Tài liệu Phân tích, đánh giá ổn định xung quanh công trình nhà ga metro khi thi công bằng phương pháp đào hở

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- NGUYỄN HOÀNG HÀ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH XUNG QUANH CÔNG TRÌNH NHÀ GA METRO KHI THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HỞ ANALYSIS AND EVALUATION OF STABILITY AROUND METRO STATION CONSTRUCTIONS WHEN USING OPEN EXCAVATION METHOD Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngầm Mã số: 8580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS Bùi Trường Sơn Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS.TS. Tô Văn Lận Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê Bá Khánh Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 08 tháng 01 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. 2. 3. 4. 5. GS.TS. Trần Thị Thanh TS. Đỗ Thanh Hải PGS.TS. Tô Văn Lận TS. Lê Bá Khánh ThS. Nguyễn Phước Bình An Chủ tịch Thư ký Phản biện 1 Phản biện 2 Ủy viên Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GS.TS. Trần Thị Thanh TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG -i- ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Hoàng Hà. MSHV: 2070197 Ngày, tháng, năm sinh: 27-07-1989 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngầm Mã số : 8580204 I. TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích, đánh giá ổn định xung quanh công trình nhà ga Metro khi thi công bằng phương pháp đào hở. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Phân tích khả năng ổn định đáy hố đào do sự chênh lệch áp lực nước và lựa chọn đặc trưng lớp đáy nhằm gia cường đảm bảo ổn định. Phân tích sự thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng trong quá trình khai đào thi công hố đào. So sánh kết quả phân tích, thiết kế với số liệu quan trắc chuyển vị thực tế ngoài công trường. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/09/2021 .................................................................. IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/12/2021 .................................................. V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Bùi Trường Sơn CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG -ii- LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM đã tạo điều kiện cho em hoàn thành quá trình nghiên cứu học tập và thực hiện đề tài luận văn này. Em xin gửi lời biết ơn chân thành đến Thầy PGS.TS. Bùi Trường Sơn đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình những kiến thức về cách thức nghiên cứu vấn đề cũng như thực hiện nội dung để em có thể hoàn thành đề tài của mình. Mặc dù đã cố gắng để thực hiện đề tài một cách trọn vẹn nhất. Song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, rất mong được sự góp ý của quý Thầy Cô để đề tài có thể hoàn thiện tốt hơn nữa. Trân trọng cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2021 Học viên thực hiện NGUYỄN HOÀNG HÀ -iii- TÓM TẮT Luận văn này nghiên cứu đánh giá các mô hình tính toán của Plaxis, từ đó đưa ra phương án sử dụng mô hình toán phù hợp dùng để mô phỏng các bài toán liên quan đến thiết kế, thi công nhà ga ngầm. Bên cạnh đó, việc xác định các thông số đầu vào cho hai mô hình Mohr - Coulomb và Hardening Soil cũng được xem xét. Dựa trên các công nghệ xử lý nền trên thế giới, bài viết phân tích, so sánh tính hiệu quả của các giải pháp xử lý nền như phun vữa cao áp (jet grouting), cọc ximang đất CDM giảm chuyển vị ngang tường vây và lún quanh hố đào trong điều kiện địa chất thành phố Hồ Chí Minh. -iv- ABSTRACT This thesis studies and evaluates the computational models of Plaxis, thereby proposing a plan to use the appropriate mathematical model to simulate problems related to the design and construction of underground stations. Besides, the determination of input parameters for two Mohr models - Coulomb and Hardening Soil is also considered. Based on background treatment technologies in the world, the article analyzes and compares the effectiveness of foundation treatment solutions such as jet grouting, CDM soil cement piles to reduce horizontal displacement of diaphragm walls and subsidence around the excavation pit in the geological conditions of Ho Chi Minh City. -v- LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2021 NGUYỄN HOÀNG HÀ -vi- MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ................................................................................ 1 Mục tiêu của đề tài ........................................................................................................... 1 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ......................................................................................... 1 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................. 