II. Trả lời câu hỏi và bài tập của Bài giảng 5
6. Trình tự thi công hầm theo phương pháp đánh chìm đốt hầm;
Đường hầm dạng ống đánh chìm là loại hầm được xây dựng dưới đường nước chảy. Dưới đáy sông hoặc đáy biển đào sẵn một hào, những đốt hầm dạng bê tông cốt thép hoặc dạng ống thép được chế tạo sẵn trong ụ tàu của nhà máy chế tạo tàu hoặc trong một bãi đúc rồi cho nước vào và dùng tàu kéo đến tuyến hầm, tiến hành đánh chìm vào
hào. Sau đó bơm nước ra khỏi các đốt hầm và lắp các đệm cao su ở đốt hầm nối tiếp với nhau đảm bảo kín nước.
- Phương pháp thi công này có thể chia làm 2 loại:
. Phương pháp thùng chìm: Thùng chìm được chế tạo trước hoặc từng đoạn, đánh chìm, sau đó bịt kín, bơm nước ra rồi tiến hành thi công các đốt hầm trong đó. Phương pháp này áp dụng cho những địa hình khi đáy sông gồm những lớp phù sa, thấm nước và rời rạc với độ sâu tương đối lớn, mà trong đó không có khả năng bơm rút nước trực tiếp hoặc dùng khí ép do khó thổi ra hoặc đẩy nước đi. Thường thùng chìm chế tạo trên bờ, đưa nước vào để nổi thùng, dùng tàu dắt đến vị trí, rồi bơm nước đánh chìm, sau đó thi công hầm trong đó hoặc dựng một đường ống nối với thùng chìm rồi hạ dần các đốt hầm từ trên bờ theo ống đó vào trong thùng chìm. Việc gắn các đầu bịt tạm cho thùng chìm, điều chỉnh đúng vị trí, rồi dùng van kín nước sau đó bơm nước ra tương tự như phương pháp đánh chìm các đốt hầm.
. Phương pháp đánh chìm các đốt hầm: Các đốt hầm được chế tạo trên bờ, lai dắt đến đúng vị trí rồi đánh chìm (tương tự như thùng chìm), các đốt hầm sẽ được nối lại thành toàn bộ chiều dài hầm.
- Ưu điểm:
. Tốc độ thi công nhanh;
. Giảm thiểu xáo trộn đối với sông/đường dẫn nước, nếu đường hầm phải đi qua đường của tàu thuỷ;
. Chống được hoạt động gây chấn động;
. An toàn trong thi công (thí dụ, đúc đốt hầm trên triển tàu khô khác với phải đào hầm dưới sông);
. Đường viền uyển chuyển (mặc dù thường có một phần bị khống chế bởi khả năng nối tiếp các đốt hầm);
- Nhược điểm:
. Khả năng phá hoại hoặc làm hư hỏng tường và mái của hầm dễ xảy ra so với loại đào hầm;
. Một phần của hầm bị lộ ra trên sông/đáy biển dễ gặp rủi ro do tàu khác chìm va vào hoặc bị quăng neo tàu;
. Cả hai nhược điểm này nên được cân nhắc và thiết kế, mặc dù khó lượng hoá rủi ro khi sử dụng phân tích rủi ro;
. Tiếp xúc trực tiếp với nước nên cần thận trọng thiết kế màn ngăn nước xung quanh những mối nối;
. Phương pháp phân đoạn yêu cầu thiết kế chu đáo phần nối tiếp ở nơi tác động và lực dọc trục phải được truyền sang đoạn vượt qua;
. Tác động môi trường của ống và đê bao dưới nước đối với đường ống dẫn nước đáy biển đang tồn tại;
- Trình tự thi công hầm theo phương pháp đánh chìm đốt hầm:
Gồm 9 bước:
. Đào một hào ở đáy của đường dẫn nước;
. Những bộ phận kết cấu của hầm được chế tạo trên khô, thí dụ trong bãi đúc, xưởng đóng tàu, ụ tàu hoặc trong một nhà máy;
. Những đầu của đốt hầm tạm thời bịt kín bằng những nắp;
. Những đốt hầm thường được kéo nổi đến tuyến đường hầm, hoặc phao đỡ hoặc xà lan có trợ giúp của cần trục;
. Từng đốt hầm được hạ dần xuống vị trí cuối cùng ở đáy của hào;
. Lần lượt các đốt hầm thả xuống nối lại với nhau rồi bơm nước ra;
. Áp lực nước sẽ ép tấm đệm cao su giữa 2 đầu đốt hầm, mối nối được khép kín;
. Lấp hầm và hào;
. Những kết cấu có thể được xây dựng ngay trên bờ, sau thả xuống.
- Tại Việt Nam biện pháp thi công này được áp dụng trong việc thi công công trình hầm Thủ Thiêm qua sông Sài Gòn, hầm dìm đầu tiên ở Đông Nam Á. Để thực hiện được công trình mang tầm khu vực này, trước tiên phải xây dựng bể đúc hầm rộng khoảng 6 ha trên khu đất rộng khoảng 10 ha (ở bể đúc tại xã Phước Khánh, huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai).
Bể đúc tương tự như một âu thuyền, đảm bảo có thể chế tạo cùng lúc 4 đốt hầm, mỗi đốt có dạng hộp đôi, rộng 33,3m, cao 9m, dài khoảng 90m, trọng lượng mỗi đốt nặng đến khoảng 27.000 tấn. Cùng lúc với đúc hầm là đào dưới đáy sông Sài Gòn, sâu đến 13 - 14m và xây sẵn móng chuẩn bị cho việc đặt các đốt hầm xuống.
Sau khi đúc xong, các đốt hầm tạm thời được bít kín lại, rồi cho nước vào bể đúc để các đốt hầm nổi lên. Sau đó, dùng phương tiện chuyên dụng kéo các đốt hầm này ra sông và đánh chìm đúng vào vị trí móng đã được ấn định. Tiếp đến, dùng kỹ thuật để nối ghép các đốt hầm này lại thành một đường hầm nằm sâu dưới đáy sông.
Ngoài hầm dìm, ở 2 bên bờ là những đoạn hầm kín và hở với phương pháp thi công ít phức tạp hơn. Vỏ hầm có kết cấu bê tông cốt thép, dày 1,2m, đảm bảo chịu lực, chống thấm tốt và được kiểm tra kỹ khi còn ở trên bể đúc.
Hình 4. Mặt cắt thiết kế hầm dìm Thủ Thiêm
Đây là một phương pháp thi công nhanh và hiệu quả, được nhiều nước trên thế giới áp dụng, còn ở Đông Nam Á, hầm Thủ Thiêm là hầm dìm đầu tiên.
Nhà thầu Obayashi Corporation (Nhật Bản) là một tập đoàn lớn, có kinh nghiệm về thi công hầm dìm. Họ đã vượt qua nhiều nhà thầu khác về kỹ thuật cũng như giá bỏ thầu và đã trúng thầu xây dựng công trình này.
Theo Ban Quản lý dự án đại lộ Đông Tây và Môi trường nước TP.HCM thì hầm Thủ Thiêm có chiều dài 1.490m, bao gồm 370m hầm dìm. Hiện nay trên thế giới có khoảng 105 hầm, trong đó hơn 30 là hầm dìm, phổ biến ở Nhật Bản, Hồng Kông, Thượng Hải (Trung Quốc), Australia, Mỹ, Anh... Riêng khu vực Đông Nam Á, Việt Nam là nước đầu tiên xây dựng hầm loại này.