Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật khu vực thành phố hồ chí minh phục vụ phát triển giao thông ngầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

VÕ NHẬT LUÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA KỸ THUẬT KHU
VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHỤC VỤ
PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG NGẦM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI - 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

VÕ NHẬT LUÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA KỸ THUẬT KHU
VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHỤC VỤ
PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG NGẦM
Ngành: Kỹ thuật địa chất
Mã số: 9520501

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS ĐỖ MINH TOÀN
2. PGS.TS NGUYỄN THỊ NỤ

HÀ NỘI - 2023

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi. Các
thông tin, số liệu trong luận án là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng, cụ thể, các
trích dẫn theo đúng quy định. Kết quả nghiên cứu trong luận án là khách quan,
trung thực, chưa từng có ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận án

Võ Nhật Luân


ii

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................... ix
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................3
4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ........................................................3
6. Luận điểm bảo vệ ..................................................................................................4
7. Các đóng góp khoa học mới của luận án ............................................................5

8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................5
9. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài ...............................................................................5
10. Cấu trúc luận án ..................................................................................................6
11. Lời cảm ơn ...........................................................................................................6
Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ XÂY
DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NGẦM ĐƠ THỊ .....................................8
1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật và cơng trình giao thông ngầm đô thị ................8
1.1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật .................................................................................8
1.1.2. Tổng quan cơng trình giao thơng ngầm đô thị ................................................12
1.1.3. Các phương pháp thi công xây dựng cơng trình giao thơng ngầm đơ thị .......13
1.1.4. Các vấn đề địa kỹ thuật phát sinh khi thi công xây dựng cơng trình giao thơng
ngầm đơ thị ................................................................................................................17
1.2. Tình hình nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình giao thơng
ngầm đơ thị ..............................................................................................................28
1.2.1. Các nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................28


iii

1.2.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam ..........................................................................34
Kết luận chương 1 .....................................................................................................40
Chương 2: ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH ........................................................................................................................41

2.1. Đặc điểm mơi trường địa chất Thành phố Hồ Chí Minh .............................41
2.1.1. Đặc điểm địa tầng, địa chất Đệ tứ ...................................................................41
2.1.2. Đặc điểm tính chất xây dựng của đất đá .........................................................45
2.1.3. Đặc điểm hiện tượng địa chất động lực cơng trình .........................................55
2.1.4. Đặc điểm địa hình, địa mạo.............................................................................56
2.1.5. Đặc điểm thủy văn, hải văn và địa chất thủy văn ...........................................58

2.1.6. Đặc điểm khí độc hại.......................................................................................61
2.2. Đặc điểm hệ thống kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh ..................61
2.2.1. Khái quát chung về hệ thống kỹ thuật của Thành phố Hồ Chí Minh .............61
2.2.2. Đánh giá đặc điểm và phân cấp hệ thống kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh .66
2.3. Phân khu địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh phục vụ xây dựng
cơng trình giao thơng ngầm ....................................................................................68
2.3.1. Mục đích và ý nghĩa phân khu địa kỹ thuật ....................................................68
2.3.2. Nguyên tắc phân khu địa kỹ thuật ...................................................................68
2.3.3. Tiêu chí phân khu địa kỹ thuật ........................................................................69
2.3.4. Phương pháp thành lập sơ đồ phân khu địa kỹ thuật ......................................69
2.3.5. Kết quả phân khu địa kỹ thuật ........................................................................73
Kết luận chương 2 .....................................................................................................85
Chương 3: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI
PHÁP ỔN ĐỊNH KHI THI CƠNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NGẦM ...86
3.1. Khái quát đặc điểm quy mô và công nghệ thi cơng các cơng trình giao
thơng ngầm tại Thành phố .....................................................................................86
3.1.1. Về đặc điểm quy mơ cơng trình giao thông ngầm ..........................................86
3.1.2. Về đặc điểm công nghệ thi công các cơng trình giao thơng ngầm .................91
3.2. Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật khi thi cơng cơng trình giao thơng ngầm
Thành phố Hồ Chí Minh ........................................................................................93


iv

3.2.1. Phương pháp tính tốn và lựa chọn phần mềm tính tốn ................................93
3.2.2. Phân tích lựa chọn các mặt cắt địa kỹ thuật để tính tốn ................................95
3.2.3. Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật khi thi công bằng phương pháp đào mở .......97
3.2.4. Phương pháp dự báo lún bề mặt khi thi công hầm bằng công nghệ TBM ...109
3.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến lún bề mặt khi thi công đường hầm
bằng công nghệ TBM ............................................................................................114

3.3.1. Ảnh hưởng của áp lực gương ........................................................................114
3.3.2. Phân tích ảnh hưởng dạng kết cấu móng cơng trình đến độ lún bề mặt .......116
3.3.3. Ảnh hưởng của đường kính hầm ...................................................................119
3.3.4. Ảnh hưởng của chiều sâu đặt hầm đến độ lún bề mặt ..................................124
3.4. Đề xuất các giải pháp ổn định khi thi cơng xây dựng cơng trình giao thơng
ngầm Thành phố Hồ Chí Minh ............................................................................126
3.4.1. Đối với cơng trình giao thông ngầm thi công bằng phương pháp đào mở ...126
3.4.2. Đối với cơng trình giao thơng ngầm thi cơng bằng phương pháp đào kín ...130
Kết luận chương 3 ...................................................................................................130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................132
1. Kết luận ..............................................................................................................132
2. Kiến nghị ............................................................................................................133
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN ...............................................................................................................134
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................135
PHỤ LỤC


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
a1-2
c, c‟, cu , ccu
Cc
Cr
CDM
CU
CSHT
CTN

CTGTN
cv
ĐBSCL
ĐCCT
ĐCTV
E
e; eo
Eđh
EPB
FEM
ĐKT
ĐKTXD
FOS
GS
HRM
Ip
Ir
Is
K
KGN
KHCN
HTKT
MCN
MNN
MTĐC
MTĐKT
MTXQ
NATM
nnk
NXB

Đơn vị
cm2/kG
kPa

m2/năm

kPa
kPa

cm/ng.đ

Giải thích
Hệ số nén lún
Lực dính kết, lực dính kết hữu hiệu, lực dính kết
khơng thoát nước theo sơ đồ UU, CU
Chỉ số nén
Chỉ số nở
Cọc xi măng đất
Cố kết - khơng thốt nước
Cơ sở hạ tầng
Cơng trình ngầm
Cơng trình giao thong ngầm
Hệ số cố kết theo phương thẳng đứng
Đồng Bằng Sông Cửu Long
Địa chất cơng trình
Địa chất thủy văn
Mơ đun biến dạng
Hệ số rỗng; Hệ số rỗng tự nhiên
Mô đun đàn hồi

