Post on 06-Jul-2018
transcript
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
1/35
Chuyên đề 1
Shimizu Open Academyat National University of Civil Engineering
Advanced Construction Technologies of Japan
Chuyên đề từ Tập đoàn Shimizu:Công nghệ Xây dựng tiên tiến của Nhật Bản
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
2/35
Noburu UCHIYAMAViện công nghệ, Tập đoàn SHIMIZU
Công Nghệ Dùng Trong Thiết Kế và Xây Dựng Đường Tàu Điện Ngầm Đô Thị
<Các câu hỏi mấu chốt nhấtvề công nghệ khiên đào>
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
3/35
Xây dựng tàu điện ngầm trong đô thị
Đường hầm
Nhà ga ngầm
2
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
4/35
• N ền đất thường yếu và mực nước ngầm cao• Trên mặt đất có ít không gian cho thi công
Đặc thù khi xây dựng trong đô thị
3
http://www.hcmlocal.com/
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
5/35
4
Việc đào hở không phù hợp
http://www2.kobe-c.ed.jp/shizen/strata/dnso_org/01058.html
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
6/35
5
Đào trong không gian khép kínvà vận chuyển đất ra ngoài
“Máy khiên đào”
Các đốt được ghéplại thành vỏ hầm
“Đốt vỏ hầm”
(Vừa đàovừa lắp vỏ)
Công nghệ khiên đào phù hợp với việc xâyđường hầm trong nền đất yếu
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
7/356
Với phương pháp khiên đào, có thể giảm thiểuviệc chiếm dụng mặt bằng khi thi công
Sông
Đường
Ống ngầm
Ruộng
Nhà
Giếngđi
Nhà
・Việc đào và thải đất ra được tiến hành đồng thời
・Việc đào và lắp vỏ hầm được tiến hành tuần tự
①Đào đất
②Thải đất ra
③Lắp các đôt hầm
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
8/357
Quá trình xây dựng đường hầmtheo công nghệ khiên đào
(Trong ví dụ này hầm có tiết diện có mình gọng kính, nhưngthông thường là hình tròn)
Xem đoạn phim mô phỏng công trình
tàu điện ngầm tại Đài Loan)
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
9/358
5 câu hỏi mấu chốt nhất khi xâyđường hầm bằng công nghệ khiên đào
1. Làm sao ngăn nước tràn vào ở điểm xuất phát và
đích đến của máy đào?
2. Máy đào có thể bị lún hay đẩy nổi không?
4. Việc đào hầm sẽ theo đúng hướng đã định?
5. Có thể tính toán tác động đến nền đất xung quanh?
6. Đường hầm có bao giờ vỡ không?
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
10/359
Khi máy đào bắt đầu đi ra từ giếng đi, cần chú ýkhông để nước tràn vào
MÁY KHIÊN ĐÀO KHỞI HÀNH TỪ GIẾNG ĐI
Máy khiên đào
Giếng đi(Giếng kích)
Giếng đi
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
11/35
Cải tạo nền đất ・ Bơm dung dịch・ Phụt và trộn vữa・ Làm đông cứng nền
XUẤT PHÁT ĐIỂM
CHỐNG BỊ NƯỚC TRÀN VÀO TẠI ĐIỂMXUẤT PHÁT VÀ ĐÍCH ĐẾN CỦA MÁY ĐÀO
Lớp đệm ngăn nước
ĐÍCH ĐẾNLớp đệm ngăn nước
Cải tạo nền đất
Đôi khi phương pháp nhấnchìm cũng được áp dụng
(Video)
Nước
10
Nước
Phương pháp cải tạo
nền đất
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
12/35
Có rất nhiều loại vật liệu đệm ngăn nước
GIẢI PHÁP ĐỒNG THỜICHỐNG NƯỚC TRÀN VÀO HẦM
Mặt cắtđứng
Mặt cắt ngangcủa giếng đào
Hướngđào
11
・ Tuy vậy, lớp đệm thường được sử dụng đồng thờivới cải tạo nền đất để an toàn hơn
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
13/3512
5 câu hỏi mấu chốt nhất khi xâyđường hầm bằng công nghệ khiên đào
1. Làm sao ngăn nước tràn vào ở điểm xuất phát và
đích đến của máy đào?
2. Máy đào có thể bị lún hay đẩy nổi không?
3. Việc đào hầm sẽ theo đúng hướng đã định?
4. Có thể tính toán tác động đến nền đất xung quanh?
5. Đường hầm có bao giờ vỡ không?
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
14/3513
Máy khiên đào có bị lún không?