2 Chương 1: TỐNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM, NHÀ GA NGẦM VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG ........................................................................................... 3 1.1. Tổng quan về công trình tàu điện ngầm, ga ngầm.................................................... 3 1.2. Công trình ga đường sắt đô thị trên thế giới ............................................................. 4 1.2.1. Nguyên tắc bố trí khoảng cách ga ...................................................................... 4 1.2.2. Chức năng nhiệm vụ các ga ............................................................................... 5 1.2.3. Quy mô nhà ga ngầm.......................................................................................... 6 1.2.4. Bố trí ke ga ....................................................................................................... 11 1.3. Các phương pháp thi công trong xây dựng công trình ngầm ................................. 11 1.3.1. Phương pháp đào lộ thiên ................................................................................. 11 1.3.2. Phương pháp hạ chìm ....................................................................................... 12 1.3.3. Phương pháp đào kín ........................................................................................ 12 1.4. Thi công ga nhà hát thành phố ................................................................................ 12 1.4.1. Thi công tường vây .......................................................................................... 12 1.4.2. Trình tự thi công ga nhà hát thành phố ............................................................ 17 1.5. Các biện pháp khắc phục sự cố trong quá trình thi công nhà ga ngầm .................. 24 1.5.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 24 1.5.2. Biện pháp thi công jet grouting ........................................................................ 26 1.5.3. Biện pháp thi công TAM grouting ................................................................... 28 1.6. Nhận xét chương ..................................................................................................... 30 Chương 2: CÁC TÍNH TOÁN CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG NHÀ GA METRO ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT XUNG QUANH................................... 31 2.1. Áp lực đất................................................................................................................ 31 2.1.1. Tống quát .......................................................................................................... 31 2.1.2. Áp lực đất chủ động và bị động ....................................................................... 31 2.1.3. Áp lực đất ở trạng thái nghỉ .............................................................................. 34 2.2. Cơ sở tính toán chuyển vị khi khai đào .................................................................. 35 -vii- 2.2.1. Các qui định chung ........................................................................................... 35 2.2.2. Ảnh hưởng của việc đào đất đến nền và các toà nhà lân cận ........................... 36 2.2.3. Lún nền đất do hạ thấp mực nước ngầm .......................................................... 37 2.2.4. Giới hạn cho phép ............................................................................................ 39 2.2.5. Biện pháp giảm bớt .......................................................................................... 39 2.2.6. Các hạng mục xem xét cho việc lựa chọn gia cố nền ...................................... 41 2.2.7. Xử lý nền tại ga Nhà Hát .................................................................................. 43 2.3. Nhận xét .................................................................................................................. 43 Chương 3: PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC TRUNG TÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ....................................................................................................................... 45 3.1 Điều kiện địa chất công trình ................................................................................... 45 3.1.1 Địa hình và cao trình nước ngầm ...................................................................... 45 3.2.2 Điều kiện nước ngầm ........................................................................................ 46 3.1.3 Động đất ............................................................................................................ 51 3.2 Đặc trưng cơ lý ........................................................................................................ 52 3.2.1 Các tính chất vật lý của đất ............................................................................... 