Tính toán ảnh hưởng của các yếu tố đến trạng thái ứng suất, biến dạng của nền đất yếu xung quanh đường hầm metro

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh là một thành phố lớn, ngày càng phát triển và mở rộng,
diện tích xây dựng cơng trình ngày càng nhiều, dân số ngày càng tăng. Mạng lưới các
tuyến giao thông đường bộ khá phát triển; tuy nhiên vành đai đường nội thành chưa
hình thành, dẫn đến tình trạng xe đi vào trung tâm thành phố rất lớn.
Nếu như ở các nước tiên tiến trên thế giới, quỹ đất giao thông cho một địa bàn
thường từ 20 - 25% thì tỷ lệ này ở thành phố Hồ Chí Minh chỉ 13,42%.
Do đó cần có mạng lưới vận chuyển hành khách công cộng phát triển, đảm bảo
được lưu thông hàng ngày giữa các khu vực của thành phố một cách nhanh chóng,
thuận lợi, tin cậy, an tồn. Xây dựng các tuyến metro - xe điện ngầm với tốc độ cao và
năng lực lớn, có thể đảm nhận chuyên chở một khối lượng lớn hành khách với tốc độ
nhanh trong giờ cao điểm của đơ thị, khơng gây ơ nhiễm khí thải…nhằm đáp ứng yêu
cầu phát triển dài hạn của thành phố về vận chuyển hành khách công cộng.
Tuy nhiên, đối với Việt Nam lần đầu tiên xây dựng metro, chưa có kinh nghiệm
và do tính chất phức tạp về kỹ thuật, công nghệ xây dựng, công nghệ quản lý khai thác
đồng thời đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn nên cần phải nghiên cứu kỹ các yếu tố ảnh
hưởng của môi trường đất đối với kết cấu của đường hầm metro và lựa chọn kết cấu
phù hợp với điều kiện của nước ta nói chung và trong điều kiện đất yếu ở thành phố Hồ
Chí Minh nói riêng.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng của các yếu tố đến trạng thái ứng suất - biến
dạng của nền đất yếu xung quanh đường hầm metro thành phố Hồ Chí Minh:
- Nghiên cứu tổng quan về sự phát triển của hệ thống metro trong việc giải quyết
các vấn đề về giao thông đô thị thành phố; những vấn đề liên quan đến cấu tạo địa
tầng, tính chất cơ lý của đất sét yếu, khả năng chịu tải của đất nền; tổng quan về các
phương pháp tính tốn ổn định và biến dạng của cơng trình đường hầm trong đất yếu.
- Xác định chiều sâu đặt hầm hợp lý trong điều kiện đất yếu Tp. Hồ Chí Minh.
- Xác định khoảng cách hợp lý giữa hai hầm song song để hai hầm làm việc độc

lập.


2
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến ổn định và biến dạng của cơng trình
đường hầm trong đất yếu.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập tài liệu hiện hành có liên quan.
- Phân tích, chọn lựa phương án và tiến hành tính tốn bằng phương pháp phần
tử hữu hạn.
4. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Tuyến metro đầu tiên trên thế giới được xây dựng cách đây trên một trăm năm,
ngày nay giao thông vận tải đô thị bằng hệ thống metro phát triển mạnh và phổ biến ở
các nước trên thế giới nhằm thỏa mãn nhu cầu đi lại của dân cư với mật độ lớn mà
khơng có loại phương tiện nào trong thành phố có thể đáp ứng được. Hệ thống metro
trên thế giới hiện đang trở thành phương tiện giao thông an tồn, nhanh chóng, hiện
đại, tiện nghi, khơng gây ơ nhiễm, có năng lực vận chuyển lớn, giải quyết được nhu
cầu đi lại của dân cư.
Ở nước ta, dân số tại các thành phố lớn hiện nay lớn hơn 5 triệu dân, mật độ đi
lại của dân cư lớn, hiện tượng ùn tắc giao thông vào các giờ cao điểm xảy ra thường
xuyên gây ảnh hưởng lớn đến sự phát triển chung của xã hội. Việc xây dựng một hệ
thống giao thông đô thị hiện đại đáp ứng được nhu cầu đi lại của dân cư như hệ thống
metro là điều cần thiết đối với các thành phố đang phát triển mạnh như thành phố Hồ
Chí Minh.
Hiện nay, việc nghiên cứu xây dựng tuyến metro ở nước ta còn mới mẻ, các cơ
quan chức năng chưa ban hành các chỉ dẫn cụ thể hay quy trình, quy phạm về thiết kế
và xây dựng tuyến metro. Từ thực tiễn về sự phát triển hệ thống metro trên thế giới và
xu hướng phát triển tại Việt Nam, việc nghiên cứu phân tích chọn kết cấu và công nghệ
xây dựng tuyến metro hợp lý và có thể áp dụng vào các thành phố lớn như Hà Nội,
thành phố Hồ Chí Minh cũng như các thành phố khác trong tương lai có cùng điều kiện

là hết sức cần thiết, có tính khoa học và thực tiễn.
5. Nội dung của đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu, tính tốn trạng thái ứng suất - biến dạng của nền đất
yếu xung quanh đường hầm metro thành phố Hồ Chí Minh gồm các phần sau đây:


3
Chương 1: Tổng quan về ổn định và biến dạng của nền đất yếu xung quanh hầm.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn trạng thái ứng suất - biến dạng của nền đất
yếu xung quanh hầm.
Chương 3: Cấu tạo mặt cắt ngang cho hầm trong điều kiện đất yếu.
Chương 4: Nghiên cứu tính tốn trạng thái ứng suất - biến dạng của nền đất yếu
xung quanh đường hầm metro thành phố Hồ Chí Minh.
Kết luận và kiến nghị.
6. Hạn chế của đề tài
Mơ hình bài tốn chỉ được thực hiện trên cơ sở lý thuyết và tính tốn bằng
phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên các phần mềm hiện có mà chưa có điều kiện thí
nghiệm sâu về mơ hình thực tế để tìm được kết quả chính xác.
Mặt khác, tài liệu tham khảo về nội dung của đề tài nghiên cứu cịn hạn chế cũng
như chưa có các chỉ dẫn cụ thể hay quy trình, quy phạm về thiết kế và xây dựng tuyến
metro nên quá trình nghiên cứu gặp nhiều khó khăn.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG
CỦA NỀN ĐẤT YẾU XUNG QUANH HẦM
1.1. Khái niệm về đất yếu
Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0.5 - 1.0 daN / cm 2 )

