Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến lún và các công trình trên bề mặt tại thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGUYỄN THẠCH BÍCH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Q TRÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG
HẦM BẰNG TỔ HỢP KHOAN ĐÀO HẦM (TBM) ĐẾN LÚN VÀ CÁC
CƠNG TRÌNH TRÊN BỀ MẶT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội - 2022


NGUYỄN THẠCH BÍCH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Q TRÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG
HẦM BẰNG TỔ HỢP KHOAN ĐÀO HẦM (TBM) ĐẾN LÚN VÀ CÁC
CƠNG TRÌNH TRÊN BỀ MẶT TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông
Mã số: 9580205

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1: PGS.TS Nguyễn Phương Duy
2: GS.TS Trần Đức Nhiệm


“Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến

lún và các cơng trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được
thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phương Duy,
và GS.TS Trần Đức Nhiệm. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày
trong luận án này trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam
đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã được cảm ơn và các thơng
tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Hà Nội, Ngày

tháng

năm 2022

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thạch Bích

Page i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn
Phương Duy, GS.TS. Trần Đức Nhiệm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện
và động viên trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận án.
Tác giả chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô bộ mơn Cầu Hầm, Khoa Cơng Trình,
Khoa Đào tạo Sau đại học trường Đại học Giao thông vận tải đã tạo điều kiện thuận lợi

giúp đỡ và hướng dẫn trong suốt thời gian tác giả nghiên cứu tại Bộ môn và Khoa.
Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể các thầy cơ, các nhà khoa học đã đóng góp nhiều ý
kiến quý báu và có giá trị cho nội dung đề tài luận án.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các bạn bè, đồng nghiệp tận tình giúp đỡ và động viên
trong suốt quá trình tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thành viên gia đình đã thơng
cảm tạo điều kiện và chia sẻ những khó khăn trong suốt q trình học tập, nghiên cứu
và hồn thành luận án.
Trong khn khổ một luận án Tiến sĩ khoa học kỹ thuật, chắc chắn chưa đáp ứng
được một cách đầy đủ những vấn đề đã nêu ra. Tôi xin chân thành cảm ơn và tiếp thu
nghiêm túc những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp.
Hà Nội, ngày

tháng năm 2022
Tác giả

Nguyễn Thạch Bích


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................... ii
MỤC LỤC........................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH VẼ..................................................................................... ix
PHẦN MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI.......7
1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM METRO TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM.................................................................................................... 7
1.1.1

Tình hình xây dựng Metro trên thế giới.................................................... 7

1.1.2

Tình hình xây dựng Metro tại Việt Nam................................................. 11

1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM METRO BẰNG CÔNG NGHỆ TBM VÀ
CÁC VẤN ĐỀ PHÁT SINH............................................................................. 13
1.2.1 Sự ra đời và phát triển công nghệ TBM..................................................... 13
1.2.2. Phân loại TBM.......................................................................................... 16
1.2.3. Các vấn đề phát sinh trong q trình thi cơng hầm Metro bằng TBM......18
1.3 CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG CỦA
VIỆC THI CÔNG HẦM METRO ĐẾN CÁC CƠNG TRÌNH TRÊN MẶT
ĐẤT.................................................................................................................... 23
1.3.1

Những tác động của việc xây dựng đường hầm và Metro đến cơng trình

trên mặt đất.......................................................................................................... 23
1.3.2 Phân loại hư hỏng của các cơng trình lân cận do lún bề mặt.....................25
1.3.3

Quan trắc chuyển dịch nền móng nhà cao tầng trong giai đoạn thi cơng

móng và tầng hầm............................................................................................... 26
1.3.4

Phân tích đánh giá kết quả quan trắc chuyển dịch nền móng và tầng hầm

nhà cao tầng........................................................................................................ 26
1.3.5 Các cơng trình nghiên cứu trong nước về biến dạng, lún các cơng trình đơ
thị xung quanh khu vực thi cơng Metro.............................................................. 27
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1............................................................................ 28


CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT DỰ TÍNH LÚN MẶT ĐẤT KHI THI CƠNG
ỐNG HẦM TRỊN.......................................................................................................29
2.1 PHÂN TÍCH VÀ DỰ BÁO LÚN MẶT ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP
LÝ THUYẾT..................................................................................................... 29
2.1.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết của Sagaseta (1987), Verruijt và
Booker (1996), Gonzalez và Sagaseta (2001)..................................................... 29
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết của Lee et al (1987), Rowe và Lee
(1992).................................................................................................................. 30
2.1.3. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết của Loganathan và Poulos (1998).....31
2.2 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP KINH
NGHIỆM VÀ BÁN KINH NGHIỆM.............................................................. 33
2.2.1.Phương pháp nghiên cứu kinh nghiêm Macklin và Field (1999)...............33
2.2.2.Phương pháp nghiên cứu bán kinh nghiêm sử dụng hệ số ổn định:...........33
2.2.3.Phương pháp nghiên cứu bán kinh nghiêm của Schmidt-Peck (1969).......35
2.2.4. Phương pháp nghiên cứu bán kinh nghiêm của Chow (1994)..................39
2.2.5. Phương pháp nghiên cứu bán kinh nghiêm của Mair và Taylor (1993)....40
CHƯƠNG 3 QUAN TRẮC - SO SÁNH KẾT QUẢ QUAN TRẮC LÚN BỀ MẶT
DỌC ĐOẠN TUYẾN NGẦM DỰ ÁN XÂY DỰNG TUYẾN METRO SỐ 1 BẾN
THÀNH – SUỐI TIÊN VỚI KẾT QỦA TÍNH TỐN THEO LÝ THUYẾT..........48
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN VÀ ĐOẠN TUYẾN METRO ĐI
NGẦM................................................................................................................48
3.2 Q TRÌNH THI CƠNG TUYẾN NGẦM VÀ CÔNG TÁC QUAN
TRẮC LÚN BỀ MẶT VÀ BIẾN DẠNG CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠ THỊ
TRÊN BỀ MẶT................................................................................................. 50

3.2.1 Tầm quan trọng của công tác quan trắc...................................................... 50
3.2.2 Mục đích, nội dung của cơng tác quan trắc................................................ 51
3.2.3. Ngun tắc thiết kế hệ thống quan trắc..................................................... 53
3.2.4 Các nội dung quan trắc............................................................................... 54
3.3 QUAN TRẮC VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ QUAN TRẮC....................57