52 3.2.2 Các đặc tính cơ học của đất ............................................................................... 57 3.2.3 Kết quả thí nghiệm ở hiện trường ..................................................................... 63 3.3 Giải pháp kỹ thuật cho công tác thiết kế và thi công ............................................... 69 3.3.1 Kiến nghị đối với công tác thiết kế ................................................................... 69 3.3.2 Kiến nghị đối với công tác thi công .................................................................. 74 3.4 Phân tích địa chất khu vực ga Nhà hát thành phố.................................................... 74 3.4.1. Mặt cắt địa chất ................................................................................................ 74 3.4.2. Điều kiện địa chất: ............................................................................................ 77 3.5 Nhận xét ................................................................................................................... 79 Chương 4: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHI THI CÔNG NHÀ GA NGẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO HỞ ............................................................................... 80 4.1. Giới thiệu chung về dư án nghiên cứu và sơ lược ga Nhà hát Thành phố ............. 80 4.2. Các thông số và mô hình vật liệu............................................................................ 81 4.3. Đánh giá ổn định hố đào của nhà ga trong quá trình thi công ................................ 86 4.3.1. Bài toán 1: Phân tích ổn định xung quanh nhà ga OPH ................................... 87 4.3.2. Bài toán 2: Phân tích ổn định xung quanh nhà ga OPH có xử lý nền dưới đáy nhà ga.......................................................................................................................... 99 -viii- 4.3.3. Bài toán 3: Phân tích ổn định xung quanh nhà ga OPH có gia cố hàng cọc CDM bên hông nhà ga.............................................................................................. 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 117 Kết luận ........................................................................................................................ 117 Kiến nghị...................................................................................................................... 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 119 -ix- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân chia các ga đường sắt đô thị theo chức năng .............................................. 5 Bảng 2.1 Giá trị giới hạn độ lún và độ lún lệch đề nghị [9] ............................................. 39 Bảng 3.1 Hàm lượng nước của đất cho mỗi lớp đất cho Khảo sát 2013 .......................... 53 Bảng 3.2 Tổng hợp số đo trọng lượng riêng của Khảo sát 2013. ..................................... 54 Bảng 3.3 Tổng hợp phân cấp của mỗi lớp đất cho Khảo sát 2013 ................................... 55 Bảng 3.4 Tổng hợp các thông số cường độ cắt không thoát nước thu được từ Khảo sát 2013 ................................................................................................................................... 58 Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả thí nghiệm CU trên lớp đất aC2 và aS1................................ 59 Bảng 3.6 Tổng và thông số cường độ hữu hiện thu được từ thí nghiệm CU .................... 61 Bảng 3.7 Tổng hợp thông số cường độ cắt thoát nước dựa trên Thí nghiệm CD ............. 61 Bảng 3.8 Tổng hợp đặc tính cố kết thu được trong Khảo sát 2013 .................................. 62 Bảng 3.9 Tổng hợp trị số N của thí nghiệm SPT thu được trong Khảo sát 2013 ............. 63 Bảng 3.10 Modun nén hơi thu được trong Khảo sát 2008 ................................................ 64 Bảng 3.11 Mô đun nén hơi thu được trong Khảo sát 2013 ............................................... 65 Bảng 3.12 Hệ số thấm thu được trong thí nghiệm thấm hiện trường của Khảo sát 2013 . 67 Bảng 3.13 Mực nước ngầm thiết kế tại ga Nhà hát........................................................... 77 Bảng 3.14 Thông số thiết kế các lớp đất tại ga Nhà hát: .................................................. 79 Bảng 4.1 Thông số thiết kế các lớp đất tại ga Nhà hát theo Mohr Coulomb .................... 82 Bảng 4.2 Thông số thiết kế các lớp đất tại ga Nhà hát theo Hardening Soil .................... 82 Bảng 4.3 Thông số vật liệu của tường vây D1500 ............................................................ 83 Bảng 4.4 Thông số vật liệu của sàn tầng hầm ................................................................... 83 Bảng 4.5 Ứng suất cho phép của cốt thép ......................................................................... 84 Bảng 4.6 Giá trị hiệu chỉnh β dành cho cường độ trong điều kiện thi công ..................... 