nghiên cứu công nghệ top-down thi công móng các công trình thủy lợi

Luận văn thạc sĩ - 1 -
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới
các thầy cô giáo dạy và làm việc trong Trường Đại Học Thuỷ Lợi đã tận tâm giảng
dạy, truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả được học tập,
trau dồi kiến thức, đạo đức trong suốt 5 năm học tại trường cũng như thời gian học
cao học để tác giả có được ngày hôm nay.
Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Vũ Quốc Vương đã trực tiếp
hướng dẫn và giúp đỡ học viên từ lúc bắt đầu viết Đề cương đến lúc hoàn thành
luận văn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy cô giáo đã truyền đạt những
kiến thức bổ ích trong quá trình học tập. Xin cảm ơn phòng Đạo tạo Đại học và sau
Đại học, khoa Công trình đã tạo những điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập
cũng như trong quá trình thực hiện luận văn của tác giả.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Anh chị em đồng nghiệp nơi tác giả
đang công tác đã tạo những điều kiện thuận lợi trong quá trình tác giả hoàn thành
luận văn.
Cuối cùng tác giả xin được cảm ơn sự động viên khích lệ của gia đình, sự
quan tâm chăm sóc của mọi người xung quanh, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác
giả trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp để tác giả có thêm nhiều niềm tin và
nghị lực để hoàn thành tốt luận văn được giao.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy
cô giáo, của các quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp.
Luận văn " Nghiên cứu công nghệ Top down thi công móng các công trình
thủy lợi ” được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi.

Hà nội, tháng 12 năm 2012
Học viên

Bùi Trọng Bình
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 2 -

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
MỤC LỤC 2
PHẦN MỞ ĐẦU 9
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 9
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 9
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10
IV. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 10
V. NỘI DUNG LUẬN VĂN : 10
CHƯƠNG 1 11
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM
TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG 11

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 11
1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ CÔNG TRÌNH
NGẦM ĐẶT NÔNG 11

1.1.1 Phương pháp thi công dào mở toàn bộ hố móng ( Open cut). 12
1.1.2 Phương pháp thi công theo trình tự từ trên xuống ( Top-down). 12
1.1.3 Phương pháp thi công theo trình tự dưới lên ( Bottom up). 12
1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC VÀO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 13
1.2.1 Các phương pháp thi công đường hầm. 13
1.2.1.1 Phương pháp khoan- nổ 13

1.2.1.2. Phương pháp NATM 15
1.2.1.3. Phương pháp cơ giới toàn bộ (TBM) 21
1.2.1.4 Phương pháp bằng khiên. 22
1.2.1.6. Phương pháp đánh chìm từng đoạn hầm. 25
1.2.1.7. Phương pháp kích ống . 26
1.2.2 Các công đoạn thi công đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện 28
1.3 THI CÔNG MÓNG TẦNG HẦM TRẠM BƠM ĐỨNG TRONG CÔNG
TRÌNH THỦY LỢI 31

Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 3 -
1.3.1. Sàn lắp ráp và gian điều khiển của trạm bơm 31
1.3.2. Gian đặt máy bơm 33
1.3.3. Buồng đặt ống hút 33
1.3.4. Xử lý móng tầng hầm buồng đặt ống hút 36
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 38
CHƯƠNG 2 39
THI CÔNG XỬ LÝ MÓNG TRẠM BƠM ĐỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TOP-DOWN 39

2.1 ĐẶC ĐIỂM TRẠM BƠM ĐỨNG 39
2.1.1 Mục đích xây dựng 39
2.1.2 Các kiểu trạm bơm đứng 40
2.2 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG TOP - DOWN XỬ LÝ MÓNG 42
TRẠM BƠM ĐỨNG 42
2.2.1 Khái niệm chung về các phương pháp thi công 42
2.2.2 Áp dụng phương pháp Top-down để thi công trạm bơm đứng 43
2.2.3 Trình tự thi công theo phương pháp top-down 44

2.2.4 Các hệ thống chống đỡ trong quá trình thi công trạm bơm đứng. 49
2.2.5 Thi công bê tông 60
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 61
CHƯƠNG 3 62
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG 62
TỰ LÈN VÀO THÁP ĐIỀU ÁP NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 62
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 62
3.2 ĐẶC TÍNH VÀ VẬT LIỆU SẢN XUẤT BÊ TÔNG TỰ LÈN 63
3.2.1. Khái niệm về bê tông tự lèn ( BTTL) 63
3.2.2.Đặc điểm của bê tông tự lèn 64
3.2.3.Vật liệu cho sản xuất bê tông tự lèn. 65
3.3 QUY TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ CẤP PHỐI BTTL 66
3.3.1. Quy trình thiết kế cấp phối BTTL 66
3.3.2. Nguyên tắc thiết kế cấp phối bê tông tự lèn 68
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 4 -
3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÀNH PHẦN BTTL 68
3.4.1. Thiết kế thành phần BTTL theo phương pháp bê tông truyền thống: 68
3.4.2 Thiết kế thành phần BTTL của hiệp hội bê tông Nhật Bản (JSCE) 70
3.4.3. Thiết kế thành phần BTTL bằng phương pháp của hiệp hội bê tông
Nhật Bản (JSCE) kết hợp với phương pháp thể tích tuyệt đối. 72

3.5 LỰA CHỌN VẬT LIỆU 73
3.5.1. Xi măng 73
3.5.2.Cốt liệu 74
3.5.3 Đá dăm sử dụng. 75
3.5.4. Phụ gia mịn 76
3.5.5. Phụ gia giảm nước 77

3.6 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL 77
3.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HỖN HỢP BTTL 79
3.7.1 Phương pháp xác định độ linh động (độ chẩy xoè) của hỗn hợp BTTL . 79
bằng rút côn 79
3.7.2 Phương pháp xác định khả năng tự đầm của hỗn hợp BTTL bằng khuôn
hình L 80

3.8 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG TỰ LÈN 81
3.8.1 Lựa chọn và chuẩn bị vật liệu để sản xuất hỗn hợp BTTL 82
3.8.2 Cân đong vật liệu 83
3.8.3 Trộn hỗn hợp BTTL 83
3.8.4 Vận chuyển bê tông tự lèn 84
3.8.5 Đổ bê tông tự lèn 84
3.8.6 Bảo dưỡng BTTL 84
3.9. HIỆU QUẢ KỸ THUẬT- KINH TẾ - XÃ HỘI ĐEM LẠI 84
3.9.1 Hiệu quả kỹ thuật 84
3.9.2 Hiệu quả kinh tế 85
3.9.3 Hiệu quả xã hội 85
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 86
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 5 -
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TÍNH CHẤT CỦA HỖN
HỢP BÊ TÔNG TỰ LÈN 87