3.3.1 Sơ đồ bố trí các điểm quan trắc lún dọc tuyến Metro ngầm thi công theo
TBM ................................................................................................................... 57
3.3.2 Kết quả quan trắc lún................................................................................ 57
3.3.3 Nhận xét.................................................................................................... 60
3.4 PHÂN TÍCH LÚN MẶT ĐẤT THEO CÁC CÔNG THỨC LÝ
THUYẾT VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ QUAN TRẮC.............................. 60
3.4.1 So sánh kết quả tính lún bề mặt theo các cơng thức lý thuyết và kết quả
quan trắc thực tế tại hiện trường.......................................................................... 60
3.4.2 So sánh đường cong lún tính theo các lý thuyết với kết quả quan trắc......64
3.5 Kết luận chương 3....................................................................................... 65
CHƯƠNG 4 PHÁT TRIỂN NGHIÊN CỨU DỰ ĐOÁN LÚN BỀ MẶT VÀ XÂY
DỰNG CÁC CƠNG THỨC THỰC NGHIỆM DỰ TÍNH ĐỘ LÚN BỀ MẶT.......67
4.1 ĐỀ XUẤT CƠNG THỨC TÍNH HỆ SỐ MẤT MÁT THỂ TÍCH VLoss 67
4.1.1 Khái niệm hệ số mất mát thể tích VL......................................................... 67
4.1.2 Phân tích các tương quan giữa Hệ số mất thể tích Vloss với các yếu tố đặc
trưng ................................................................................................................... 68
4.1.3 Đề xuất công thức tính Vloss..................................................................... 74
4.1.4 Áp dụng cơng thức VL trong tính toán lý thuyết và so sánh với kết quả
quan trắc thực địa................................................................................................ 78
4.2 ĐỀ XUẤT CƠNG THỨC TÍNH ĐỘ LÚN LỚN NHẤT Smax..............86
4.2.1 Định dạng tương quan giữa Độ lún lớn nhất (Smax) với các yếu tố đặc
trưng 86
4.2.2. Đề xuất cơng thức tính Smax.................................................................... 91

4.2.3 Áp dụng cơng thức Smax trong tính tốn lý thuyết và so sánh kết quả tính với
kết quả quan trắc thực địa..............................................................................................95
4.3 ĐỀ XUẤT CƠNG THỨC TÍNH THƠNG SỐ BỀ RỘNG MÁNG
LÚN.................................................................................................................... 98
4.3.1 Khái niệm thông số bề rộng máng lún i..................................................... 98
4.3.2 Nghiên cứu mối tương quan giữa hệ số i với các yếu tố liên quan............99
4.3.3 Nghiên cứu xây dựng công thức hệ số máng lún i................................... 100


4.3.4 Áp dụng cơng thức i trong tính tốn lý thuyết và so sánh kết quả tính với
kết quả quan trắc thực địa................................................................................. 101
4.3.5 So sánh đường cong lún tính bằng Smax, Vloss và i đề xuất với kết quả
tính bằng các lý thuyết khác.............................................................................. 102
CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PTHH ẢNH HƯỞNG THI
CÔNG HẦM BẰNG TBM ĐẾN CƠNG TRÌNH TRÊN BỀ MẶT TRONG ĐƠ
THỊ.............................................................................................................................. 106
5.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH BÀI TỐN PTHH CẢI TIẾN
TÍNH LÚN BỀ MẶT VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ĐẾN CƠNG TRÌNH
TRÊN MẶT ĐẤT............................................................................................ 106
5.1.1 Đề xuất phương pháp mơ hình bài tốn PTHH cải tiến...........................106
5.1.2 So sánh kết quả phân tích bằng phương pháp cải tiến với số liệu quan
trắc 108
5.2 Áp dụng Mơ hình bài tốn bằng theo phương pháp PTHH cải tiến đánh
giá tác động thi công đường hầm đến các loại móng cơng trình trên mặt
đất .................................................................................................................... 109
5.2.1 Mơ hình bài tốn theo phương pháp PTHH cải tiến................................. 109
5.2.2.Phân tích kết quả bài tốn thi cơng hai ống hầm song song.....................111
5.2.3 Kết luận................................................................................................... 118
5.3 NHỮNG ĐỀ XUẤT NHẰM KIỂM SỐT TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG
Q TRÌNH THI CƠNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG TBM ĐẾN CÁC CƠNG

TRÌNH TRÊN BỀ MẶT................................................................................. 119
5.3.4 Ảnh hưởng của lún bề mặt đến cơng trình lân cận.................................. 124
5.3.5 Các giới hạn phá hoại cơng trình.............................................................. 125
5.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5.......................................................................... 127
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 129
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH...133
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 134


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 : Mạng lưới và dự án đầu tư đường sắt đô thị đến năm 2020 của Hà
Nội.....................................................................................................12
Bảng 1.2: Bảng phân loại TBM...........................................................................17
Bảng 2.1 Công thức xác định Smax...................................................................... 36
Bảng 2.2: Công thức xác định tham số bề rộng i:...............................................37
Bảng 3.1. Số lần đo chuyển vị của các điểm đo [120]........................................55
Bảng 3.2 Các hạng mục khảo sát cơng trình dọc tuyến Bến Thành Suối Tiên
[120]..................................................................................................56
Bảng 3.3 So sánh kết quả quan trắc với kết quả tính toán theo Peck ( 1969).....61
Bảng 3.4 So sánh kết quả quan trắc với kết quả tính tốn theo New & O’Reilly
(1982) và Mair (1993).......................................................................62
Bảng 3.5 So sánh kết quả quan trắc với kết quả tính tốn theo Attewell (1977) ;
Clough & Schmidt (1981) và Atkinson & Potts (1979)....................63
Bảng 3.6: Sai số trung bình của độ lún lớn nhất giữa kết quả tính với quan trắc64
Bảng 4.1 Quan hệ giữa hệ số mất mát thể tích và áp lực bơm vữa bên thành p269
Bảng 4.2 Quan hệ giữa hệ số mất mát thể tích với áp lực bơm vữa bên thành p2
và độ sâu đặt hầm..............................................................................72
Bảng4.3: Số liệu quan trắc lún bề mặt tại mặt căt điển hình...............................75
Bảng4.4: Kết quả tính Vloss theo số liệu quan trắc hiện trường.........................76
Bảng 4.5 Kết quả hệ số mất mát thể tích VL tính theo công thức đề xuất...........83

Bảng 4.6 So sánh kết quả Vloss tính tốn theo cơng thức đề xuất với Vloss quan
trắc.....................................................................................................84
Bảng 4.7 Giá trị lún lớn nhất tương ứng với các trường hợp đường kính hầm...87
Bảng 4.8 Giá trị lún lớn nhất tương ứng với các trường hợp đường độ sâu hầm
.......................................................................................................