85 Bảng 4.7 Ứng suất cho phép của bê tông (N/mm2) .......................................................... 85 Bảng 4.8 Tổng hợp so sánh chuyển vị ngang lớn nhất Ux từ thực tế và mô hình tính toán ........................................................................................................................................... 93 Bảng 4.9 Tổng hợp so sánh lực nén lớn nhất (KN) của thanh chống từ thực tế và mô hình tính toán ............................................................................................................................. 93 Bảng 4.10 Tổng hợp so sánh độ lún lớn nhất Uy từ thực tế và mô hình tính toán ........... 98 Bảng 4.11 Tổng hợp so sánh chuyển vị ngang lớn nhất Ux (mm) trong trường hợp có sử dụng gia cố Jet Grouting ................................................................................................. 104 -x- Bảng 4.12 Tổng hợp so sánh độ lún lớn nhất Uy (mm) trong trường hợp có sử dụng gia cố Jet Grouting ................................................................................................................ 106 Bảng 4.13 Tổng hợp so sánh chuyển vị ngang lớn nhất Ux (mm) trong trường hợp có sử dụng gia cố CDM ............................................................................................................ 112 Bảng 4.14 Tổng hợp so sánh độ lún lớn nhất Uy (mm) trong trường hợp có sử dụng gia cố CDM ........................................................................................................................... 115 -xi- DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các ga Metro Matxcơva được xây dựng như "Cung điện nhân dân" và các nhà ga được xây dựng vào cuối những năm 1930 gây ấn tượng lớn nhất. ................................ 4 Hình 1.2 Mặt bằng ga ngầm ................................................................................................ 7 Hình 1.3 Mặt cắt ngang ga ngầm loại 1 .............................................................................. 8 Hình 1.4 Mặt cắt dọc ga ngầm loại 1 .................................................................................. 8 Hình 1.5 Mặt bằng ga ngầm loại 1 ...................................................................................... 9 Hình 1.6 Mặt cắt ngang ga ngầm loại 2 ............................................................................ 10 Hình 1.7 Mặt cắt dọc ga ngầm loại 2 ................................................................................ 10 Hình 1.8 Mặt bằng ga ngầm loại 2 .................................................................................... 11 Hình 1.9 Mặt cắt ngang tường dẫn bê tông cốt thép điển hình đổ tại công trường .......... 14 Hình 1.10 Mặt bằng thi công tường vậy Ga Nhà hát ........................................................ 15 Hình 1.11 Lắp đặt cốp pha CWS Hình 1.12 Gioăng ngăn nước .................................. 16 Hình 1.13 Sơ đồ trình tự thi công đào đất ......................................................................... 17 Hình 1.14 Mặt bằng thi công tổng thể Ga Nhà hát Thành phố ......................................... 18 Hình 1.15 Khu vực thi công Ga Nhà hát Thành phố ở Giai đoạn 1 ................................. 18 Hình 1.16 Mặt bằng phân chia khu vực đào đất trong nhà ga .......................................... 18 Hình 1.17 Kế hoạch kiểm soát giao thông trên sàn công tác ............................................ 19 Hình 1.18 Hạ mực nước ngầm bên trong tường vây sẽ được thực hiện trước khi đào đất 19 Hình 1.19 Mặt cắt dọc đào đất từng tầng trong nhà ga ở phần 1 ...................................... 20 Hình 1.20 Mặt cắt dọc đào đất từng tầng trong nhà ga ở phần 2 ...................................... 21 Hình 1.21 Thiết bị đào đất tại khu vực giằng bê tông ....................................................... 21 Hình 1.22 Sơ đồ trình tự công việc đổ bê tông lót ............................................................ 22 Hình 1.23 Sơ đồ trình tự công việc lắp ván khuôn ........................................................... 23 Hình 1.24 Mặt bằng khu vực thi công............................................................................... 24 Hình 1.25 Vị trí thi công ................................................................................................... 25 Hình 1.26 Sơ đồ trình tự thực hiện Jet Grouting............................................................... 26 Hình 1.27 Trình tự thực hiện Jet Grouting ........................................................................ 26 Hình 2.1 Áp lực chủ động và bị động theo phương ngang của tường nhẵn ..................... 32 Hình 2.2 Giới hạn ứng suất chủ động và bị động theo phương ngang ............................. 33 Hình 2.3 Lưu đồ Thiết kế kết cấu chắn đất để đào (Ga Nhà hát) ..................................... 