Earth pressure balance (Áp lực đất)
Mơ hình phần tử hữu hạn
Địa kỹ thuật
Địa kỹ thuật xây dựng
Hệ số ổn định cơng trình
Giáo sư
Phương pháp phản ứng Hyperstatic
Chỉ số dẻo
Chỉ số độ cứng
Độ sệt
Hệ số thấm
Không gian ngầm
Khoa học công nghệ
Hệ thống kỹ thuật
Mặt cắt ngang
Mực nước ngầm
Môi trường địa chất
Môi trường địa kỹ thuật
Môi trường xung quanh
New Australian Tunnelling Method - Phương
pháp đào hầm mới của Áo
Những người khác
Nhà Xuất Bản


vi

PGS
PTHH
qc

RQD
SPT
TBM
TP
TP.HCM
TS
TSKH
W
WL
Wp
γw
γc
γs

kG/cm2

%
%
%
g/cm3
g/cm3
g/cm3

Phó giáo sư
Phần tử hữu hạn
- Sức kháng đầu mũi
Rock Quality Designation - Chỉ số chất lượng đá
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
Tunnel Boring Machine
Thành phố

Thành phố Hồ Chí Minh
Tiến sĩ
Tiến sĩ khoa học
Độ ẩm tự nhiên
Giới hạn chảy
Giới hạn dẻo
Khối lượng thể tích tự nhiên
Khối lượng thể tích khơ
Khối lượng riêng


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các phương pháp thi công CTGTN khu vực đô thị .................................17
Bảng 1.2. Chuyển vị cho phép của tường chắn đất theo DG/TJ08-61-2010 ............19
Bảng 1.3. Chuyển vị cho phép từng cấp bảo vệ cơng trình theo DG/TJ08-61-2010 19
Bảng 1.4. Tổng hợp giá trị chuyển vị cho phép ........................................................19
Bảng 1.5. Các vấn đề ĐKT phát sinh trong q trình đào hầm đơ thị ......................27
Bảng 1.6. Phân loại đất phục vụ xây dựng CTGTN theo Terzaghi ..........................30
Bảng 1.7. Độ ổn định của CTN, cho đất dính ...........................................................30
Bảng 1.8. Độ ổn định của CTN, cho đất cát và dăm sạn theo Terzaghi 1977 ..........30
Bảng 1.9. Phân loại đá của Terzaghi 1946 ................................................................31
Bảng 1.10. Phân loại đá theo RQD ...........................................................................32
Bảng 2.1. Địa tầng Đệ tứ khu vực Thành phố Hồ Chí Minh ....................................42
Bảng 2.2. Thống kê tài liệu thu thập bổ sung ...........................................................45
Bảng 2.3. Thành phần hạt và đặc trưng cơ lý của các kiểu thạch học thuộc các phức
hệ thạch học khác nhau .............................................................................................53
Bảng 2.4. Tương quan mực nước giữa điểm đo trên Kênh Nhiêu Lộc, Kênh Tẻ với
trạm Nhà bè, Phú An (sơng Sài Gịn) ........................................................................59

Bảng 2.5. Các chỉ tiêu sử dụng đất tại TP.HCM từ 2018-2021 ................................62
Bảng 2.6. Số lượng các tòa nhà cao tầng khu vực nội đô TP.HCM .........................63
Bảng 2.7. Mạng lưới đường bộ trên địa bàn TP.HCM .............................................63
Bảng 2.8. Hệ thống cầu đường bộ trên địa bàn TP.HCM .........................................65
Bảng 2.9. Một số hầm đường bộ tại TP.HCM ..........................................................66
Bảng 2.10. Diện tích giao thơng tĩnh trên địa bàn Thành phố 2021 .........................66
Bảng 2.11. Ký hiệu các đơn vị phân khu ĐKT .........................................................72
Bảng 2.12. Ma trận tương tác giữa MTĐC với HTKT .............................................75
Bảng 2.13. Đặc điểm ĐKT các khu, phụ khu và khoảnh phục vụ xây dựng GTN ...76
Bảng 3.1. Các tuyến đường sắt đô thị tại TP.HCM theo quy hoạch ......................87
Bảng 3.2. So sánh ưu và nhược điểm mơ hình Hardening Soil và Morh Colomb ...95
Bảng 3.3. Đặc điểm ĐKT tại khoảnh II.A.1 và khoảnh II.B.1 ...............................96
Bảng 3.4. Thông số địa chất đầu vào mô hình Plaxis ...............................................98


viii

Bảng 3.5. So sánh hệ số ổn định khi đào mở có mái dốc CTGTN nằm nơng ..........99
Bảng 3.6. So sánh các phương án đào hầm mở tại khoảnh II.A.1 ..........................101
Bảng 3.7. Thơng số địa chất đầu vào mơ hình Plaxis .............................................105
Bảng 3.8. Tổng hợp so sánh các phương án đào hầm nông tại khoảnh II.B.1 .......106
Bảng 3.9. Thông số đất vào mơ hình ......................................................................110
Bảng 3.10. Thơng số vật liệu bê tông của vỏ hầm và thép của khiên chắn ............111
Bảng 3.11. Ngưỡng chuyển vị cho phép các cơng trình bề mặt áp dụng cho các dự
án metro tại Việt Nam .............................................................................................118
Bảng 3.12. So sánh hiệu quả biện pháp gia cố hố đào ............................................128
Bảng 3.13. Tổng hợp các khuyến nghị cho hầm nằm nông tại khoảnh II.A.1 và
khoảnh II.B.1 ...........................................................................................................129
Bảng 3.14. Tổng hợp các khuyến nghị cho hầm nằm sâu tại khoảnh II.A.1 và
khoảnh II.B.1 ...........................................................................................................130