88

Bảng 4.9 Độ lún lớn nhất Smax ứng với các hệ số Vloss...................................89
Bảng 4.10 Dữ liệu quan trắc từ Km 1+500 đến KM 0+850................................92
Bảng 4.11 Độ lún lớn nhất Smax tình theo cơng thức đề xuất............................95


Bảng 4.12. So sánh kết quả lún lớn nhất giữa số liệu quan trắc với kết quả tình
tốn bằng cơng thức Smax đề xuất....................................................96
Bảng 4.13 Sai số trung bình của độ lún lớn nhất giữa kết quả tính.....................97
Bảng 4.14 So sánh kết quả tính hệ số i theo cơng thức đề xuất.......................102
và so sánh với số liệu quan trắc.........................................................................102
Bảng 5.1 Phương pháp mơ hình bài tốn PTHH cải tiến tính lún mặt đất và
chuyển vị đáy móng cơng trình hiện hữu trên mặt đất....................108
Bảng 5.2 Thông số đầu vào cho các lớp đất......................................................111
Bảng 5.3 Các đặc tính của vật liệu vỏ hầm và kết cấu móng cơng trình mặt đất
.....................................................................................................

111

Bảng 5.4 Chuyển vị móng nơng khi thi cơng ống hầm bên trái........................113
Bảng 5.5 Chuyển vị móng nơng khi thi cơng hai ống hầm...............................114
Bảng.5.7 Chuyển vị đáy móng cọc khi thi công hai ống hầm...........................117
Bảng 5.8 . Tiêu chuẩn giới hạn phá hoại các cơng trình nhà do biến dạng mặt đất

.....................................................................................................

125

Bảng 5.9. Phân loại các hư hỏng bề ngoài trên tường (Burland & Wroth, 1975)
.....................................................................................................

126

Bảng 5.10. Quan hệ giữa loại hư hỏng và biến dạng kéo giới hạn....................126


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 0.1: Hiện trạng giao thơng cơng cộng tại Hà Nội.........................................1
Hình 0.2: Mơ hình thi cơng tuyến Metro ngầm chìm trong đơ thị........................3
Hình 0.3: Hiện tượng lún sụt mặt đường do thi cơng tuyến Metro ngầm.............3
Hình 0.4: Các loại mất thể tích khi thi cơng hầm bằng cơng nghệ TBM..............3
Hình 1.1: Biểu đồ các thơng số chính của một số hệ thống Metro nổi tiếng trên
thế giới.................................................................................................7
Hình 1.2: Bản đồ mạng lưới hệ thống tàu điện ngầm tại Paris..............................8
Hình 1.3: Bản đồ mạng lưói tàu điện ngầm tại Matxcơva.....................................9
Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới Metro tại thành phố London..................................10
Hình 1.5 : Sơ đồ tàu điện ngầm tại NewYork......................................................11
Hình 1.6: Bản đồ qui hoạch hệ thống Metro tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh.....13
Hình 1.7: Sơ đồ thi cơng bằng khiên...................................................................14
Hình 1.8: Quy luật biến dạng chung của mặt đất................................................18
Hình 1.9. Sơ đồ lún theo mặt cắt ngang khi thi cơng bằng khiên........................19
Hình 1.10: Hiện tượng sập lở tại một gương khi thi công hầm tại thành phố
Muenchen (Munich), Đức, 1994........................................................21
Hình 1.11: Sập hầm đường tàu điện ngầm (MRT).............................................22

Hình 1.12: Một phần của đường cao tốc bị sập phía trên cơng trường xây dựng
đường hầm cho tuyến tàu điện ngầm mới ở Sao Paulo, Brazil, ngày 1
tháng 2 năm 2022...............................................................................23
Hình 1.13:Các dạng ảnh hưởng của phễu lún tới cơng trình bề mặt [01]............24
Hình 1.14: Định nghĩa biến dạng của cơng trình (sau Burland, 1995)................25
Hình 1.15. Mơ hình hố cơng trình như một dầm đàn hồi và định nghĩa độ võng
tương đối (Burland và Wroth, 1975)..................................................26
Hình 2.1: Các yếu tố của biến dạng bề mặt và đường biên của khối chuyển dịch
........................................................................................................

31

Hình 2.2:Biến dạng theo phương thẳng đứng và phương ngang khi đào hầm

32

Hình 2.3: Các yếu tố hình học sử dụng cho tính tốn hệ số ổn định ở thời điểm
phá hoại (hệ số ổn định tới hạn).........................................................34


Hình 2.4: Đường cong Gauss đối với máng lún ngang và mất mát đất Vt..........35
Hình 2.5 Dịch chuyển bề mặt ngang và đường cong lún ngang..........................38
Hình 2.6 Đường cong lún dọc phía trên đường tim hầm (Attewell, 1986)..........39
Hình 2.7: So sánh giữa mô tả lún bề mặt của Gaussian và của Sagaseta ở cùng
độ lún Smax.......................................................................................... 40
Hình 2.8 Một số mơ hình phần tử thường dùng..................................................42
Hình 3.1. Quy hoạch mạng lưới tàu điện ngầm thành phố Hồ Chí Minh............48
Hình 3.2 Đoạn tuyến Metro đi ngầm từ Ga Bến Thành – Ga Ba Son................50
Hình 3.3 Phối cảnh 3D Đoạn tuyến Metro đi ngầm............................................50
Hình 3.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo chuyển vị mặt đất theo phương dọc hầm........54

Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thiết bị đo chuyển vị mặt đất theo phương ngang hầm....54
Hình 3.8. Đoạn Khu gian từ ga Ba Son đến Ga Nhà Hát Lớn.............................57
Hình 3.9. Mặt bằng bố trí điểm đo quan trắc lún [120].......................................57
Hình 3. 10 Kết quả đo lún bề mặt dọc đoạn tuyến Metro...................................58
Hình 3.11: Kết quả khảo sát số liệu đo lún tại mặt cắt KM 1+400......................59
Hình 3.12: Kết quả khảo sát số liệu đo lún một số tại mặt cắt............................60
Hình 3.13. Các biểu đồ so sánh lún bề mặt giữa quan trắc và tính theo lý thuyết
........................................................................................................

