mặt tại các mối nối 172

3.4. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP 173

3.4.1. Tính toán cốt thép chịu mômen 173

3.4.2. Tính toán cốt thép chịu lực cắt 174

3.4.3. Bố trí cốt thép phân bố dọc hầm 175

3.5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC 176

3.5.1. Các thành phần khí thải độc hại hầm metro trong giai đoạn khai thác 177

3.5.2. Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp 179

3.5.3. Xác định các thông số theo sơ đồ thông gió và chọn thiết bị quạt gió 183

3.6. TÍNH TOÁN LÚN MẶT ĐẤT DO HOẠT ĐỘNG ĐÀO NGẦM 186

3.6.1. Khái quát 186

3.6.2. Các cách tiếp cận về kiểm soát lún 187

3.6.3. Lý thuyết tính toán lún 188

3.6.4. Áp dụng cho tuyến Metro Hà Nội 190

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG 193

4.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 193

4.1.1. Đặc điểm thi công công trình ngầm 193

4.1.2. Tình hình và nhiệm vụ của đơn vị thi công 193

4.1.3. Vật liệu xây dựng 194

4.1.4. Nguyên tắc thiết kế, tổ chức thi công 194

4.2. THIẾT KẾ THI CÔNG HẦM 194

4.2.1. Các thông số của khiên 194

4.2.1.1. Xác định kích thước của khiên và lực đẩy của kích 194

4.2.1.2. Đường kính ngoài của khiên 195

4.2.1.3. Độ nhanh nhạy của khiên 195

4.2.1.4. Chiều dài của khiên 196

4.2.1.5. Xác định lực đẩy của khiên 197

4.2.2. Công tác chuẩn bị 199

4.2.2.1. Công tác chuẩn bị thi công khiên 199

4.2.2.2. Xây dựng giếng đứng cho khiên 199

4.2.2.3. Kiểm tra lắp ráp khiên 202

4.2.2.3.1. Kiểm tra bề ngoài 202

4.2.2.3.2. Kiểm tra kích thước chủ yếu 202

4.2.2.3.3. Kiểm tra thiết bị thuỷ lực 203

4.2.2.3.4. Kiểm tra bằng thí nghiệm cho chạy không tải 203

4.2.2.3.5. Kiểm tra tính năng cách điện của các thiết bị điện 204

4.2.2.3.6. Kiểm tra mối hàn 204

4.2.2.4. Chuẩn bị các thiết bị phụ trợ cho thi công khiên 204

4.2.2.4.1. Thiết bị ngoài hầm 204

4.2.2.4.2.Thiết bị trong hầm 205

4.2.2.5. Công tác chuẩn bị mặt bằng 206

4.2.3. Biện pháp đúc các mảnh vỏ hầm lắp ghép 208

4.2.3.1. Bê tông 208

4.2.3.2. Cốt thép 209

4.2.3.3. Ván khuôn 209

4.2.3.4. Thi công bêtông chống thấm 209

4.2.3.5. Chống thấm cho các mảnh vỏ hầm lắp ghép 210

4.2.4. Giải pháp thi công đường hầm 213

4.2.4.1. Tổ chức các công việc trên gương 213

4.2.4.2. Vận chuyển đất đá và các mảnh vỏ hầm lắp ghép 213

4.2.4.3. Vận hành khiên đào trong quá trình thi công 214

4.2.4.4. Lắp ráp vỏ hầm 217

4.2.4.5. Những điểm chú ý trong quá trình thi công 217

4.2.5. Giải pháp thi công chống thấm các khe lắp ghép các mảnh vỏ hầm lắp ghép 218

4.2.6. Giải pháp thi công đổ vỏ bêtông chống thấm bên trong hầm 220

4.2.7. Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm 220

4.2.7.1. Mục đích bơm vữa sau vỏ hầm 220

4.2.7.2. Các giai đoạn bơm vữa sau vỏ hầm 221

4.2.8. Các công tác phị trợ trong thi công 223

4.2.8.1. Thông gió trong thi công 223

4.2.8.2. Cấp nước trong thi công 223

4.2.8.3. Thoát nước cho thi công 223

4.2.8.4. Cấp điện cho thi công 223

4.3. TÍNH TOÁN THI CÔNG 224

4.3.1. Trình tự thi công bằng phương pháp khiên đào 224

4.3.1.1. Lựa chọn và chế tạo máy khoan toàn tiết diện 224

4.3.1.2. Quy trình sản xuất đốt vỏ hầm 225

4.3.1.3. Lắp ráp máy khoan toàn tiết diện trong giếng thi công 226

4.3.1.4. Chuẩn bị hệ thống đảm bảo hậu cần và thi công bể chứa chất thải 226

4.3.1.5. Lắp đặt các thiết bị để lắp ráp máy khoan toàn tiết diện 226

4.3.1.6. Giai đoạn khởi đầu của máy khoan toàn tiết diện 226

4.3.1.7. Thi công đường hầm 227

4.3.2. Thi công vỏ chống thấm 228

4.3.2.1. Công tác ván khuôn 228

4.3.2.2. Công tác cốt thép 229

4.3.2.3. Công tác đổ bêtông 229

4.3.3. Những công tác phụ trợ cho thi công 229

4.3.3.1. Công tác thông gió 229

4.3.3.1.1. Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió 230

4.3.3.1.2. Tính toán thông gió 230

4.3.3.2. Chiếu sáng 232

4.3.3.3. Cấp, thoát nước thi công 232

4.3.4. Tổ chức thi công 232

4.3.4.1. Các điều kiện để lập kế hoạch 232

4.3.4.2. Công tác tổ chức kỹ thuật 233

4.3.5. Lập bảng tiến độ thi công 233

4.3.6. Các biện pháp an toàn trong quá trình xây dựng 234

4.3.6.1. Biện pháp kỹ thuật an toàn khi tổ chức mặt bằng xây dựng 234

4.3.6.2. Biện pháp an toàn khi vận chuyển đất đá, nguyên liệu và người trong quá trình thi công 234

TÀI LIỆU THAM KHẢO 235