36 -xii- Hình 2.4 Tên cấu kiện của kết cấu tạm chống đỡ tường chắn BTCT ............................... 36 Hình 2.5 Mối liên hệ giữa chuyển vị tường chắn và chuyển vị đất nền ........................... 37 Hình 2.6 Quan hệ hệ số rổng -ứng suất hữu hiệu.............................................................. 38 Hình 2.7 Sơ đồ phạm vi gia cố nền ................................................................................... 41 Hình 2.8 Sơ đồ xử lý nền cho công tác đào tường vây ..................................................... 43 Hình 3.1 Mặt căt địa chất gần khu vực khảo sát(Nguồn: Bản đồ địa chất của TPHCM) . 46 Hình 3.2 Đường cao độ nước ngầm trong mùa mưa (xanh lá cây) và mùa khô (xanh da trời) .................................................................................................................................... 46 Hình 3.3 Mực nước ngầm quan trắc được từ các ống đo mực nước trong Khảo sát 2008 (Nguồn: Báo cáo khảo sát địa kỹ thuật, 2008) .................................................................. 47 Hình 3.4 Mực nước ngầm quan trắc được từ các ống đo mực nước trong Khảo sát 2013 (Nguồn: Nhóm nghiên cứu) .............................................................................................. 48 Hình 3.5 Dao động theo giờ của mực nước sông (Nguồn: Nhóm nghiên cứu) ................ 49 Hình 3.6 Dao động theo giờ của mực nước biến và nước ngầm tại khu vực công trường 50 Hình 3.7 Biểu đồ quan hệ tần số - độ lớn Gutenberg-Richter của Việt Nam (Ngo, T.D.et.a)............................................................................................................................. 51 Hình 3.8 Động đất lớn nhất ghi nhận tại Việt Nam .......................................................... 52 Hình 3.9 Hàm Lượng Nước theo Độ Sâu (Nguồn dữ liệu: Nhóm nghiên cứu)................ 53 Hình 3. 10 Thể hiện so sánh giữa trọng lượng riêng đo được tại công trường và trong PTN. .................................................................................................................................. 55 Hình 3.11 Hàm lượng sỏi theo độ sâu ............................................................................... 56 Hình 3.12 Hàm lượng cát theo độ sâu ............................................................................... 57 Hình 3.13 Hàm lượng hạt mịn theo độ sâu ...................................................................... 57 Hình 3.14 Cường độ cắt không thoát nước Cuu theo độ sâu ............................................. 59 Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ kết hợp của đồ thị p-qf diagram cho Sét và Cát Bồi Tích .... 60 Hình 3.16 Ứng suất tiền cố kết theo độ sâu ...................................................................... 62 Hình 3.17 Chỉ số cố kết theo độ sâu ................................................................................. 62 Hình 3.18 Trị số N của thí nghiệm SPT theo độ sâu ........................................................ 64 Hình 3.19 Mô đun đàn hồi so với chỉ số N của thí nghiệm SPT thu được trong Khảo sát 2008 ................................................................................................................................... 65 Hình 3.20 Mô đun nén hơi so với Trị số N của thí nghiệm SPT thu được trong Khảo sát 2013 ................................................................................................................................... 66 Hình 3.21 Hệ số thấm thu được trong Thí nghiệm thấm hiện trường theo độ sâu ........... 68 -xiii- Hình 3.22 Cơ Cấu của sự trương nở ................................................................................. 70 Hình 3.23 Cơ Cấu của cát chảy ......................................................................................... 71 Hình 3.24 Cơ cấu của sự trương nở do áp lực đẩy nổi ..................................................... 72 Hình 3.25 Cơ cấu của hiện tượng xói ngầm...................................................................... 73 Hình 4.1 Bình đồ vị trí Ga Nhà hát thành phố .................................................................. 81 Hình 4.2 Mặt bằng thi công Nhà hát thành phố ................................................................ 81 Hình 4.3 Mặt cắt dọc cao độ sàn của Nhà hát thành phố .................................................. 81 Hình 4.4 Mặt bằng bố trí các vị trí quan trắc thủ công ..................................................... 86 Hình 4.5 Mặt bằng các vị trí mặt cắt tính toán .................................................................. 87 Hình 4.6 Mô hình ga Nhà hát Thành phố ......................................................................... 88 Hình 4.7 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 9 (-5,50 m) 01/2016: chuyển vị của Inclinometer so với mô hình HS, MC ........................................ 