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mối quan hệ giữa MTĐKT với MTĐC và MTXQ ...................................10
Hình 1.2. Sơ đồ đào hầm khơng gia cường vách (a) và có gia cường (b, i) .............14
Hình 1.3. Các loại khiên đào TBM ...........................................................................16
Hình 1.4. Sơ họa chuyển vị của tường vây và đất nền xung quanh hố đào ..............18
Hình 1.5. Phân tích ổn định dịng thấm.....................................................................20
Hình 1.6. Hiện tượng nước cuốn theo cát vào trong hố móng ..................................21
Hình 1.7. Phân tích ổn định hố đào do mất cân bằng moment .................................22
Hình 1.8. Phân tích ổn định hố đào do trượt sâu.......................................................22
Hình 1.9. Phân tích hiện tượng bùng nền do áp lực của tầng nước có áp.................23
Hình 1.10. Rãnh lún trên đường hầm ........................................................................25
Hình 1.11. Sụt lún đường hầm theo chiều thẳng đứng .............................................25
Hình 1.12. Sự dịch chuyển bề mặt theo chiều ngang và sự biến dạng theo chiều
ngang cùng với rãnh lún ............................................................................................27
Hình 3.1. Sơ đồ 8 tuyến metro theo quy hoạch tại TP.HCM ....................................86
Hình 3.2. Mặt bằng tuyến metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên ..................................88
Hình 3.3. Trắc dọc tuyến metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên ...................................88
Hình 3.4. MCN điển hình của tuyến metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên .................89
Hình 3.5. Mặt bằng đoạn hạ ngầm tuyến metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên ..........89
Hình 3.6. Trắc dọc đoạn hạ ngầm .............................................................................90
Hình 3.7. MCN điển hình đoạn hạ ngầm ..................................................................90
Hình 3.8. Niên hạn xây dựng của các cơng trình dọc tuyến metro số 1 ...................91
Hình 3.9. Số tầng của các cơng trình dọc tuyến metro số 1 ......................................92
Hình 3.10. Các loại móng của các cơng trình dọc tuyến metro số 1 ........................92
Hình 3.11. Khảo sát loại kết cấu của các cơng trình dọc tuyến metro số 1 ..............93
Hình 3.12. Phân chia lưới phần tử trong phương pháp PTHH .................................94

Hình 3.13. Mặt cắt địa kỹ thuật điển hình tại khoảnh II.A.1 ...................................96
Hình 3.14. Mặt cắt địa kỹ thuật điển hình tại khoảnh II.B.1 ....................................97
Hình 3.15. Các bước đào hầm .................................................................................105
Hình 3.16. Mặt cắt địa chất tuyến metro số 1 tại Km 1+440 ..................................109
Hình 3.17. Vị trị các mốc đo lún trên mặt bằng ......................................................110


x

Hình 3.18. Mơ hình mơ phỏng đào đường hầm trên Plaxis 3D ..............................111
Hình 3.19. Mơ phỏng các bước tiến trong quá trình đào hầm ................................112
Hình 3.20. Phổ biến dạng đất nền xung quanh và lưới biến dạng bề mặt trong q
trình đào hầm đơi ....................................................................................................112
Hình 3.21. Chuyển vị bề mặt khi đào hầm thứ nhất (hầm sâu hơn) .......................113
Hình 3.22. Chuyển vị bề mặt khi đào hầm thứ 2 (hầm nơng hơn) ..........................113
Hình 3.23. Ngun lý cân bằng áp lực của máy TBM ............................................115
Hình 3.24. Sơ đồ khối trượt trước mặt gương .........................................................115
Hình 3.25. Sự phụ thuộc của độ lún bề mặt theo giá trị áp lực gương ...................116
Hình 3.26. Mơ hình mơ phỏng các loại móng khác nhau .......................................117
Hình 3.27. Lưới biến dạng bề mặt ..........................................................................117
Hình 3.28. Dự báo độ lún của các cơng trình với các loại móng khác nhau trong
vùng ảnh hưởng của tuyến hầm ..............................................................................118
Hình 3.29. Mơ hình tại khoảnh II.A.1 .....................................................................119
Hình 3.30. Mơ hình các đường kính hầm khác nhau ..............................................120
Hình 3.31. Biểu đồ phụ thuộc của độ lún theo đường kính hầm tại khoảnh II.A.1 121
Hình 3.32. Biểu đồ phụ thuộc của độ lún lớn nhất theo đường kính hầm ..............121
Hình 3.33. Mơ hình với các đường kính hầm khác nhau tại khoảnh II.B.1 ............122
Hình 3.34. Biểu đồ phụ thuộc của độ lún theo đường kính hầm tại khoảnh II.B.1 122
Hình 3.35. Độ lún của cơng trình với các đường hầm khác nhau. ..........................123
Hình 3.36. Các mơ hình phân tích lún bề mặt với các chiều sâu đặt hầm khác nhau

tại khoảnh II.A.1 .....................................................................................................124
Hình 3.37. Biểu đồ phụ thuộc của độ lún theo chiều sâu đặt hầm khoảnh II.A.1. .125
Hình 3.38. Biểu đồ phụ thuộc của độ lún theo chiều sâu đặt hầm khoảnh II.B.1. ..125
Hình 3.39. Độ lún của cơng trình với các chiều sâu đặt hầm khác nhau. ...............126
Hình 3.40. Mơ hình hố đào với nền gia cố CDM ...................................................127
Hình 3.41. Chuyển vị nền Umax= 5,09cm .................................................................127
Hình 3.42. Chuyển vị tường chắn Umax= 4,8cm ........................................................127
Hình 3.43. Momen uốn tường cừ Mmax=147,9 kN/m ................................................127
Hình 3.44. Cung trượt ..............................................................................................127
Hình 3.45. Hệ số ổn định FOS =2,656 ....................................................................128


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) là siêu đơ thị, nằm trong vùng chuyển tiếp
giữa miền Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) với diện tích tự
nhiên 2.096 km2 và dân số hơn 14 triệu người. Với vị trí đặc biệt về địa lý, TP.HCM
đã, đang và sẽ giữ vai trò đầu tàu thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội cả nước nói
chung, vùng kinh tế trọng điểm phía Nam nói riêng.
Hiện nay, TP.HCM đang phải đối diện với những hệ lụy của q trình đơ thị
hóa. Sự bùng nổ dân số và phương tiện cá nhân; chất lượng cung ứng dịch vụ vận
tải hành khách công cộng kém, đã gây áp lực lên hệ thống cơ sở hạ tầng (CSHT)
giao thông đường bộ nội đô, gây hư hỏng, xuống cấp cơng trình. Trong khi đó, quỹ
đất nội đơ ngày càng cạn kiệt, tình trạng giao thơng tắc nghẽn, ngập úng, các khu
không gian mở, không gian xanh, không gian cơng cộng bị thu hẹp, địi hỏi việc
phát triển phải hướng tới khả năng tận dụng, phát triển song song cả chiều cao lẫn
chiều sâu của đô thị [12], [15]. Chính quyền đơ thị Thành phố mới chỉ tập trung
phát triển không gian trên mặt đất và trên cao, mà chưa khai thác, sử dụng và phát

