Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất công trình phục vụ xây dựng nhà cao tầng khu vực huyện quốc oai hà nội

Nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất cơng
trình phục vụ xây dựng nhà cao tầng khu vực
Huyện Quốc Oai Hà Nội
Bùi Thị Liên
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Địa chất
Luận văn Thạc sĩ ngành: Địa chất học; Mã số: 60 44 55
Người hướng dẫn: PGS.TS. Đỗ Minh Đức
Năm bảo vệ: 2012
Abstract. Phân tích điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực huyện Quốc
Oai: vị trí địa lý, khí hậu, mạng lưới thủy văn, kinh tế, xã hội ... Trình bày đặc điểm
địa chất cơng trình khu vực huyện Quốc Oai: đặc điểm địa hình - địa mạo, cấu trúc
địa chất, địa chất thủy văn, tính chất cơ lý của đất đá, các q trình địa động lực
cơng trình. Tìm hiểu về khảo sát, thiết kế và thi công xây dựng nhà cao tầng trên
vùng karst. Các vấn đề địa chất cơng trình liên quan đến xây dựng nhà cao tầng khu
vực huyện Quốc Oai và kiến nghị giải pháp khắc phục: hiện tượng ma sát âm liên
quan đến lún mặt đất, nguy cơ sụt hang ngầm và các sự cố khi thi cơng hố đào, một
số khó khăn trong cơng tác khảo sát, thiết kế và thi cơng xây dựng cơng trình trên
vùng karst ...
Keywords. Địa chất cơng trình; Nhà cao tầng; Quốc Oai
Content
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây q trình đơ thị hóa ở Hà Nội diễn ra rất nhanh, đặc biệt là
việc xây dựng các cơng trình nhà cao tầng, điều này đã mang một diện mạo mới cho thủ đơ.
Bên cạnh đó vấn đề thách thức cho nghành xây dựng cũng đã được đặt ra trong đó có vấn đề
quy hoạch xây dựng và chất lượng các cơng trình xây dựng. Để nâng cao hiệu quả trong công
tác xây dựng, cơng tác khảo sát địa chất cơng trình phải đi trước một bước.
Huyện Quốc Oai nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội, cách trung tâm thành phố khoảng
20km. Khu vực được giới hạn trong tọa độ địa lý: 20054’ đến 21004’ vĩ độ bắc đến
105043’50’’ kinh độ đông. Phía Đơng giáp huyện Đan Phượng, huyện Hồi Đức; phía Tây
giáp tỉnh Hịa Bình; phía Nam giáp huyện Chương Mỹ và phía Bắc giáp huyện Thạch Thất và

huyện Phúc Thọ. Diện tích: 147,01 km2.


Theo Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến 2050,
trên địa bàn huyện Quốc Oai có: khu Cơng nghệ cao Hịa Lạc, các khu đô thị (chủ yếu dọc
hai bên trục đường Láng Hịa Lạc), các khu sinh thái nơng nghiệp, dịch vụ du lịch, các cụm
công nghiệp vừa và nhỏ và các trung tâm vui chơi giải trí phát triển ở ven đê sơng Đáy.
Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa chất công trình
phục vụ xây dựng nhà cao tầng khuc vực huyện Quốc Oai, Hà Nội” là cần thiết và có ý
nghĩa thực tiễn trong việc xây dựng các cơng trình nhà cao tầng hiện nay ở huyện Quốc Oai.
Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài là làm sáng tỏ điều kiện và các vấn đề địa chất cơng trình liên
quan đến xây dựng các cơng trình nhà cao tầng ở các khu vực trọng điểm huyện Quốc Oai và
đề xuất các giải pháp khắc phục.
Nội dung
- Nghiên cứu, phân tích đặc điểm điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội huyện Quốc
Oai;
- Nghiên cứu các đặc điểm địa chất cơng trình (địa hình - địa mạo, cấu trúc địa chất,
tính chất cơ lý của đất đá, địa chất thủy văn, các q trình và hiện tượng địa chất động lực
cơng trình);
- Các vấn đề về khảo sát, thiết kế và thi công xây dựng ở khu vực Quốc Oai;
- Đề xuất các giải pháp hợp lý để phục vụ công tác thiết kế, thi cơng xây dựng các
cơng trình nhà cao tầng trên địa bàn huyện Quốc Oai.
Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu tập trung ở các khu vực trọng điểm là nơi có mật độ dân cư cao; nằm
trong khu quy hoạch xây dựng các cơng trình dịch vụ, thương mại, văn phong, nhà ở; nơi đã và
đang xảy ra các tai biến địa chất. Cụ thể là xã Yên Sơn, xã Ngọc Mỹ, xã Thạch Thán, thị trấn Quốc
Oai, vùng phụ cận diện tích 10 km2, khối núi đá vôi xã Sài Sơn, dải đồi phun trào xã Đồng Quang
và xã Cộng Hịa, khối đá vơi Chùa Trầm.
Cơ sở tài liệu