65

Hình 4.1 Các giai đoạn thi cơng hầm bằng TBM................................................67
Hình 4.2 Các tổn thất thể tích trong quá trình đào hầm bằng TBM...................68
Hình 4.3 Kết quả phân tích lún bề mặt do thi cơng ống hầm TBM ứng với áp
lực bơm vữa thay đổi từ 0.15Mpa -0,3Mpa.......................................69
Hình 4.4 . Đường cong lún tại mặt cắt điển hình................................................69
Hình 4.5 Tương quan áp lực bơm vữa sau vỏ với mất mát thể tích theo phân tích
số........................................................................................................70
Hình 4.6: Tương quan áp lực bơm vữa sau vỏ với mất mát thể tích theo quan
trắc......................................................................................................71
Hình 4.7 Tương quan áp lực bơm vữa sau vỏ với mất mát thể tích và độ sâu đặt
hầm.....................................................................................................71
Hình 4.8: Tương quan mất mát thể tích và X.....................................................73


Hình 4.9 Tương quan mất mát thể tích và Y......................................................73
Hình 4.10:Tương quan mất mát thể tích và (1/V)..............................................74
Hình 4.11:Đường cong lún bề mặt ngoại suy từ số liệu quan trắc......................76
Hình 4.12 Đoạn khu gian từ Ga Ba Son đến Ga Bến Thành. [121]....................79
Bảng 4.3 Các thông số điều kiện địa chất tại các mặt cắt [121]..........................80

Hình 4.14 : Vị trí 4 sensors ở vị trí đầu buồng khoan [122]................................81
Hình 4.15: Màn hình điều khiển máy khoan trong quá trình khoan. [122].........81
Hình 4.16 : Phiếu khảo sát áp lực vữa bơm. [122]..............................................82
Hình 4.16 : Biểu đồ so sánh Vloss tính tốn với Vloss Quan trắc.......................85
Hình 4 17.Đường cong lún bề mặt tương ứng các trường hợp đường kính hầm 87
Hình 4.18. Biểu đồ quan hệ tương quan giữa Smax và D...................................87
Hình 4.19 Biểu đồ quan hệ tương quan giữa Smax và Z....................................88
Hình 4.20 Đường cong lún bề mặt tương ứng các trường hợp độ sâu đặt hầm...88
Hình 4.21: Biểu đồ tương quan giữa Smax và Vloss theo PTHH.......................90
Hình 4.22 Biểu đồ tương quan giữa Smax và Vloss theo xác xuất thống kê......90
Hình 4.23 Biểu đồ tương quan giữa Smax và tỷ lệ (D.P/Z)................................91
Hình 4.24 Biểu đồ so sánh kết quả lún bề mặt giữa số liệu quan trắc và tính tốn
theo cơng thức Smax đề xuất.............................................................97
Hình 4.25 .Biểu đồ tương quan giữa I và ( Z/D)................................................99
Hình 4.26 .Biểu đồ tương quan giữa I và ( P/Z).................................................99
Hình 4.27 Biểu đồ so sánh đường cong lún bề mặt giữa số liệu quan trắc và
đường cong lún tính tốn theo cơng thức Smax, Vloss và i đề xuất với
các đường cong lún tinh theo các lý thuyết khác.............................103
Hình 5.1 Ảnh hưởng của lún bề mặt đến cơng trình bên trên và hệ móng cọc A,
B, C – Vùng ảnh hưởng rõ rệt; D- Vùng ít ảnh hưởng.....................107
Hình 5.3 So sánh chuyển vị đáy móng tính tốn PTHH với số liệu quan trắc. 109 Hình
5.4 Mơ hình PTHH bài tốn ảnh hưởng tới móng nơng do thi cơng hai ống hầm song
song cùng cao độ........................................................................................110
Hình 5.5 Mơ hình PTHH bài tốn ảnh hưởng tới móng cọc do thi công hai ống
hầm song song cùng cao độ.............................................................110


Hình 5.6 Biến dạng lưới PTHH gây ra do thi công ống hầm thứ nhất, trường hợp
2 ống hầm cùng cao độ (móng nơng)...............................................111
Hình 5.7 Biến dạng lưới PTHH gây ra do thi công hai ống hầm, trường hợp 2

ống hầm cùng cao độ (móng nơng)..................................................112
Hình 5.8. Đường cong lún bề mặt sau khi thi cơng ống hầm bên trái...............112
Hình 5.9. Đường cong lún bề mặt sau khi thi công hai ống hầm song song.....112
Hình 5.10 Chuyển vị thẳng đứng và góc xoay đáy móng nơng do thi cơng ống
hầm trái............................................................................................114
Hình 5.11 Chuyển vị thẳng đứng và góc xoay đáy móng nơng do thi cơng hai
ống hầm song song...........................................................................114
Hình 5.12. Biến dạng lưới PTHH gây ra do thi công ống hầm thứ nhất, trường
hợp 2 ống hầm cùng cao độ (móng cọc)..........................................115
Hình 5.13. Biến dạng lưới PTHH gây ra do thi công hai ống hầm, trường hợp 2
ống hầm cùng cao độ (móng cọc)....................................................115
Hình 5.14. Đường cịng lún mặt đất có móng cọc khi thi cơng ống hầm bên trái
......................................................................................................

115

Hình 5.15 Đường cong lún mặt đất có móng cọc khi thi cơng hai ống hầm.....116
Hình 5.17 Chuyển vị thẳng đứng và góc xoay đáy móng cọc khi thi cơng ống
hầm trái............................................................................................117
Hình 5.18 Chuyển vị thẳng đứng và góc xoay đáy móng cọc khi thi cơng hai ống
hầm...................................................................................................118
Hình 5.18 Chuyển vị thẳng đứng và chuyển vị góc xoay của cơng trình.........125
Hình 5.19 Chuyển vị ngang của cơng trình.......................................................125
Phụ lục 1a: Mặt bằng bố trí điểm đo quan trắc lún...........................................145


“Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến
lún
và các cơng trình trên bề mặt tại thành phố Hồ Chí Minh” – Nguyễn Thạch Bích – Đại học GTVT

