Vấn đề về thiết kế và thi công tường chắn, hố đào sâu

MỘT VÀI VẤN ĐỀ VỀ THIẾT KẾ & THI CÔNG
TƯỜNG CHẮN – HỐ ĐÀO SÂU.

KTS. TRẦN SONG SƠN
Công ty TNHH Tư vấn DP

TÓM TẮT:
Hố đào sâu & tường chắn cho các công trình ngầm là bài toán đòa kỹ thuật khá
phức tạp. Các công trình cao tầng & nhiều tầng hầm xuất hiện ngày càng nhiều
ở Việt Nam cùng với tốc độ phát triển đô thò. Công trình ngầm luôn tiềm ẩn các
sự cố & ảnh hưởng tới công trình lân cận. Một số vấn đề liên quan tới bài toán
tường chắn theo nghiên cứu & kinh nghiệm từ các công trình trong quá khứ của
các tác giả nước ngoài được tổng hợp lại nhằm rút ra kinh nghiệm cho công tác
thiết kế & thi công phần ngầm ở Việt Nam. Các thiếu sót trong qui trình khảo sát
& thiết kế trong nước hiện tại cũng được đề cập tới. Dự vào đó, tác giả đề xuất
các biện pháp khắc phục để nâng cao chất lượng thiết kế & giảm thiểu nguy cơ
rủi ro cho các công trình ngầm.

ABSTRACT:
Deep excavation and retaining wall is a complicated geotechnical problem. At
present, a lot of high-rise & multi-basements has been developing in Vietnam
together with the fast development of its major urban. Deep basement has many
potential risks of failure as well as negative influences to nearby properties. This
paper reviews several researches of well-known authors & experiences
accumulated from past foreign projects to point out critical issues to be
concerned during the design & construction of deep excavation. Typical
shortcomings of current practices in Vietnam of site investigation, design &
construction are also addressed. Based on what is found, the author proposes
several procedures to improve the quality of deep excavation design &
construction to minimize potential failures.

I. GIỚI THIỆU
Xây dựng nhà cao tầng trong đô thò đặc biệt là trong các khu phố cũ luôn đi kèm
với việc xây dựng tầng hầm với mục đích cung cấp chỗ đậu xe, bố trí hệ thống kỹ thuật …
Trong điều kiện quỹ đất nội thò trở nên khan hiếm & có giá trò cao, việc tận dụng hết đất
cho việc xây dựng tầng hầm là điều tất yếu. Bên cạnh đó, qui mô công trình & chiều cao
tầng càng tăng thì yêu cầu diện tích đậu xe càng lớn. Do vậy, số lượng tầng hầm sẽ cần
tăng theo để thỏa mãn yêu cầu này.
Như vậy, khi số lượng tầng hầm tăng hố đào phần ngầm sẽ sâu hơn cũng như chủ
đầu tư mong muốn tận dụng hết diện tích đất để xây tầng hầm sẽ đặt ra những vấn đề kỹ
thuật khá phức tạp cần phải giải quyết để đảm bảo có thể hoàn thành công trình và không
ảnh hưởng tới các công trình & hệ thống hạ tầng kỹ thuật lân cận.
Mục đích của bài viết này nhằm giới thiệu một số vấn đề liên quan tới bài toán hố
đào và đóng góp một số ý kiến về nhược điểm của khảo sát & thiết kế công trình hố đào
sâu ở Việtnam hiện nay; qua đó nhằm rút kinh nghiệm cho các dự án sắp tới.

II. MỘT SỐ VẤN ĐỀ QUAN TÂM KHI THIẾT KẾ HỐ ĐÀO SÂU
Hố đào & các hệ tường chắn và giằng chống.
Tùy vào chiều sâu & kích thước hố đào các loại tường chắn & hệ giằng chống sau
đây được áp dụng khá phổ biến:
- Tường ván cừ thép: cấu tạo bằng các thanh cừ ván thép thi công bằng búa rung
hoặc búa đóng. Các thanh cừ liên kết với nhau bằng móc tạo thành tường chắn liên tục.
Tường ván cừ thép có độ cứng thấp thích hợp cho các hố đào không quá sâu.
- Tường cọc khoan nhồi liên tục: cấu tạo bằng các cọc khoan nhồi BTCT khoảng
cách gần nhau. Loại tường này sử dụng khi mực nước ngầm sâu & điều kiện đòa chất
tương đối tốt.
- Tường trong đất BTCT (diaphragm wall): cấu tạo bằng các panel BTCT đổ tại
chỗ trong dung dòch sét liên tiếp nhau tạo thành tường liên tục trong đất. Loại tường này
có độ cứng lớn thích hợp cho hố đào sâu (2 tầng hầm trở lên) và thường được kết hợp sử
dụng làm tường tầng hầm vónh cửu của công trình.
- Tường bằng cọc ximăng đất: Kiểu tường này là các cọc ximăng-đất thi công bằng