MỘT SỐ HÌNH ẢNH THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ BÊ TÔNG TỰ LÈN
TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG NÓI CHUNG VÀ THỦY LỢI NÓI
RIÊNG 88

CHƯƠNG 4 89
THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL CHO TRẠM BƠM BẮC NAM
HÀ 89

4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH 89
4.1.1 Vị trí công trình 89
4.1.2 Nhiệm vụ công trình 90
4.1.3 Các thông số kỹ thuật 91
4.2. THIẾT KẾ THÀNH PHẦN CẤP PHỐI BTTL TRẠM BƠM 91
4.2.1. Các yêu cầu về chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp bê tông tự lèn và bê tông tự lèn91
4.2.2. Tính toán thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm. 92
4.2.3. Một số tính chất của bê tông tự lèn M250 94
4.2.4. Lưu ý công tác sản xuất, vận chuyển và đổ bê tông 99
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100
1. NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN 100
2. NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ 101
3. KIẾN NGHỊ 101
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 102
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 104

Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 6 -
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Các dạng chính của nổ mìn lỗ nông.
Hình 1-2: Trình tự đào phân đoạn đường hầm Hải Vân
Hình 1-3: Hình ảnh hầm Hải Vân sau khi hoàn thiện
Hình 1-4: Máy đào đường hầm TBM.

Hình 1-5: Sơ đồ thi công bằng khiên
Hình 1-6: Lai dắt đốt hầm Thủ thiêm.
Hình 1-7: Sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy
Hình 1-8: Kích ống và giếng kích ống qua sông Sài gòn cho loại D3000mm.
Hình 1-9: Mặt cắt ngang đường hầm không áp
Hình 1-10 : Mặt cắt ngang đường hầm dẫn nước có áp
Hình 1-11: Bố trí các cụm thiết bị sữa chữa trên sàn lắp ráp và gian máy
Hình 1-12: Cắt dọc và bố trí gian động cơ, gian điều khiển
Hình 1-13: Bố trí buồng hút máy bơm
Hình 1-14: Biện pháp thi công xử lý móng buồng hút
Hình 2-1: Nhà máy bơm loại buồng ướt máy đặt chìm
Hình 2-2: Nhà máy bơm loại buồng khô
Hình 2-3: Trình tự các bước thi công
Hình 2-4: Sử dụng cọc ván thép để ổn định mái dốc
Hình 2- 5: Sử dụng ván thép để làm tường tầng hầm
Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý làm việc của các loại máy rung
Hình 2-7: Bố trí hệ thanh chống ngang một nhip (a) hoặc nhiều nhịp (b)
Hình 2-8: Thép dầm chữ I.
Hình 2-9: Tường thi công trong hào vữa sét
Hình 3-1: Thí nghiệm xác định độ chẩy xoè của hỗn hợp BTTL
Hình 3-2: Thiết bị thí nghiệm khả năng tự lèn của hỗn hợp BTTL.
Hình 3-3: Rút côn kiểm tra độ linh động của hỗn hợp BTTL
Hình 3-4: Thí nghiệm độ chẩy xòe của hỗn hợp BTTL
Hình 3-5: Thí nghiệm kiểm tra khả năng tự lèn của HHBTTL bằng khuôn chữ U
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 7 -
Hình 3-6: Khuôn hình chữ U để kiểm tra khả năng tự lèn của HHBT
Hình 3-7: Thi công BTTL tại nút dầm– cột nhà 34 tầng – T34 Dự án Trung hòa

Hình 3-8: Thi công đập xà lan di dộng bằng bê tông tự lèn tại bãi đúc
Hình 3-9: Bơm bê tông tự lèn vào bản đáy của đập xà lan
Hình 4-1: Đường biểu thị sự tổn thất độ chẩy xoè theo thời gian của hỗn hợp bê
tông tự lèn.
Hình 4-2: Biểu đồ thời gian đông kết của hỗn hợp BTTL
Hình 4-3: Biểu đồ độ hút nước của BTTL
Hình 4-4: Biểu đồ sự phát triển cường độ nén theo thời gian


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1: Tính chất vật lý của xi măng PCB40 Hà Tiên I.
Bảng 3-2: Các chỉ tiêu tính chất của cát
Bảng 3-3: Thành phần hạt của cát
Bảng 3-4. Các chỉ tiêu tính chất của đá dăm sau khi đã sơ tuyển
Bảng 3-5. Thành phần hạt của đá dăm 10 – 20
Bảng 3-6. Thành phần hạt của đá dăm 5 – 10
Bảng 3-7: Tính chất cơ lý Tro bay - Phả lại
Bảng 4-1: Kết quả thành phần cấp phối bê tông tự lèn cho trạm bơm
Bảng 4-2: Kết quả thí nghiệm sự tổn thất độ chẩy của hỗn hợp BTTL theo thời gian.
Bảng 4-3: Thời gian đông kết của hỗn hợp BTTL
Bảng 4-4: Độ hút nước của BTTL
Bảng 4-5: Kết quả thí nghiệm cường độ nén của BTTL
Bảng 4-6: Kết quả thí nghiệm chống thấm nước của mẫu BTTL



Học viên: Bùi Trọng Bình

Luận văn thạc sĩ - 8 -


DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

BTTL
: Bê tông tự lèn
C
: Cát
CLL
: Cốt liệu lớn
CKD
: Chất kết dính
Đ
: Đá
N
: Nước
X, XM
: Xi măng
PG
: Phụ gia
T
: Tro bay
TCVN
: Tiêu chuẩn Việt Nam

Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 9 -
PHẦN MỞ ĐẦU

I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Từ lâu trên thế giới các công trình ngầm đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh
vực xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thủy lợi - thuỷ điện và an
ninh quốc phòng. Đặc biệt tại các nước phát triển thì trong xây dựng dân dụng các
công trình ngầm hay hạ tầng ngầm để phục vụ tiện ích cuộc sống như tầng hầm các
nhà cao tầng, hầm gara ô tô,…Trong lĩnh vực giao thông dễ thấy nhất là xây dựng
hệ thống thông ngầm dưới lòng đất (Metro) trong đô thị, hầm để vượt núi, vượt
sông, vượt biền để tránh các nguy cơ tai nạn và rút ngắn được tuyến đường. Trong
công nghiệp khai thác mỏ hầm ngầm được xây dựng phổ biến để khai thác các
nguồn tài nguyên quí giá trong lòng đất. Trong lĩnh vực an ninh quốc phòng công
trình ngầm cất giữ vũ khí, quân lương đảm bảo bí mật và giảm thiểu thương vong.
Trong thuỷ lợi-thủy điện đường hầm được xây dựng để dẫn nước vào tổ máy turbin,
xây dựng bể ngầm, xi phông…
Đặc điểm chung của các công trình thủy lợi là móng công trình chủ yếu đặt trên
nền địa chất phức tạp. Và công trình thi công trong điều kiện phức tạp về điều kiện
địa chất thủy văn, tiến độ thi công đòi hỏi nhanh và cấp thiết để đáp ứng được bài
toán kinh tế và kỹ thuật đặt ra.
Hiện nay ở Việt Nam đang xây dựng, nâng cấp nhiều hệ thống thủy lợi nhằm

phục vụ yêu cầu mới. Trong đó có nhiều hạng mục công trình ngầm trong đất như
các hầm dẫn nước, tháp điếu áp và đặc biệt là các trạm bơm đứng có quy mô lớn.
Do vậy phải lựa chọn phương pháp thi công thích hợp khác với phương pháp thi
công truyền thống để đạt được hiểu quả cao nhất. Một trong những phương pháp thi
công đang được áp dụng hiện nay là phương pháp “Top - down”.
Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu công nghệ Top down thi công móng các công trình
thủy lợi’’ là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn trong giai đoạn hiện nay.
II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu công nghệ Top –Down thi công móng các công trình thủy lợi.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 10 -
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a) Cách tiếp cận
Nghiên cứu thông qua việc thu thập các tài liệu có liên quan tới đề tài như :
Các giáo trình về địa kỹ thuật, các giáo trình về thiết kế và thi công hầm thủy công,
thủy điện, hầm giao thông và các bài giảng về xây dựng các công trình ngầm .Đồng
thời nghiên cứu và tiếp cận với các tài liệu về chuyên nghành vật liệu xây dựng đặc
biệt là vật liệu bê tông. Kết hợp với tham khảo các tài liệu chuyên ngành trong nước
và nước ngoài, trên báo và mạng internet
b) Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính
toán. Lựa chọn một phương pháp tính toán phù hợp với điều kiện Việt Nam.
IV. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Đưa ra được tính ưu việt hơn so với các phương pháp thi công truyền thống.
- Ứng dụng công nghệ Top-down cho thi công một công trình thủy lợi.
- Đề xuất đưa vào ứng dụng vật liệu bê tông tự lèn vào thi công móng công trình
thủy lợi theo phương pháp Top-down.
- Đưa ra giải pháp vật liệu cũng như công nghệ sản xuất và thi công cho trạm

bơm Bắc Nam Hà.
V. NỘI DUNG LUẬN VĂN :
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về các phương pháp thi công công trình ngầm trong xây
dựng và thi công công trình thủy lợi.
Chương 2: Thi công xử lý móng trạm bơm đứng bằng phương pháp Top - down
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bê tông tự lèn vào thi công móng các
công trình thủy lợi.
Chương 4: Thiết kế thành phần cấp phối BTTL cho trạm bơm Bắc Nam Hà.
Kết luận và kiến nghị


Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 11 -
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CÔNG
TRÌNH NGẦM TRONG XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ CÔNG
TRÌNH NGẦM ĐẶT NÔNG
Hầm và công trình ngầm đặt nông thông thường có chiều sâu không quá
20m. Các loại hầm phổ biến trong đô thi như hầm cho xe cơ giới, nhà ga xe điện
ngầm, đường hầm chuyển tiếp tại các vị trí giao nhau trong giao thông, hầm dành
cho hệ thống thoát nước thải và các công trình ngầm hạ tầng kỹ thuật đô thị khác.
Còn trong thủy lợi đường hầm được dùng để thoát lũ hoặc dẫn nước vào nhà máy
thủy điện …
Để thi công các dạng công trình này đòi hỏi phải có những phương pháp

riêng phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật đặt ra. Nhìn chung các hố móng cho
các dạng công trình này chủ yếu là hố móng sâu thi công phức tạp.
Với những đặc thù đó muốn thi công các hố móng sâu này hiện nay trong
xây dựng các nhà thầu có thể thi công theo ba phương pháp khac nhau tùy thuộc
vào đặc thù của hố móng. Ba phương pháp đó là:
* Phương pháp 1: Phương pháp thi công đào mở toàn bộ hố móng (Open-cut)
* Phương pháp 2: Phương pháp thi công theo trình tự từ trên xuống ( Top-down)
* Phương pháp 3: Phương pháp thi công theo trình tự từ dưới lên (Bottom-up)
Trong ba phương pháp đó thì hai phương pháp cuối thi công theo trình tự từ trên
xuống hoặc từ dưới lên thích hợp cho thi công các hố móng sâu, với điều kiện địa
tầng xấu, mực nước ngầm cao hoặc điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp xen trong
đô thị. Còn phương pháp đào mở toàn bộ hố móng thường chỉ thích hợp khi hố
móng không sâu (thường là dưới 5m) và tính ổn định của địa tầng xung quanh hố
móng tương đối cao.
Phương pháp công nghệ chính của các phương pháp thi công :
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 12 -
1.1.1 Phương pháp thi công đào mở toàn bộ hố móng ( Open cut).
Đây là phương pháp cổ điển được áp dụng khi chiều sâu hố đào không lớn, thiết bị
thi công đơn giản. Toàn bộ hố đào được đào đến độ sâu thiết kế (độ sâu đặt móng),
có thể dùng phương pháp đào thủ công hay đào máy phụ thuộc vào chiều sâu hố
đào, tình hình địa chất thuỷ văn, vào khối lượng đất cần đào và nó còn phụ thuộc
vào thiết bị máy móc, nhân lực của công trình. Sau khi đào xong, người ta cho tiến
hành xây nhà theo thứ tự bình thường từ dưới lên trên, nghĩa là từ móng lên mái. Để
đảm bảo cho hệ hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công người ta dùng các
biện pháp giữ vách đào theo các phương pháp truyền thống nghĩa là ta có thể đào
theo mái dốc tự nhiên (theo góc ϕ của đất). Hoặc nếu khi mặt bằng chật hẹp không
cho phép mở rộng ta luy mái dốc hố đào thì ta có thể dùng cừ để giữ tường hố đào.