Luận văn được hoàn thành trên cơ sở các tài liệu chủ yếu của Trường Đại học khoa
học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Báo cáo kết quả khảo sát địa chất cơng trình dự án
Khu đô thị sinh thái và trung tâm thương mại Quốc Oai của Công ty tư vấn khảo sát và thiết
kế CDIC. Báo cáo kết quả khảo sát địa chất cơng trình dự án đầu tư mở rộng và hồn thiện
đường láng – hịa lạc của Cơng ty cổ phần tư vấn xây dựng Vinaconex và một số tài liệu
khác.
Bố cục của luận văn
Luận văn không kể phần mở đầu và kết luận gồm 4 chương chính như sau:
Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội khu vực huyện Quốc Oai.
Chương 2: Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực huyện Quốc Oai.
Chương 3: Các vấn đề về khảo sát, thiết kế và thi công xây dựng nhà cao tầng trên
vùng karst.
Chương 4: Các vấn đề địa chất cơng trình liên quan đến xây dựng nhà cao tầng khu
vực huyện Quốc Oai và kiến nghị giải pháp khắc phục.
Luận văn được thực hiện tại Khoa Địa chất, Trường Đại học khoa học tự nhiên, Đại
học Quốc gia Hà Nội, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đỗ Minh Đức.


CHƢƠNG I: ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC
HUYỆN QUỐC OAI
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Huyện Quốc Oai nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội, cách trung tâm thành phố khoảng
20km, có diện tích 147,01 km2. Khu vực được giới hạn trong tọa độ địa lý: 20054’ đến 21004’
vĩ độ bắc, 105030’ đến 105043’50’’ kinh độ đơng. Phúc Thọ (hình 1.1).

Hình 1.1. Sơ đồ khu vực huyện Quốc Oai
1.1.2. Khí hậu: Quốc Oai có khí hậu đặc trưng của đồng bằng Bắc Bộ.
1.1.3. Mạng lƣới thủy văn: Trên địa bàn huyện có 2 con sơng chảy qua là sơng Đáy
và sơng Tích. Chế độ thủy văn của huyện phụ thuộc vào sơng Hồng, sơng Đáy, sơng Tích và

nhiều ao hồ khác.
1.2. Kinh tế xã hội
1.2.1. Kinh tế
Định hướng phát triển của Quốc Oai trong những năm tới là đẩy mạnh chuyển dịch cơ
cấu kinh tế, từng bước xây dựng nền kinh tế địa phương theo hướng cơng nghiệp hóa, hiện
đại hóa trên cơ sở giữ vững tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp địa phương và lĩnh
vực dịch vụ - du lịch.
Tuy vậy, mũi nhọn thực sự đem lại nhiều hứa hẹn cho Quốc Oai trong tương lai phải
là cơng nghiệp. Đường cao tốc Láng – Hịa Lạc đã được khai thơng, chạy cắt ngang 4 xã phía
Bắc của Quốc Oai với chiều dài 9 km đã mở ra cho Quốc Oai cơ hội rất lớn để phát triển
đồng đều mọi mặt của đời sống kinh tế - xã hội, trong đó có cơng nghiệp.


Hình 1.3. Quốc Oai trong Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội
1.2.2. Xã hội
Những năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế, lĩnh vực văn hóa xã hội của huyện
cũng đạt được nhiều thành tựu đáng kể, cuộc sống của người dân Quốc Oai ngày càng được
cải thiện cả về vật chất lẫn tinh thần. Năm 2009 đã có 25.195 đối tượng chính sách được cấp
thẻ bảo hiểm y tế; 153 hộ nghèo được hỗ trợ xây dựng lại nhà bị xuống cấp, hư hỏng.
CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH KHU VỰC HUYỆN QUỐC OAI
2.1. Đặc điểm địa hình - địa mạo
Quốc Oai là một huyện nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng, bị
chia cắt bởi hệ thống sơng ngịi nên địa hình khá phức tạp.
Trong phạm vi nghiên cứu ở khu vực thị trấn Quốc Oai, vùng phụ cận diện tích 10
2
km , khối núi đá vơi xã Sài Sơn, dải đồi phun trào xã Đồng Quang và xã Cộng Hịa, khối đá
vơi Chùa Trầm có một số đặc điểm sau:
2.1.1. Kết quả phân tích bản đồ địa hình và ảnh viễn thám
- Địa hình dịng sơng chảy
+ Địa hình bãi bồi

+ Lịng sơng cổ
- Địa hình nhân sinh
2.1.2. Kết quả nghiên cứu địa hình Karst
Địa hình Karst được phân bố ở hai địa điểm là chùa Thày thuộc xã Sài Sơn và động
Hoàng Xá thuộc thị trấn Quốc Oai. Các khối đá vơi này có diện tích khơng lớn, nhưng trên
mỗi khối đều phát triển đầy đủ các dạng địa hình karst bao gồm cả trên mặt lẫn karst ngầm.
+ Karst mặt:
Mặc dù khơng điển hình, nhưng một số dạng địa hình karst trên mặt được hình thành
do hòa tan (ca rư). Quan sát được ở hai vị trí, điển hình hơn là ở Sài Sơn. Địa hình ca rư có
kích thước vừa phải và nằm nghiêng theo hướng cắm của các lớp đá vôi gặp ở Sài Sơn.


Hình 2.2. Ca rư phát triển nghiêng theo hướng của lớp đá vôi [6]
+ Karst ngầm:
Hang động
Tại cả 2 vị trí có đá vơi đều gặp hang động. Đó là hang Cắc Cớ ở khối núi Sài Sơn và
động Hoàng Xá ở khối núi đá vơi Hồng Xá.
- Động Hồng Xá nằm trên khối núi đá vôi cao khoảng 58,6 m cùng tên thuộc thị trấn
Quốc Oai. Cửa động nằm ở độ cao khoảng 15 m so với bề mặt đồng bằng hiện nay.