89 Hình 4.8 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 14 (-13,0 m) 08/2016: chuyển vị của Inclinometer so với mô hình HS, MC ........................................ 90 Hình 4.9 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 16 (-15,50 m) 11/2016: chuyển vị của Inclinometer so với mô hình HS, MC ........................................ 91 Hình 4.10 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 21 (-26,0 m) 06/2017: chuyển vị của Inclinometer so với mô hình HS, MC ........................................ 92 Hình 4.11 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 9 (-5,50 m): kết quả quan trắc thủ công so với mô hình HS, MC ...................................................................... 97 Hình 4.12 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 14 (-13,0 m): kết quả quan trắc thủ công so với mô hình HS, MC ...................................................................... 97 Hình 4.13 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 16 (-15,50 m): kết quả quan trắc thủ công so với mô hình HS, MC ...................................................................... 97 Hình 4.14 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 21 (-26,0 m): kết quả quan trắc thủ công so với mô hình HS, MC ...................................................................... 97 Hình 4.15 Mô hình ga Nhà hát Thành phố áp dụng Jet Grouting đáy hố ......................... 99 Hình 4.16 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 9 (-5,5 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......................................................................................................................................... 100 Hình 4.17 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 14 (-13,0 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......................................................................................................................................... 101 -xiv- Hình 4.18 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 16 (-15,5 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......................................................................................................................................... 102 Hình 4.19 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 21 (-26,0 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......................................................................................................................................... 103 Hình 4.20 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 9 (-5,5 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ................ 104 Hình 4.21 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 14 (-13,0 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......... 105 Hình 4.22 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 16 (-15,5 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......... 105 Hình 4.23 Tổng hợp kết quả lún Uy của 2 bên tường vây tại Phase 21 (-26,0 m): trường hợp đáy hố không gia cố so với đáy có gia cố Jet Grouting 1 m, 2 m, 3 m, 4,5 m ......... 105 Hình 4.24 Mô hình ga Nhà hát Thành phố áp dụng CDM ............................................. 107 Hình 4.25 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 9 (-5,5 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m .... 108 Hình 4.26 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 14 (-13,0 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m .... 109 Hình 4.27 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 16 (-15,5m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m .... 110 Hình 4.28 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang Ux của tường vây tại Phase 21 (-26,0 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m .... 111 Hình 4.29 Tổng hợp kết quả lún Uy bên trái tường vây tại Phase 9 (-5,5 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m....................... 113 Hình 4.30 Tổng hợp kết quả lún Uy bên trái tường vây tại Phase 14 (-13,0 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m....................... 113 Hình 4.31 Tổng hợp kết quả lún Uy bên trái tường vây tại Phase 16 (-15,5 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m....................... 114 Hình 4. 32 Tổng hợp kết quả lún Uy bên trái tường vây tại Phase 21 (-26,0 m): trường hợp không gia cố so với có gia cố CDM cách tường vây 1 m, 2 m, 4 m, 8 m ............... 