Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 1-6 Một vài gópý tham khảo về V/D sự cố lún sụt, kẹt TBM trong quá trình thực hiện công trình kênh Nhiêu Lộc, dưới góc nhìn của tư vấn thiết kế công trình ngầm, hầm From: Dipl Ing. (M. Sc.) Cường Lê Văn Senior expert: Geotechnics, Tunnel, Underground Works - GERMANY Chief Consultant Athens METRO - Elliniko Extension – GREECE since 2006 Gửi các bạn ñồng nghiệp ñể ñóng góp ý kiến Trước tiên tôi xin lỗi trước, vì không thường xử dụng tiếng việt ñã nhiều năm, nên khả năng tiếng việt có giới hạn, ñôi khi phải dùng một vài từ tiếng anh. Lý do ñó, nếu có ñiều gì trình bầy chưa ñược rõ ràng, mong các bạn thông cảm Đọc bài viết về sự cố lún sụt của công trình kênh Nhiêu Lộc nhìn từ góc ñộ thủy lực của 2 bạn Trần văn Việt và Nguyễn văn Túc *1) , tôi tuy ở và làm việc tại ngọai quốc, không tham các gia hội thảo liên quan, cũng không có thông tin gì ngòai bài viết của 2 bạn ñồng nghiệp trên cũng mạn phép ñống góp một số ý kiến chung không ñi vào chi tiết, dưới góc ñộ của một tư vấn thiết kế công trình ngầm, hầm sau ñây, với hy vọng chúng ta có những trao ñổi chuyên môn, nghề nghiệp, bổ sung, cùng nhau học hỏi kinh nghiệm. Tôi cũng xin copy và xủ dụng một vài hình ảnh của bài viết trên vào bài góp ý sau ñây 1. Góp ý chung về vai trò của chuyên gia ĐKT, công trình ngầm, hầm: Cho một số công trình nhất ñịnh nhất là các công trình trong ñiều kiện ñịa chất không thuận lợi, nhưng ñòi hỏi kỹ thuật lại rất cao như công trình ngầm thóat nước hay nhất là trong tương lai các công trình METRO xe diện ngầm thành phố với khối lượng rất lớn, hầm TBM ñường kính 6,5m, 9,5m, các nhà ga ngầm với kích thước: rộng/dài/sâu khỏang 25m/150/22m. Theo kinh nghiệm thì các bộ phận tham gia phải thật chuyên nghiệp từ khâu thậm ñịnh, tư vấn thiết kế, ñặc biệt cần chuyên gia ñìều phối có kinh nghiệm tổng hợp a) Địa chất, ñịa kỹ thuật b) Thiết kế công trình ngầm, hầm c) có khả năng và kiến thức về mấy công cụ như TBM – robốt ñào hầm. Vai trò của chuyên gia ĐKT, KS công trình ngầm sẽ ñóng một vai trò quan trọng trong quá trình thực hiện. Thiết nghĩ sau mỗi sự cố, ta ñều có thể học hỏi ñược những kinh nghiệm. Nhưng học kinh nghiệm qua mỗi sự cố thì quá tốn kém, ñôi khi thiệt hại ñến tính mạng con người. Nghiệm vụ của các chuyên gia và các nhà thầu là làm sao giảm hay tốt nhất là tránh ñược các sự cố. Đây là 1 trọng trách rất nặng cho các KS, chuyên gia và nhà thầu thi công các công trình ngầm ñối với chủ ñầu tư. Tôi hy vọng dần dần tầm quan trọng vị trí của chuyên gia Địa kỹ thuật ñược nhận thức ñúng ñắn. Trong tương lai xây dựng các ñường hầm quy mô lớn ñi sát hay dưới các nhà cao tầng sẽ là một vấn ñề rất lớn, mỗi công ñọan ñều phải tuân thủ những quy trình ngặt nghèo. Mỗi cá nhân, công ty tham gia phải ñáp ứng tất cả yêu cầu ñưa ra do chủ ñầu tư. Các ñơn vị phải chứng tỏ khả năng về nghiệp vụ, kinh nghiệm ít nhất qua 5, 10 công trình tương tự. Chỉ như vậy chúng ta mới có hy vọng tránh ñược những sự cố nêu trên hay trong tương lai Góp ý ñể thảo luận => Điều phải nhắc ñến là vai trò và tác ñộng của các chuyên gia ĐKT, KS công trình ngầm, hầm. Đặc biệt là nhân viên nhiều kinh nghiệm thực tế 2. Góp ý về trị số cơ học ñất Trong bài viết trên tôi không thấy nhắc ñến trị số cơ học trong trạng thái drained và undrained. Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 2-6 *1) Lấy từ bài viết của 2 bạn Trần văn Việt và Nguyễn văn Túc Không ñi vào chi tiết về các bài tính FE cần thiết cho các công trình trên, nhưng nếu cần phải khảo sát bằng FE thì cần các thông số cơ học trong hai ñiều kiện khác nhau ñược tóm tắt ngắn gọn như như sau: Như cho thấy nếu khảo sát tĩnh học trọng tình trạng undrained thì thông số cơ học undrained shear strength (Su) ñược áp dụng, còn trong tình trạng drained condition thay vào ñó là góc sát (φ) và ñộ dính (c). Sự cố khi xây dựng ñường vành ñai ngầm ở Singapore cũng ñặt ñây là một trong vấn ñề quan trọng bị quên. Góp ý ñẻ thảo luận => ñể thảo luận: khảo sát tĩnh học FE ñể ý ñến cả hai ñiều kiện; Geotechnical parameters drained and undrained conditions; ñặc biệt nếu xử dụng máy Micro TBM (Tunnel Boring Machine) ñể ñào hầm như công trình trên thì trị số nước thẩm thấu cũng rất quan trọng (permeability) và cần thiết ñể ñánh giá ñúng hiện trạng ĐKT Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 3-6 3. Rô bốt TBM (Tunnel Boring Machine) xử dụng ñể thực hiện tuyến ống ngầm: Một số nhận sét về kỹ thuật máy TBM: Máy TBM micro dùng cho ống ngầm cũng có nhiều lọai, giống như máy dùng ñể ñào hầm Metro system. Tùy ñiều kiện ñịa chất và yêu cầu của chủ ñầu tư máy TBM phải ñược chọn cho phù hợp. Nói chung 2 lọai ñầu máy thông dụng là EPB-TBM và Slurry TBM (Hydro) shield thường ñược xủ dụng. Một số góp ý cơ bản (không ñi vào chi tiết) như sau: a) Máy rô bốt ETB-TBM (Earth Pressure Balance): Khi tham dự thầu nhà thầu thường ñề xuất sẽ xử dụng lọai rô bốt (TBM) nào. Lọai EPB TBM theo nguyên lý xử dụng ñất cát ñào cộng phụ gia ñể tạo cân bằng lực ép của lớp ñất phía ngòai máy, vì vậy lọai máy EPB TBM khi ñi qua những vùng ñất yếu, mực nước ngầm và ñộ thẩm thấu cao, thi nhà thầu thường phải bơm nhiều phụ gia như FOAM và Polymer ñể trung hòa lớp ñất nhão. Tuy vậy ñộ lún sụt mặt ñất nhất ñịnh cũng không tránh khỏi. Khi ñộ thẩm thấu của nước càng cao, thì ñộ rủi ro sự cố càng nhiều. Theo hình cắt dọc thì lớp ñịa tầng số 4 (cát bụi sốp) là lớp gây nhiều khó khăn cho lọai máy EPB-TBM. b) Rô bốt Slurry TBM (Hydro) shield: Đầu máy này thích hợp nhất với ñịa hình, ñịa tầng cát, mực nước ngầm cao. Vì ñặc tính dùng thủy lực Bentonit ñể cân bằng với lớp ñất cát phía ngòai. Dựa trên nguyên lý thủy lực Bentonite ñể cân bằng thủy lực của nước ngầm phía ngòai. Nên lọai mày này ít gây ảnh hưởng ñến lún sụt cục bộ nhất, và cũng thích hợp nhất cho ñịa tầng phức tạp, nhiều thay ñổi. không cần hạ mực nước ngầm. Tuy nhiên không