Hình 2.3. Cửa động Hồng Xá [6]
- Hang Hàm ếch: chỉ quan sát được ở chân khối núi đá vơi Hồng Xá. Đó là các vết
lõm sâu vào khối đá vôi.
2.2. Cấu trúc địa chất
2.2.1. Địa tầng: Các hệ tầng phân chia từ cổ đến trẻ như sau:
● Hệ tầng Viên Nam (T1vn)
● Hệ tầng Tân Lạc (T1olt)
● Hệ tầng Đồng Giao (T2a đg)
● Hệ tầng Hà Nội (Q12-3 hn)

● Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13b vp)
● Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb)

Hình 2.4. Bản đồ địa chất huyện Quốc Oai
2.2.2. Đặc điểm thạch học
Theo tài liệu “Nghiên cứu địa mạo và địa chất khu vực huyện Quốc Oai” của PGS.TS
Chu Văn Ngợi (tài liệu chưa được cơng bố) thì đá gốc chủ yếu là đá cacbonat thuộc hệ tầng
Na Vang (P2 nv), đá phun trào thuộc hệ tầng Viên Nam (T1vn). Khảo sát 22 điểm, lấy 30 mẫu
lát mỏng thạch học. Kết quả phân tích như sau:
Khu vực xã Sài Sơn – huyện Quốc Oai:
Bảng 2.1. Thành phần khoáng vật tại điểm khảo sát xã Sài Sơn


STT

Ký hiệu
mẫu

Hệ tầng

1

THN1

P2nv

2

THN3

P2nv

Thành phần khoáng vật
Calcit: 90 -92%; Đolomit 3-4%; Sét;
Quặng bị leucoxene hóa 1-2 %
Đá được xác định là: Đá vôi hạt mịn - hạt
bị ép.
Calcit: 90 -92%; Đolomit 5-8%; Sét 1%2%; Bụi quặng: 1%.
Đá được xác định là: Đá vôi hạt nhỏ - hạt
mịn bị ép.

Khu vực thị trấn Quốc Oai:
Bảng 2.2. Thành phần khoáng vật tại điểm khảo sát thị trấn Quốc Oai
STT

Ký hiệu
mẫu

Hệ tầng

1

QO.8/1

P2nv

2

QO.9

P2nv

3

QO.12

P2nv

4

QO.13

P2nv

5

QO.15/1

P2nv

6

QO.20
(LK.03)

Q13 vp

7

QO.21

P2nv

Thành phần khoáng vật
Calcit: 91 -93%; Đolomit 5-8%; Sét 1%-2%;
Hydroxyt sắt: 1%.
Đá được xác định là: Đá vôi vi hạt bị ép.
Đolomit: 78 -80%; Calcit 20-22%; Sét: ít;
Hydroxyt sắt: ít.
Đá được xác định là: Đá vôi hạt mịn – vi hạt, bị
hoa hóa.
Calcite 97%; dolomite: little; clay 1-2%;
leucoxene and Hydroxyt sắt 1-2%.
Đá được xác định là: Đá vôi hạt mịn vi hạt, bị
hoa hóa.
Calcit: 97 -98%; Đolomit 1-2%; Thạch anh vài
hạt; Hydroxyt sắt: ít.
Đá được xác định: Đá vơi hạt mịn vi hạt bị ép,
bị hoa hóa.
Calcit: 70-72%; Đolomit: 28-30%; Sét: ít;
Hydroxyt sắt ít
Đá được xác định là: Đá vơi bị hạt mịn.
Đây cũng là lớp lót đáy của trầm tích Đệ tứ tại
lỗ khoan này. Đá có thành phân khống vật:
Mảnh vụn chiếm 35% gồm: mảnh đá vôi 1920%; Mảnh dolomit-vôi, vôi-dolomit: 14-15%.
Vật liệu gắn kết chiếm 65% gồm: Calcit: 4748%; Dolomit: 15-17%; Sét: 1-2%.
Đá được xác định: Đá cát-sạn kết vôi.
Đây là sản phẩm nghiền dập vỡ kiến tạo. Các

mảnh vụn có thành phần khống vật: Dolomit
50-55%; Calcit 45-49%; Thạch anh: ít; Sét bụi
quặng: ít.
Đá được xác định: Vụn kiến tạo dolomit-vôi.
Khu vực xã Đồng Quang – huyện Quốc Oai:
Bảng 2.3. Thành phần khoáng vật tại điểm khảo sát xã Đồng Quang
(LK.02)

STT

Ký hiệu
mẫu

Hệ tầng

1

QO.16/1

T1vn

2

QO.16/2

T1vn

3

QO.16/3

T1vn

4

QO.18/1

T1vn

5

QO.18/3

T1vn

Thành phần khoáng vật
Diaspo: 76-78%; Sphen: 3-15%; Sericit 2-3%;
Clorit: 3-4%; Thạch anh vài hạt; Quặng bị
leucoxen hóa 2-3%; Hydroxyt sắt ít.
Đá được xác định là: Đá phun trào bị biến đổi.
Sericit&clorit:47 – 48%; Thạch anh: 27-30%;
Fenspat: 10-15%; Zircon vài hạt; Quặng,
leucoxene, hydroxyt sắt: 10-13%
Đá được xác định: Đá phun trào kiềm bị biến
đổi.
Sét, sericit: 90-92%; Quặng, hydroxyt sắt: 710%; Tumalin ít.
Đá được xác định: Đá phun trào kiềm bị biến
đổi.
Đá có thành phần khống vật:

