Dự án tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên có tổng chiều dài 19,7 km; bao gồm đoạn đi ngầm 2,6 km trong lòng đất với 3 nhà ga – Bến Thành, Nhà Hát Thành Phố và Ba Son; đoạn đi trên cao 17,1 km với 11 nhà ga nổi. Đây là tuyến Metro đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh dự kiến được đưa vào hoạt động phục vụ nhu cầu đi lại của người dân thành phố vào năm 2023. Với thế mạnh là nhà thầu thi công nền móng và tường vây có gần 30 năm kinh nghiệm tại Việt Nam, Công ty Bachy Soletanche Việt Nam vinh dự được tham gia thi công hệ tường vây cho 2 trong số 3 nhà ga của đoạn đi ngầm, cùng với đoạn cut & cover (đào mở & lấp lại) từ nhà ga Bến Thành đến ga Nhà Hát Thành Phố trên trục đường Lê Lợi. Bài báo tập trung giới thiệu chung về công tác thi công tường vây cùng với trọng tâm là hạng mục ổn định hố đào của nhà ga Bến Thành và đoạn cut & cover Lê Lợi (thuộc gói thầu CP1a). Nhà ga Bến Thành là nhà ga trung tâm của hệ thống Metro thành phố, là điểm trung chuyển, kết nối các tuyến số 1, số 2, số 3A và số 4.
Nhà ga trung tâm Bến Thành
Nhà ga trung tâm Bến Thành bao gồm 4 tầng hầm. Trong đó, tầng hầm B1 có công năng hướng dẫn hành khách, sảnh đợi, máy bán vé, phòng hướng dẫn. Tầng hầm B2 là ke ga tuyến 1, tàu dừng, đỗ để đón trả khách. Tầng hầm B3 là ke ga tuyến 4. Tầng hầm B4 là ke ga tuyến 2. Do đặc thù là nút giao của các tuyến và có nhiều tầng hầm, chiều cao hầm lớn (6m-7m), tầng hầm đào sâu, nên ga trung tâm Bến Thành là một công trình có độ phức tạp bậc nhất trong số các ga thuộc hệ thống Metro thành phố.
Đoạn cut & cover Lê Lợi
Đây là đoạn ngầm kết nối giữa nhà ga Bến Thành và nhà ga Nhà hát Thành Phố, được thi công theo biện pháp cut & cover. Đoạn ngầm này có nhiều thử thách về mặt thi công cũng như kỹ thuật xây dựng, khi chuyển tiếp từ 2 đường ray nằm phía trên và phía dưới nhau theo phương đứng, trắc dọc tuyến từ ga Nhà Hát Thành Phố, thành 2 đường ray song song, nằm ngang nhau, cùng cao độ khi đoàn tàu tiến dần vào ga trung tâm Bến Thành. Hơn thế nữa, khu vực này còn là nút giao khác mức giữa tuyến số 1 và tuyến số 4, với tuyến số 4 sẽ đi từ hướng Bắc, uốn lượn bên dưới tuyến số 1 để vào nhà ga trung tâm.
Kết cấu tường vây
Tường vây khu vực nhà ga trung tâm Bến Thành và đoạn cut & cover có chiều dài tổng cộng 1,600 m, được chia thành 370 tấm panel. Tường vây bao gồm nhiều loại chiều dày và chiều sâu, thể hiện mức độ phức tạp và hàm lượng kỹ thuật cao từ khâu thiết kế đến thi công ngoài hiện trường. Chiều dày tường bao gồm 1,0m, 1,2m, 1,4m, 1,5m, và 2,0m. Chiều sâu tường phân bố lần lượt từ 39m, 41m, 47m, 54m đến 58m.
Về mặt địa chất, các tầng hầm khu vực nhà ga và đoạn đào mở nằm trong phạm vi lớp cát phù sa pha sét, có khả năng chịu lực trung bình, hệ số thấm tương đối cao, ảnh hưởng trực tiếp đến công tác bơm hạ nước ngầm trong giai đoạn thi công đào đất. Phía bên dưới là lớp sét cứng bắt đầu phân bố ở độ sâu 30m đến 45m, khả năng chịu lực khá. Chiều dày lớp đất đảm bảo đủ độ ngàm cho kết cấu tường vây, đáp ứng tốt yêu cầu giữ ổn định thân tường trong các giai đoạn thi công và phục vụ dài hạn của kết cấu. Đây là lớp cách nước hiệu quả nhằm giảm thiểu rủi ro thủy lực trong giai đoạn đào mở cũng như giữ ổn định nền đất xung quanh công trình.
Ổn định hố đào
Dựa trên quy mô và tầm quan trọng của dự án, tất cả các khâu từ thiết kế đến thi công đều thể hiện tính tỉ mỉ và cẩn thận. Tường vây là kết cấu chính yếu của công trình, được quan tâm đặc biệt với mục tiêu chất lượng và an toàn lên hàng đầu.
Kết cấu này đảm nhận vai trò chịu lực và ngăn nước, tường vây được chia thành các tấm panel có chiều dài phù hợp với công nghệ thi công của nhà thầu và phải đảm bảo an toàn cho công trình hiện hữu xung quanh dự án. Hố đào phải được kiểm tra tính ổn định trước khi đi vào thi công, được quan trắc suốt giai đoạn đào cho đến khi kết thúc công tác đổ bê tông hoàn thành một tấm panel tường vây.
Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định hố đào như địa chất, phụ tải mặt đất, đặc tính dung dịch đào, mực nước ngầm, cao độ sàn công tác đều được đưa vào tính toán. Kết quả cuối cùng phải trải qua sự kiểm tra nghiêm ngặt của các bên liên quan. Trước khi tiến hành đại trà, hố đào thử nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá tính thực tiễn của lý thuyết tính toán. Kích thước hố đào thử nghiệm: dày 1,5m x dài 6,3m x sâu 58m. Mục đích của hố đào thử nghiệm:
• Đánh giá độ tin cậy của tính toán ổn định hố đào, kiểm tra độ thẳng đứng yêu cầu (1/200)
• Kiểm soát chất lượng dung dịch đào.
Về mặt lý thuyết, ổn định hố đào được tính toán dựa trên sự cân bằng áp lực giữa tác nhân giữ ổn định như sức kháng cắt của đất, áp lực dung dịch đào so với tác nhân gây mất ổn định như áp lực đất chủ động của đất, phụ tải mặt đất. Hệ số an toàn được đưa ra nhằm đảm bảo khả năng giữ ổn định hố đào cao hơn và tuân theo yêu cầu tiêu chuẩn hiện hành.
Tùy theo mức độ ảnh hưởng của các tác nhân nêu trên, kết quả tính toán sẽ giúp xác định loại dung dịch giữ thành, các yêu cầu về cao độ tường dẫn, cao độ mực nước trong đất, và thông số ảnh hưởng không nhỏ đến tiến độ thi công, đó là chiều dài của mỗi tấm panel. Ở khu vực Bến Thành, chiều dài panel tối đa có thể đạt 6,3m. Đây là chiều dài panel lý tưởng trong thi công tường vây, tối ưu về chất lượng và tiến độ thi công. Tuy nhiên để đạt được chiều dài panel này, cao độ đỉnh tường dẫn buộc phải nâng cao hơn mặt đất khá lớn là 1,2m.
Bảng 1: Hệ số an toàn ổn định hố đào theo các trường hợp tải trọng và cao độ đỉnh tường dẫn
| Trường hợp tải | Tải thi công (10KN/m2) | Tải xe cẩu đào (85T) | Tải xe cẩu phục vụ (150T) |
| Hệ số an toàn với cao độ đỉnh tường dẫn +0,20m | 1,09 | 0,89 | 0,83 |
| Hệ số an toàn với cao độ đỉnh tường dẫn +1,20m | 1,55 | 1,29 | 1,19 |
Bảng 2: So sánh ổn định hố đào khi không có và có gia cố thành hố
| Trường hợp | Không gia cố thành hố đào | Có gia cố thành hố đào |
| Hệ số an toàn ổn định hố đào | 1,1 | 1,6 |
Cao độ đỉnh tường dẫn vẫn giữ ở mức cao hơn 1,2m so với mặt đất tự nhiên. Tuy nhiên, vì điều kiện không gian làm việc hạn chế, do 2 tường vây chạy song song cùng nhau với khoảng cách trong khoảng 9m, một lần nữa biện pháp thi công phải được cải tiến như xe đào đứng xiên so với mặt hố đào, thao tác xe cẩu phục vụ trong công tác hạ lồng, đổ bê tông cũng phải được điều chỉnh. Các cải tiến này đều thể hiện kinh nghiệm và tính nhiệt huyết trong công việc của thà thầu.
Công tác quan trắc thành hố đào được thực hiện liên tục và đều đặn cho từng panel. Thí nghiệm Koden và các hoạt động quan trắc khác đánh giá thành hố đào hoàn toàn đáp ứng tốt mục tiêu ban đầu, đảm bảo độ thẳng đứng yêu cầu 1/200. Kết quả đo đạc thực tế cho thấy tính đúng đắn và mức độ tin cậy của lý thuyết tính toán, cũng như trình độ và chất lượng thi công của nhà thầu. Thành quả đạt được chính là chất lượng của sản phẩm và sự an toàn của người lao động, của các công trình liên quan.
Lời kết
Thi công tường vây là hạng mục thi công kết cấu tường chắn trong đất phù hợp nhất, yêu cầu tính chuyên nghiệp và mức độ kỹ thuật rất cao, đặc biệt là trong điều kiện địa chất yếu và phức tạp, mực nước ngầm cao, trong môi trường thi công chật hẹp, tại các khu vực trung tâm thành phố. Bài viết trình bày một phần nhỏ trong số đó về tính toán ổn định hố đào. Một chi tiết kỹ thuật nhỏ nhưng có tính quyết định đến chất lượng, tiến độ và độ ổn định, an toàn của dự án cũng như công trình lân cận. Các thay đổi cần thiết như nâng cao đỉnh tường dẫn hay gia cố thành hố đào là những giải pháp hiệu quả trong việc gia tăng tính ổn định của hố đào tường vây. Bên cạnh đó, những cải tiến về mặt thi công nhằm làm tăng tính tương thích với thiết kế và tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho người lao động vẫn luôn được tìm tòi, nghiên cứu áp dụng phù hợp cho từng dự án và công trình xây dựng.
Lưu Nguyên Vũ
Công ty Bachy Soletanche Vietnam.
E-mail: [email protected]
Phạm Quốc Dũng
Công ty Bachy Soletanche Vietnam.
E-mail: [email protected]