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Khái quát, đặt vấn đề nghiên cứu
Hiện nay, tại các đô thị lớn, nhu cầu xây dựng nhà ở, cụm cơng trình cơng cộng,
các khu cơng nghiệp, mạng lưới giao thông phát triển mạnh mẽ. Mức sống của người dân
tăng lên địi hỏi những khơng gian xanh cho mơi trường. Trong bối cảnh đó, khơng gian
mặt đất khơng đáp ứng được nữa, đã đến lúc bắt buộc phải tính đến việc sử dụng các
khơng gian ngầm chìm.
Trong lĩnh vực giao thơng, với những giải pháp tình thế như đã vận dụng hiện nay
không thể giải quyết triệt để các tồn tại của giao thông đô thị như tại Hà Nội và TP Hồ
Chí Minh. Sự tăng trưởng dân số, đặc biệt là dân số đô thị kéo theo nhu cầu phương tiện
giao thông tăng mạnh. Với sự phát triển giao thông không ngừng kéo theo mức độ nguy
hiểm của môi trường sinh thái. Cấu trúc giao thông đô thị không thể thiếu mạng lưới
phân nhánh, các đường trục giao thông qua các khu dân cư, khu công nghiệp cơ quan
trường học….đảm bảo cho nhu cầu đi lại của người dân theo các hướng khác nhau. Đô
thị càng phát triển lưu lượng hành khách ngày càng lớn mà các mạng lưới giao thông
hành khách hiện tại như xe buýt sẽ không đủ năng lực đảm bảo, xe buýt nhanh Hà Nội đã
đi vào hoạt động xong cũng không hiệu quả. Theo số liệu khảo sát cho thấy: Năm 2013:
Hà Nội có 57 điểm ùn tắc, TP HCM có 50 điểm. Từ 2008 đến nay: Toàn quốc 1379 vụ
ùn tắc kéo dài trên 1 giờ (Hà nội 336 vụ chiếm 24,4%, TPHCM 227 vụ chiếm 16,5%).
Nguyên nhân chính là do cơ sở hạ tầng giao thông đô thị Việt Nam chưa đáp ứng được
nhu cầu. Hà Nội: 3888 nút giao, 36 nút khác mức, 207 nút đèn tín hiệu. TPHCM : 4306
nút giao, hơn 648 nút giao đèn tín hiệu. Hải Phịng: 200 nút giao, 64 nút đèn tín hiệu

Hình 0.1: Hiện trạng giao thông công cộng tại Hà Nội
Các công trình đã nghiên cứu cũng cho thấy trong đơ thị lớn dân số trên 500.000
người có dịng hành khách vượt trên 10.000 người/1h theo 1 hướng thì nên sử dụng tàu
điện. Khi dòng khách ổn định 20.000 người/ 1h theo1 hướng thì việc vận chuyển hành
Page 1

“Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xây dựng đường hầm bằng tổ hợp khoan đào hầm (TBM) đến
lún
và
các công
trên bề bằng
mặt tạiMetro
thành phố
Chí Minh”
Thạch tình
Bích hình
– Đại giao
học GTVT
khách
cần trình
giải quyết
( tầuHồđiện
ngầm).– Nguyễn
Do đó trong
thơng đơ

thị phát triển mạnh như hiện nay thì việc xây dựng đường hầm và metro là tất yếu. Metro
là dạng giao thông vận tải hành khách lớn, tiện nghi và hoàn thiện nhất. Đây là loại hình
giao thơng cơng cộng rất hiệu quả và thuận tiện, đảm bảo vận chuyển khối lượng hành
khách lớn với tốc độ đều đặn với thời gian giữa các chuyến chỉ từ 1,5 đến 5 phút. Đường
tầu điện ngầm cịn giải quyết được các vấn đề mở rộng khơng gian đơ thị cũng như tận
dụng được các diện tích mặt đất và giảm ô nhiễm môi trường ( không khí và tiếng ồn).
Với hệ thống tầu điện ngầm có thể mở rộng thành phố ra các khu vực ngoại thành, giảm
mật độ dân số trong khu vực nội thành làm giảm mức độ gia tăng của phương tiện giao
thông cá nhân, giảm tình trạng ách tắc và ơ nhiễm mơi trường. Do đó có thể thấy xây
dựng hệ thống metro tại Hà Nội và TP HCM mang tính cấp thiết hiện nay.

Với tính cấp thiết đó, Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt qui hoạch phát triển giao
thông đô thị, theo đó Hà Nội sẽ xây dựng hệ thống Metro với 8 tuyến và TP HCM sẽ xây
dựng hệ thống Metro với 6 tuyến.
Với đặc điểm Hà Nội và TP HCM: Quĩ đất cho giao thông rất khan hiếm, dân cư
đơng đúc, tình trạng giao thơng ln q tải, các cơng trình trên mặt đất rất nhiều và đa
dạng cùng với những móng cơng trình phức tạp…, chúng ta thấy cần lựa chọn giải pháp
công nghệ phù hợp để xây dựng đường hầm và metro tại đây.
Việc xây dựng các tuyến Metro tại Hà nội và TP HCM bằng phương pháp đào mỏ
truyền thống sẽ rất khó khả thi. Khơng thể đào bằng khoan nổ mìn gây chấn động khu
dân cư, tiến độ thi công chậm, rất dễ mất ổn định cục bộ dẫn đến sập toàn bộ khung
chống tạm trong thi cơng. Cịn cơng nghệ đào và lấp hiện nay hay công nghệ lộ thiên sẽ
gặp trở ngại lớn về giải phóng mặt bằng trong thi cơng và chắc chắn phải tạm ngừng giao
thông một phần trong thời gian thi công. Mặt khác công nghệ này chỉ áp dụng cho các
tuyến đi nông …
Công nghệ dùng tổ hợp máy khoan đào hầm TBM ( Tunnel Boring Machine) có
thể phần nào khắc phục được những hạn chế đó. Cơng nghệ này có thể áp dụng xây dựng
cho cả tuyến đặt nơng hay sâu, giảm tối đa diện tích giải phóng mặt bằng, khơng cản trở
đến giao thơng đơ thị.
Do đó cơng nghệ TBM phù hợp cho áp dụng để thi công các tuyến hầm Metro ngầm tại
HN và TP HCM

Page 2


Hình 0.2: Mơ hình thi cơng tuyến Metro ngầm chìm trong đô thị
Ngay cả thi công bằng phương pháp TBM cũng không tránh khỏi việc gây lún bề
mặt gây nguy hiểm cho các cơng trình bên trên.