Sericit, chlorite: 76-80%; Talc: 15-20%;
Tumalin vài hạt; Sphen vài hạt; Quặng, hidroxyt
sắt: 13-15%.
Đá được xác định: Đá phun trào bị biến chất
biến vị.
Sericit, chlorite: 87-88%; Thạch anh: 1%;
Leucoxen: 2-3%; Quặng 8-10%
Đá được xác định: Đá phun trào bị biến chất
nhiệt dịch.

2.2.3. Đặc điểm nứt nẻ đá gốc
Đá gốc trong vùng lộ ra ít, bao gồm đá vơi bị hoa hóa (xã Sài Sơn), đá vôi, vôi –
đolomit (thị trấn Quốc Oai) và đá phun trào núi lửa (xã Cộng Hòa). Các đá trải qua nhiều pha
biến dạng, do đó các hệ khe nứt phát triển cũng rất phức tạp.
2.2.4. Đứt gãy và các đới xiết trƣợt
Móng trước Cenosoic bị hệ thống đứt gãy sâu phương tây bắc – đông nam và đông
bắc – tây nam phân cắt ra các khối, tham gia vào chuyển động sụt lún tân kiến tạo với tốc độ
tăng từ rìa vào tâm của trũng Sơng Hồng. Vùng nghiên cứu nằm ở rìa tây bắc trũng, do vậy
chịu ảnh hưởng sâu sắc của chuyển động này. Chuyển động khối tảng trong tân kiến tạo là
nét đặc trưng của móng trũng Sơng Hồng. Các khối núi đá vơi (P2 nv) và dải đồi đá phun trào


(T1 vn) là sản phẩm của chuyển động này. Trong tân kiến tạo về cơ bản xác lập hai pha biến
dạng chính, đó là: pha sớm Eocen – Miocen và pha muộn Pliocen – Đệ tứ.

Hình 2.9. Sơ đồ đứt gãy và các đới xiết trượt [6]
2.3. Địa chất thủy văn
Trên Bản đồ địa chất thủy văn huyện Quốc Oai (hình 2.12) có các tầng chứa nước
sau:

Hình 2.12. Bản đồ địa chất thủy văn huyện Quốc Oai
2.3.1. Tầng chứa nƣớc trong các trầm tích Holocen (qh)
2.3.2. Tầng chứa nƣớc lỗ hổng trầm tích Pleistocen dƣới-trên qp
2.3.3. Tầng chứa nƣớc trong trầm tích Neogen
2.3.4. Tầng chứa nƣớc khe nứt – karst
2.4. Tính chất cơ lý của đất đá
Sự phân bố các loại đất, đá được trình bày trên Bản đồ địa chất cơng trình (hình 2.13).


Hình 2.13. Bản đồ địa chất cơng trình khu vực huyện Quốc Oai
Tại dự án Khu đô thị sinh thái và Trung Tâm thương mại Quốc Oai. Căn cứ vào tài liệu
thu thập được trong quá trình khảo sát địa, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn kết hợp với các kết
quả thí nghiệm trong phịng, có thể phân chia thành các lớp từ trên xuống dưới như sau (đến
hết chiều sâu khoan):
Lớp 1. Đất thổ nhưỡng: Đất sét pha lẫn rễ cây, trạng thái và thành phần khơng đồng
nhất. Lớp có bề dày thay đổi từ 0.2m  0.4m.
Lớp 2. Sét pha, màu xám nâu - nâu hồng, trạng thái dẻo cứng.
Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 0.2m  0.4m; Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 2.5m  6.5m. Bề
dày lớp thay đổi từ 2.3m  6.2m.
Lớp 3. Sét pha, màu nâu gụ - xám nâu, trạng thái dẻo mềm.


Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 2.5m  3.5m; Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 3.5m  5.5m. Bề
dày lớp thay đổi từ 0.9m  3.0m.
Lớp 4. Sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo chảy, lẫn nhiều hữu cơ.
Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 4.2m  5.2m; Độ sâu đáy lớp thay đổi từ 6.2m  10.2m. Bề
dày lớp thay đổi từ 1.8m  5.0m.
Lớp 5. Cát hạt mịn, màu xám ghi, trạng thái xốp.
Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 3.5m  6.5m; Độ sâu đáy lớp và bề dày lớp chưa xác định