1.1.2 Phương pháp thi công theo trình tự từ trên xuống ( Top-down).
Công tác thi công theo phương pháp từ trên xuống (Top down) được tiến hành theo
các bước chính như sau:
Bước1: Lắp tường kết cấu chống đỡ đất xung quanh hố móng bằng tường cừ thép,
tường bê tông cốt thép đổ tại chỗ hay lắp ghép…
Bước2: Tiến hành hạ thấp mực nước ngầm xung quanh khối đào
Bước3: Đào đất trong hố móng đến cao trình của sàn trên cùng của kết cấu.
Bước4: Thi công kết cấu sàn liên kết với hệ tường vây của hố móng.
Bước5: San lấp trả lại mặt đất hiện trạng xung quanh để đảm bảo lưu thông.
Bước6: Tiếp tục tiến hành đào đất ở sàn dưới của kết cấu bằng cơ giới và chuyển ra
ngoài thông qua lỗ chừa sẵn ở sàn.
Bước7: Tiếp tục thi công kết cấu và trình tự thi công lặp đi lặp lại cho đến khi thi
công xong tấm đáy kết cấu công trình.
Bước8: Khâu cuối cùng là hoàn thiện bên trong.
1.1.3 Phương pháp thi công theo trình tự dưới lên ( Bottom up).
Phương pháp thi công theo trình tự từ dưới lên được áp dụng cho những hố
đào sâu trên 10m và thường dùng hệ thống chống đỡ bằng hệ thống tường hào vây
kết hợp với neo trong đất.Trình tự thi công theo phương pháp này khác với phương
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 13 -
pháp thi công ở trên xuống ở chỗ là phải đào đáy hố móng và thi công phần sàn đáy
công trình trước tiên.
1.2 THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC VÀO NHÀ MÁY THỦY
ĐIỆN
Hầm là công trình nhân tạo trong lòng đất, được sử dụng khá phổ biến trong
các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân , đặc biệt là ở các nước phát triển .
Đa số các công trình ngầm , đặc biệt là những hầm lớn , là dùng vào mục đích giao
thông như hầm đường sắt, ôtô, hầm đường thủy – một số công trình loại này còn sử

dụng hỗn hợp cho cả đường sắt và ôtô. Trong thủy lợi đường hầm được sử dụng để
thoát nước hoặc dẫn nước vào nhà máy thủy điện ,… một số công trình như: đường
hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện Hòa Bình, Trị An,
1.2.1 Các phương pháp thi công đường hầm.
Khi thi công hầm qua các vùng địa chất khác nhau người ta có những
phương pháp đào khác nhau như:
- Phương pháp khoan - nổ.
- Phương pháp NATM
- Phương pháp đào bằng máy (TBM)
- Phương pháp bằng khiên.
- Phương pháp đào hở - lấp lại.
- Phương pháp đánh chìm từng đoạn hầm.
- Phương pháp kích ống
1.2.1.1 Phương pháp khoan- nổ
Trình tự thi công phương pháp này gồm nhiều công đoạn
1.2.1.1.1. Khoan lỗ mìn.
Trong đào hầm thường dùng phương pháp nổ mìn lỗ nông. Số lượng lỗ mìn
được khoan phụ thuộc vào độ cứng và mức độ nứt nẻ của đất đá, chiều sâu lỗ mìn,
loại thuốc nổ và trọng lượng bao thuốc. Chiều sâu lỗ mìn lấy sâu hơn chiều sâu tiến
của khoang đào.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 14 -
α
W
L
k
1
5

2
3
5
4










Hình 1-1: Các dạng chính của nổ mìn lỗ nông.
1- Lỗ mìn tạo mặt thoáng 3- Đáy lỗ mìn 5- Lỗ mìn phá
2- Phễu do lỗ mìn rãnh tạo ra 4 - Lỗ mìn sửa hoặc mìn viền
Trong đó:
W: đường cản ngắn nhất
l
k
: bước tiến của đường hầm hay chiều dài sau một chu kỳ khoan -nổ.
α: góc nghiêng của lỗ mìn tạo rãnh.
Trong gương đào của đường hầm, các lỗ mìn được nổ theo trình tự sau:
* Trường hợp nổ mìn sửa:
- Nổ lỗ mìn tạo rãnh (1) trước
- Sau khi tạo phễu (2) tiến hành nổ 5,4.
* Trường hợp nổ mìn viền:
- Nổ (4) trước
- Sau đó nổ (1) và (5).

Thiết bị khoan trong đường hầm hiện nay thường dùng loại máy khoan có
thể tự di chuyển hoặc được đặt trên xe. Ví dụ như khi thi công đường hầm dẫn dòng
Cửa Đạt sử dụng loại khoan xoay đập, có thể khoan trên toàn mặt gương đào (D =
9m), thí dụ loại Booner (Thụy Điển) gồm ba cần khoan một lần. Máy khoan này
còn dùng hỗ trợ công tác cậy đá long rời, rửa đá, đặt đinh thép hoặc neo đá vào
gương đào. Chiều sâu khoan nổ tối đa để nổ theo lý thuyết bằng bán kính Tuynen
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 15 -
song cần tính toán nổ thử để quyết định. Kinh nghiệm ở công trình Cửa Đạt (L
k
<
4,5m) để giảm nứt nẻ đá xung quanh tuynen, đảm bảo chống thấm tốt cũng như
giảm phụt vữa
1.2.1.1.2. Công tác nổ phá
Thuốc ammônít N0-1 là loại thuốc thường dùng trong việc đào đường hầm,
nén từng thỏi 36 mm, dài 13,5 cm, trọng lượng 200 gram, khả năng phá vỡ mạnh,
yếu hơn một chút là loại chứa 62% dinamit (hệ số hao hụt 1,07 so với loại ammônít
N0-1). Ammônít N0-6 thường áp dụng cho những loại đá cứng trung bình.
Nổ mìn tạo mặt phẳng: phần giữa mặt cắt của đường hầm được nổ sao cho
khối lượng còn sót lại so với thiết kế theo chu vi là nhỏ. Khối lượng còn lại này
được nổ đợt 2 nhờ các lỗ mìn bổ sung có đường kính nhỏ hơn, khoan theo đường
viền của mặt cắt, song song với trục đường hầm, khoảng cách giữa các lỗ là 20 cm.
Các lỗ mìn được nạp thuốc theo trình tự: một lỗ nạp thuốc, một lỗ không nạp thuốc,
sau đó lặp lại như trên. Loại thuốc có tính năng phá yếu hơn so với loại thuốc nổ đợt
1. Thuốc nổ nạp vào lỗ ước khoảng 120-150 gam/1m dài và cũng nạp theo phương
pháp nạp thuốc cách quãng. Với phương pháp này khối lượng đào sót lớn nhưng khi
sửa lại đòi hỏi phải bổ sung thiết bị và gần như tăng gấp hai lần khối lượng vỏ
bêtông đường hầm.