triển không gian ngầm (KGN) đô thị, mặc dù vấn đề này rất được quan tâm từ chính
quyền địa phương cũng như các nhà nghiên cứu, có thể xuất phát từ nguyên nhân
khách quan là đồ án quy hoạch KGN của TP.HCM vẫn chưa được phê duyệt [1],
hiện nay chỉ có Thành phố Hà Nội lập và phê duyệt Quy hoạch chung không gian
xây dựng ngầm đô thị trung tâm - Thành phố Hà Nội đến 2030, tầm nhìn đến 2050
theo Quyết định số 913/QĐ-UBND ngày 15.3.2022 [50].
Quy hoạch và phát triển KGN là xu hướng tất yếu trong phát triển đô thị của
các nước trên thế giới, như một phương cách tận dụng tài nguyên và hướng tới phát
triển bền vững [15]. Một đơ thị hiện đại có tỷ lệ cơng trình ngầm (CTN) chiếm
khoảng 20-25% tổng số các dạng cơng trình [115]. Trong khi đó, với thực trạng ùn
tắc giao thơng, ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng tại các đơ thị lớn, trong đó
có TP.HCM thì việc quy hoạch và phát triển KGN là yêu cầu cấp thiết.
Theo Đề cương quy hoạch không gian xây dựng ngầm TP.HCM [34], KGN


2

khu trung tâm Thành phố sẽ tập trung phát triển chạy dọc theo 08 tuyến metro
xuyên tâm, với hơn 73 km đoạn tuyến đi ngầm và hơn 72 nhà ga ngầm [28]. Vì thế,
việc khai thác KGN giữ vai trị quan trọng trong quy hoạch chung phát triển
TP.HCM nhằm giải quyết các vấn đề ùn tắc giao thông, gia tăng diện tích giao
thơng ngầm (GTN), kết nối các khơng gian tiện ích khác như đi bộ, thương mại,…
Như vậy, có thể thấy, nhu cầu xây dựng KGN của Thành phố trong trương lai
là rất lớn. Để quy hoạch và xây dựng KGN nói chung, các cơng trình giao thơng
ngầm (CTGTN) nói riêng của TP.HCM hiệu quả, yêu cầu đầu tiên chính là cần có
hệ thống cơ sở dữ liệu về đặc điểm địa kỹ thuật (ĐKT). Các dữ liệu về thơng tin địa
hình và xây dựng bề mặt trong Thành phố đã có, cịn dữ liệu ĐKT như: đặc điểm
địa chất cơng trình (ĐCCT); hệ thống kỹ thuật (HTKT) trên mặt, dưới đất hiện hữu
cũng như quy hoạch,…cần được khảo sát, thu thập và nghiên cứu thêm để có được
hệ thống dữ liệu thống nhất nhằm phục vụ xây dựng các CTGTN của Thành phố.

Thành phố đã có các tài liệu về địa chất, địa chất thủy văn (ĐCTV) và ĐCCT
đã được công bố như: Bản đồ địa chất đô thị 1/50.000 do Liên đoàn Bản đồ Địa
chất miền Nam thành lập (dự án đã thu thập được hơn 3000 lỗ khoan ĐCCT, 470 lỗ
khoan ĐCTV và 52 lỗ khoan địa chất); Bản đồ ĐCCT và ĐCTV tỷ lệ 1/50.000 do
Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam thành lập, và các tài
liệu khác đã được cơng bố, điển hình như các tài liệu tại hội thảo Quy hoạch không
gian xây dựng ngầm đô thị TP.HCM do Sở Quy hoạch - Kiến trúc TP.HCM tổ
chức,…Tuy nhiên, các tài liệu này hoặc là phục vụ mục đích chung hoặc là phục vụ
chủ yếu xử lý nền đất yếu cho một số dạng cơng trình khác nhau. Song, nghiên cứu
đầy đủ, có tính hệ thống, chun sâu về đặc điểm điều kiện ĐKT của Thành phố
phục vụ xây dựng các CTGTN (các tuyến metro, nhà ga, hầm chui,...) cịn chưa có.
Do vậy, đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
phục vụ phát triển giao thông ngầm” là rất cấp thiết.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận án là đánh giá đặc điểm và phân khu ĐKT,
đồng thời tính tốn dự báo các vấn đề ĐKT phát sinh khi xây dựng CTGTN khu
vực TP.HCM.


3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là: môi trường ĐKT (MTĐKT) khu vực
TP.HCM phục vụ xây dựng CTGTN.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Phạm vi về nội dung nghiên cứu: đánh giá những đặc điểm ĐKT liên quan
đến xây dựng CTGTN đô thị (chủ yếu dạng tuyến) khu vực TP.HCM.
+ Phạm vi về không gian nghiên cứu: những đặc điểm ĐKT khu vực TP.HCM
phân bố đến chiều sâu nằm trong vùng tương tác giữa CTGTN với MTĐC.
4. Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục đích trên, nội dung luận án tập trung nghiên cứu:
- Tổng quan về ĐKT (khái niệm, nội dung, đối tượng và phương pháp nghiên
cứu); CTGTN đô thị (khái niệm, phân loại, các phương pháp thi công và các vấn đề
ĐKT phát sinh khi thi cơng); Tình hình nghiên cứu ĐKT phục vụ xây dựng CTGTN
đô thị trên thế giới và Việt Nam;
- Nghiên cứu đánh giá đặc điểm ĐKT khu vực TP.HCM, bao gồm: MTĐC,
HTKT hiện hữu và quy hoạch của Thành phố liên quan đến xây dựng CTGTN; sự
tương tác giữa HTKT với các yếu tố của MTĐC.
- Phân khu ĐKT phục vụ xây dựng các CTGTN của Thành phố;
- Tính tốn, dự báo các vấn đề ĐKT phát sinh khi xây dựng CTGTN;
- Đề xuất các giải pháp đảm bảo ổn định khi xây dựng CTGTN TP.HCM.
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
5.1. Cách tiếp cận
Luận án tiếp cận theo hướng:
- Hệ thống: MTĐKT TP.HCM là hệ thống gồm ba hợp phần là hợp phần kỹ
thuật, hợp phần MTĐC và môi trường xung quanh (MTXQ), chúng có mối tương
quan chặt chẽ với nhau. Khi đánh giá đặc điểm ĐKT Thành phố sẽ được xem xét sự
tương tác giữa các hợp phần đó hướng tới việc khai thác hợp lý và bảo vệ MTĐKT.
- Kế thừa: nghiên cứu, kế thừa những kiến thức và tài liệu thực tế đã có trong
và ngồi nước để tham khảo, sử dụng trong giải quyết các nhiệm vụ của luận án;
- Lý thuyết: sử dụng các lý thuyết của cơ học đất, cơ học đá, ĐCCT để tìm ra
các quy luật cơ học, phục vụ nghiên cứu luận án;