được do các hố khoan đều kết thúc trong lớp này ở độ sâu 7.0m. Bề dày lớn nhất đã khoan
vào lớp này là 3.5m (HK1).
Lớp 6. Cát hạt mịn, màu xám ghi, trạng thái chặt vừa.
Độ sâu mặt lớp thay đổi từ 6.2m  10.2m. Độ sâu đáy lớp và bề dày lớp chưa xác định
được các hố khoan HK3, HK7 do các hố khoan đều kết thúc ở độ sâu 7.0m, ở hố khoan K2
độ sâu đáy lớp 25.5 và bề dày lớn lớp này là 15.3m.
Lớp 7. Sét pha, màu nâu hồng - xám nâu, trạng thái dẻo mềm.
Gặp ở hố khoan K2.
Độ sâu xuất hiện: 25.5m; Độ sâu kết thúc: 39.5m. Bề dày 13.3m
TK. Sét pha, xám gụ, xám đen, lẫn nhiều hữu cơ, trạng thái dẻo mềm.
Thấu kính này gặp ở hố khoan K2 nằm kẹp trong lớp 7
Độ sâu xuất hiện: 35.8m; Độ sâu kết thúc: 36.5 m; Bề dày 0.7m
Lớp 8. Cát hạt mịn, màu xám ghi, trạng thái chặt.
Gặp ở hố khoan K2. Độ sâu xuất hiện 39.5m; Độ sâu kết thúc 42.5m. Bề dày 3.0m
Lớp 9. Sét pha màu xám nâu, trạng thái dẻo chảy.
Gặp ở hố khoan K2; Độ sâu xuất hiện 42.5m; Độ sâu kết thúc 47.0. Bề dày 4.5m
Lớp 10. Đá vơi, phong hố nứt nẻ rất mạnh, màu xám trắng - nâu vàng. RQD = 10 20%.
Độ sâu xuất hiện 47.0m, độ sâu kết thúc và bề dày chưa xác định được do hố khoan kết
thúc trong lớp này ở độ sâu 50.0m. Đặc biệt chú ý trong lớp này thường xuất hiện các hoạt
động karst làm lớp đá vơi khơng ổn định.
Lớp đá vơi tại vị trí khảo sát ở thị trấn Quốc Oai (hố khoan QO-01 và QO-02) và ở xã
Thạch Thán (QO-03) bị phong hóa đến phong hóa hồn tồn
Bảng 2.4. Cao độ mặt lớp đá vơi
Cao độ đáy
Cao độ
Hố khoan
lớp
Tính chất
mặt lớp (m)
(m)

Đá vơi bị phong hóa, màu xám
45,5
46,2
sáng, trạng thái cứng
QO-01
Đá vơi tươi, xám đen, xám sáng,
46,2
47,2
rất cứng
Đá vơi bị phong hóa hồn tồn đến
QO-02
45,5
53
vỡ vụn, màu xám xanh
Đá vơi bị phong hóa, màu xám
37,5
41,5
xanh, xám sáng
QO-03
41,5
42
Đá vôi tươi màu xám sáng, trạng


thái cứng
- Khảo sát tại xã Yên Sơn cho thấy đá vơi màu xám trắng, xám xanh. Đá có mức độ
phong hóa khơng đồng đều, nứt nẻ mạnh đến trung bình, đá có độ cứng thấp đến trung bình,
tỷ lệ lấy lõi nhìn chung rất thấp TCR=0-20%, chỉ số chất lượng đá RQD=0-10%.
Các hang Karst này có chiều dày từ 0,4m đến 1,2m. Q trình khoan thăm dị khi gặp
hang tiêu hao nước nhẹ, hoặc mất nước hoàn toàn, trong hang có chứa chất lấp nhét là sét pha

lẫn ít dăm, sạn trạng thái ẩm ướt.
2.5. Các quá trình và hiện tƣợng địa chất động lực cơng trình
2.5.1. Hiện tƣợng Karst
+ Karst mặt:
Mặc dù khơng điển hình, nhưng một số dạng địa hình karst trên mặt được hình thành
do hịa tan (ca rư). Địa hình ca rư có kích thước vừa phải và nằm nghiêng theo hướng cắm
của các lớp đá vơi gặp ở Sài Sơn.
+ Karst ngầm: đó là hang Cắc Cớ ở khối núi Sài Sơn và động Hồng Xá ở khối núi đá
vơi Hồng Xá.
Hang Hàm ếch: chỉ quan sát được ở chân khối núi đá vôi Hoàng Xá.
2.5.2. Hiện tƣợng sụt lún đất
Sụt lún ngoài nguyên nhân chủ yếu từ kiến tạo địa chất còn còn có sự ảnh hưởng của
nền đất yếu, sự khai thác nước ngầm và một phần do hiện tượng sụt lún karst.

Hình 2.17. Lún nứt nhà ở xã Ngọc Mỹ, huyện Quốc Oai


Hình 2.19. Sụt lún ở thị trấn Quốc Oai [16]
CHƢƠNG III: CÁC VẤN ĐỀ VỀ KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, THI CÔNG XÂY DỰNG
NHÀ CAO TẦNG TRÊN VÙNG KARST
3.1. Khái quát về q trình karst
Khi đá vơi, đá đơlơmit, đá phấn, đá macnơ, thạch cao, anhiđrit, muối mỏ và muối kali
bị nước trên mặt và nước dưới đất hoà tan và rửa lũa thì trên mặt đất hình thành những phễu,
những hố sụt cùng những dạng khác của địa hình, cịn ở bên trong đất đó là những chỗ trống,
khe rãnh và hang đủ kiểu loại. Người ta gọi tất cả những loại hình ở trên mặt và dưới đất
được tạo nên bằng cách như vậy là karst.
3.2. Khảo sát địa chất cơng trình trên vùng karst
Nhiệm vụ cơ bản của khảo sát ĐCCT trong vùng karst là: xác định mức độ nguy hiểm
của karst tác động đến cơng trình, mơi trường sinh thái và kinh tế xã hội; dự báo phát triển karst
trong giai đoạn xây dựng và sử dụng cơng trình; xác định khả năng kích hoạt karst trong q

