Biện pháp thi công cống ngầm dưới lòng kênh Nhiêu Lộc

BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG

BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG
KÊNH NHIÊU LỘC

GVHD :
SVTH :
Lớp:
STT:

PHẠM KHẮC XN
PHAN NGỌC ANH
X01-A2
01 ( X010050 )

TP.HCM 06 / 2005
GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 1/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Khi thi công đường ống băng qua kênh thì cần giải
quyết các vấn đề sau:
KHI THI CÔNG GIẾNG CHÌM:
- Đường kính giếng chìm

- Cách thức đổ bê tông vách tường BTCT của giếng chìm
- Có cần chống đỡ thành vách không. Phương pháp
chống đỡ thành vách.
- Dựng coppha thành vách, bên dưới coppha (gần đáy
giếng chìm) có chừa lỗ giao nhau (ống đứng và ống
ngang): tính toán chi tiết để liên kết thật chính xác.
- Phương thức đào đất hướng xúông như thế nào: phương
tiện và nhân công.
- Lấy đất lên như thế nào.
- Đào đất theo hướng xuống, với trọng lượng của khối bê
tông vách và đối trọng lớn nên hệ đi xúông tự do, cần
có biện pháp thích hợp.
GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 2/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

- Khi thi công trường hợp gặp mạch nước và tiêu thoát
nước trong lòng giếng thì giải quyết như thế nào.
( bài toán xem như đã giải quyết phần giếng chìm)
KHI THI CÔNG ỐNG NGANG:
Với cống đổ bê tông toàn khối thì khác, trình bày như ở
trên: chú ý lý luận thêm phần hệ chống đỡ ở dưới khi khi
khoảng cách giữa 2 giếng chìm quá xa. (nếu lớp dưới cống
quá yếu thì có thể xảy ra hiện tượng có đọan cống sẽ bò
võng, bài toán: dầm ngàm 2 đầu với khoảng cách nhòp quá
lớn)

Với cống BTCT đúc sẵn:

+ Cấu tạo cống BTCT đúc sẵn: cấu tạo ren, đường kính, kích
thước, trong lòng có hệ tống dây bơm dung dòch bentonite
làm trơn, có đục lỗ, chú ý vành đen bao ngoài tại vò trí nối
cống.
+ Cách thức đưa ống xúông giếng chìm.
+ Cấu tạo phần bệ đỡ dưới lòng giếng tạo vò trí để gia công
liên kết các đọan ống lại với nhau: bệ đỡ và ray hướng dẫn
khi đẩy.
+ Thi công đào đất trong lòng bằng robot hay bằng máy
chuyển dụng.
+ Có hệ thống đào đất, lấy đất riêng trong 1 đường ống khác
khác hay không.
+ Có hệ thống thoát nước riêng trong 1 đường ống khác hay
không.
+ Giải quyết vấn đề ma sát giữa thành ống và đất đá bên
ngoài khi đẩy ống trong lòng.
+ 1 đầu đọan ống đi theo sự đònh hướng của robot đào, đầu
còn lại là kích thủy lực đẩy.
(bài toán được giải quyết trong phần bản vẽ sau và có hình
ảnh chụp từ thực tế bên trên công trình minh họa).

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 3/13

BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 4/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Các phương pháp thi công dùng để tham khảo:

Phương pháp khung đào:
• Đào đến đâu, kích đướng ống vào đến đó.
• Sau mỗi đọan nhất đònh, phải bổ sung kích thủy lực trung
gian.
Phương pháp đào dùng kích thủy lực:
Để thi công theo phương pháp này, ta đào hai bên
đường sông, hai hố thi công, đủ chiều dài và rộng để lắp
đặt các thiết bò. Kích thước hố phải phụ thuộc vào kích cỡ
đường kính thi công, chiều sâu đặt ống, loại đất nơi thi
công, loại thiếùt bò sử dụng.
Sau khi đã đào hố, ta gia cố thành hố chòu lực bằng ván
dàn tải hoặc đổ bê tông tạo nên tường chòu áp lực. Kích
thủy lực sẽ tỳ trực tiếp lên thành tường, đầu kia được tựa
vào các khối đệm. Các khối đệm này lại được áp vào tấm
dàn tải hay vòng đệm chòu lực rồi tỳ lên đầu ống. Đường
ống để áp dụng phương pháp này có đường kích từ 700
mm trở lên (đủ không gian để làm việc).
Trước tiên ta đào moi theo đúng vò trí rồi sau đó đưa ống