có tính nén lún lớn, hầu như bão hịa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), môđun biến dạng
thấp (thường thì E0 = 50daN / cm 2 ), lực chống cắt nhỏ…Nếu khơng có biện pháp xử lý
đúng đắn thì việc xây dựng cơng trình trên đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc khơng thể thực
hiện được.
Đất yếu là các vật liệu mới hình thành (từ 10000 đến 15000 năm tuổi), có thể
thành ba loại: đất sét hoặt đất á sét bụi mềm, có hoặc khơng có chất hữu cơ; than bùn
hoặc các loại đất rất nhiều hữu cơ và bùn.
Tất cả các loại đất này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau theo các
điều kiện thủy lực tương ứng: bồi tích ven biển, đầm phá, cửa sông, ao hồ… Trong các
loại này đầt sét mềm bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển (đầm phá, tam giác châu; cửa
sông…) tạo thành một họ đất yếu phát triển nhất. Ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm của
chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1.5;
đất á sét bụi e ≥ 1), lực dính khơng thốt nước C u ≤ 0.15daN / cm 2 , góc nội ma sát
ϕ u = 0 , độ sệt I L > 0.5 (trạng thái dẻo mềm).

Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm
lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát
triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn với trầm tích khống vật.
Loại này thường gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20-80%.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W = 85-95% và
có thể lên tới vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và
mạnh nhất; hệ số nén lún có thể đạt 3 - 8 - 10 cm 2 / daN , vì thế thường phải thí nghiệm
than bùn trong các thiết bị nén với các mẫu cao ít nhất 40 - 50cm.
Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân theo hàm lượng hữu cơ của chúng:
Hàm lượng hữu cơ từ 20 - 30%: đất nhiễm than bùn.


5
Hàm lượng hữu cơ từ 30 - 60%: đất than bùn.
Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.

Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước
biển, gồm các hạt rất mịn (< 200 µm ) với tỉ lệ phần trăm các hạt < 2 µm cao, bản chất
khống vật thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Hàm lượng hữu cơ thường dưới 10%.
Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại các đáy vũng, vịnh, hồ hoặc các
cửa sông, nhất là các cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất
yếu về mặt chịu lực. Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng rất lớn, môđun biến dạng chỉ
vào khoảng 5 - 10 daN / cm 2 với bùn sét và từ 10 - 25 daN / cm 2 với bùn á sét, bùn á cát,
cịn hệ số nén lún thì có thể lên tới 2 - 3 cm 2 / daN . Như vậy bùn là những trầm tích nén
chưa chặt, dễ bị thay đổi kết cấu tự nhiên, do đó việc xây dựng trên bùn chỉ có thể thực
hiện sau khi áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt, tốt nhất là vét bùn thay đất tốt.
1.2. Ổn định của nền đất yếu xung quanh hầm
Trạng thái đất nền xung quanh hầm được gọi là ổn định nếu trong suốt khoảng
thời gian thi công không bị sụt, trượt và chuyển dịch của chu vi hầm không vượt quá
phạm vi cho phép.
Trong thực tế cũng có khơng ít trường hợp khi khối địa tầng trong đó có đặt
hầm bị sụt, trượt gây nên biến dạng thậm chí có khi phá hoại cơng trình. Những yếu tố:
địa hình sườn dốc; độ lớn và đặc trưng đất trên nóc hầm; các điều kiện phân lớp của
địa tầng; lực dính của đất; chế độ nước ngầm và hiện tượng trượt bề mặt là những yếu
tố vơ cùng quan trọng. Có khơng ít những khối địa tầng hoàn toàn ổn định trước khi
đào hầm, nhưng lại phát hiện có dịch chuyển sau khi xây dựng hầm do hậu quả thay
đổi chế độ nước ngầm do hang gây ra. Trong trường hợp thấy trước những hiện tượng
tương tự thì cần dời tuyến vào sâu trong khối đá hoặc bố trí cơng trình ra ngồi vùng có
thể biến dạng.
Các hang động castơ cũng thường là nguyên nhân của các hiện tượng sụt lở và
phá hoại khi đào hang hoặc trong quá trình khai thác hầm. Những khoảng trống này tạo
nên do ảnh hưởng của sự hòa tan hoặc ăn mòn, do tác động cơ học của nước. Tuy
nhiên vùng phát triển của các quá trình castơ thường bị hạn chế bởi chiều sâu của mực
nước ngầm. Trong thực tế xây dựng hầm của nhiều nước đã gặp không ít trường hợp

6
các khoảng trống castơ đã gây khá nhiều phức tạp cho quá trình xây dựng hầm. Cần
phải lấp đầy cẩn thận các khoảng trống quanh hầm, đặc biệt là ở trên nóc hầm. Nếu
như các vùng trống castơ nằm dưới hang thì trong một số trường hợp phải làm cầu cho
kết cấu hầm.
Trong một số trường hợp các khoảng trống castơ đã bị chèn lấp bởi các chất hòa
tan của khối đá bên cạnh, chủ yếu là canxit, barit…Sự tích tụ này phá hoại tính đồng
nhất của đá nơi hầm cắt qua, nó cũng là những nguyên nhân tạo nên áp lực cục bộ có
trị số lớn tác dụng lên vì chống và vỏ hầm.
1.3. Biến dạng của nền đất yếu xung quanh hầm
Xây dựng hầm sẽ tác động lên khối đất bao quanh hang đào và gây ra sự biến
dạng của khối đất và mặt đất. Nghiên cứu biến dạng khối đất xung quanh hầm có thể
đưa ra đặc điểm và cơ chế xuất hiện biến dạng:
- Xây dựng hầm đi kèm với sự thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng tự nhiên
của khối đất và có thể gây ra sự phá huỷ không thể hồi phục lại của đất nền;
- Sự thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng tương tự như vậy dẫn đến sự xuất
hiện trường biến dạng (chuyển dịch) trong khối đất xung quanh hầm;
- Sự phân bố biến dạng trong khối đất từ nguồn biến dạng (hang đào) diễn ra
theo tất cả các hướng từ hang đào và mang đặc tính tắt dần;
- Hướng của trường biến dạng tập trung vào tâm của hang đào.
Vậy quá trình chuyển dịch của đất dưới tác động của việc đào hầm bắt đầu xung
quanh hang đào và diễn ra liên tục, và khi tồn tại lớp đất yếu tương đối ở phía trên
hang đào chuyển dịch này đạt đến bề mặt đất. Quá trình này tiếp tục cho đến khi thiết
lập sự cân bằng của trạng thái ứng suất - biến dạng trong khối đất bao xung quanh hang
đào hoặc khi lắp đặt hệ thống vì chống cứng vĩnh cửu cùng với việc bơm vữa lấp khe
hở thi cơng.
Phân tích trường véc tơ biến dạng xuất hiện trong khối đất xung quanh hầm mặt
cắt trịn trong một mơi trường đồng nhất, đẳng hướng, từ sự tạo thành hang có thể nhận
xét sau: Biến dạng nén thẳng đứng xuất hiện trong phần đặt gần chu tuyến hang đào tại
cao độ đường kính nằm ngang của hầm, cịn trên và dưới hang đào theo đường kính

