Nghiên cứu thi công đường hầm metro bằng máy đào tổ hợp

TP.HCM nằm trong khu vực có mật độ xây dựng trên mặt cao, điều kiện địa chất yếu, mặt bằng thi công chật hẹp với mật độ dân cư dày đặc. Việc xây dựng hầm bằng các phương pháp đào lộ thiên rất khó khả thi do chúng gây các ảnh hưởng đến công trình lân cận và công tác giải phóng mặt bằng rất phức tạp. Phương pháp truyền thống không thể đáp ứng được tiến độ đặt ra. Trong các phương pháp đào hầm thì thi công bằng cơ giới (TBM, SM) đang được phát triển mạnh, đặc biệt là thiết bị khiên đào hay TBM trong nền đất yếu. Đây chính là các công nghệ đào hầm tiên tiến có khả năng áp dụng rộng rãi trong xây dựng hầm và công trình ngầm đô thị, đặc biệt là qua những nơi có đặc điểm địa chất tương đối yếu và những vị trí không thể xây dựng lộ thiên ở các đô thị lớn.

Đặc điểm của biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm metro phụ thuộc vào phương pháp và công nghệ thi công. Với những công nghệ thi công khác nhau thì giá trị lún bề mặt gây ra cũng khác nhau. Vì vậy cần nghiên cứu cơ sở lý thuyết lựa chọn phương pháp tính toán biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm metro bằng máy đào tổ hợp TBM ở khu vực TP.HCM.

Nghiên cứu cho thấy, phương pháp phần tử hữu hạn có thể mô phỏng quá trình thi công một cách gần đúng nên cho kết quả gần đúng với thực tế hơn, đồng thời kết quả đưa ra cũng đa dạng hơn. Hiện nay với sự phát triển của máy tính và công nghệ phần mềm thì phương pháp phần tử hữu hạn thường được dùng nhất và tính toán chính xác nhất biến dạng lún bề mặt do thi công đường hầm metro.

Mô hình bài toán 3D đã được tính toán trong Plaxis 3D Tunnel. Ưu điểm mô hình này là có thể hiện được tất cả các điều kiện biên như trong mô hình thí nghiệm mà mô hình bài toán 2D không đáp ứng được. Bên cạnh đó mô hình bài toán 3D có thể mô phỏng quá trình thi công một cách gần đúng nên cho kết quả gần đúng với thực tế hơn so với mô hình bài toán 2D. Ngoài ra trong mô hình 3D có thể kiểm tra được ổn định bề mặt gương đào, tính toán được áp lực cân bằng bề mặt gương nhỏ nhất, cần thiết để đảm bảo ổn định trong suốt quá trình đào.

Nhóm nghiên cứu cho rằng, tính toán đường hầm trên nền đất yếu rất phức tạp, đòi hỏi phải có sự kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để có những đánh giá một cách tương đối ứng xử của đường hầm trong nền đất. Khi qui hoạch xây dựng đô thị mới tại những vị trí sẽ xây dựng đường hầm kiến nghị các chủ đầu tư cần đánh giá và có giải pháp thích hợp gia cố, bảo vệ trước các móng nông, nền các công trình. Đối với khu vực đô thị kiến nghị cần phải xây dựng qui hoạch không gian ngầm đô thị