Đối với đường hầm Cửa Đạt đã gây nổ bằng kíp nổ điện vi sai (nổ mìn tạo
rãnh trước, sau đó nổ phá cuối cùng nổ mìn sửa).
- Trường hợp 3 cấp vi sai thì có các kíp nổ ứng với 10ms, 20ms, 35ms.
- Nếu cần 4 cấp (lỗ mìn phá nhiều, nổ 2 đợt) thì có các kíp nổ ứng với 10ms,
20ms, 35ms, 50ms.
Sử dụng lỗ mìn sửa theo chu vi mặt cắt đường hầm nhằm hạn chế tối đa nứt
nẻ do nổ mìn. Qui mô một lần nổ (ứng cấp vi sai với khối lượng thuốc nổ lớn nhất)
cần được thí nghiệm để tránh gây ảnh hưởng đến vật chống đỡ cũng như chất lượng
vỏ bêtông đường hầm đã thi công trước.
1.2.1.2. Phương pháp NATM
Việc áp dụng các vì chống mềm bằng neo thép kết hợp với bê tông phun và
lưới thép cho phép hạn chế được biến dạng của khối đất đá xung quanh hầm sau khi
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 16 -
đào hầm và liên kết được các khối đá lại với nhau một cách có hiệu quả, làm cho
đất đá xung quanh hầm trở thành một phần của kết cấu chống đỡ hầm.
Trên lý thuyết này các kỹ sư người Áo đã nghiên cứu và đưa ra phương
pháp xây dựng hầm mới của Áo (New Austrian Tunnelling Method) bắt đầu hình
thành và phát triển thành một phương pháp xây dựng hầm tiên tiến trên thế giới.
*22 nguyên tắc cơ bản của phương pháp xây dựng hầm NATM:
- Kết cấu hầm là tổ hợp giữa đá núi và vỏ hầm. Hầm được chống đỡ chủ yếu
bằng khối đất đá xung quanh
Đây là khái niệm cơ bản của phương pháp NATM. Kỹ sư hầm phải biết vận
dụng khái niệm này vào công tác đào hầm. Hệ thống chống đỡ hầm chỉ nên áp dụng
hạn chế và mang tính hỗ trợ hiệu ứng tự ổn định của khối đá.
-Theo phương pháp NATM, điều quan trọng là phải duy trì cường độ nguyên
thủy của khối đá. Cách chống đỡ truyền thống bằng gỗ hoặc bằng vòm thép không
thể giúp ngăn ngừa sự biến dạng của khối đá xung quanh hầm. Bê tông phải được

phun ngay sau khi đào để có thể ngăn sự biến dạng của khối đá một cách hữu hiệu.
Theo công nghệ thi công hầm truyền thống, vẫn có một khoảng trống giữa hệ
thống chống đỡ và khối đá. Khối đá xung quanh chỉ được chống đỡ thông qua các
điểm tiếp xúc nên có xu hướng biến dạng vào phía trong đường hầm nhằm lấp đầy
khoảng trống nói trên. Sự rời rạc (biến dạng) của khối đá sẽ có xu hướng phát triển
đến độ sâu h tính từ tường hầm. Theo phương pháp NATM, sử dụng bêtông phun
trực tiếp và bám chặt với bề mặt khối đá quanh đường hầm nên ngăn không cho
khối đá biến dạng.
- Biến dạng của khối đá phải được ngăn chặn hợp lý vì việc khối đá rời rạc sẽ
làm cho cường độ của nó bị giảm đi. Cường độ của khối đá, phụ thuộc chủ yếu vào
lực ma sát của mỗi phân khối đá, sẽ giảm xuống khi ma sát giảm. Nguyên tắc này
áp dụng chủ yếu đối với đá cứng. Đối với đá mềm, chẳng hạn như lớp đá trầm tích
sau Kỷ Đệ Tam đến Kỷ Đệ Tứ, đặc tính của chúng sẽ phụ thuộc vào lực dính và góc
nội ma sát.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 17 -
- Khối đá phải được giữ trong các điều kiện ứng suất nén ba trục. Cường độ
của khối đá chịu ứng suất nén đơn trục hoặc hai trục thì thấp hơn cường độ trong
điều kiện ba trục.
Cường độ chịu nén của khối đá ở điều kiện nén nhiều trục sẽ cao hơn khối đá
trong điều kiện nén một trục. Sau khi đào hầm, vách hầm sẽ ở trong trạng thái nở
hông cho đến khi hệ thống chống đỡ được lắp đặt. Để duy trì trạng thái ứng suất nén
ba trục và sự ổn định của khối đá, vách hầm phải được phủ kín bằng bêtông phun.
- Biến dạng của khối đá phải được ngăn chặn hợp lý. Phải thiết lập hệ thống
chống đỡ để ngăn chặn sự giãn nở (tơi) hoặc nguy cơ đổ sập của khối đá. Nếu hệ
thống chống đỡ được thiết lập một cách thích hợp thì chất lượng của việc đào hầm
sẽ tăng đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Nếu biến dạng cho phép vượt quá giới hạn, vùng biến dạng dẻo quanh hầm