Ví dụ, máy đào có đường kính = 10m, chiều dài = 11m,trọng lượng = 20,000kN
Trọng lượng riêng quy đổi = 20,000/(5*5*π*11)≒23kN/m3
Hầu như tương đương với bê tông về tỷ trọng
10m 11m
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
15/3514
Để máy đào không bị lún (replaced)
Nói một cách đơn giản
Lực do máy đào lên nền không được vượt quá khả năng chịutải của nền
Không có hiện tượng lún trễ vì máy đào di chuyển sau một
thời gian ngắn
・ Hiện tượng lún trong khi đào thường do việc điều khiểnkhông tốt (sẽ trình bày trong phần sau)
Ứng suất thụ động theo Rankine
:trọng lượng riêng (kN/m3)
:Góc nội ma sát (deg.)
:Lực dính (kN/m2)
:độ sâu (m)
Biến dạng theo mặt trượt trụtròn do lực cắt
Đường hầm
Mặt trượt
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
16/35
15
Đường hầm dưới đáy biển bị đẩy nổi? Đường hầm dưới đáy biển qua vịnh Tokyo (Aqualine)
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
17/35
16
Dưới đáy biển, tầng đất mặt mỏng quá thì hầm bị đẩy nổi Chiều dày cần thiết của tầng đất mặt là 1.0 đến 1.5D
Khi thiếu trọng lượng, dùng vật nặng bù thêm(bê tông, thép)
Nguyên nhân làm đường hầm bị đẩy nổi
22m
11m
14m
Lực đẩy nổi
Vỏ hầm
Lớp đất mặt
Vỏ hầmĐất trên hầm
Tổng trọng lượng
680 kN/m
660 kN/m
1340 kN/m
Lực đẩy nổi 1560 kN/mĐối
trọng
D
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
18/35
17
5 câu hỏi mấu chốt nhất khi xâyđường hầm bằng công nghệ khiên đào
1. Làm sao ngăn nước tràn vào ở điểm xuất phát và
đích đến của máy đào?
2. Máy đào có thể bị lún hay đẩy nổi không?
3. Việc đào hầm sẽ theo đúng hướng đã định?
4. Có thể tính toán tác động đến nền đất xung quanh?
5. Đường hầm có bao giờ vỡ không?
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
19/35
18
Nguyên lý đào kín bằng máy khiên đào Máy đào được đẩy tới trước ở mức độ cân bằng với sức cản
của nền (nước và đất) Lực đẩy tới của máy đào được điều chỉnh bằng lực của kích
thủy lực và lượng đất đào được thải ra.Lực cản
của nước
Lực cản
của đất
Lực đẩy củamáy đào
(phân bố ứng suất)
Kích thủy lực
36 chiếc kích thủy lực
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
20/35
19
Gật gù(Chuyển động lên và xuống)
Lắc lư(Chuyển động qua trái và phải)
Xoay tròn(Theo chiều kim đồng hồ)
3 cách điều khiển chuyển động của máy đào
・ Máy đào có thể bị lún nếu điều khiển không hợp lý
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
21/35
20
Định hướng và định vị cho máy đào
Trung tâm điều khiển
CảmbiếnđođộcaoCảmbiếnđođộnghiêng Tiêuđiểm Máyđođạttổnghợp
Hệ thống đo đạc tự động(2 phương pháp)
Điểm gốc
・ Sai số vào khoảng vài cm cho 500m đường hầm
Đầumáyđào
Trênmặtđất
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
22/35
21
Điều khiển máy đào có khó không?
・Đào đất・Hướng, vị trí・Khối lượng đào・Lượng vật liệu trám lưng
・Tải trọng tác động・Môi trường trong hầm
Trung tâm điều khiển sẽ theo dõi và kiểm soát các thông số
Dùng các kích thủy lực để chỉnh hướng
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
23/35
22
5 câu hỏi mấu chốt nhất khi xâyđường hầm bằng công nghệ khiên đào
1. Làm sao ngăn nước tràn vào ở điểm xuất phát và
đích đến của máy đào?
2. Máy đào có thể bị lún hay đẩy nổi không?
3. Việc đào hầm sẽ theo đúng hướng đã định?
4. Có thể tính toán tác động đến nền đất xung quanh?
5. Đường hầm có bao giờ vỡ không?
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
24/35
19
Ảnh hưởng đến nền đất xung quanh
Trồi
LúnTrướcgương
đào
Khi máyđào đi
qua
Lún sauthời gian
dài
Khoảng hởgiữa đuôi
máy và nền
Lòng đất và bề mặt sẽ biến dạng khi máy đào đi qua
Tùy theo việc điều khiển máy và phương pháp thi công,có cả 2 khả năng lún và trồi của nền đất
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
25/35
24
Cách xác định phạm vi bị ảnh hưởng
Khi lấy đường hầm làm mốc( Ví dụ của một công ty điện lực)
Vùng bị ảnh hưởngVùng ít bị ảnh hưởngVùng không bị ảnh hưởng
D
D
2D
Khi lấy công trình làm mốc( Ví dụ của một công ty điện lực )
Vùng bị ảnh hưởng
Tuynen
DD
D
3D
Công trình
Tuynen
・ Ở Nhật, các chủ sở hữu khác nhau thường có các quy định của riêng mình
・ Khi đã xác định là có ảnh hưởng, sẽ phải định lượng ảnh hưởng đó
Công trình
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
26/35
25
Có thể định lượng mức độ ảnh hưởng?