4

- Thực nghiệm: các nghiên cứu lý thuyết được kiểm chứng qua thực nghiệm
để minh chứng sự chính xác của các q trình;
- Hiện đại: ứng dụng mơ hình số để giải quyết các bài toán ĐKT trong nội
dung luận án đề cập.

5.2. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu:
- Phân tích hệ thống: phân chia các hợp phần trong hệ thống MTĐKT, nghiên
cứu sự tương tác giữa chúng về hình thức, cường độ tương tác, các quá trình xảy ra
trong quá trình tương tác;
- Kế thừa: thu thập, phân tích, tổng hợp và kế thừa các tài liệu, các cơng trình
nghiên cứu đã được cơng bố, nhằm phân tích các dữ liệu liên quan đến đề tài luận
án, từ đó phát triển hướng nghiên cứu mới.
- Lý thuyết: bổ sung những cơ sở lý thuyết mới trong nước và thế giới về ĐKT
trong thi công xây dựng các CTGTN.
- Thực địa: tiến hành đi thực tế tại cơng trình để quan sát, thu thập các tài liệu
về các CTGTN hiện có, đang thi công; các số liệu quan trắc ĐKT đã và đang tiến
hành ở ngoài trời nhằm bổ sung số liệu và nghiên cứu chun sâu phục vụ tính tốn
và dự báo các vấn đề ĐKT khi thi công CTGTN.
- Sử dụng mơ hình số trong tính tốn dự báo các vấn đề ĐKT phát sinh khi
xây dựng CTGTN; có sử dụng các phần mềm tính tốn chun dụng Plasix 2D, 3D.
6. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: căn cứ vào đặc điểm ĐKT trên quan điểm phục vụ xây dựng
CTGTN, khu vực nghiên cứu được chia thành 2 khu, 4 phụ khu và 12 khoảnh ĐKT.
Kết quả phân khu là cơ sở khoa học phục vụ quy hoạch, thiết kế và thi công các
CTGTN dạng tuyến tại TP.HCM.
Luận điểm 2: khi thi công đường hầm bằng TBM, để độ lún giới hạn cho
phép không lớn hơn 15mm, trong điều kiện ĐKT như khoảnh II.A.1 thì độ sâu đặt
hầm tối ưu  22m với đường kính hầm D ≤ 6m, trong điều kiện ĐKT như khoảnh
II.B.1 thì độ sâu đặt hầm tối ưu  15m với đường kính hầm D ≤ 7,0m.


5

7. Các đóng góp khoa học mới của luận án

Các đóng góp khoa học mới của luận án bao gồm:
- Luận án đã góp phần vào việc xây dựng cơ sở lý thuyết và phương pháp luận
nghiên cứu ĐKT.
- Luận án đã nghiên cứu đầy đủ và hệ thống đặc điểm ĐKT khu vực TP.HCM
phục vụ xây dựng CTGTN; tiến hành phân chia khu vực TP.HCM thành 02 khu, 04
phụ khu và 12 khoảnh ĐKT phục vụ cho thi công xây dựng CTGTN dạng tuyến.
- Dự báo chi tiết và đầy đủ các vấn đề ĐKT khi thi công xây dựng CTGTN
cho từng khu, phụ khu và khoảnh ĐKT; dự báo và phân tích được sự biến đổi của
sụt lún mặt đất khi thi công đường hầm bằng phương pháp TBM; đồng thời đã đề
xuất các giải pháp ĐKT đảm bảo ổn định, phù hợp với việc thi công xây dựng các
CTGTN khu vực TP.HCM.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung cơ sở khoa học về nội dung
và phương pháp luận nghiên cứu đặc điểm ĐKT phục vụ xây dựng CTGTN đô thị;
Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo tốt để định hướng cho công tác quy
hoạch, khảo sát, thiết kế và thi công các CTGTN tại TP.HCM.
9. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài
Luận án được hoàn thành trên cơ sở các kết quả học tập và nghiên cứu nhiều
năm của tác giả tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Luận án sử dụng các kết quả
nghiên cứu đã được công bố của nhiều cơ quan, tác giả khác nhau và tài liệu lưu trữ
có liên quan đến đề tài nghiên cứu, bao gồm:
- Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp TP.HCM: “Nghiên cứu hiệu chỉnh, bổ
sung loạt bản đồ ĐCCT TP.HCM, tỷ lệ 1/50.000, phục vụ quy hoạch và quản lý tài
nguyên đất vào bảo vệ môi trường bền vững” nghiệm thu năm 2007, do Nguyễn
Văn Ngà chủ nhiệm đề tài, cơ quan chủ trì Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM.
- Báo cáo nghiệm thu dự án triển khai khoa học công nghệ “Biên hội bản đồ
địa chất, bản đồ ĐCTV và bản đồ ĐCCT Thành phố Hồ Chí Minh tỷ lệ 1/50.000”,
nghiệm thu năm 2010, do TS. Bùi Trần Vượng chủ nhiệm dự án, cơ quan chủ trì dự
án là Liên đồn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên Nước miền Nam;