vào. Dùng kích kích ống lên dần. Sau một thời gian, ta lắp
thêm các khối đệm, bao giờ khối đệm đủ dài thì ta thay
luôn bằng 1 cây ống mới.
Đầu trong của ống được cấu tạo đặc biệt để đào đất,
có đặt băng chuyền đất và các xe chở đất loại nhỏ ngay
trong lòng ống để vận chuyển đất đá ra ngoài.
Toàn bộ phần ống kín được đặt lên trên một bộ ống ray
để đònh hướng chính xác và giảm ma sát với mặt đất khi
kích ống.
Sau khi ống đâm sang đầu bên kia thì ta tiến hành các
biện pháp cố đònh, gia cố và nối ống như thông thường.

Sử dụng kết hợp:
• Phương pháp tấm chắn: sử dụng tấm chắn cơ khí:
đường kính có thể tới 2-6- m. chiều dài đọan ống L = 3 –
6 m.
• Tấm chắn bằng thép hình trụ (nặng hàng chục tấn), di
chuyễn bằng kích thủy lực, tựa vào khối ốp cũa đường
hầm.
• Trục quay quay đóa cắt hình nón, trên có gằn nhiều lá
kim loại nhỏ (hợp kim cứng, tạo lực xóay vaòi lòng đất
và đào đất).
• Phản lực từ thành vòm (qua bệ tỳ) sau khi kích thủy lực
tác dụng sẽ tạo lực tónh tiến về phía trước cho khung
hình bình hành (kích thủy lực tỳ vào thành đường hầm)
• Tốc độ đào: 0.8-1m/h.
GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 5/13

BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

• Đất được nghiền nhỏ và đua lên băng tải, xe gòong hay
xối nước bằng bơm hỗn hợp lên bùn.
• Sau khi đào thành tường hầm được ghép bằng các tấm
bê tông hay đổ be tông thành 2 hình vòm.
Phương pháp phụt vữa bê tông:
Do có hiệu quả cao nên không chỉ được sử dụng đối với
việc xây dựng các đường hầm tiết diện nhỏ mà còn được
dùng cho cả công trình ngầm có tiết diện lớn.
Hỗn hợp (xi măng, phụ gia đông kết nhanh và chất liệu
khác) được trộn kín với nùc rồi được phụt vào mặt vách
đá với áp suất khoảng 2 atm tạo thành lớp vỏ rắn chắc.
Cường độ của nó có sức chống nén σ n = 350 – 450 kG/cm2;
sức chống uốn σ u = 350 – 450 kG/cm2; sức chống kéo … và
lực dính với đá…..
Độ dày tối thiểu của lớp bê tông phun δm = 3 ÷ 5cm với dộ
dày tối đa δM = 25cm (khi có hốc đá). độ dày 5-10cm có
tác dung lấp đầy các khe nứt lớn, tăng khả năng liên kết
của đá, chống lại sự phong hóa và sự xâm thực của nước
ngầm. Có thể tiến hành phun vữa bê tông nhiều lầnc ho
đến khi đạt độ dày thiết kế.
Để đạt chất lượng và hiệu quả của công tác phụt via74
bê tông cần nghiên cứu và giải quyết các vấn đề: chọn
phụ gia đông kết nhanh, tỷ lệ phối liệu, áp lực phụt, hao
hụt vữa khi phụt ( thường bò rơi vãi khi phụt 10-30%), kỷ thuật
và thiết bò… Theo kinh nghiệm thì có thể dùng thủy tinh lỏng
hoặc soda oxýt cacbon ( tỷ lệ 1-1.5% trọng lượng xi măng)