trình sử dụng cơng trình do các tác động nhân sinh; soạn thảo chiến lược và các kiến nghị cụ
thể cho các giải pháp xử lý karst.
3.3. Thiết kế và thi công xây dựng nhà cao tầng trên vùng karst
3.3.1. Khái niệm về nhà cao tầng
Khái niệm nhà cao tầng theo Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế: Ngôi nhà mà chiều cao
của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngơi
nhà thơng thường thì được gọi là nhà cao tầng.
3.3.2. Các vấn đề về thiết kế và thi công xây dựng nhà cao tầng
- Việc thiết kế và xây dựng các cơng trình ở vùng karst bao giờ cũng phải dựa trên kết
quả nghiên cứu địa chất công trình chi tiết hơn so với các vùng khơng có karst. Khi thiết kế
các cơng trình trên diện tích xây dựng có karst thì phải có biện pháp xử lý, đảm bảo ổn định
nền móng.


CHƢƠNG IV: CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN XÂY
DỰNG NHÀ CAO TẦNG KHU VỰC HUYỆN QUỐC OAI VÀ KIẾN NGHỊ GIẢI
PHÁP KHẮC PHỤC
4.1. Các vấn đề địa chất cơng trình liên quan đến xây dựng nhà cao tầng khu vực
Quốc Oai, Hà Nội
4.1.1. Hiện tƣợng ma sát âm liên quan đến lún mặt đất
Khi đất xung quanh thân cọc lún nhiều hơn độ lún của cọc, chuyển vị tương đối giữa
cọc và đất sẽ có chiều ngược lại, do đó sức kháng bên giữa đất và cọc cũng có chiều ngược
lại. Sức kháng bên này khơng kháng lại tải trọng ngồi mà cịn góp phần đẩy cọc xuống, đó
gọi là sức kháng bên âm (tuy nhiên thuật ngữ hay sử dụng là ma sát âm).
Ảnh hưởng của ma sát âm đối với sự làm việc của cọc thể hiện ở 2 khía cạnh:
- Làm tăng tải trọng tác dụng lên cọc: Ngoài tải trọng từ kết cấu bên trên, cây cọc còn
phải chịu tác dụng của ma sát âm;
- Làm giảm khả năng chịu tải của cọc: Do một phần trọng lượng của đất được truyền
lên cọc nên áp lực của cột đất tại độ sâu mũi cọc giảm đi, làm giảm khả năng chịu tải của lớp
đất tựa cọc.

Tuy nhiên khi sức kháng mũi càng lớn thì độ lún của cọc càng nhỏ và mặt trung hòa
càng sâu xuống (nghĩa là ma sát âm càng lớn). Ma sát âm tạo ra áp lực tác dụng lớn hơn lên
mũi của cọc chống và có thể làm sập hang trong trường hợp cọc đặt trên nóc hang và bề dày
tầng đá vôi đặt cọc mỏng.
4.1.2. Nguy cơ sụt hang ngầm và các sự cố khi thi công hố đào
Trong khu vực nghiên cứu tồn tại lớp đất yếu là lớp đất sét ở trạng thái dẻo chảy, dẻo
mềm có hệ số rỗng e≥1, độ sệt B>1. Các lớp này phân bố ở các độ sâu khác nhau từ 0-47 m.
Do đó có thể xảy ra một số trường hợp sau:
a) Nguy cơ sụt hang ngầm
Khi khoan qua các lớp đất sẽ làm phá vỡ kết cấu của đất. Nếu chúng ta không dùng
các biện pháp bảo vệ thành hố khoan thì khi nước chảy xuống sẽ kéo theo vật liệu từ hai bên
thành hố khoan xuống và làm đất rỗng dần ra tạo ra các hang ngầm trong các lớp đất đó. Do
đó khả năng xảy ra sụt hang ngầm là rất lớn.
b) Các sự cố khi thi công hố đào
- Mất ổn định thành (mái) hố đào: sạt lở, trượt thành (mái) hố đào;
- Lún mặt đất xung quanh hố đào;
- Đẩy trồi đáy hố đào;
- Hư hỏng kết cấu móng và phần ngầm bên trong hố đào.
- Hư hỏng cơng trình lân cận hố đào như lún, dịch chuyển, nứt và biến dạng của kết
cấu và cơng trình ở lân cận xung quanh.
4.1.3. Một số khó khăn trong cơng tác khảo sát, thiết kế và thi cơng xây dựng
cơng trình trên khu vực karst
Trong cơng tác khảo sát qua lớp đá vơi bị phong hóa, nứt nẻ hoặc có thể gặp hang
karst thường gặp một số khó khăn:
+ Tỷ lệ mẫu khoan lấy được rất thấp nên trị số đánh giá chất lượng đá RQD thường
rất thấp.
+ Các nhà cao tầng hiện nay chủ yếu là móng cọc khoan nhồi, trong q trình thi cơng
qua vùng có hang karst thường hay gặp sự cố kỹ thuật như: mất búa khoan ở dưới đáy lỗ,