thẳng đứng - biến dạng kéo. Chuyển dịch thẳng đứng lớn nhất trong khối đất tập trung


7
ở trên và dưới hang đào, ở cao độ đường kính nằm ngang của hầm, chuyển dịch này
bằng khơng, cịn chuyển dịch ngang có giá trị lớn nhất ở cao độ bán kính nằm ngang
của hầm và bằng khơng ở đỉnh và đáy của hang đào. Trường biến dạng thẳng đứng và
nằm ngang của đất bao quanh hầm có tính đối xứng qua trục thẳng đứng và nằm ngang
của hầm, một cách tương ứng.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến dạng của khối đất, trong đó
các yếu tố liên quan đến công nghệ xây dựng, điều kiện địa chất thuỷ văn và đặc điểm
kết cấu của hầm giữ vị trí quan trọng.
- Trong đất rời ẩm, biến dạng của đất xảy ra với tốc độ nhanh hơn rất nhiều so
với đất dính. Trong đất hỗn hợp các biến dạng và chuyển dịch này được xác định cơ
bản bằng điều kiện thế nằm của nó. Bobet (2001) đã chỉ ra rằng khi hệ số ổn định của
đất N, xác định theo đề xuất của R. Peck (1969) nhỏ hơn 3,8 thì độ lún mặt đất nói
chung khơng vượt quá 30mm.
- Độ lớn của biến dạng tăng lên cùng với sự tăng kích thước mặt cắt ngang hầm;
- Ảnh hưởng của các cơng trình xây dựng gần kề đến biến dạng của khối đất liên
quan đến sự xuất hiện các biến dạng ban đầu của khối đất;
- Chiều sâu đặt hầm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình dịch chuyển và biến
dạng. Đối với hầm đặt nông (khi H/D = 2-3) độ lún mặt đất xuất hiện nhanh và giá trị
của chúng tăng lên khi giảm chiều sâu đặt hầm. Đối với hầm đặt sâu quan sát được bức
tranh ngược lại: độ lún mặt đất tăng lên khi tăng chiều sâu đặt hầm và tốc độ lún giảm
gần như là tuyến tính với độ sâu;
- Ảnh hưởng của kết cấu vỏ hầm đến biến dạng và chuyển dịch của mặt đất liên
quan đến biến dạng vỏ hầm, sự nén vào trong đất và các lý do khác;
- Độ lún mà xuất hiện khi thi công hầm bằng khiên đào, thơng thường có giá trị
nhỏ hơn khi so sánh với các phương pháp đào mỏ. Khi sử dụng phương pháp hạ mực
nước ngầm và làm đông cứng đất nhân tạo khi đào hầm bằng khiên đào có thể gây ra

độ lún phụ thêm hoặc sự trồi bề mặt đất.
Khi đào hầm bằng khiên đào xuất hiện các biến dạng cố kết, biến dạng kéo dài
và biến dạng tức thời (ngắn hạn) của đất. Độ lún cố kết của khối đất trên đỉnh hầm tăng


8
lên theo thời gian và khi giảm chiều sâu từ mặt đất, còn độ lún ngắn hạn giảm xuống
theo thời gian và khi giảm chiều sâu từ mặt đất.
1.4. Một số sự cố trong thi cơng hầm
Cơng trình hầm được xây dựng sâu trong lịng đất, do đó có rất nhiều các sự cố
ảnh hưởng đến q trình thi cơng cũng như chất lượng cơng trình. Do đó việc nghiên
cứu các sự cố sẽ góp phần nâng cao hiệu quả xây dựng hầm.

Hình 1.1: Đường hầm đào để xây ga
tàu điện ngầm bị sập ở Sao Paolo, Brazil ngày 13/01/2008

Hình 1.2: Sập tuyến tàu điện ngầm được xây dựng
nhằm phục vụ Olympic Bắc Kinh 2008 ngày 28/3/2008


9

Hình 1.3: Sập hầm tuyến tàu điện ngầm số 1 ở thành phố Hàng Châu,
thủ phủ tỉnh Chiết Giang (Trung Quốc) ngày 15/11/2008
1.5. Nhận xét
Xây dựng hầm gây ra sự thay đổi trạng thái ứng suất - biến dạng tự nhiên của
khối đất, vì đó dẫn đến xuất hiện trường biến dạng tắt dần trong khối đất xung quanh
hầm, quá trình đó diễn ra liên tục khơng dứt và khi tồn tại đất yếu (tương đối) ở các lớp
phía trên vịm hầm, biến dạng đó đạt đến bề mặt đất và tạo thành vùng biến dạng.