phải nhà thầu nào cũng có kinh nghiệm về lọai máy này  Như hình dưới, nếu giếng ñến ñược trang bị vòng chống thấm phía trong giếng, thì không phải xử dụng biện pháp hạ mực nước ngầm và như vậy cũng giảm ñáng kể sự cố lún sụt Hình: E01 ( trích Magazine Supplier HERENKNECHT Germany) Hình E02: Trang bị vòng chống thấm phía trong giếng ñến Lưu ý 1: Khi chủ ñầu tư chọn nhà thầu, thì tùy theo ñiều kiện ñưa ra của chủ ñầu tư. Hệ số rủi ro khi xây dựng, chấp nhận là bao nhiêu. Khi xây dựng những công trình trong ñiều kiện ñịa chất phức tạp, lại ngay giữa thành phố thì ñộ lún sụt cho pháp là bao nhiêu, nếu ñộ lún sụt chỉ ñược pháp dưới Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 4-6 1 hay 2cm thì ñòi hỏi qualification cho mội bộ phận tham gia, ñề xuất máy móc thiết bị áp dụng sẽ rất cao, chỉ như thế mới hy vọng ñáp ứng ñược ñiều kiện ñưa ra và tránh rủi ro, sự cố Điều ñáng lưu ý là, sự cố trong xây dựng thường không tránh khỏi, nhưng làm sao ñể sự cố xẩy ra không lớn, ít ảnh hưởng lớn ñến môi trường chung quanh. Chỉ như thế mới có thể tránh thiệt hại cho chủ ñầu tư về tiền của cũng như tiến trình xây dựng, ñây cũng là vấn ñề bức thiết khi xây dựng ở trung tâm thành phố, thêm một ngày chậm trễ, là thêm một ngày rào cản ñường xá, gây tắc nghẽn giao thông và cũng thêm 1 ngày gây thiệt hại cho nền kinh tế phát triển. Lưu ý 2: Khi xủ dụng máy rô bốt TBM ñể ñào hầm xuyên từ giếng này ñến giếng kia: 2 vị trí nguy hiểm nhất là: thứ nhất) khi TBM break into the ground, là lúc TBM xuyên tường của giếng khởi ñộng (giếng ñi) ñể vào lòng ñất. Thứ hai) Khi ñầu máy TBM từ lòng ñất xuyên qua thành giếng của giếng ñích (giếng ñến). Lưu ý 3: Một công ñọan, biện pháp gia cố không thể thiếu ñược là nên gia cố lớp ñẩt cát hai ñầu xuyên của máy Rô bốt TBM vào 2 thành giếng (giếng ñi 31 và giếng ñến 32). Đây là công ñọan cần thiết và là biện pháp thông thường khi thiết kế công trình ngầm cho máy TBM. Lớp ñất cát phải gia cố ñể bảo ñảm an tòan cho rô bốt khi xuyên tường giếng, ñược tượng trưng như 2 hình vuông mầu hồng (hình 12). Đặc biệt nơi gia cố ở giếng 32 là tối cần thiết, vì ñiều kiện lớp ñất là cát bùn với ñộ thẩm thấu cao Mục ñích của công ñọan gia cố lớp ñất cát trước thành giếng là nâng cao tải trọng tránh rủi ro ñầu máy rô bốt bị nghiêng, nhất la tránh nước ngầm tràn vào giếng ñến, ñặc biết ñịa chất giếng ñến là rất cần thiết. Rủi ro khi ñầu mày TBM bị kẹt hay nghiêng như sự cố xẩy ra sẽ giảm ñi rất nhiều. Việc gia cố có thể bằng injection – grouting. Với việc gia cố này thì không phải hạ mực nước ngầm như nêu trên. Hạ mức nước ngầm bao giờ cũng dẫn ñến nhiều hậu qủa, nhất là hiện tượng lún sụt mặt ñất và gây nên ñường ống ñã ñặt bị gẫy khúc Ngòai biện pháp gia cố lớp cát bùn ngòai thành giếng, còn có một số biện pháp phụ trợ phía trong thành giếng (xem hình E02), mặc dù ñã gia cố v.v. Nói chung tùy ñòi hỏi kỹ thuật sẽ có những biện pháp thích hợp ñể ñáp ứng Góp ý ñể thảo luận => Đề tài ñể thảo luận: Tiêu chuẩn ñể chọn nhà thầu xâu dựng phải ñược kết hợp với máy móc thiết bị sẽ ñược áp dụng , làm sao ñể giảm rui ro nhất cho chủ ñầu tư. Thẩm ñịnh chấp nhận tư vấn thiết kế của nhà thầu, các phương án kỹ thuật ñưa ra phải phù hợp nhất cho ñòi hỏi. Trong trường hợp trên ñánh giá ñúng mức về ñịa chất và lường trước ñược ảnh hưởng của biện pháp hạ mức nước ngầm là tối cần thiết Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 5-6 *1) 4. Phân tích ñặc tính cơ học và biện pháp xử lý Về cơ bản, khi có mô hình ñịa chất dọc (hình 12,15), chưa cần ñể ý ñến các thông số cơ học cao hay thấp, Đánh giá chung sẽ chư sau: a) Với mực nước ngầm chỉ khỏang 1m dưới mặt ñất sự rủi ro bị nước ngầm xâm nhập vào giếng ñi và giếng ñến sẽ rất cao. b) Khởi ñộng máy Rôbốt từ giếng ñi 31: ñiều kiện ñịa chất thuận lợi hơn so với giếng 32, vì lớp ñất phía ngòai giếng 31 là lớp sét dẻo cứng, ñộ thẩm thấu bước ngầm thấp hơn so với giêng 32 c) Điều kiện ñịa chất giếng ñến 32 là lớp cát bụi. rủi ro xâm nhập nước ngầm sẽ rất lớn. Phương án hạ mức nước ngầm ñứng về khía cạnh ñịa kỹ thuật thì KHÔNG phù hợp và chấp nhận rủi ro quá cao cho chủ ñầu tư a): Riêng việc hạ mực nước ngầm sẽ làm lún sụt bề mặt cục bộ, ñược phỏng ñóan theo kinh nghiệm cũng 10 - 20cm hay nhiều hơn b): Với ñộ lún này ñọan ống sẽ bị bẻ cong, gẫy như hình 15 c): Những ống ñẩy thường không ñược nối vói nhau bằng ốc nên khi bị cong gẫy khúc sẽ bị hở và nước sẽ tràn vào trong ñường ống. d): hiện tượng hầu như tòan bộ các cống bị hở cũng vì lý do hạ mực nước ngầm. Vị hạ mực nước ngầm chỉ 1 nơi trước giếng 32, nên tuyến ống ñã ñặt dễ bị gẫy khúc. Điều cũng cần quan tâm là thời ñiểm hạ mực nước ngầm Góp ý ñể thảo luận => Hạ mực nước ngầm là biện pháp không phù hợp cho tuyến ống ngầm. Thông thường cho các công trình thành phố nhiều khi chủ ñầu tư không cho phép hạ mực nước ngầm. Hạ mực nước ngầm chỉ tại một nơi sẽ gây lún sụt không ñồng ñều là nguyên nhân làm gẫy khúc ñường ống ñã thi công Trên ñây chỉ là một vài ý kiến tham khảo, chắc chắn còn rất nhiều chi tiết lien quan, mong các bạn góp ý thêm cho ñề tài trên, ñể cùng học hỏi trao ñổi kinh nghiệm làm sao không những tránh ñược sự cố mà còn bảo ñảm tiến ñộ thi công Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 6-6 *1) *1) Athen: January 2010 Dipl Ing. (M.Sc.) Cường Lê Văn Reference: *1) Tài liệu dựa trên bài viết . Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 1-6 Một vài gópý tham khảo về V/D sự cố lún sụt, kẹt TBM trong quá trình thực hiện công trình kênh Nhiêu Lộc, dưới góc nhìn. nhiêu. Khi xây dựng những công trình trong ñiều kiện ñịa chất phức tạp, lại ngay giữa thành phố thì ñộ lún sụt cho pháp là bao nhiêu, nếu ñộ lún sụt chỉ ñược pháp dưới Sự cố -Lún sụt công trình. hỏi trao ñổi kinh nghiệm làm sao không những tránh ñược sự cố mà còn bảo ñảm tiến ñộ thi công Sự cố -Lún sụt công trình kênh Nhiêu Lộc 6-6 *1) *1) Athen: January 2010 Dipl Ing.