phát triển và khe nứt xuất hiện. “Ngăn chặn sự biến dạng” nghĩa là giảm thiểu tối đa
sự biến dạng xung quanh hầm do những biến dạng xảy ra trong khi đào hầm là
không thể tránh khỏi, ví dụ biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng do nổ mìn. Vì thế,
giới hạn biến dạng cho phép cần được đề ra ứng mỗi loại hệ thống chống đỡ và
được cập nhật từ các kết quả đo đạc quan trắc Địa kỹ thuật.
- Hệ thống chống đỡ phải được lắp đặt kịp thời. Lắp đặt các hệ thống chống
đỡ quá sớm hay quá muộn sẽ đem lại kết quả bất lợi. Hệ thống chống đỡ cũng
không được quá mềm hay quá cứng. Các hệ thống chống đỡ cần có một độ mềm
dẻo thích hợp để duy trì cường độ của khối đá.
Nếu hệ thống chống đỡ được lắp đặt quá sớm, áp lực tác dụng lên kết cấu
chống đỡ sẽ rất cao. Mặt khác áp lực sẽ tiếp tục tăng lên khi lắp đặt hệ thống chống
đỡ chậm. Hệ thống chống đỡ được lắp đặt đúng lúc có khả năng giảm tải trọng đến
nhỏ nhất. Nếu hệ thống chống đỡ quá cứng sẽ đắt, quá mềm thì khối đá biến dạng
nhiều, tải trọng tác dụng lên hệ thống chống đỡ sẽ rất cao. Tải trọng tác động lên hệ
thống chống đỡ sẽ giảm đến nhỏ nhất khi hệ thống chống đỡ có độ mềm dẻo thích
hợp.
- Để đánh giá thời gian thích hợp khi lắp đặt hệ thống chống đỡ, cần nghiên
cứu khảo sát đặc tính biến dạng phụ thuộc thời gian của khối đá.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 18 -
- Không chỉ dựa vào công tác thí nghiệm trong phòng mà còn phải tiến hành
đo đạc biến dạng đường hầm để đánh giá thời gian thích hợp lắp đặt kết cấu chống
đỡ. Thời gian tự đứng vững của vách hầm, tốc độ của sự biến dạng và loại đá là
những nhân tố quan trọng để tính toán thời gian chống đỡ vách đào của khối đá.
Đối với phương pháp NATM, công việc không thể thiếu được là đo đạc quan trắc.
Những nhân tố được nhắc đến ở trên được xác định từ kết quả đo đạc quan trắc và
những tính toán mang tính thống kê dựa trên kết quả của việc đo đạc quan trắc rất
có ích cho việc dự đoán được sự biến dạng ở bước đào hầm tiếp theo.

- Nếu sự biến dạng hoặc sự tơi của khối đá được dự đoán là rất lớn, bề mặt
hầm đã đào phải được phun bê tông kín như là màn che. Kết cấu chống đỡ bằng gỗ
và thép chỉ tiếp xúc với bề mặt tường hầm ở các điểm chèn. Vì thế, đất đá giữa các
điểm tiếp xúc sẽ vẫn còn không được chống đỡ nên sự biến dạng hoặc tơi của khối
đá sẽ phát triển.
- Vỏ hầm phải mỏng và có độ mềm dẻo thích hợp nhằm triệt tiêu mô men
uốn và tránh được phá hoại do ứng suất uốn gây ra. Không chỉ lớp vỏ hầm ban đầu
(bêtông phun) mà cả lớp vỏ hầm hoàn thiện cũng cần phải mỏng.
- Trong trường hợp hệ thống chống đỡ (ban đầu) cần phải gia cường, các
thanh thép, khung chống thép và neo đá nên được sử dụng. Không nên tăng chiều
dày lớp bê tông vỏ hầm vì sẽ làm giảm diện tích tiết diện khai thác của hầm.
- Thời gian và phương pháp thi công vỏ hầm được quyết định dựa trên kết quả
quan trắc của thiết bị.
Thông thường lớp bê tông vỏ hầm được thi công sau khi biến dạng của hầm
đã ổn định. Nếu sự biến dạng có xu hướng gia tăng, cần kiểm tra kỹ nguyên nhân.
Trong trường hợp này, lớp bê tông vỏ hầm phải được thiết kế đủ cường độ chống lại
áp lực của khối đá tác dụng lên.
- Về mặt lý thuyết, cấu trúc của hầm giống như một cái ống hình trụ dày gồm
hệ thống chống đỡ và vỏ hầm cùng với môi trường đất đá xung quanh. Các cấu trúc
này hợp lại với nhau làm cho hầm tự ổn định.
Hệ thống chống đỡ truyền thống gồm phần vòm và trụ đỡ, khối đá xung
quanh được xem như là tải trọng tác dụng lên hầm. Theo lý thuyết NATM, hầm
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 19 -
được xem như là một cấu trúc hỗn hợp gồm khối đá, hệ thống chống đỡ và vỏ hầm.
- Việc cấu tạo mặt cắt hầm kín bằng vòm ngược tạo nên đường ống hình trụ là
cần thiết vì cấu trúc này có thể chịu ứng suất của đá cao hơn.
- Hành vi (trạng thái) của khối đá phụ thuộc vào tiến trình đào hầm và sự lắp

đặt hệ thống chống đỡ cho đến khi kết cấu của hầm kín được hình thành. Mômen
uốn bất lợi xuất hiện tại khu vực tiếp giáp của phần trên vòm hầm và tường (bench)
giống như kết cấu dầm hẫng khi khoảng cách giữa các bề mặt gương hầm của phần
vòm và phần tường là quá dài.
Ứng suất uốn như mô tả ở trên sẽ phát triển do lún tác động lên hệ thống
chống đỡ lắp đặt ở phần trên vòm hầm, khi sức chịu tải của móng hệ thống chống
đỡ nhỏ hơn tải trọng tác động lên.
- Từ quan điểm phân bố lại ứng suất, phương pháp đào toàn mặt cắt tốt hơn
các phương pháp khác. Chia gương hầm thành nhiều gương nhỏ sẽ khiến cho chất
lượng khối đá xung quanh hầm giảm đi nhanh .
Tuỳ thuộc vào quá trình đào hầm, việc phân bố ứng suất của khối đá xung
quanh sẽ xảy ra và cuối cùng đạt đến một trạng thái ứng suất mới. Khối đá xung
quanh hầm gặp phải tình trạng có tải và không tải lặp đi lặp lại trong suốt quá trình
phân bố lại ứng suất. Đôi khi trạng thái này lặp lại dẫn đến kết quả khối đá bị phá
hoại. Tuy nhiên, rất khó thực hiện phương pháp đào toàn mặt cắt ở những vùng đá
xấu như đá phong hoá nặng hoặc đất. Trong các trường hợp như vậy ta phải chia
gương hầm thành những gương nhỏ và cần phải đo đạc kiểm tra tính ổn định của
mỗi phần hầm đó.
- Phương pháp đào hầm có ảnh hưởng rất lớn đến khối đá xung quanh, chẳng
hạn chu kỳ và trình tự đào hầm, thời gian thi công vỏ hầm, thời gian đóng kín vỏ
hầm, Các nhân tố này cần được kiểm soát để tạo ra tổ hợp kết cấu cũng như thiết
lập sự ổn định của đường hầm.
- Mỗi bộ phận hầm phải duy trì hình dạng tròn nhằm tránh sự tập trung ứng
suất bất lợi.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 20 -
16m
1