10

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ TÍNH TỐN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG
CỦA NỀN ĐẤT YẾU XUNG QUANH HẦM
2.1. Quan hệ trạng thái ứng suất-biến dạng trong đất
2.1.1. Ứng suất và lộ trình ứng suất
2.1.1.1. Ứng suất
Tại một điểm O nào đó trong vật thể M chịu tác dụng trọng lượng bản thân của
nó và tải trọng ở bên ngồi thì vectơ ứng suất σ tác dụng trên mặt ∆ có thể phân thành
ứng suất pháp σ n và ứng suất tiếp τ trên mặt đó. Nếu xét trên ba mặt phẳng thẳng góc
nhau ∆ x , ∆ y , ∆ s qua O thì trạng thái ứng suất tại O hồn tồn có thể xác định được bởi
tensơ ứng suất sau đây:
σ x

[σ ] = τ yx
τ
 zx

τ xy
σy
τ zy

τ xz 

τ yz 
σz 


Dễ dàng nhận thấy rằng τ xy = τ yx ;τ yz = τ zy ;τ zx = τ xz và kết quả là tensơ ứng suất ở
trên chỉ cịn lại sáu số hạng.
Trong vơ số những mặt phẳng qua O sẽ tồn tại ba mặt phẳng thẳng góc nhau
∆ 1 , ∆ 2 , ∆ 3 và trên ba mặt đó ứng suất σ thẳng góc với chúng có nghĩa là trên ba mặt đó

chỉ tồn tại ứng suất pháp mà không tồn tại ứng suất tiếp và như vậy tensơ ứng suất ở
trên có thể viết lại như sau:
σ 1
[ σ ] = 0

0


0

σ2
0

0 
0 

σ3


Trong đó σ 1 , σ 2 , σ 3 là các ứng suất chính và các trục pháp tuyến của các mặt
trên cũng là trục ứng suất chính.
Nếu quy ước σ 1 > σ 2 > σ 3 thì σ 1 là ứng suất chính cực đại, σ 3 là ứng suất chính
cực tiểu và σ 2 là ứng suất chính trung gian. Khi hệ trục xyz dù xoay như thế nào thì
các đại lượng sau đây đều khơng thay đổi và được gọi là các bất biến của tensơ ứng
suất:

11
I1 = σ 1 + σ 2 + σ 3
I 2 = σ 1σ 2 + σ 2σ 3 + σ 3σ 1
I 3 = σ 1σ 2σ 3

Trong cơ học đất các bất biến trên ít được sử dụng. Ứng suất pháp σ oct (còn
được gọi là ứng suất trung bình p) và ứng suất tiếp τ oct trên các mặt bát diện sau đây
thường được sử dụng hơn:
1
I
σ oct = p = (σ 1 + σ 2 + σ 3 ) = 1
3
3

τ oct =

1
(σ 1 − σ 2 ) 2 + (σ 2 − σ 3 ) 2 + (σ 3 − σ 1 ) 2
2

τ oct = 2 I 12 − 6 I 2

Khái niệm về ứng suất đầu tiên được xây dựng để nghiên cứu môi trường liên
tục. Đất là môi trường rời, tuy nhiên những khái niệm về ứng suất hồn tồn có thể áp
dụng trong môi trường đất với điều kiện là chỉ xét đến ứng suất trên mặt tiếp xúc giữa
các hạt. Ngoài ra, Terzaghi đã cho thấy rằng, ứng xử của đất do một tác động nào đó
cũng đều được chi phối bởi ứng suất có hiệu σ ' và được định nghĩa là hiệu số giữa ứng
suất tổng σ và áp lực nước lỗ rỗng u.

σ'= σ - u

Vì áp lực lỗ rỗng không ảnh hưởng đến sức chống cắt nên có thể viết lại như
sau:
σ x

[σ ] = τ yx
τ
 zx

τ xy
σy
τ zy

τ xz  σ ' x
 
τ yz  = τ yx
σ z  τ zx
 

τ xy
σ 'y
τ zy

τ xz  u

τ yz  + 0

 0
σ 'z  

0
u
0

0
0

u


Những kinh nghiệm hiện trường và nghiên cứu của Skempton đã chứng tỏ là
trong hầu hết các trường hợp ứng suất có hiệu đã chi phối đến tính ứng xử của đất.
2..1.1.2 Lộ trình ứng suất
Trong hầu hết các bài toán về địa kỹ thuật, trạng thái ứng suất đều thay đổi theo
thời gian cho nên cần phải hình dung cho được sự thay đổi đó hay nói cách khác là
hình dung đường mà trên đó trạng thái ứng suất thay đổi. Có nhiều cách mơ tả lộ trình


12
ứng suất, tuy nhiên có hai cách được dùng phổ biến là cách của viện MIT (Lambe,
1967) và của trường Đại học Cambridge (Roscoe at al, 1958).
 Mô tả theo viện MIT (Lambe, 1967)
Lambe (1967) đã chỉ ra rằng một vịng trịn ứng suất Mohr hồn tồn có thể xác định
được khi biết đỉnh của nó.
s' =

σ '1 +σ '3 σ 1 + σ 3
=
−u = s −u

2
2

t' =

σ '1 −σ '3 σ 1 − σ 3
=
=t
2
2

Khi trạng thái ứng suất thay đổi thì điểm A sẽ di chuyển trong hệ tọa độ (s’, t’)
và vẽ thành lộ trình ứng suất.

Hình 2.1
Trong hình trên minh họa trạng thái ứng suất và lộ trình ứng suất như sau:
- Trạng thái đẳng ứng suất σ 1 = σ 3 = s I tượng trưng bằng điểm S I trên trục s.
- Một thí nghiệm có ứng suất tăng đều với tỉ số không đổi K = σ 3 / σ 1 = hằng số
thì lộ trình ứng suất sẽ là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ và có độ dốc là:
t 1− K
=
s 1+ K

- Một thí nghiệm có σ 1 hoặc σ 3 khơng đổi thì lộ trình ứng suất sẽ là đường
thẳng nghiêng 45 0 so với đường nằm ngang.
Nếu áp lực lỗ rỗng là u thì trạng thái ứng suất có hiệu là s’, t’ có thể xác định từ
trạng thái ứng suất tổng s, t bằng cách tịnh tiến theo phương trục s một đoạn bằng áp
lực lỗ rỗng.