Hình 0.3: Hiện tượng lún sụt mặt đường do thi công tuyến Metro ngầm
Nguyên nhân chính là mất thể tích hướng tâm và mất thể tích gương đào

Hình 0.4: Các loại mất thể tích khi thi công hầm bằng công nghệ TBM
Hệ quả là q trình thi cơng bằng TBM tất yếu sẽ gây lún cả theo phương ngang
và phương dọc tuyến hầm.
Tuy nhiên như đã giới thiệu trên, hai thành phố lớn như HN và TP HCM có đặc
điểm Qui hoạch chưa đồng nhất; Quĩ đất giành cho giao thông khan hiếm; Nhiều cơng
trình kiến trúc cổ cần bảo tồn; Dân cư đơng đúc; Tình trạng giao thơng q tải; Cơng
trình trên mặt đa dạng và phong phú. Do đó, vấn đề đặc biệt cần quan tâm hiện nay đó là


nghiên cứu ảnh hưởng q trình thi cơng Metro đến hiện tượng lún và các cơng trình trên
bề mặt, ứng xử của nền đất xung quanh khu vực thi công hầm, các yếu tố ảnh hưởng đến
hiện tượng lún bề mặt, phạm vi ảnh hưởng của lún đến các công trình trên mặt và đặc
biệt cần xây dựng các cơng thức dự báo lún bề mặt khi thi công xây dựng tuyến hầm
metro bằng công nghệ TBM tại các đô thị lớn ở Việt Nam.
2. Đối tượng, phạm vị và phương pháp nghiên cứu
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu luận án tập trung vào các dự án án xây dựng đường hầm metro
tại TP Hồ Chí Minh.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Luận án tập trung nghiên cứu đoạn tuyến ngầm từ Ga Bến Thành đến Ga Ba Son, dự
án xây dựng tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên, TP Hồ Chí Minh.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp lý thuyết dựa trên các kết quả tính tốn theo công thức kinh nghiệm so
sánh với các kết quả quan trắc tại hiện trường kết hợp với phương pháp PTHH
3. Mục tiêu và tổ chức triển khai nghiên cứu
3.1 Mục tiêu của luận án
Ngày nay, do đơ thị hóa và tình hình tăng dân số thì nhu cầu xây dựng hệ thống
Metro, đặc biệt là những đoạn tuyến ngầm tăng lên đáng kể tại các đô thị. Đặc điểm
chung tại các đô thị là điều kiện địa chất yếu, tuyến thường đặt nơng, trên bề mặt thì rất

nhiều cơng trình đa dạng và phong phú. Thách thức lớn nhất với những cơng trình này
chính là sự ổn định của nền trong q trình thi cơng. Do đó sự ổn định của nền và độ lún
bề mặt tiềm ẩn những yếu tố nguy hiểm nhất cần được xem xét trong suốt q trình thi
cơng cũng như là khai thác. Độ lún bề mặt có thể dẫn đến những phá hoại cơng trình trên
mặt lân cận. Chúng ta cần ước tính được độ lún bề mặt và đánh giá những tác động ảnh
hưởng đến các cơng trình trên bề mặt khi thi công đường hầm bằng tổ hợp máy khoan
đào hầm (TBM) tại các đơ thị lớn Việt Nam.
Bài tốn phân tích lún mặt đất và đánh giá tác động đến các cơng trình trên mặt
đất trong q trình xây dựng đường hầm trong thành phố, đặc biệt là các tuyến metro là
một bài tốn tác động tương hỗ vơ cùng phức tạp và có thể giải quyết một cách hiệu quả
với các phương pháp số. Tính ưu việt của phương pháp PTHH trong mơ hình các bài
tốn phân tích lún mặt đất đó là có thể xem xét tính tác động tương hỗ qua lại giữa hiện
tượng lún mặt đất do thi cơng đường hầm metro với các cơng trình hiện hữu trên mặt đất,
có thể phân tích theo trình tự thi công của mỗi dự án… cùng với sự phát triển các phần
mềm thương mại khiến việc phân tích bài toán này theo phương pháp PTHH ngày càng
trở nên phổ biến hơn. Tuy nhiên, kết quả bài tốn phân tích theo phương pháp này phụ


thuộc rất nhiều vào các số liệu đầu vào. Trong đó phải kể đến hệ số mất mát thể tích
Vloss. Tuy nhiên, khơng có nhiều nghiên cứu phân tích đại lượng này và đa phần đều lấy
giá trị này giả định theo kinh nghiệm thi cơng.
Do đó mục tiêu thứ nhất của luận án là : Xây dựng công thức tính Vloss nhằm hồn
thiện hơn phương pháp tính PTHH để đánh giá tác động thi công đường hầm Metro đến
công trình trên mặt đất.
Bên cạnh đó, trong q trình xây dựng các tuyến đường hầm metro, không phải
lúc nào cũng có thể sử dụng phương pháp số, vẫn cần một cơng cụ, mơ hình tốn học
nhanh chóng xác định được độ lún lớn nhất cũng như các thông số của hình dạng máng
lún ví dụ như để xác định cao độ tuyến, khu vực ảnh hưởng lún, phục vụ công tác quan
trắc lún trong thi công, xác lập các giới hạn cảnh báo…nên vẫn cần công thức thực
nghiệm. Cũng đã có những nghiên cứu trước đây về vấn đề này. Các nhà khoa học đã

nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau, phổ biến ở những năm cuối của thế kỷ
20 là phương pháp thực nghiệm dựa trên các số liệu quan trắc thực tế của các cơng trình
cụ thể, các tác giả xây dựng các công thức thực nghiệm nhằm xác định độ lún lớn nhất và
hệ số máng lún i của đường cong lún trên bề mặt. Tiêu biểu cho phương pháp này phải
kể đến công bố của Peck năm 1969. Sau đó các nhà khoa học tiếp tục phát triển và điều
chỉnh công thức của Peck dựa trên số liệu quan trắc thực tế các cơng trình tại các nước
khác nhau, nhằm phù hợp hơn với những điều kiện cụ thể từng nước. Tuy nhiên, hiện tại
chưa có nghiên cứu nào áp dụng cho điều kiện cụ thể tại Việt Nam.
Mục tiêu thứ hai của luận án muốn so sánh những giá trị lún bề mặt được tính
bằng các cơng thức thực nghiệm của các tác giả đã công bố với những số liệu quan trắc
thực tế tại cơng trình thi cơng tuyến Metro số 1 Bến Thành, Suối Tiên đoạn Ga Nhà hát
lớn đến ga Ba Son. Từ đó sẽ đề xuất các cơng thức tính các đại lượng lún mặt đất
bằng phương pháp thực nghiệm phản ánh qui luật lún mặt đất trong quá trình thi
công đường hầm Metro bằng công nghệ TBM tại thành phố Hồ Chí Minh.
Đây quả là vấn đề mang tính thời sự cao do Việt Nam hiện nay đang triển khai xây
dựng hàng loạt các tuyến Metro thuộc 2 dự án lớn là xây dựng hệ thống metro tại Hà Nội
và TP Hồ Chí Minh. Với kết quả nghiên cứu này có giá trị rất lớn để áp dụng cho những
dự án xây dựng các tuyến Metro tiếp theo mà Việt Nam đang triển khai.
3.2 Tổ chức triển khai nghiên cứu
Để thực hiện được mục tiêu luận án nêu trên, NCS triển khai nghiên cứu như sau: Ngoài
nghiên cứu mở đầu xây dựng mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, luận án triển
khai nghiên cứu các chương sau:
Chương 1: Tổng quan các vấn đề liên quan đến đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết dự tính lún mặt đất khi thi công đường hầm bằng TBM.