114 -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Công trình ngầm là loại hình công trình đặc biệt, biện pháp thi công và khả năng ổn định phụ thuộc đáng kể vào kích cỡ công trình và cấu tạo địa chất. Metro là loại công trình ngầm giao thông đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam. Do cấu tạo địa chất đặc thù là đất rời và điều kiện mực nước ngầm cao nên việc xây dựng nhà ga cho công trình cần được xem kỹ lưỡng để đảm bảo ổn định trong quá trình thi công và sử dụng. Đề tài luận văn tập trung phân tích đánh giá ổn định công trình nhà ga Metro trong quá trình thi công góp phần bổ sung trong đánh giá ổn định của công trình. Mục tiêu của đề tài Phân tích ổn định của đất xung quanh khi thi công hố đào sâu bằng phương pháp Top down. Từ đó, có thể đánh giá mức độ an toàn trong suốt quá trình thi công. Trình bày chi tiết phương án thi công, bố trí mặt bằng thi công tại công trường kết hợp giải pháp phân luồng giao thông, áp dụng thực tiễn cho việc thi công các nhà ga ngầm Metro tiếp theo trong đô thị bằng phương pháp Top down. Thiết lập quan hệ giữa các giải pháp gia cố, xử lý nền cho tường chắn để lựa chọn phương án thiết kế hợp lý và tối ưu. Phân tích, tổng hợp các tiêu chuẩn áp dụng, thông số tính toán ban đầu giúp cho việc tính toán công trình hố đào sâu chính xác, hợp lý hơn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Việc tìm hiểu các tác động có thể gây mất ổn định công trình đào sâu có kích cỡ lớn như nhà ga Metro trong điều kiện cấu tạo địa chất đất rời và phân tích đánh giá khả năng ổn định trong quá trình thi công có ý nghĩa thực tiễn và khoa học. Trong luận văn này, tác giả cố gắng đi sâu vào nghiên cứu chi tiết thi công bằng phương pháp Top down và các sự cố thường xảy ra trong suốt quá trinh thi công. Trên cơ sở phân tích ổn định của việc thi công nhà ga ngầm Metro trong đất. -2- Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu về địa chất thành phố Hồ Chí Minh. Phân tích biện pháp thi công Ga Nhà hát Thành phố. Tính toán và mô phỏng đánh giá chuyển vị, ổn định của nhà ga khi thi công bằng phương pháp Top Down. Phân tích, đánh giá tính hiệu quả của việc áp dụng các giải pháp gia cố nền đảm bảo ổn định hố đào sâu cho nhà ga. -3- Chương 1: TỐNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH TÀU ĐIỆN NGẦM, NHÀ GA NGẦM VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG 1.1. Tổng quan về công trình tàu điện ngầm, ga ngầm Tàu điện ngầm là hệ thống vận tải trong đô thị, chạy trên đường ray. Thông thường, một phần lớn chiều dài tuyến nằm dưới lòng đất. Rất nhiều thành phố trên thế giới đã xây dựng hệ thống tàu điện ngầm. Đường tàu điện ngầm được xây dựng đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Anh năm 1863 thuộc hệ thống tàu điện ngầm London với chiều dài 6 Km. Ở thời điểm đó công trình này thực sự là một thành tựu lớn. Hệ thống tàu điện ngầm M1 của Budapest, Hungary là hệ thống tàu điện ngầm đầu tiên của châu Âu và là hệ thống đường sắt ngầm thứ hai trên thế giới. Hệ thống đường ngầm này khá nông, chỉ cách mặt đất 2,7 m. Đường ngầm này được xây dựng bằng phương pháp cắt và che, có nghĩa là người ta sẽ đào rãnh sau đó xây mái cho hệ thống rãnh này. Trên thế giới, các nước phát triển xây dựng công trình tàu điện ngầm, ga ngầm từ rất sớm. Tại Nga, công việc xây dựng tuyến tàu điện ngầm đầu tiên ở Moscow bắt đầu vào tháng 11/1931 và đến ngày 15/5/1935 đã khai trương 13 nhà ga đầu tiên. Các ga Metro Matxcơva được xây dựng như "Cung điện nhân dân" và các nhà ga được xây dựng vào cuối những năm 1930 gây ấn tượng lớn nhất. Hoành tráng và lộng lấy không kém các viện bảo tàng. Mỗi ngày hơn 8 triệu người xuống các nhà ga tàu điện ngầm và 56% hành khách ở thủ đô Moscow sử dụng hệ thống tàu điện ngầm. Ngoài ra, những ga tàu điện ngầm đẹp nhất thế giới có thể kể đến là Toledo ở Italy, Westminster ở London (Anh) hay Komsomolskaya ở Moscow (Nga), Ga Solna tại Stockholm (Thụy Điển), Ga Arts et Métiers, Paris, Pháp (ga này bắt đầu hoạt động từ năm 1904, cách đây hơn một thế kỷ), Ga Westfriedhof tại Munich (Đức), Ga tàu điện ngầm Olaias tại Lisbon (Bồ Đào Nha), Ga Staromestska ở Prague (Cộng hòa Séc), Ga Plac Wilsona tại Warsaw (Ba Lan), Ga Zoloti Vorota tại Kiev (Ukraine)... Tại Việt Nam cũng bắt đầu triển khai xây dựng hệ thống tàu điện ngầm đầu tiên ở nước ta từ hồi cuối tháng 8, tuyến Bến Thành – Suối Tiên (thành phố Hồ Chí Minh). -4- Hình 1.1 Các ga Metro Matxcơva được xây dựng như "Cung điện nhân dân" và các nhà ga được xây dựng vào cuối những năm 1930 gây ấn tượng lớn nhất. 1.2. Công trình ga đường sắt đô thị trên thế giới 1.2.1. Nguyên tắc bố trí khoảng cách ga Việc bố trí ga trên tuyến tuân thủ các nguyên tắc sau:  Các ga trên tuyến phải được bố trí phù hợp với hiện trạng và quy hoạch giao thông trong tương lai của đô thị;  Cự ly bố trí ga phải đảm bảo yêu cầu: khoảng cách ga hợp lý, thu hút nhiều hành khách và không dừng tàu quá nhiều làm giảm hiệu quả chạy tàu;  Vị trí ga phải là các điểm hình thành luồng khách (như: các quảng trường, các giao lộ của các đại lộ chính - nơi giao cắt với các tuyến giao thông công cộng khác, nhà ga đường sắt, bến xe liên tỉnh, đầu mối xe buýt, cảng khách đường thủy, khu vui chơi giải trí, các khu dân cư mật độ cao, trung tâm thương mại, trường đại học.