trượt búa, không rút được đầu khoan lên; không hạ được ống chống xuống cao độ yêu cầu
hoặc ống chống bị tụt xuống khi thi công…
4.2. Đề xuất giải pháp kỹ thuật phục vụ cho việc thiết kế và thi cơng xây dựng
cơng trình nhà cao tầng
4.2.1. Đối với trường hợp ma sát âm
Biện pháp giảm ma sát âm là tìm cách giảm ma sát giữa đất và cọc.
- Đưa yếu tố ma sát âm vào tính tốn thiết kế cọc (tính tốn sức chịu tải của cọc có kể
đến ma sát âm).
- Sử dụng biện pháp thi cơng thích hợp.
- Giảm diện tích mặt bên.
- Đối với cọc đúc sẵn, có thể quét bitum quanh thân cọc trong vùng chịu ma sát âm để
giảm ma sát.
- Xử lý bề mặt thân cọc.
4.2.2. Đối với công tác khảo sát, thiết kế và thi cơng xây dựng cơng trình
● Đối với các nhà cao tầng ở Hà Nội hiện nay do mật độ sử dụng đất ngày càng tăng
và lợi ích kinh tế của các nhà đầu tư mà các công trình cao tầng thường từ 20 tầng trở lên.
Với quy mơ cơng trình như vậy và điều kiện địa chất cơng trình tại khu vực xây dựng, chúng
tơi đề xuất chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi.
Tuy nhiên cọc khoan nhồi cũng tồn tại một số nhược điểm thể hiện qua các sự cố
trong q trình thi cơng. Đặc biệt đối với cọc khoan nhồi trong vùng hang động karst thì cịn
có khả năng xảy ra nhiều sự cố như đã đề cập ở phần trước, do đó chúng ta phải có kết quả
nghiên cứu chi tiết, cụ thể về khu vực dự kiến xây dựng cơng trình, phải dự phịng các sự cố
có thể xảy ra, hiểu rõ ngun nhân và có biện pháp phịng ngừa. Cụ thể như sau:
- Công tác khảo sát:
+ Tăng cường mật độ hố khoan thăm dị một cách phù hợp. Vị trí cơng trình thăm dị
bảo đảm khống chế về mặt khơng gian theo các hướng.
+ Trong quá trình khoan phải theo dõi chặt chẽ và mô tả khoan ở hai bên địa tầng chi
tiết, ghi chép chính xác tốc độ khoan, lượng mất dung dịch trên từng đoạn khoan qua, đặc
biệt là ở khu vực có phát triển hang karst.
+ Khi gặp hang karst đều phải tiến hành khoan khảo sát qua tầng hang karst và khoan

vào lớp đá gốc từ 2 – 3m.
+ Trường hợp karst phát triển mạnh và phức tạp thì giai đoạn lập bản vẽ thi cơng nhất
thiết phải khoan vào từng vị trí cọc.
- Cơng tác thiết kế:
+ Trước khi lựa chọn giải pháp thiết kế: số lượng cọc, đường kính cọc, giải pháp giữ
thành vách cần phải nghiên cứu kỹ lượng hồ sơ khảo sát địa chất, thủy văn.
+ Trong hồ sơ thiết kế phải có lưu ý rõ ràng về tình trạng karst, các vấn đề cần chú ý
trong các giai đoạn thi công, các sự cố có thể xảy ra và đưa ra các giải pháp xử lý hang karst
ở phạm vi thân cọc.
+ Lựa chọn đường kính cọc khoan nhồi trong nền đá vơi có hang karst khơng nên nhỏ
hơn 1,2m.
- Cơng tác thi công xây dựng:
Công đoạn khoan tạo lỗ trong quá trình thi cơng cọc khoan nhồi trong vùng có hang
karst rất phức tạp, có thể nói đây là điểm khác biệt nổi bật để phân biệt thi công cọc khoan


nhồi thơng thường và cọc khoan nhồi trong vùng có hang karst. Từ thực tế cho thấy có thể
khoan lỗ theo các phương pháp khoan xoay tuần hoàn thuận, khoan xoay tuần hoàn nghịch
dùng dung dịch bentonit làm nổi mùn khoan và giữ thành vách. Khi gặp hang karst thì có thể
tăng khối lượng riêng của dung dịch và nâng
● Công tác thi công hố đào:
Khi thiết kế ưu tiên biên pháp thi công hố đào với mái dốc tự nhiên cho các trường
hợp mặt bằng thi công rộng, không có các cơng trình xây dựng liền kề. Nếu khơng có khả
năng thi cơng đào đất với mái dốc tự nhiên, có thể áp dụng biện pháp thi cơng với các giải
pháp chống giữ thành hố đào sau: tường cừ ván thép; tường cừ bằng cọc đất xi măng; tường
cừ bằng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc khoan nhồi; tường bê tơng cốt thép trong đất.
Khi có dấu hiệu xảy ra sự cố thì phải giảm tải trên khu vực lân cận hố đào như di
chuyển đất thừa, các vật tư, phương tiện thi công ra xa hố đào; san lấp lại phần hố đã đào;
giảm độ dốc thành (mái) hố đào; gia cường các hệ neo hoặc kết cấu chống đỡ thành hố đào;
giảm thiểu bơm, hút hạ thấp mực nước ngầm; giảm thiểu các hoạt động thi công gây chấn