làm chất phụ gia đông cứng nhanh. Tỷ lệ pha trộn phối liệu
al2 1:2,5:1,5 hoặc 1:3:2,3 khoảng cách đứng phun là 1m hợp
lý.
Trong lớp bê tông này có lưới thép φ 3 ÷ φ 6 , khoảng cách
a = 8 -10 cm và được neo buộc vào trong vách đá. Trước
khi phụt vữa bề mặt vách đá và vòm cần được sửa sang
tương đối bằng phẳng và làm sạch sẽ để tăng độ bám
dính. Việc sử dụng neo ở công trình ngầm tiết diện lớn có
tác dụng làm giảm lượng vật liệu xây dựng, dễ thi công
lớp vỏ và được sử dụng khá phổ biến.
Phải khỏa sát tỉ mỉ, chính xác phương và vò trí, độ lớn cc
khe nứt để xác đònh chiều dài neo và mật độ neo. Các neo
đuôi én (neo chẻ đuôi) được cấy và gắn vào vách đá
bằng vữa bê tông ( có hoặc không có cốt thép). Các neo
ở chân vòm và đỉnh vách đứng có chiều dài lớn hơn. Thông
thường cứ 2 - 3 cm2 vách hầm bố trí một neo có φ = 22 ÷ 32mm
dài 2 – 3 m.
Trường hợp chiều cao vách hầm lớn, để đảm bảo an
toàn cho các cột chống vách hầm và ngăn chặn hiện
GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 6/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

tượng đá rơi từ vách nứt nẻ mạnh thì nên bố trí thêm neo
bằng BTCT.
Lớp vỏ dạng cấu tạo chống bằng bê tông hoặc BTCT có

các loại vỏ chỉ cócung vòm, vỏ cung vòm vách đứng đáy
lõm. Tùy theo điều kiện đòa chất chọn dạng cấu tạo lớp vỏ
cho hợp lý.
Cấu tạo vỏ chỉ có vòm gia cường được dùng tại nơi đá
chòu áp lực thẳng đứng, đá liền khối rắn chắc, ít khe nứt
hoặc chỉ có khe nứt phát sinh khi phá nổ tự do thi công. Tuy
nhiên các vách đá cũgn vẫn có lớp bảo vệ dày 20 - 30 cm,
đảm bảo sự ổn đònh của mặt vách đá, ngăn ngừa sự xâm
thực của nước và khí độc.
Cấu tạo vỏ kiểu vòm có vách đứng bằng bê tông hoặc
BTCT được dùng ở nơi hầm chòu áp lực thẳng đứng và áp
lực ngang đáng kể. Đây là loại vỏ thông dụng nhất.
Thùy theo điều kiện đòa chất và chiều cao vách hầm mà
có: vách hầm mỏng, vách dày, vách toàn bộ hoặc vách
cục bộ.
Kết cấu vỏ dạng vòm trần, vòm đáy có vách đứng
được sử dụng tại vùng có điều kiện đại chất xấu, tầng đất
đá yếu, chòu áp lực từ mọi phía có nhiều nước ngầm.
kết hợp:
• phương pháp tấm chắn: sử dụng tấm chắn cơ khí: đường kính có thể
tới 2-6- m. chiều dài đọan ống L=3-6-m.
• tấm chắn bằng thép hình trụ ( nặng hàng chụac tấn), di chuyễn bằng
kích thủy lực, tựa vào khối ốp cũa đường hầm.
• Trục quay quay đóa cắt hình nón, trên có gằn nhiều l;á kim lkoại nhỏ (
hợp kim cứng, tạo lực xóay vaòi lòng đất và đào đất.
• Phản lực từ thành vòm (qua bệ tỳ) sau khi kích thủy lực tác dụng sẽ
tạo lực tónh tiến về phía trước cho khung hình bình hành (kích thủy lực
tỳ vào thành đường hầm)
• Tốc độ đào: 0.8-1m/h.
• Đất được nghiền nhỏ và đua lên băng tải, xe gòong hay xối nước bằng