13
 Mô tả theo Đại học Cambridge
Roscoe và các cộng tác viên đã mơ tả lộ trình ứng suất bằng ứng suất trung bình
p và ứng suất lệch q được xác định như sau:
1
p = (σ 1 + σ 2 + σ 3 )
3
q = σ1 − σ 3

Đối với ứng suất có hiệu:
1
p ' = (σ '1 +σ ' 2 +σ '3 ) = p − u
3
q ' = σ '1 −σ '3 = q

Hình 2.2
Trong hình trên minh họa trạng thái ứng suất và đường ứng suất như sau:
- Trạng thái đẳng ứng suất nằm trên trục p.
- Trạng thái ứng suất thay đổi có tỉ số σ 3 / σ 1 là hằng số sẽ là đường thẳng đi qua
gốc tọa độ.
- Trạng thái ứng suất thay đổi mà trong đó có σ 3 là hằng số thì lộ trình ứng suất
có độ dốc 3:1 hoặc σ 1 là hằng số thì có độ dốc 3:2.
- Nếu áp lực lỗ rỗng là u thì trạng thái ứng suất có hiệu là p’, q’ có thể xác định
từ trạng thái ứng suất tổng p, q bằng cách tịnh tiến theo phương trục p một đoạn bằng
với áp lực lỗ rỗng.
 Nhận xét về lộ trình ứng suất
Sự mơ tả lộ trình ứng suất ở trên gắn liền với các trục ứng suất chính nhưng
khơng chỉ ra phương của các trục ứng suất chính. Điều này khơng gây khó khăn trong

14
việc mơ tả lộ trình ứng suất của các thí nghiệm ba trục và các thí nghiệm thuộc bài tốn
biến dạng phẳng, vì trong các thí nghiệm này phương của các trục ứng suất chính
khơng thay đổi, nhưng nó gây trở ngại đối với những bài toán địa kỹ thuật có sự xoay
của trục ứng suất chính. Qua các kết quả nghiên cứu cho thấy xoay trục ứng suất chính
gây ảnh hưởng đáng kể đến tính ứng xử của đất.
2.1.2. Biến dạng
Tính chất thay đổi hình thức cấu tạo và thể tích của đất dưới tác dụng của tải
trọng được gọi là biến dạng của đất. Do đặc điểm về kết cấu và liên kết khác nhau nên
biến dạng của đất rời và đất dính có những đặc điểm khơng giống nhau. Khác với đá,
trong đất cùng với biến dạng đàn hồi cón phát triển biến dạng dư khơng phục hồi khi
dỡ tải. Biến dạng dư này thường lớn hơn biến dạng đàn hồi hàng chục lần và xuất hiện
cả khi tải trọng tương đối nhỏ. Còn biến dạng đàn hồi trong đất cũng không đạt trị số
lớn nhất sau khi chất tải, mà phát triển theo thời gian.
Một vật thể chịu tải trọng tác dụng thay đổi thì trạng thái ứng suất bên trong vật
thể thay đổi và vị trí cũng như hình dạng của vật thể cũng thay đổi. Tại một điểm nào
đó thì trạng thái biến dạng có thể xác định bởi ma trận biến dạng sau đây:

ε x

[ε ] =  1 γ yx
2
1
 γ zx

2

1
γ xy
2

εy
1
γ zy
2

1 
γ xz
2 

1 
γ yz
2 

εz 



Giống như ứng suất, cũng tồn tại ba trục biến dạng chính và ma trận biến dạng
chính như sau:
ε 1
[ ε ] = 0

0


0

ε2
0

0 
0 

ε3


Giả thiết rằng biến dạng vẫn còn nhỏ thì biến dạng thể tích ε v có thể xác định
như sau:
ε v = ε1 + ε 2 + ε 3 = ε x + ε y + ε z


15
2.1.3. Quan hệ ứng suất và biến dạng
Những quy luật từ biến chi phối sự ứng xử của đất là quy luật đàn-dẻo-nhớt, nó
rất phức tạp và trong thực tế chưa biết đầy đủ về nó. Vì lẽ đó cho nên lý thuyết đàn hồi
và trong một số trường hợp lý thuyết dẻo được vận dụng để nghiên cứu ứng xử của đất.
2.1.3.1. Đàn hồi tuyến tính
Đàn hồi có nghĩa là biến dạng có thể phục hồi khi dỡ tải. Nếu quan hệ ứng suất
biến dạng là quan hệ tuyến tính thì đàn hồi được gọi là đàn hồi tuyến tính và tensơ biến
dạng [ ε ] quan hệ với tensơ ứng suất [σ ] dưới dạng ma trận sau đây:

[σ ] =[E] [ε ]
Ứng suất có hiệu ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng cho nên biểu thức trên có
thể viết lại như sau:

[σ '] =[E’] [ε ]
Trong trường hợp tổng quát ma trận [E’] chứa 21 số hạng. Thơng thường xem
đất nền đẳng hướng cho nên chỉ cịn lại hai số hạng, là mô đun young E’ và hệ số
poisson và có thể viết lại quan hệ giữa tensơ biến dạng [ ε ] với tensơ ứng suất [σ ] như

sau:
1
 E'

ν'
ε x  −
ε   E '
 y   ν'
ε z  −
  =  E'
γ xy  
  0
γ yz  
γ zx  0
  


0


ν'
E'
1
E'
ν'
−
E'
−

ν'

E'
ν'
−
E'
1
E'
−

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2(1 + ν ' )
E'
2(1 + ν ' )
E'
0

0
0
0




 σ ' 
0
  x
 σ ' y 
  
0
 x σ ' z 
 τ xy 
0
  
 τ yz 
  
0
 τ zx 


2(1 + ν ' ) 
E' 

0

Nếu trong hệ trục ứng suất chính thì có thể viết lại biểu thức trên như sau:
ε 1 
1
ε  = 1 − ν '
 2  E' 
ε 3 
− ν '

 

−ν '
1
−ν '

2.1.3.2. Áp dụng đàn hồi tuyến tính cho đất

−ν ' σ '1 
−ν ' x σ ' 2 
  
1  σ '3 
  


16
Đất được cấu tạo bởi nhiều hạt và biến dạng của đất thực ra là do chuyển vị

tương đối giữa các hạt. Biến dạng do chuyển vị thực ra không thể phục hồi được, cũng
khơng phải là tuyến tính như thế thì khó áp dụng lý thuyết đàn hồi tuyến tính cho đất.
Tuy nhiên, vì tính đơn giản của nó và hơn nữa phát triển một lý thuyết mới để phản ánh
chính xác tính ứng xử của đất khơng phải là một việc đơn giản cho nên đàn hối tuyến
tính và đẳng hướng vẫn còn sử dụng trong cơ học đất.
2.1.3.3. Dẻo và phá hoại
Hình 2.4 trong giai đoạn bắt đầu chất tải, từ O-Y biến dạng có thể phục hồi và
ứng xử của đất có tính đàn hồi. Tiếp tục tăng tải vượt qua điểm Y thì biến dạng khơng
phục hồi được và ứng xử của đất có tính dẻo. Điểm Y được xem là ngưỡng dẻo. Nếu từ
y bắt đầu dỡ tải thì biến dạng sẽ phục hồi theo đường yA. Như vậy từ O-y biến dạng
dẻo là ε p thì biến dạng đàn hồi là ε e . Nếu chất tải trở lại thì y trở thành ngưỡng dẻo
mới. Nếu tiếp tục tăng tải thì đến một điểm nào đó vật liệu sẽ hồn tồn dẻo, lúc đó
ứng suất khơng tăng mà biến dạng vẫn tăng. Điểm có tính chất như vậy, điểm R trong
hình, gọi là điểm phá hoại của vật liệu.