Neo
Bêtông phun Bêtông phun
1
2b
2a
19m
Bêtông phun Bêtông phun
1
2b
2a
3b
3a
1
2b
2a
3b
3a
Bêtông phun
4
5
Bêtông phun
Líp ®Öm cho xe vËn
chuyÓn qua
- Đối với hầm kết cấu vỏ đôi thì vỏ hầm bên trong phải mỏng. Bất kỳ lực cắt
tác động vào đuờng biên bên ngoài hầm và khối đá sẽ không truyền sang bê tông vỏ
hầm. Chỉ có lực hướng tâm truyền đến kết cấu vỏ đôi của hầm.
- Kết cấu tổ hợp của khối đá và kết cấu chống đỡ bên ngoài (ban đầu) phải hình
thành trước khi thi công lớp bê tông vỏ hầm bên trong. Lớp vỏ hầm bên trong chỉ có
tác dụng làm tăng hệ số an toàn cho hầm. Tuy nhiên, độ ổn định của kết cấu hầm
cần được xem xét bao gồm cả lớp bê tông vỏ hầm khi hầm gặp một lưu lượng lớn

nước thấm vào hoặc dự báo sự ăn mòn của các neo đá.
- Thiết bị đo đạc, quan trắc đóng vai trò quan trọng đối với công tác thiết kế và
thi công hầm. Việc đo ứng suất tác động lên vỏ hầm và đo đạc sự dịch chuyển của
vách hầm là đặc biệt cần thiết khi thi công hầm.
- Giải phóng áp lực của nước ngầm xuất hiện trong khối đá bằng hệ thống
thoát nước. Áp lực thủy tĩnh xung quanh đường hầm sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự
biến đổi mực nước ngầm. Hệ thống thoát nước ngầm là cách làm giảm áp lực thủy
tĩnh hữu hiệu nhất.
Trình tự đào phân đoạn mặt cắt gương hầm theo phương pháp NATM tại
đường hầm Hải Vân như sau:












Hình 1-2: Trình tự đào phân đoạn đường hầm Hải Vân
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 21 -

Hình 1-3: Hình ảnh hầm Hải Vân sau khi hoàn thiện
1.2.1.3. Phương pháp cơ giới toàn bộ (TBM)
Thi công hầm theo phương pháp khoan nổ cho đến nay vẫn phổ biến. Tuy
nhiên thi công theo phương pháp này phải sử dụng nhiều nhân lực, sử dụng một
lượng lớn thuốc nổ độc hại và gây ô nhiễm môi trường. Do vậy việc thi công hầm
đang dần được cơ giới hoá, để thực hiện điều này, người ta đã nghiên cứu, phát
minh và sử dụng các máy đào đường hầm chuyên dụng.
TBM là thiết bị đào hầm hiện đại được sử dụng để đào các đường hầm có tiết
diện tròn trong các điều kiện địa chất khác nhau. Máy có thể được sử dụng để đào
hầm ở vùng đá cứng, đất hoặc cát có lẫn các loại tạp chất. Đường kính đào hầm
bằng máy TBM có thể thay đổi từ 1m đến 15m. TBM là tổ hợp máy đào hiện đại,
toàn bộ các dây truyền công nghệ đều được cơ giới hoá từ khâu đào, xúc, vận
chuyển đều được các thiết bị chuyên dùng thực hiện.
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 22 -
Khi thi công bằng thiết bị này thực chất là quá trình vò nát, cắt rời đá bởi các
đầu cắt bằng đĩa vừa quay vừa ấn vào mặt đá. Máy sẽ trực tiếp đào đất bằng mũi
khoan (lưỡi dao) được lắp phía đầu và chuyển đất đá ra ngoài bằng hệ thống băng
tải, trong khi đó phần đuôi máy sẽ thực hiện việc lắp ghép các vỏ hầm bằng bê tông
đúc sẵn được đưa từ ngoài vào.


Hình 1-4: Máy đào đường hầm TBM.
1.2.1.4 Phương pháp bằng khiên.
Khiên là một loại kết cấu ống thép hoạt động dưới sự che chống áp lực địa
tầng lại có thể hoạt động tiến lên trong địa tầng. Đoạn đầu ống có thiết bị che chống
và đào đất, đoạn giữa của ống được lắp các kích đẩy cho máy tiến lên, đuôi của ống
có thể lắp các ống bêtông vỏ hầm đúc sẵn hoặc các vành thép để đổ bêtông vỏ hầm.

Mỗi lần khiên tiến lên cự ly một vòng, thì sẽ lắp đặt (hoặc đổ tại chỗ ) một vòng vỏ
hầm dưới sự che chống của khiên, đồng thời người ta sẽ ép vữa ximăng cát vào khe
hở đằng sau lưng các vòng bêtông để đề phòng hầm và mặt đất lún xuống. Phản lực
đẩy khiên tiến lên do vòng bêtông vỏ hầm chịu đựng. Trước lúc thi công bằng khiên
cần xây dựng một giếng đứng, lắp ráp khiên cũng tại giếng đứng, đất đá do khiên
đào xong được đưa qua giếng đứng ra ngoài mặt đất
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 23 -











Hình 1-5: Sơ đồ thi công bằng khiên
Mỗi loại khiên đào được dùng trong phạm vi nhất định của điều kiện địa chất
và có giới hạn sử dụng hiệu quả nhất. Vì vậy để có thể lựa chọn được loại khiên đào
phù hợp nhất cần phải làm sáng tỏ phạm vi sử dụng và sử dụng hiệu quả nhất của
nó kết hợp với kinh nghiệm thi công hầm bằng khiên đào trên thế giới.
* Khiên đào không có áp lực cân bằng ở gương đào:
Khiên đào không có áp lực cân bằng ở gương đào có thể là khiên đào cơ giới
hoá, bán cơ giới hoặc không cơ giới. Do đặc điểm của khiên đào loại này có mặt
trước mở toàn phần hay một phần để đào đất nên không đảm bảo sự ổn định gương