Chương 3: Quan trắc- So sánh kết quả quan trắc lún mặt đất dọc đoạn tuyến ngầm Ga
Bến Thành đến Ga Ba Son dự án xây dựng tuyến Metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên, TP
Hồ Chí Minh với kết quả tính tốn lý thuyết.
Chương 4: Phát triển nghiên cứu dự báo lún bề mặt và xây dựng các cơng thức thực

nghiệm dự tính các yếu tố lún bề mặt khi thi công đoạn tuyến hầm Metro tại Thành phố
Hồ Chí Minh.
Chương 5: Nghiên cứu bằng phương pháp PTHH ảnh hưởng thi cơng hầm bằng TBM
đến cơng trình trên bề mặt tại Thành phố Hồ Chí Minh.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc xây dựng được cơng thức thực nghiệm tính hệ số mất mát thể tích Vloss
được xem là đóng góp to lớn trong lĩnh vục này bởi theo các nghiên cứu trước đây đã
được cơng bố, vấn đề mất mát thể tích trong q trình thi cơng đường hầm gây lún bề
mặt cũng được đề cập song đều được chỉ dẫn lấy theo kinh nghiệm thi cơng hiện trường
mà chưa có cơng thức nào được công bố. Đồng thời với giá trị Vloss được tính tốn sẽ
giúp hồn thiện hơn phương pháp tính PTHH để đánh giá bài tốn tác động thi cơng
đường hầm Metro đến cơng trình trên mặt đất.
Luận án đã so sánh những giá trị lún bề mặt được tính bằng các công thức thực
nghiệm của các tác giả đã công bố với những số liệu quan trắc thực tế tại cơng trình thi
cơng tuyến Metro số 1 Bến Thành-Suối Tiên đoạn Ga Nhà hát lớn đến ga Ba Son. Từ đó
đã đề xuất các cơng thức tính các đại lượng lún mặt đất bằng phương pháp thực
nghiệm phản ánh qui luật lún mặt đất trong q trình thi cơng đường hầm Metro
bằng công nghệ TBM tại thành phố Hồ Chí Minh
Ngồi ra, việc đề xuất hai sơ đồ cơng nghệ thi cơng đường hầm bằng TBM nhằm
kiểm sốt tác động của việc xây dựng đường hầm bằng TBM đến các cơng trình trên mặt
cũng là đóng góp mới và là một cách tiếp cận vấn đề khá mới trong lĩnh vực này. Với sơ
đồ công nghệ này cho phép chúng ta tính tốn xác định áp lực vữa bơm trước khi tổ chức
thi cơng nhằm kiểm sốt tác động đến cơng trình trên. Và trong q trình thi cơng đường
hầm bằng TBM cũng luôn quan trắc lún bề mặt để có thể làm căn cứ cơ sở để điều chỉnh
ngay yếu tố kỹ thuật trong thi công (áp lực vữa bơm) nhằm kiểm sốt tác động đến cơng
trình trên mặt.
Kết quả nghiên cứu của luận án rất có ý nghĩa khoa học và có tính thời sự thực tiễn cao
tại Việt Nam khi đã và đang triển khai xây dựng hàng loạt các tuyến Metro thuộc 2 dự án
lớn là xây dựng hệ thống metro tại Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Với kết quả nghiên cứu
này có thể áp dụng cho những dự án xây dựng các tuyến Metro tiếp theo mà Việt Nam

đang triển khai


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM METRO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT
NAM
1.1.1 Tình hình xây dựng Metro trên thế giới
Tuyến Metro đầu tiên được xây dựng ở Anh vào năm 1863, cho đến nay đã có khoảng 80
thành phố trên thế giới sử dụng hệ thống Metro trong giao thông công cộng. Hệ thống
Metro lớn nhất thế giới là ở Newyork với tổng chiều dài 471km và 468 nhà ga

3500

3200

3000

2500

2053.4
2000

1434

1405.3

1500

1261.7

952.6

1000

500

758.4
415

401.8
152325

75

51

471
378
200 175

265

503.5

468
211

375

164

177
49

49

164

0

Hình 1.1: Biểu đồ các thơng số chính (chiều dài, số nhà Ga) của một số hệ thống Metro
nổi tiếng trên thế giới
Dưới đây giới thiệu một số hệ thống Metro tại một số thành phố lớn :
1.1.1.1 Metro tại Paris - Pháp
Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của hệ thống tàu điện ngầm tại Paris là lối
lên xuống các ga, được thiết kế theo phong cách nghệ thuật mới của Hector Guimard, với
các cổng vòm mang đậm phong cách kiến trúc của Pháp.
Hầu hết các nhà ga đều được bố trí ngầm, chỉ có một số ga bố trí trên mặt đất và
trên cao do điều kiện tuyến phải đi cao. Các ga được nối với mặt đất chủ yếu bởi các
băng truyền để đảm bảo vận chuyển hành khách lên xuống ga.
Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại Paris


Hình 1.2: Bản đồ mạng lưới hệ thống tàu điện ngầm tại Paris
1.1.1.2 Hệ thống Metro tại Matxcova - Liên bang Nga
Đặc điểm của Metro Matxcova
Hệ thống tàu điện ngầm của Matxcova có 277,9 km với 12 tuyến, 171 nhà ga và
trong những ngày bình thường (theo báo cáo hàng năm) hệ thống chuyên chở được 10,05
triệu hành khách. Số lượng hành khách chở trung bình trong năm là 8,745 triệu hành
khách/ngày.