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được dùng để phân tích
Mô hình phần tử hữu hạn 2 chiều Mô hình phần tử hữu hạn 3 chiều
・Rất nhiều yếu tố kinh nghiệm được đưa vào trong tính toán・Với hiểu biết hiện nay, vẫn không thể có kết quả chính xác
tuyệt đối mà mới chỉ dừng ở mức độ ước lượng tham khảo
ấ ố ấ
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
27/35
26
5 câu hỏi mấu chốt nhất khi xâyđường hầm bằng công nghệ khiên đào
1. Làm sao ngăn nước tràn vào ở điểm xuất phát và
đích đến của máy đào?
2. Máy đào có thể bị lún hay đẩy nổi không?
3. Việc đào hầm sẽ theo đúng hướng đã định?
4. Có thể tính toán tác động đến nền đất xung quanh?
5. Đường hầm có bao giờ vỡ không?
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
28/35
27
Liên kết giữa các đốt hầm
Liên kết giữa các đốt hầm
Liên kết giữa các đốt hầm
Cần đơn giản nhưng phải chắc chắn
Nhiề iải há kỹ th ật
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
29/35
28
Nhiều giải pháp kỹ thuậtcho cấu kiện vỏ hầm
Bê tông chịu nhiệt
Kín nước tại các mối nối
Bê tông có sợi(chống nổ toác)
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
30/35
29
Đường hầm có bao giờ vỡ?Trong thiết kế , thường sử dụng phần mềm tính toán
kết cấu với mô hình kết cấu gồm có các phần tử dầmvà liên kết để mô phỏng các đốt hầm và mối nối
・Với kinh nghiệm tích lũy theo thời gian, hiện nay có thể thiết kế
và xây dựng các đường hầm một cách an toàn
dầm
Liên kếtpháp tuyến
Liên kết xoay
Liên kết dọc
Biến dạng Moment uốn
Lực dọc trục Lực cắt
Shi i ó hiề ki h hiệ â hầ
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
31/35
30
Shimizu có nhiều kinh nghiệm xây hầmbằng công nghệ khiên đào
ổng số
: 5 2
ự
án trong giai
đoạn
1964~2014thi công ở các điều kiện địa chất khác nhau
(1) Đào kín: 392 dự ánDạng tuần hoàn bùn: 144Dạng áp lực đất : 248
(2) Đào hở : 102 dự ánĐào cơ khí : 17
Đào bán cơ khí: 20Đào tay: 54
(3) Đào hở một phần : 16 dự án
(4) Các loại hình khác: 3 dự án
Đườ tà điệ ầ đầ tiê ủ Việt N
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
32/35
31
Đường tàu điện ngầm đầu tiên của Việt Nam
Ga Ba Son
Ga Nhà Hát TP
1.74km
Ga Bến thành
Ga Suối Tiên
[Tuyến đường sắt đô thị số 1]
Gói thầu do liên danhShimizu – Maeda thực hiện(2014.08-2019.01)
[Chủ đầu tư]
Tổng chiều dài: 19.7km
Ủy ban nhân dân TP.HCMBan quản lý đường sắt đô thị
Hã đồ hà h ù hú ôi
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
33/35
32
Hãy đồng hành cùng chúng tôi
Ga nhà hát TP
Đào hở Kết cấu ngầm 4 tầng
3 3 m
43m
Đường hầm
Lớp đấtbên trên
8~22m
Công nghệ khiêng đào
Hai hầm chạy trên dưới Đường kính 6.6m
Công nghệ khiêng đào
Hai hầm chạy so le Khoảng cách 0~15m
Đường hầm
Mặtbằng
Mặtđứng
ồ
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
34/35
33
Hãy đồng hành cùng chúng tôi
21m
17m
Đào hở
Kết cấu ngầm 2 tầng Có kết cấu bên trên
19m
13m
Đào hở
Kết cấu ngầm 1 tầng,đi dần lên cao
Đường hầmGa
BasonPhần trênmặt đất
Đường sắt trênđất đắp
Kết cấu móng cọc
Mặtbằng
Mặtđứng
8/18/2019 1-1 ShieldTunnel
35/35
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN
http://www.shimz.co.jp/english/index.html
noburu_uchiyama@shimz.co.jp
Chúng tôi hy vọng sẽ có dịp giới thiệu chi tiết hơn về quá trình xây dựng đường tàu điện ngầm TP.HCM với các bạn