động mạnh tại các khu vực lân cận như đóng, ép cọc, hoạt động vận chuyển bằng các xe tải
nặng.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả trình bày ở trên, các kết luận được rút ra như sau:
1. Điều kiện địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu được đặc trưng bởi: địa hình
phong phú và đa dạng, tồn tại cả karst mặt và karst ngầm. Các thành tạo đá gốc chủ yếu là đá
cacbonat với hàm lượng calcit va dolomit cao do đó rất thuận lợi cho quá trình karst. Đá gốc
bị các hệ thống khe nứt, đặc biệt là hệ thống khe nứt cắt lớp phân cắt mạnh mẽ. Lớp trầm tích
phủ có bề dày 31m - 47m, có các lớp đất yếu (lớp 4, lớp 9) thuộc hệ tầng Thái Bình. Lớp bên
dưới là đá vơi bị phong hóa ở các mức độ khác nhau, đơi chỗ gặp hang karst.
2. Trong khu vực nghiên cứu, các vấn đề địa chất cơng trình liên quan đến xây dựng
nhà cao tầng bao gồm: Hiện tượng ma sát âm, nguy cơ sụt hang ngầm, các sự cố khi thi công
khoan, hố đào trong lớp đất yếu và một số khó khăn trong cơng tác khảo sát, thiết kế và thi
cơng xây dựng cơng trình trên khu vực karst.
3. Đề xuất giải pháp kỹ thuật phục vụ cho việc thiết kế và thi cơng xây dựng cơng
trình nhà cao tầng:
- Đối với trường hợp ma sát âm: Đưa yếu tố ma sát âm vào tính tốn thiết kế cọc, sử
dụng biện pháp thi cơng thích hợp, giảm diện tích mặt bên, đối với cọc đúc sẵn có thể quét
bitum quanh thân cọc trong vùng chịu ma sát âm để giảm ma sát.
- Đối với công tác khảo sát, thiết kế và thi cơng xây dựng cơng trình:
Cơng tác khảo sát: Tăng cường mật độ hố khoan thăm dò một cách phù hợp; Chú ý gia
cố thành hố khoan bằng dung dịch bentonit với các chỉ tiêu phù hợp; Xác định tỷ lệ % vơi hóa
để đánh giá hiện trạng karst; Khi gặp hang karst đều phải tiến hành khoan khảo sát qua tầng
hang karst và khoan vào lớp đá gốc từ 2 – 3m.
Công tác thiết kế: Lựa chọn đường kính cọc khoan nhồi trong nền đá vơi có hang
karst không nên nhỏ hơn 1,2m.
References
Tài liệu tiếng việt:

1. Bộ Xây dựng (2006), TCXDVN 366 : 2006 Chỉ dẫn kỹ thuật cơng tác khảo sát
địa chất cơng trình cho xây dựng trong vùng karst.
2. Bộ Xây dựng (2006), Hướng dẫn kỹ thuật phịng ngừa sự cố thi cơng hố đào trong vùng
đất yếu.
3. Bộ Xây dựng (2006), TCXDVN 194 : 2006 Nhà cao tầng – công tác khảo sát địa kỹ thuật.
4. Công ty tư vấn khảo sát và thiết kế CDIC (2008), Báo cáo khảo sát địa chất cơng trình dự
án Khu đơ thị sinh thái và trung tâm thương mại Quốc Oai.
5. Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Vinaconex (2008), Báo cáo kết quả khảo sát địa chất
cơng trình cầu sơng Đáy km 15+358.
6. Đại học Quốc gia Hà Nội (2011), Báo cáo Nghiên cứu địa mạo và địa chất khu vực Quốc
Oai, Hà Nội (diện tích 10 km2).
7. Nguyễn Quang Chiêu, Thiết kế và thi công nền đắp trên đất yếu, Nhà Xuất bản xây dựng.
8. Trần Văn Huy (2011), Đánh giá mức độ tổn thương tài nguyên – môi trường huyện Quốc
Oai, Hà Nội, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học khoa học tự nhiên.
9. Nguyễn Thị Thúy Huyền, Nghiên cứu tai biến sụt lún bề mặt đất và đề xuất biện pháp xử
lý tại khu vực Quốc Oai – Hà Nơi, Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học khoa
học tự nhiên.
10. Nguyễn Bá Kế (chủ biên), Nguyễn Tiến Chương, Nguyễn Hiền, Trịnh Thành Huy (2004),
Móng nhà cao tầng, Kinh nghiệm nước ngoài. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội – 2004.
11. Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái, Móng cọc, phân tích và thiết kế. Nhà xuất bản khoa học và
kỹ thuật.
12. V.Đ. Lômtađze, Địa chất động lực công trình, Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên
nghiệp Hà Nội (1982).
13 . Lê Trọng Thắng, “Một số vấn đề về khảo sát địa chất cơng trình trong vùng karst phát
triển mạnh”, Đại học Mỏ - Địa chất.
14. Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Tuấn Anh, Cọc khoan nhồi trong vùng hang động Karst.
Nhà xuất bản xây dựng.
15. Nguyễn Uyên, Nguyễn Văn Phương, Nguyễn Định và Nguyễn Xuân Diến (2002), Địa
chất cơng trình. Nhà xuất bản xây dựng.
16. Website liên kết:

Tài liệu tiếng anh:
17. Vietnam National University (2011), Soil investigation report in Quoc Oai, Hanoi.
18. Thomas M. Tharp, 1999. Mechanics of upward propagation of cover-collapse sinkholes.