Hình 2.3
Đối với đất khi đạt đến trạng thái tới hạn thì biến dạng vẫn tiếp tục tăng, trong
khi đó tỉ số giữa độ lệch ứng suất với ứng suất trung bình q/p’ cũng như thể tích của
đất vẫn là một hằng số. Khi đạt đến trạng thái tới hạn cũng là lúc mẫu đất bị phá hoại,
cho nên điều quan trọng là xác định sự kết hợp giữa q và p’ làm cho mẫu đất bị phá
hoại đối với thí nghiệm ba trục (hoặc sự kết hợp giữa ứng suất cắt và ứng suất pháp
trong thí nghiệm cắt trực tiếp).


17
Đối với sét cố kết thường, khi tiến hành thí nghiệm nén cố kết một trục hoặc nén
cố kết đẳng hướng, đất biến dạng dẻo trong quá trình chất tải và trở nên quá cố kết
trong quá trình dỡ tải và chất tải trở lại, có nghĩa là trong quá trình chất tải trở lại đất
biến dạng đàn hồi và sẽ chảy dẻo khi áp lực nén vượt qua áp lực lúc bắt đầu dỡ tải (áp
lực tiền cố kết).

Đối với đất, Roscoe và Schofield (1963) đã đưa ra một mơ hình đàn dẻo, cịn
gọi là mơ hình sét cam. Trong mơ hình sét cam, phương trình xác định bộ đôi q, p’ làm
cho đất đã được nén cố kết đẳng hướng đến áp lực chảy dẻo p ' 0 có dạng như sau:
q
p'
+ ln
=0
Mp'
p'0

Phương trình trên biểu diễn một đường cong (hình 2.6) được gọi là đường cong
chảy dẻo của đất theo mơ hình sét cam.
So với các kim loại thì đất phức tạp hơn nhiều vì phải xét đến thể tích đặc biệt
của đất khi phân tích bài tốn dẻo. Trong phương trình trên khơng có sự liên quan với
một thể tích đặc biệt cụ thể nào nhưng liên quan đến đường dỡ và chất tải. Đường dỡ
và chất tải này liên quan đến đường nén cố kết tại p’ = p ' 0 , có nghĩa là phương trình
trên liên quan với thể tích mẫu thơng qua dỡ tải và chất tải.
Trong không gian ba chiều q, p’ và v đường cong chảy dẻo như được treo bên
trên đường dỡ và chất tải có vơ số đường cong chảy dẻo. Vô số những đường cong
chảy dẻo tạo nên mặt chảy dẻo trong khơng gian q, p’, v.

Hình 2.4


18
Mơ hình sét cam đóng góp vai trị quan trọng trong cơ học đất hiện đại nhưng
nó cũng có những nhược điểm. Mơ hình sét cam khơng phân biệt được sự khác nhau
giữa nén cố kết một trục với nén cố kết đẳng hướng, đường cong chảy dẻo của nó
khơng hoàn toàn giống với đường cong dẻo xác định từ thí nghiệm của đất tự nhiên.
Nhược điểm thứ nhất được Roscoe và Burland sửa đổi để trở thành mơ hình sét cam

cải tiến. Mơ hình cải tiến có đường cong dẻo dạng elip và có phương trình như sau:
p'
M2
=
;
p'0 M 2 + η 2

với

η=

q
p'

Hình 2.5
2.2. Tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn
2.2.1. Mô phỏng trên phần mềm Plaxis 3D Tunnel
Chương trình Plaxis 3D Tunnel được xây dựng dựa trên phương pháp phần tử
hữu hạn, có thể tính tốn nội lực, phân tích ổn định và biến dạng của các cơng trình địa
kỹ thuật. Chương trình có giao diện đơn giản, cho phép xây dựng mơ hình cơng trình
và cho kết quả tính tốn tương đối chính xác.
Plaxis 3D Tunnel có những đặc tính đặc biệt cho phép tạo ra đường hầm có mặt
cắt ngang dạng trịn hoặc do nhiều cung trịn bán kính khác nhau tạo thành. Đặc biệt có
thể mơ hình được q trình xây dựng một đường hầm trong đất yếu, và phần mềm này
đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong tính tốn đường hầm xây dựng trong nền
đất yếu.
Chương trình Plaxis 3D tunnel gồm ba phần chính: nhập số liệu, tính tốn và
xuất kết quả.
2.2.2. Mơ hình vật liệu sử dụng trong chương trình Plaxis 3D Tunnel

19
Sử dụng mơ hình Mohr-Coulomb (MC):
Mơ hình Mohr-Coulomb là mơ hình đàn hồi dẻo bao gồm 5 thơng số về đất như:
môđun đàn hồi E và hệ số Poisson ν đại diện cho tính đàn hồi; góc ma sát trong ϕ và
lực dính c đại diện cho tính dẻo; ngồi ra cịn có ψ là góc trương nở. Mơ hình MohrCoulomb là mơ hình đầu tiên được xem như có sự ứng xử tương đương đất đá. Người
ta khuyên nên dùng mơ hình này cho những nghiên cứu bước đầu. Mỗi lớp đất được
xem như đồng nhất. Ngồi những thơng số trên cịn khi có ứng suất ngang ban đầu cần
xem xét đến giá trị K 0 .
2.3. Nhận xét
Hiện nay, công nghệ thông tin đang phát triển vượt bậc, ứng dụng những thành
tựu trong phương pháp số là rất cần thiết, giúp giải được các bài tốn có khối lượng
lớn, tiết kiệm thời gian tính tốn và mơ hình gần với mơ hình thực tế tính tốn. Tuy
nhiên cũng cần nghiên cứu các phương pháp tính về giải tích để kiểm tra kết quả vì
phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp gần đúng.