6

- Bản đồ địa hình; Bản đồ địa chất Đệ tứ; Các tài liệu Địa mạo - Tân kiến tạo
của TP.HCM do Liên đoàn Bản đồ miền Nam sao lục năm 2021.
- Kỷ yếu hội thảo: “Quy hoạch không gian xây dựng ngầm đô thị TP.HCM”
do Sở Quy hoạch kiến trúc TP.HCM tổ chức vào tháng 04 năm 2018.
- Tài liệu Thiết kế kỹ thuật dự án xây dựng tuyến Metro số 1 Bến Thành - Suối
Tiên do Liên danh Shimizu-Maeda thực hiện năm 2016.
- Luận án thu thập, tổng hợp 3.182 hình trụ hố khoan, 39.372 mẫu đất thí
nghiệm. Trong đó, tổng hợp từ các tài liệu của Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài
nguyên nước miền Nam là 3.027 hố khoan và 39.087 mẫu đất; tổng hợp từ tài liệu
của Phân viện KHCN Xây dựng phía Nam và các công ty, cơ quan khác là 155 hố
khoan và 285 mẫu đất thí nghiệm.
- Các tài liệu thu thập từ công tác khảo sát thực địa tuyến metro số 1 Bến
Thành - Suối Tiên.
- Ngoài ra, luận án được hồn thành trên cơ sở lược khảo các cơng trình
nghiên cứu khoa học của các tác giả trong và ngồi nước có liên quan, nhằm kế
thừa các kết quả nghiên cứu đã được công bố phục vụ cho đề tài luận án.
10. Cấu trúc luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương, dày 144 trang, 37
bảng biểu, 56 hình vẽ và danh mục 118 tài liệu tham khảo. Cụ thể:
- Chương 1: Tổng quan nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình
giao thơng ngầm đơ thị.
- Chương 2: Đặc điểm mơi trường địa kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
- Chương 3: Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật và đề xuất giải pháp ổn định khi
thi cơng cơng trình giao thơng ngầm.
11. Lời cảm ơn
Luận án được hồn thành tại Bộ môn ĐCCT, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa
chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của: PGS.TS Đỗ

Minh Toàn, PGS.TS Nguyễn Thị Nụ.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:


7

PGS.TS. Đỗ Minh Toàn, PGS.TS Nguyễn Thị Nụ - các thầy, cô hướng dẫn
khoa học và truyền đạt nhiều kiến thức chun mơn cho tác giả trong suốt q trình
thực hiện luận án.
PGS.TS Bùi Trường Sơn - Trưởng Bộ môn Địa chất cơng trình, TS. Nguyễn
Văn Phóng - Phó trưởng Bộ môn đã tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học
tập, nghiên cứu.
Các cơ quan: Bộ môn Địa chất cơng trình, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa
chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, thuộc Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Liên đoàn
Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Nam, Liên đoàn Bản đồ miền Nam,
Phân viện KHCN Xây dựng phía Nam, các Cơng ty xây dựng trên địa bàn
TP.HCM,…đã giúp đỡ chân thành khi tác giả thực hiện luận án.
Các Nhà khoa học GS. TSKH Phạm Văn Tỵ, PGS.TS Nguyễn Huy Phương,
PGS.TS Tạ Đức Thịnh, PGS.TS Đoàn Thế Tường, PGS.TS Lê Trọng Thắng, PGS.
TSKH Vũ Cao Minh, PGS.TS Đỗ Ngọc Anh, PGS.TS Trần Tuấn Minh, PGS.TS
Nguyễn Đức Mạnh, TS. Tô Xuân Vu, TS. Nguyễn Viết Tình, TS. Vũ Ngọc
Bình,…và các bạn đồng nghiệp đã có nhiều đóng góp và giúp đỡ quý báu để tác giả
hồn thiện luận án.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình đã cổ vũ tinh thần, đóng góp nhiều công
sức cho nghiên cứu sinh thực hiện luận án.


8

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ

XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG NGẦM ĐƠ THỊ
1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật và cơng trình giao thơng ngầm đô thị
1.1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật
1.1.1.1. Khái niệm địa kỹ thuật
Trên thế giới, ĐKT là một lĩnh vực rất rộng bao gồm: ĐKT môi trường, ĐKT
mỏ, ĐKT xây dựng (ĐKTXD) hay ĐKT cơng trình [65]. Trong phạm vi nghiên
cứu, luận án chỉ tập trung nghiên cứu về ĐKTXD và gọi tắt là ĐKT.
ĐKT là một ngành khoa học thuộc lĩnh vực xây dựng. Từ lâu, khái niệm này
đã được sử dụng ở các nước tiên tiến như Mỹ và các nước Châu Âu và gần đây đã
được các nước Châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Thái Lan,...quan tâm.
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã hình thành thuật ngữ “Địa kỹ thuật”. Để có
cái nhìn khái quát về ĐKT, luận án tổng hợp một số khái niệm về ĐKT của các tác
giả trong và ngoài nước như sau:
Theo một số tác giả nước ngoài:
- Tác giả D.P. Giles (2005) [65] thì cho rằng: ĐKT là ứng dụng của các ngành
khoa học về cơ học đất và cơ học đá, ĐCCT, cũng như các ngành khoa học liên
quan khác để xây dựng cơng trình, các ngành công nghiệp khai thác và bảo tồn, cải
thiện môi trường.
- Mohamed A. Shahin (2013) [86]: ĐKT là ngành khoa học nghiên cứu ứng xử
của các loại vật liệu, chủ yếu là đất và đá, về bản chất của chúng, thể hiện các hành
vi khác nhau và không chắc chắn do các q trình vật lý khơng chính xác liên quan
đến sự hình thành của các vật liệu này. Mơ hình hóa ứng xử của chúng rất phức tạp
và thường nằm ngoài khả năng của các phương pháp kỹ thuật vật lý truyền thống.
- Theo Abolfazl Eslami (2020) [53]: ĐKT là ứng dụng có hệ thống của các kỹ
thuật cho phép xây dựng trên, trong hoặc bằng vật liệu ĐKT, tức là đất và đá.
Đối với các tác giả trong nước:
Theo Nguyễn Thanh và nnk (2009) [38]: MTĐKT CTN là phần trên cùng của
thạch quyển bao gồm quanh CTN và được cấu tạo từ các thành tạo đất đá với
nguồn gốc, thời gian thành tạo, thành phần thạch học, cấu trúc, thế nằm, đặc điểm