đào trong nền đất yếu. Chúng có thể được sử dụng chỉ trong các loại đất mà không
xuất hiện sự chuyển dịch tự do của đất vào phía trong khiên đào: đất sỏi chặt với cát
và sét cứng. Tuy nhiên phạm vi sử dụng chúng có thể mở rộng khi kết hợp với các
phương pháp đặc biệt khác: dùng khí nén, hạ mực nước ngầm nhân tạo, tăng cường
đất. Khiên đào bán cơ giới và khiên đào không cơ giới hoá chỉ được sử dụng hợp lý
khi xây dựng hầm ngắn với mặt cắt ngang không lớn.
* Khiên đào có áp lực cân bằng ở gương đào:
Khi dùng áp lực cân bằng ở gương đào thì các khiên đào loại này đều là
khiên đào cơ giới hoá. Điều kiện làm việc hiệu quả của khiên đào lại này được xác
định bằng khả năng đảm bảo trạng thái ổn định của gương đào do khi đào đất sẽ gây
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 24 -
ra sự phá huỷ trạng thái ứng suất tư nhiên của khối đất. Điều đó đạt được bằng cách
tạo ra áp lực chủ động ở buồng kín sát gương đào tác dụng vào bề mặt đất ở gương
đào.
Phạm vi sử dụng hiệu quả nhất của khiên đào dạng này trong đất sét hoặc bụi
với độ ẩm cao với hàm lượng hạt cát không nhiều và khi tồn tại trong các loại đất
đó thành phần hạt nhỏ có kích thước nhỏ hơn 0,05mm không nhỏ hơn 30%.
1.2.1.5. Phương pháp đào hở - lấp lại.
Thi công hở là tiến hành đào hào từ trên mặt đất, xây dựng công trình và cuối
cùng lại phủ đất hay vật liệu lên trên kết cấu công trình ngầm. Thông thường với
phương pháp này kết cấu công trình ngầm có thể được xây dựng từ đáy hào
(phương thức tường nền) hoặc trước tiên thi công tường và nóc của kết cấu công
trình ngầm (phương thức tường nóc) và sau đó các công tác khác được tiến hành và
hoàn thiện.
Có thể nói rằng, trong những điều kiện thông thường, phương pháp hở được
coi là phương pháp kinh tế nhất trong xây dựng các công trình ngầm cỡ lớn. Tùy
thuộc vào điều kiện mặt bằng thi công, hào để xây dựng kết cấu của công trình

ngầm có thể được thi công với thành hào nghiêng hoặc thẳng đứng. Nói chung
trong thành phố phương án thành hào đứng thường là giải pháp tất yếu. Việc bảo vệ
ổn định thành hào là rất quan trọng, liên quan đến ổn định của các công trình trên
mặt đất cũng như đảm bảo các điều kiện thi công tiếp theo. Cũng tùy thuộc vào điều
kiện đất nền, vào các công trình kiến trúc trên mặt đất cần được bảo vệ mà các kết
cấu bảo vệ thành hào cũng đã được áp dụng rất đa dạng. Kết cấu bảo vệ thành hào
có thể được thu hồi sau khi thi công kết cấu công trình ngầm nhưng cũng có thể
được giữ lại làm một bộ phận quan trọng của kết cấu công trình ngầm. Chẳng hạn
hình dáng các công trình có thể kiến trúc phù hợp với các yêu cầu của kỹ thuật giao
thông, trong đó các giải pháp tối ưu về liên kết các hệ thống giao thông với đoạn
đường chuyển giao ngắn, cũng như liên kết tốt giữa các điểm đi và đến. Chênh lệch
về độ cao có thể bố trí ở mức nhỏ. Phương pháp thi công hở còn cho phép xây dựng
các mặt bằng đi bộ rộng liên kết với các công trình thương mại, nhà hàng, công
Học viên: Bùi Trọng Bình


Luận văn thạc sĩ - 25 -
trình văn hóa và liên kết hợp lý với phương tiện giao thông trên mặt đất.
Tuy nhiên để áp dụng phương pháp thi công hở cần chú ý các điều kiện sau:
- Để thi công cần thiết phải có mặt bằng tự do trên mặt đất vừa đủ, như tại các
quảng trường, nút giao thông của các đường lớn, chẳng hạn một sân ga tàu điện
ngầm có chiều dài khoảng 120m, tàu tốc hành khoảng 210m.
- Do thời gian thi công lâu và diện tích sử dụng lớn, nên gây ảnh hưởng lớn đến
giao thông đi lại trên mặt đất. Do vậy nhất thiết phải chú ý đến các giải pháp giảm
ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất.
- Phương pháp xây dựng này cần loại trừ các mối nguy hiểm đối với các công
trình kiến trúc lân cận, chẳng hạn do gây lún sụt, dịch chuyển đất. Vì vậy khi độ sâu
thi công lớn, chẳng hạn 25m, khoảng cách đến các công trình kiến trúc không xa thì
nhất thiết phải áp dụng các biện pháp đặc biệt (tường cọc nhồi, tường hào nhồi -
tường trong đất).

- Với phương pháp thi công hở thì các tác động xấu đến môi trường sống, như
tiếng ồn, bụi bẩn, ảnh hưởng đến việc đi lại, là khó tránh khỏi. Do vậy cần phải có
các giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu các tác động này.
- Trong nhiều trường hợp phải tính đến các điều kiện của công trình kiến trúc,
nền đất và nước ngầm khi phải áp dụng lâu dài và trên diện rộng giải pháp hạ mực
nước ngầm.
- Phải tính đến các khả năng di dời, treo tạm các hệ thống cấp thoát nước, năng
lượng… để đảm bảo hoạt động bình thường, lâu dài.
1.2.1.6. Phương pháp đánh chìm từng đoạn hầm.
Công nghệ thi công hầm dìm là biện pháp thi công hầm dưới nước (như hầm
qua sông, qua biển ). Phần thân hầm được đúc sẵn trên cạn thành từng phân đoạn,
các đoạn này được làm cho nổi lên, được kéo dắt ra rồi dìm xuống vị trí đã định.
* Công nghệ hầm dìm được trình bày chi tiết hơn như sau:
- Nạo vét dưới đáy sông ( kênh, biển ) thành đường hào tại vị trí đặt hầm.
- Các đốt hầm được thi công trên cạn, chẳng hạn như trong một bể đúc, một
bãi đúc, trên một bệ có thể nâng hạ được.
Học viên: Bùi Trọng Bình