20

CHƯƠNG 3
CẤU TẠO MẶT CẮT NGANG
CHO HẦM TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU
3.1. Tải trọng tác dụng lên hầm
Kết cấu công trình giao thơng ngầm chịu tác dụng của các tải trọng ngoài khác
nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chiều sâu đặt hầm, kích thước hầm, điều kiện địa
chất cơng trình, đặc điểm xây dựng giao thơng đơ thị và giao thông trên mặt đất, công
nghệ thi công…
Tải trọng tác dụng lên đường hầm được chia làm hai loại: tải trọng thường
xuyên bao gồm trọng lượng bản thân công trình ngầm, trọng lượng các lớp áo đường
và các hạng mục kỹ thuật khác, áp lực đất và nước cũng như trọng lượng nhà cửa kiến

trúc bên trên và các cơng trình lân cận hố đào gây nên, lượng ứng suất trước của cốt
thép. Tải trọng tạm thời xuất hiện do các phương tiện giao thông chuyển động trên
đường ngầm hoặc do ô tô gây nên. Tải trọng tạm thời cịn có một số loại chỉ xuất hiện
trong giai đoạn thi cơng cơng trình, đặc tính tạm thời cịn do tác dụng của các yếu tố
sau gây nên: sự biến thiên nhiệt độ; hiện tượng trương nở của đất và các tác dụng đặc
biệt (động đất, va chạm…) hoặc do các sự cố gây nên.
Tất cả các loại tải trọng có thể tác dụng lên cơng trình đồng thời hoặc vào các
thời điểm khác nhau, do các tổ hợp tải trọng khác nhau, có thể gây nên các trạng thái
ứng suất khác nhau trong kết cấu. Để tính tốn kết cấu cơng trình ngầm cần tìm ra tổ
hợp tải trọng bất lợi nhất (cơ bản và đặc biệt) khi chúng tác dụng lên kết cấu xuất hiện
nội lực lớn nhất.
Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng thường xuyên và các tải trọng tạm
thời do các phương tiện giao thông gây nên kể cả tải trọng khai thác và xây dựng tạm
thời.
Tổ hợp đặc biệt bao gồm các tải trọng thường xuyên và tạm thời của tổ hợp cơ
bản cộng thêm các tác động đặc biệt. Đưa các tải trọng này hay tải trọng khác vào tổ
hợp cơ bản hoặc tổ hợp đặc biệt mang tính chất quy ước và phụ thuộc vào tình hình cụ
thể. Trong nhiều trường hợp tính tốn được tiến hành theo tổ hợp tải trọng cơ bản và
kiểm tra cho tổ hợp đặc biệt.


21
3.2. Các phương pháp thi công hầm trong đất yếu [16]
Xây dựng hầm trong đất yếu thường áp dụng các phương pháp thi công sau:
3.2.1. Phương pháp đào lộ thiên

 Mở hố móng theo mái dốc
Phương pháp này đào đường hầm tương đối nông, ảnh hưởng không nhiều đến
môi trường xung quanh khi thi cơng. Đào hố móng chỉ dựa vào mái dốc thích hợp thì
có thể giữ được ổn định nên có thể mở hố móng theo mái dốc.

Dùng phương pháp này khối lượng đất đá sẽ tăng lên so với các phương pháp
khác nhưng trình độ cơ giới hóa cao, tốc độ thi cơng nhanh, chất lượng cũng đảm bảo.
Đối với cơng trình có nước ngầm thì có thể dùng phương pháp giếng kim để hạ
nước ngầm nâng cao tính ổn định của mái dốc cải thiện điều kiện mơi trường thi cơng
trong hố móng.

 Mở hố đào theo kiểu công xon
Mở hố đào che chống theo kiểu công xon là dùng kết cấu che chống cắm xuống
quá đáy hố đào, sau đó đào trực tiếp khối đất đá bên trong hố móng. Kết cấu chịu lực
kiểu cơng xon, dựa vào độ cứng và độ sâu cắm vào dưới hố móng của bản thân để cân
bằng áp lực đất bên ngoài, đào đến độ cao thiết kế xong mới tiến hành thi cơng kết cấu
chính.
Do trong hố móng khơng có hệ chống đào hố móng nên rất tiện lợi cho cơ giới
hóa thi cơng kết cấu, và đảm bảo chất lượng cơng trình. Tuy nhiên, khuyết điểm của
phương pháp này là kết cấu che chống phức tạp, tăng giá thành và thi cơng khó khăn.
Cũng có khi người ta dùng phương pháp này nhưng có hệ thống che chắn ở phần
trên. Kết cấu che chống thường dùng cọc gỗ, cọc thép, cọc đóng trong lỗ, cọc nhồi, cọc
bêtơng đúc sẵn liên kết lại thành tường liên tục.
Để tăng cường độ và độ cứng của kết cấu che chống, giảm thiểu biến dạng và
chuyển vị của chúng, thường dùng các biện pháp cơng trình sau:
- Thiết kế kết cấu che chống với mặt cắt ngang có độ cứng tương đối lớn.
- Trên đầu kết cấu che chống có dầm giằng cải thiện được tình hình chịu lực tồn
khối và nâng cao độ cứng toàn khối.


22
- Ngồi hố móng, trong một phạm vi nhất định, đào bỏ bớt lớp đất phủ trên mặt,
giảm thiểu áp lực đất.
- Ngồi hố móng dùng giếng kim hạ mực nước ngầm, dùng phương pháp phun
vữa lèn chặt, cọc phun xoay, cọc nhào trộn hoặc cọc phun xi măng và một số phương

pháp khác để gia cố đất làm giảm áp lực bên.
- Trong hố móng dùng phương pháp giếng kim hạ mực nước ngầm nhằm gia cố
khối đất, làm cho đất đáy cố kết nhanh tăng sức chịu lực.
- Trong hố móng bố trí chân bảo vệ tức là để lại một bờ đất nguyên dạng, có
chiều cao và chiều rộng nhất định để giảm thiểu chiều cao kết cấu che chống bị lộ ra
khi đào hố móng. Đợi cho đến khi khối đất ở giữa đã đào đến độ cao thiết kế xong, sẽ
đổ bê tông bịt đáy phần chính giữa, dùng cách xẻ rãnh cách quãng đào bờ đất ở chân
kết cấu che chống, lần lượt đổ bê tông nối liền tâm đáy. Các biện pháp trên có thể dùng
kết hợp với nhau.