bơm hỗn hợp lên bùn.
• Sau khi đào thành tường hầm được ghép bằng các tấm bê tông hay
đổ be tông thảnh 2 hình vòm.
Phương pháp khung đào:
• đào đến đâu, kích đướng ống vào đến đó.
• sau mỗi đọan nhất đònh, phải bổ sung kích thủy lực trung gian.
GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 7/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Phương pháp đào dùng kích thủy lực:
Để thi công theo phương pháp này ta đào hai bên đường sông, hai hố
thi công, đủ chiều dài và rộng để lắp đặt các thiết bò. Kích thước hố phải
phụ thuộc vào kích cỡ đường kính thi công, chiều sâu đặt ống, loại đất nơi
thi công, loại thiếùt bò sử dụng.
Sau khi đã đào hố, ta gia cố thành hố chòu lực bằng ván dàn tải hoặc
đổ bê tông tạo nên tường chòu áp lực. Kích thủy lực sẽ tỳ trực tiếp lên
thành tường, đầu kia được tựa vào các khối đệm. Các khối đệm này lại
được áp vào tấm dàn tải hay vòng đệm chòu lực rồi tỳ lên đầu ống.
Đường ống để áp dụng phương pháp này có đường kích từ 700 mm trở
lên (đủ không gian để làm việc).
Trước tiên ta đào moi theo đúng vò trí rồi sau đó đưa ống vào, Dùng
kích kích ống lên dần. Sau một thời gian, ta lắp thêm các khối đệm, bao
giờ khối đệm đủ dài thì ta thay luôn bằng 1 cây ống mới.
Đầu trong của ống được cấu tạo đặc biệt để đào đất, có đặt băng
chuyền đất và các xe chở đất loại nhỏ ngay trong lòng ống để vận

chuyển đất đá ra ngoài.
Toàn bộ phần ống kín được đặt lên trên một bộ ống ray để đònh
hướng chính xác và giảm ma sát với mặt đất khi kích ống.
Sau khi ống đâm sang đầu bên kia thì ta tiến hành các biện pháp cố
đònh, gia cố và nối ống như thông thường.

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 8/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Phương pháp phụt vữa bê tông do có hiệu quả cao nên không chỉ được
sử dụng đối với việc xây dựng các đường hầm tiết diện nhỏ mà còn được
dùng cho cả công trình ngầm có tiết diện lớn.
Hỗn hợp (xi măng, phụ gia đông kết nhanh và chất liệu khác) được trộn
kín với nùc rồi được phụt vào mặt vách đá với áp suất khoảng 2 atm tạo
thành lớp vỏ rắn chắc. Cường độ của nó có sức chống nén σ n = 350 –
450 kG/cm2; sức chống uốn σ u = 350 – 450 kG/cm2; sức chống kéo …
và lực dính với đá…..
Độ dày tối thiểu của lớp bê tông phun δm = 3 ÷ 5cm với dộ dày tối đa
δM = 25cm (khi có hốc đá). độ dày 5-10cm có tác dung lấp đầy các
khe nứt lớn, tăng khả năng liên kết của đá, chống lại sự phong hóa và sự
xâm thực của nước ngầm. Có thể tiến hành phun vữa bê tông nhiều lầnc
ho đến khi đạt độ dày thiết kế.
Để đạt chất lượng và hiệu quả của công tác phụt via74 bê tông cần
nghiên cứu và giải quyết các vấn đề: chọn phụ gia đông kết nhanh, tỷ lệ
phối liệu, áp lực phụt, hao hụt vữa khi phụt ( thường bò rơi vãi khi phụt

10-30%), kỷ thu6ạt và thiết bò.. theo kinh nghiệm có thể dùng thủy tinh
lỏng hoặc soda oxýt cacbon ( tỷ lệ 1-1.5% trọng lượng xi măng) làm
chất phụ gia đông cứng nhanh. Tỷ lệ pha trộn phối liệu al2 1:2,5:1,5
hoặc 1:3:2,3 khoảng cách đứng phun là 1m hợp lý.
Trong lớp bê tông này có lưới thép φ 3 ÷ φ 6 , khoảng cách a = 8 -10 cm
và được neo buộc vào trong vách đá. Trước khi phụt vữa bề mặt vách đá
và vòm cần được sửa sang tương đối bằng phẳng av2 làm sạch sẽ để
tăng độ bám dính. Việc sử dụng neo ở công trình ngầm tiết diện lớn có
tác dụng làm giảm lượng vật liệu xây dựng, dễ thi công lớp vỏ và được
sử dụng khá phổ biến.
Phải khỏa sát tỉ mỉ, chính xác phương và vò trí, độ lớn cc khe nứt để
xác đònh chiều dài neo và mật độ neo. Các neo đuôi én (neo chẻ đuôi)
được cấy và gắn vào vách đá bằng vữa bê tông ( có hoặc không có cốt
thép). Các neo ở chân vòm và đỉnh vách đứng có chiều dài lớn hơn.
Thông thường cứ 2-3 cm2 vách hầm bố trí một neo có φ = 22 ÷ 32mm dài
2-3m.