9

kiến trúc-kiến tạo, tính chất cơ lý, điều kiện ĐCTV, các q trình địa động lực khác
nhau và có mối tương tác với hệ thống tự nhiên - kỹ thuật khác nhau, đồng thời có
ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn loại hình, quy mơ cũng như cơng tác thiết kế,
thi công, chống đỡ và sử dụng CTN dự kiến xây dựng.
Theo Nguyễn Sỹ Ngọc (2015) [20]: ĐKT là một môn khoa học áp dụng những
phương pháp khoa học, các nguyên lý kỹ thuật để giải thích và sử dụng các kiến
thức về các vật liệu của vỏ trái đất nhằm giải quyết các vấn đề về thiết kế, xây dựng
và xử lý, cải tạo các cơng trình đặt trên, trong hay bằng đất đá. Tuy nhiên, định
nghĩa này chỉ là định nghĩa mơn học Địa kỹ thuật.
Nhóm tác giả Nguyễn Văn Túc và nnk (2020) [47] nhận định ĐKT là chuyên
ngành kỹ thuật liên quan đến lĩnh vực xây dựng, chủ yếu nghiên cứu đặc tính xây
dựng của đất/đá nền và nước, ứng dụng khi thiết kế nền móng các loại cơng trình
xây dựng, sao cho phải đảm bảo an tồn trong thiết kế-thi cơng và ổn định trong
khai thác sử dụng. Trong đó, nhóm tác giả cũng đã định nghĩa ĐKT cơng trình: là
một chun ngành kỹ thuật liên quan đến thăm dò và đánh giá các đặc trưng cơ-lýhóa của đất/đá, nước ngầm,…ứng dụng cho các cơng trình xây dựng và bao hàm 2
chức năng gắn kết hữu cơ với nhau là khảo sát đất nền và phân tích ĐKT cơng
trình. Tuy nhiên, các tác giả mới chỉ đề cập ở góc độ sử dụng đất đá làm nền cơng
trình xây dựng, việc sử dụng MTĐC phục vụ xây dựng ngầm chưa được đề cập.
Tổng hợp từ các khái niệm của các tác giả trong nước, tác giả Tạ Đức Thịnh
(2022) [43] đã đề xuất khái niệm ĐKT: ĐKT là ngành khoa học thuộc lĩnh vực xây
dựng, sử dụng các nguyên lý và phương pháp của Cơ học đất, Cơ học đá, Địa chất
cơng trình và các môn khoa học khác để nghiên cứu mối quan hệ tương tác giữa
cơng trình xây dựng với MTĐC và MTXQ.
Như vậy, trên cơ sở lược khảo các khái niệm ĐKT của các tác giả trong và
ngoài nước, theo quan điểm của cá nhân tác giả thì ĐKT là ngành khoa học thuộc
lĩnh vực xây dựng, sử dụng các nguyên lý và phương pháp của ĐCCT, cơ học đất,
cơ học đá và các ngành khoa học khác liên quan, chuyên nghiên cứu sự tương tác

giữa các yếu tố của MTĐKT.


10

Trong đó, MTĐKT là vùng khơng gian có giới hạn của MTĐC, HTKT và
MTXQ, là nơi diễn ra các hoạt động kinh tế-xây dựng của con người cùng với các
quá trình cơ, lý, hóa phát sinh do tác dụng tương tác giữa MTĐC, MTXQ và các
hoạt động xây dựng công trình.

Quan hệ tương tác hai chiều

Hình 1.1. Mối quan hệ giữa MTĐKT với MTĐC và MTXQ
Từ sơ đồ hình 1.1 có thể thấy, về cơ bản MTĐKT bao gồm: MTĐC, HTKT và
MTXQ. Trong đó, MTĐC được các tác giả định nghĩa như sau:
- Theo Sergeev E.M (1979) [101] thì MTĐC được hiểu là “Những đất đá và
thổ nhưỡng bất kỳ phân bố trên một phần bề mặt của thạch quyển. Phần thạch
quyển này được nghiên cứu như một hệ thống nhiều hợp phần chịu tác dụng hoạt
động kinh tế công trình của con người dẫn đến sự biến đổi các quá trình địa chất tự
nhiên và nảy sinh các quá trình địa chất mới. Các quá trình địa chất mới phát sinh
này làm biến đổi điều kiện ĐCCT lãnh thổ xác định.
- Đối với tác giả Phạm Văn Tỵ (2020) [49] thì MTĐC là một phần của mơi
trường tự nhiên, là phần trên của thạch quyển cấu tạo từ các thể rắn, lỏng và khí
cùng với tất cả các tài nguyên chứa trong đó và các trường vật lý vốn có nó, nơi cư
trú và thực hiện các hoạt động sống của loài người, nơi diễn ra tác dụng tương hỗ
giữa thạch quyển với khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và quyển kỹ thuật.
Như vậy, MTĐKT luôn tồn tại sự tương tác giữa HTKT với MTĐC và
MTXQ. Tuy nhiên, sự tương tác của MTXQ thường không đáng kể (chỉ xét đến tùy

11

trường hợp cụ thể). Quá trình tương tác này sẽ phát sinh các vấn đề ĐKT (còn gọi là
Tai biến ĐKT) - là vấn đề bất lợi phát sinh do tương tác giữa hoạt động kinh tế-xây
dựng của con người, MTĐC và MTXQ. Các vấn đề ĐKT gây mất ổn định cơng trình
và làm suy thối MTĐC, ảnh hưởng xấu đến hoạt động sống của con người.
Các hướng khoa học chuyên sâu của ĐKT là ĐKTXD và ĐKT môi trường:
- ĐKTXD nghiên cứu các vấn đề liên quan đến ổn định cơng trình, phát sinh
do tác dụng tương hỗ giữa cơng trình với MTĐC và các giải pháp đảm bảo ổn định
cho cơng trình.
- ĐKT mơi trường nghiên cứu các tai biến địa chất, tai biến ĐKT, khai thác
hợp lý lãnh thổ và các giải pháp bảo vệ bền vững MTĐC.
1.1.1.2. Nội dung nghiên cứu của địa kỹ thuật
Trong nhiều cơng trình nghiên cứu, đặc biệt nội dung của Tiêu chuẩn
Eurocode 7 - Geotechnical của Châu Âu (đang được Bộ Xây dựng Việt Nam tham
khảo và biên soạn thành Tiêu chuẩn Quốc gia) [67], cũng như tại các hội thảo khoa
học trong nước, mà điển hình là Hội thảo Địa chất cơng trình - Địa kỹ thuật do Bộ
mơn Địa chất cơng trình - Trường Đại học Mỏ - Địa chất tổ chức tại Hải Dương vào
ngày 21.5.2022, các nhà khoa học đều thống nhất về nội dung nghiên cứu của
ĐKTXD bao gồm:
- Đặc điểm MTĐKT (bao gồm các yếu tố của MTĐC và HTKT trong phạm vi
xây dựng), kể cả MTXQ có liên quan đến việc thiết kế, thi công xây dựng và đảm
bảo sự ổn định lâu dài của các cơng trình xây dựng. Đồng thời cần phải nghiên cứu
làm sáng tỏ các yếu tố tự nhiên, con người tác động làm biến đổi MTĐC, ảnh
hưởng tới thi cơng xây dựng các cơng trình.
- Đặc điểm các cơng trình xây dựng về dạng, quy mơ, tính chất làm việc; mối
tương tác của chúng với MTĐC, MTXQ, từ đó dự báo sự mất ổn định cơng trình,
thiết kế các giải pháp nền móng nhằm đảm bảo sự ổn định lâu dài của cơng trình.
1.1.1.3. Đối tượng nghiên cứu của địa kỹ thuật xây dựng
Đối tượng nghiên cứu của ĐKTXD bao gồm:

- MTĐC và HTKT trong mối quan hệ tương tác giữa chúng;
- Các phương pháp tính tốn thiết kế nền móng cơng trình, dự báo sự biến đổi


12

MTĐC khi thi cơng và khai thác cơng trình, thiết kế các giải pháp phịng chống các
sự cố nền móng đảm bảo sự ổn định lâu dài các cơng trình.
1.1.1.4. Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu địa kỹ thuật xây dựng
- Phương pháp kế thừa: tham khảo và sử dụng những tài liệu đã có để phân
tích sử dụng định hướng cho công tác nghiên cứu tiếp theo; áp dụng những thành
tựu tiên tiến trên thế giới vào nghiên cứu;
- Phương pháp thực nghiệm trong phịng và ngồi trời: nhằm cung cấp các
thơng số ĐKT phục vụ tính tốn thiết kế ĐKT;
- Phương pháp tính tốn: được sử dụng trong tính tốn thiết kế nền và móng
các cơng trình, dự báo các vấn đề ĐKTXD;
- Phương pháp số và mơ hình hóa;
- Phương pháp phân tích hệ thống: được sử dụng để phân tích làm sáng tỏ sự
tương quan giữa các yếu tố của MTĐC, giữa MTĐC với HTKT và một số yếu tố
khác của MTXQ. Từ đó, lựa chọn mơ hình và phương pháp tính tốn phù hợp.
1.1.2. Tổng quan về cơng trình giao thơng ngầm đơ thị
1.1.2.1. Khái niệm cơng trình giao thơng ngầm đơ thị
CTGTN đơ thị là một dạng của CTN, được bố trí dưới bề mặt đất, thực hiện
chức năng giao thông như: đường tàu điện ngầm, nhà ga tàu điện ngầm, hầm đường
ô tô, hầm cho người đi bộ, hầm vượt sông và các CTN phụ trợ kết nối [26].
1.1.2.2. Phân loại các cơng trình giao thơng ngầm đơ thị
Trong số các CTN đô thị, CTGTN chiếm phần lớn và khác nhau về cơng
dụng, sơ đồ quy hoạch, vị trí tọa lạc trong đơ thị, chiều sâu, phương pháp xây dựng.
Ngồi ra, các CTGTN có thể khác nhau về hình dạng, kích thước mặt cắt, loại vật
liệu, đặc điểm kết cấu, điều kiện thơng gió, chiếu sáng,…

a. Theo sơ đồ mặt bằng
Theo sơ đồ mặt bằng, có thể chia CTGTN thành hai loại sau [5]:
- Các cơng trình có chiều dài lớn: đó là các đường hầm có chiều dài lớn hơn
rất nhiều so với mặt cắt thiết diện.
- Các cơng trình có chiều dài hạn chế: phụ thuộc vào cơng dụng, các đường


13

hầm có thể là đường ơ tơ, đường tàu điện ngầm (metro), đường tàu điện cao tốc,
đường cho các dạng phương tiện giao thơng đặc biệt (đường tàu có nhiều ray, tàu
trên ray từ trường hoặc trên đệm khơng khí, các phương tiện giao thơng khí nén,...).
Kể cả các lối bộ hành hoặc hỗn hợp dành cho các phương tiện giao thơng khác nhau
và người đi bộ. Ví dụ: theo các mặt cắt khác nhau của một tuyến ngầm có thể ô tô,
tàu điện ngầm, tàu hỏa của đô thị và người đi bộ di chuyển được.
b. Theo kích thước tiết diện ngang
- CTN tiết diện nhỏ: bề ngang sử dụng l<4m;
- CTN tiết diện trung bình 4m- CTN tiết diện lớn l>10m.
c. Theo chiều sâu đặt cơng trình
Ngồi ra, trong thi công, theo chiều sâu đặt các CTGTN so với mặt đất có thể
phân ra: CTN đặt nơng, bố trí ở độ sâu Hnơng ≤ 10-12m, và CTN đặt sâu, bố trí ở độ
sâu Hsâu > 10-12m [10]. Theo tác giả Nghiêm Hữu Hạnh (2012) [5] thì Hnơng ≤ 515m (thậm chí có khi lên đến 20m tính từ cốt mặt đất) và Hsâu > 15m,...Tuy nhiên,
việc thiết kế CTN đặt ở độ sâu bao nhiêu cũng còn tùy thuộc vào tính chất của đất
đá thực tế khu vực cơng trình ngầm đi qua.
1.1.3. Các phương pháp thi cơng xây dựng cơng trình giao thơng ngầm đơ thị
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp thi cơng CTGTN đơ thị, mỗi tác giả đều
có cách phân chia khác nhau. Trong thi cơng CTGTN, có thể chia thành 03 nhóm
phương pháp sau [3], [9]: đào mở, đào kín và hạ chìm. Tương tự, Nguyễn Thế
Phùng và nnk (2007) [27], Võ Trọng Hùng (2010) [7] cũng đã đề cập: tùy thuộc vào

chiều sâu đặt hầm, có thể chia thành phương pháp kín hoặc lộ thiên.
Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm nhất định và tùy từng điều
kiện địa chất, hiện trường, khả năng cơng nghệ cụ thể mà có thể vận dụng hợp lý.
Trong phạm vi đặc thù của đơ thị TP.HCM, theo quan điểm tác giả, có thể áp dụng
hai phương pháp thi công CTGTN cơ bản là: đào mở và đào kín.
a. Phương pháp đào mở [9]
Đây là phương pháp cổ điển và rất phổ biến, đất được đào lên theo cách lộ
thiên từ mặt đất, tạo không gian cho CTN, sau thi công đất được đắp lại. Phương