 Đào lộ thiên có kết cấu che chắn vây quanh
Khi chiều sâu hố móng tương đối lớn, ngoài việc dùng kết cấu che chống ra, thì
người ta cịn dùng hệ thanh chống để tăng cường kết cấu che chắn chống lại áp lực bên
của đất. Hệ thanh chống chia làm hệ thống chống ngang và hệ thống chống xiên. Cũng
có thể dùng hệ thống neo để gia cố kết cấu che chắn.
Bố trí hệ thống thanh chống cần xem xét yêu cầu của công nghệ thi công, cường
độ thanh chống, độ cứng, khoảng cách, số lớp và vị trí lớp…và cần căn cứ vào phân
tích và tính tốn cơ học để xác định. Trong thi công cần thường xuyên xem xét trạng
thái chịu lực, khi cần thiết cần tiến hành giám sát và khống chế ứng suất của chúng.
- Hệ thống nằm ngang
Hệ thống nằm ngang thường gồm thanh văng (chống ngang) và chống góc (gồm
góc hố đào, góc thay đổi mặt cắt). Trừ kết cấu che chắn hình trịn dùng dầm chống hình
trịn ra, các loại che chắn khác dùng hệ thanh chống đường thẳng chịu nén dọc trục.
Thanh chống có thể dùng gỗ, bê tơng cốt thép, ống thép, thép hình và lắp ghép
bằng thép hình…Sử dụng ống thép, thép hình và cấu kiện lắp ghép bằng thép hình làm
hệ thống thanh chống, tháo lắp thuận tiện, chiếm ít khơng gian, dùng đi dùng lại được


23
nhiều lần, và có thể chế tạo thành hệ thống chống công cụ, được ứng dụng nhiều trong

thực tế công trình.
Thi cơng kết cấu che chắn xong, trong tình hình bình thường khi đào đến cao độ
cần cho lớp chống thứ nhất, thì lắp ráp kịp thời hệ thống và đặt ứng suất trước. Sau đó
dùng phương pháp đào rãnh, đầu tiên đào khối đất ở vị trí thanh chống (phải chừa lại
khối đất ở hai bên), khi đào đến cao độ của lớp chống thứ hai, lắp ráp lớp chống thứ hai
và đặt ứng suất trước, sau nữa đào khối đất từ trên xuống dưới đến cao độ thích hợp,
tiếp tục dùng phương pháp đào rãnh và lắp ráp lớp chống ở phía dưới.
Lăp đi lặp lại phương pháp trên, cuối cùng đào đến cao độ đáy móng, mới theo
thứ tự đổ bê tông: tường bên của tầng dưới - tấm giữa - tường bên của tầng trên - tấm
nắp. Theo thứ tự yêu cầu tháo dỡ hệ chống, hồn thành hệ thống kết cấu và chuyển
sang vị trí khác.

Hình 3.1: Sơ đồ hình mặt đứng hệ thống nằm ngang khi đào


24

Hình 3.2: Sơ đồ hình mặt bằng hệ thống nằm ngang khi đào
Ưu điểm của việc dùng hệ thống chống nằm ngang là: chuyển vị ngang của thân
tường bé; an tồn vững chãi, chiều sâu đào khơng bị hạn chế; nhưng yêu cầu hình dạng
mặt bằng của kết cấu che chắn phải ngay ngắn, hình chữ nhật là tốt nhất. Khi chiều
rộng hố đào tương đối lớn ở giữa nên bố trí thêm cột chống để vị trí thiết kế thực hiện
sẵn trước lúc đào hố móng.
- Hệ chống xiên
Khi bề ngang của hố móng tương đối lớn và hình dạng không đều không tiện sử
dụng hệ thống nằm ngang thì phải dùng hệ chống xiên. Thi cơng hệ chống xiên thường
dùng phương pháp rãnh trung tâm đào khối đất trong hố móng đến cao độ đáy móng hệ
chống xiên, làm cho một đầu chống vào kết cấu che chắn, cịn một đầu chống vào
móng vừa xây dựng xong, rồi bố trí ứng suất trước, sau đó đào khối đất còn lại.

25

Hình 3.3: Mặt đứng của hệ chống xiên
Khi hệ chống xiên có hai thanh hoặc nhiều thanh, trước tiên lắp thanh chống dài
ở phía ngồi, sau đó lắp các thanh bên trong và liên kết các móng của chúng thành một
thể thống nhất, hình thành kết cấu tấm đáy. Sau cùng, theo thứ tự đổ bê tơng tường bên
phía dưới - tấm đáy ở giữa - tường bên phía trên - tấm trên đỉnh và theo thứ tự thời gian
tháo dỡ hệ chống, hồn thành hệ thống kết cấu chính và chuyển vị trí.
Khi dùng hệ chống xiên, chuyển vị ngang bộ phận trên của kết cấu che chắn
tương đối lớn, dễ gây sụt lún cho mặt đất bên ngoài hố móng và cho kiến trúc lân cận.
Vì vậy chiều sâu đào hố móng theo cách này cũng phải hạn chế ở mức nhất định; nền
móng và tấm đáy của kết cấu hệ chống xiên phải chia đợt để thi cơng, trình tự của thi
cơng xen kẽ khá phức tạp, thi cơng gặp rất nhiều khó khăn.
- Neo
Neo là một loại hệ chống được bố trí bên ngồi hố móng. Neo gồm 3 bộ phận cơ
bản gộp lại: đầu neo, thân neo, bộ phận neo chặt. Đầu neo được vít chặt trên kết cấu
che chắn. Bộ phận neo chặt được gắn vào đá được gọi là neo đá, gắn vào đất chịu ma
sát gọi là neo đất. Bộ phận neo chặt được bố trí ngồi lăng thể trượt của đất.
Tùy theo tính tốn bộ phận neo chặt được phun bê tông và mở rộng theo yêu cầu
để tăng thêm ma sát. Khi đào hố móng, áp lực bên trong của đất tác dụng lên kết cấu
che chắn do lực tác dụng giữa thanh neo và ma sát đất đá làm cân bằng. Thanh neo
chịu kéo, có thể dùng thép gờ hay dây thép bện cường độ cao để phát huy đầy đủ tính
năng chịu kéo của chúng.