Tàu điện ngầm Matxcova có khoảng cách giữa hai trục bánh xe là 1520 mm, giống
như hệ thống đường sắt thơng thường ở Nga và ray được cấp dịng điện xoay chiều
825V. Khoảng cách trung bình giữa các ga là 1800 m và khoảng cách ngắn nhất là 510 m
giữa 2 ga Aleksandrovskiy Sad và Arbatskaya, khoảng cách dài nhất 3,4 km giữa 2 ga
Volgogradskiy Prospekt và Tekstilshchiki.
Tàu điện ngầm ở Matxcova hiện có 171 ga trong đó có 70 ga ở mức độ sâu, 87 ga ở
mức không sâu. Trong số các ga sâu có 53 ga kiểu tháp, 16 ga kiểu cột và 1 ga dạng vòm
đơn. Trong những ga khơng sâu có 65 ga loại cột, 19 ga loại vòm đơn và 3 ga loại 2 tầng.


. Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại Matxcơva

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưói tàu điện ngầm tại Matxcơva
Kế hoạch phát triển Metro trong tương lai của Matxcơva
Trong những năm sắp tới, Matxcova dự định sẽ nâng cấp chất lượng những tuyến
đường đã có để phục vụ hành khách tốt hơn. Đồng thời để đáp ứng được nhu cầu đi lại
của hành khách, Matxcova sẽ mở thêm 11 tuyến mới với những trang thiết bị hiện đại
nhất.
1.1.1.3 Hệ thống Metro tại London – Vương quốc Anh
Hệ thống tàu điện ngầm London là một trong những hệ thống giao thông nội thành
lớn nhất thế giới, hoạt động liên tục 20 giờ một ngày. Với diện tích 617 dặm vng,
London bị sơng Thames chia thành 2 phần Bắc và Nam, sự phát triển của tàu điện ngầm
ở 2 miền là không cân đối, chủ yếu phát triển mạnh ở khu vực phía Bắc. Trong 275 ga
tàu điện ngầm chỉ có 29 ga được đặt tại khu vực phía Nam. Đồn tàu sử dụng trong hệ
thống tàu điện ngầm London thường gồm 3 - 8 toa tàu, có thể chứa tối đa 150 hành
khách một lượt, chuyên chở 45.000 hành khách/h. Khoảng thời gian giữa 2 lần tàu vào
ga là 5 - 15 phút, vào giờ cao điểm là 2 phút.
Quy hoạch mạng lưới tuyến Metro tại London

Hình 1.4: Bản đồ mạng lưới Metro tại thành phố London
Kế hoạch phát triển Metro trong tương lai của London
Trong tương lai gần London chưa có kế hoạch mở thêm các tuyến tàu điện ngầm
mới trong thành phố mà chỉ nâng cao công suất hoạt động của các tuyến và cải thiện,
thay mới hệ thống các đoàn tàu. Tiếp theo sẽ tăng cường độ hoạt động của tuyến phía
Bắc lên 25%, 30% với tuyến Bakerloo, 30% với tuyến vòng và tuyến nội đô. Tăng khả
năng vận chuyển của tuyến Bakerloo và tuyến trong thành phố lên 12%, tuyến Jubilee
22%. 200 ga sẽ được tân trang và hiện đại hóa. Đồng thời thay thế và đưa 314 tàu điện
mới vào hoạt động, cải thiện được 80% số tàu hiện đang sử dụng.
1.1.1.4. Hệ thống Metro tại New York
Đặc điểm của Metro Newyork
Một ga tàu điện điển hình có thềm đợi dài khoảng 122m đến 213m đủ để phục vụ
một lượng lớn khách. Khách vào ga qua bậc cầu thang vào nơi bán vé bằng máy tự động
và mua vé, bây giờ thay thế bằng metrocard. Sau đó qua cửa quay vào thềm đợi tàu. Hiện
nay có khoảng 3200 cửa quay ở 468 ga cho phép hành khách sử dụng metrocard. Có
nhiều tuyến và ga có cả 2 loại tàu là: tàu nhanh chạy suốt (express) và tàu điện chạy theo
tuyến ngắn (local). Ga phục vụ cho tàu nhanh dùng để chung chuyển tuyến hoặc là ga
đặc biệt. Là hệ thống duy nhất trên thế giới mở cửa 24h trong ngày và 7 ngày trong tuần
phục vụ hành khách. Một số ga được bố trí đặc biệt để phục vụ người tàn tật (phải ngồi
xe lăn) như ga ở đường số 72. N.Y.C.S có hệ thống toa tàu điện lớn nhất thế giới. Tất cả
toa tàu thường chế tạo từ inox, đều trang bị điều hồ khơng khí,. Số lượng ghế 30 - 45.
Sức chứa hành khách 130 - 148 tốc độ từ 80-105 km/h, trung bình đạt 90 km/h.


Hệ thống MTA cách đây không lâu (20 năm) đã ứng dụng tự động hoá vào điều
khiển hệ thống. Bắt đầu với tuyến đường BMT Canarside, MTA lên kế hoạch tự động
hố tồn bộ hệ thống, chỉ dùng một người điều khiển (OPTO) dựa trên cơ chế thông tin
nhận được. Vào giờ cao điểm, khoảng thời gian giữa 2 tàu kế tiếp nhau có thể giảm
xuống cịn 90 giây, hệ thống máy tính và bộ điều khiển phát ra khoảng 10,675 tín hiệu,
điều khiển 205 ga xép và thực hiện 540 chu trình chạy tàu. Hệ thống tàu điện ngầm được

chia thành 26 tuyến chính, bao gồm cả 3 tuyến ngắn ở: đại lộ Franklin, đường số 42 và
công viên Rockaway. Các tuyến được phân biệt với nhau bằng các chữ số, màu sắc và
tên gọi.
Quy hoạch mạng lưới tuyến metro tại New York

Hình 1.5 : Sơ đồ tàu điện ngầm tại NewYork
1.1.2 Tình hình xây dựng Metro tại Việt Nam
Theo định hướng phát triển của hệ thống đường sắt đô thị đến năm 2020 của thành
phố Hà Nội, hệ thống tuyến đường sắt nội đô trên mặt đất, trên cao và đi ngầm vận
chuyển hành khách từ các vùng phụ cận Đông - Tây - Nam - Bắc vào trung tâm thành
phố, với Ga Hà Nội là điểm gốc.