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 9/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Trường hợp chiều cao vách hầm lớn, để đảm bảo an toàn cho các cột
chống vách hầm và ngăn chặn hiện tượng đá rơi từ vách nứt nẻ mạnh thì
nên bố trí thêm neo bằng BTCT.
Lớp vỏ dạng cấu tạo chống bằng bê tông hoặc BTCT có các loại vỏ
chỉ cócung vòm, vỏ cung vòm vách đứng đáy lõm. Tùy theo điều kiện đòa

chất chọn dạng cấu tạo lớp vỏ cho hợp lý.
Cấu tạo vỏ chỉ có vòm gia cường được dùng tại nơi đá chòu áp lực
thẳng đứng, đá liền khối rắn chắc, ít khe nứt hoặc chỉ có khe nứt phát
sinh khi phá nổ tự do thi công. Tuy nhiên các vách đá cũgn vẫn có lớp
bảo vệ dày 20 - 30 cm, đảm bảo sự ổn đònh của mặt vách đá, ngăn
ngừa sự xâm thực của nước và khí độc.
Cấu tạo vỏ kiểu vòm có vách đứng bằng bê tông hoặc BTCT được
dùng ở nơi hầm chòu áp lực thẳng đứng và áp lực ngang đáng kể. Đây là
loại vỏ thông dụng nhất.
Thùy theo điều kiện đòa chất và chiều cao vách hầm mà có: vách hầm
mỏng, vách dày, vách toàn bộ hoặc vách cục bộ.
Kết cấu vỏ dạng vòm trần, vòm đáy có vách đứng được sử dụng tại
vùng có điều kiện đại chất xấu, tầng đất đá yếu, chòu áp lực từ mọi phía
có nhiều nước ngầm.

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 10/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

Qiải quyết các vấn đề sau:
+ khi thi công giếng chìm:
- đường kính giếng chìm
- đổ bê tông
- dựng coppha, có chừa lỗ giao nhau: tính toán chi tiết.
- Đào đất, theo trọng lượng của bê tông và trọng lượng lớn nên hệ đi
xúông tự do.

+ khi thi công đặt ống ngang:
Với ống đổ tại chổ thì khác, trình bày như ở trên: chú ý lý luận thêm phần
hệ chống đỡ ở dưới khi khi khoảng cách giữa 2 giếng chìm quá xa.
Với ống bê tông đúc sẵn:
+ cách thức đ ống xúông giếng chìm.
+ cấu tạo ống bê tông đúc sẵn: cấu tạo ren, đường kính, kích thước, trong
lòng có hệ tống dây bơm dung dòch bentonite làm trơn, có đục lỗ, chu ý
vành đen bao ngoài.
+ phần bệ đỡ dưới lòng giếng, tạo vò trí để gia công liên kết các đạon ống
lại với nhau.
+ thi công đào đất trong lòng bằng robot.
+ có hệ thống đào đất, lấy đất riêng trong 1 đường ống khác.
+ có hệ thống thoát nước riêng trong 1 đường ống khác.
+ vấn đề ma sát khi đẩy ống torng lòng.
+ 1 đầu đọan ống đi theo sự g9dònh hướng của robot đào, đầu còn lại là kích
thủy lực đẩy.

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 11/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

fghffghfghfghfghghfghfghhhhhhhhhhhhhh

ggdfgdfg

ggdfgdfg

ggdfgdfg

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 12/13


BIỆN PHÁP THI CÔNG CỐNG NGẦM DƯỚI LÒNG KÊNH NHIÊU LỘC

GVHD: PHẠM KHẮC XUÂN
SVTH: PHAN NGỌC ANH

Trang 13/13