các phương pháp trộn sâu hoặc bơm vữa áp lực cao để tạo thành hỗn hợp ximang-đất có
chỉ tiêu cơ lý rất cao so với đất nguyên thổ tạo thành hệ tường chắn đất không thấm nước.
Ở Việt Nam hiện tại phổ biến áp dụng 3 loại tường chắn đầu tiên.
Hệ chống đỡ sử dụng cho tường chắn hố đào bao gồm:
- Tường chắn dạng công xôn không chống.
- Tường chắn kết hợp neo đất phía sau tường: một hoặc nhiều tầng neo
- Tường chắn có hệ văng chống bằng thép hình: một hoặc nhiều tầng chống.
Việc lựa chọn hệ tường chắn & giằng chống phụ thuộc các yếu tố sau:
- Đặc điểm, kết cấu & nền móng của công trình lận cận.
- Điều kiện đòa chất & mực nước ngầm của khu vực xây dựng công trình.
- Điều kiện thi công & điều kiện công trường
- Giới hạn biến dạng tường & nền quanh khu vực đào
- Chi phí & tiến độ xây dựng
- Kinh nghiệm về đòa chất công trình ở khu vực xây dựng.
- Khả năng của máy móc & trình độ thi công.


Hình 1 – Kiểu tường chắn & hệ chống đỡ (Kempfert & Gebreselassie, 2006)

Các vấn đề liên quan tới hố đào.
Đối với bài toán hố đào, tường chắn có vai trò quyết đònh và cần phải được
kiểm tra các điều kiện ổn đònh lật (cân bằng moment), ổn đònh trượt (cân bằng lực
phương ngang), khả năng chòu tải của tường chắn (cân bằng lực phương đứng), độ bền
của kết cấu tường dưới tác động của lực dọc, lực cắt & moment, chuyển vò ngang của
tường, ổn đònh tổng thể của tường, ổn đònh đất nền ở đáy hố đào. Các dạng phá hoại
của tường minh họa ở hình 2.


Hình 2 – Các dạng phá hoại hố đào (Kempfert & Gebreselassie, 2006)
Khảo sát đòa chất & thông số thiết kế của đất nền.

Đối với tất cả các bài toán nền móng & đòa kỹ thuật nói chung cũng như bài toán
hố đào nói riêng, khảo sát đòa chất có vai trò cực kỳ quan trọng do đây là khâu cung cấp
số liệu đầu vào cho tất cả các giai đoạn thiết kế và thi công về sau.
Thiết kế tường chắn đất đòi hỏi các dữ liệu tin cậy và chất lượng cao từ giai đoạn
khảo sát để có thể có được giải pháp thiết kế an toàn và tiết kiệm nhất. Để có được kết
quả tin cậy từ các thí nghiệm trong phòng, đòi hỏi mẫu đất thu thập từ hiện trường có tính
nguyên dạng. Tuy nhiên, trên thực tế là rất khó thực hiện vì các nguyên nhân khách quan
như sự mất mát ứng suất – release of insitu stress, xáo động khi đóng ống mẫu, hiệu ứng
hút khi rút ống mẫu (La Rochelle et al, 1981) cũng như các nguyên nhân chủ quan do trình
độ của khảo sát. Do vậy, để mẫu đạt tính nguyên dạng cao nhất tới mức có thể, đòi hỏi
công tác lấy mẫu hiện trường phải đảm bảo đúng qui trình kỹ thuật.
Đường kính ống mẫu có ảnh hưởng tới tính nguyên dạng của mẫu. Để thỏa mãn
yêu cầu này, đường kính ống lẫy mẫu tối thiểu 200 mm (La Rochelle et al, 1981). Tuy
nhiên trong các bài toán kỹ thuật, đường kính ống mẫu 100 mm có thể chấp nhận được.
Các kiểu thiết bò lẫy mẫu khác nhau sẽ cho kết quả thí nghiệm khác nhau đáng kể
trên các chỉ tiêu của đất nền. Hình 3 dưới đây minh họa cho vấn đề này, trên đồ thò có thể
thấy sự chênh lệch về module biến dạng khác nhau tới 5 lần giữa lấy mẫu khối và lấy
mẫu bằng ống thành mỏng Shelby.



Hình 3 – So sánh các đường cong ứng suất-biến dạng giữa các phương pháp lẫy
mẫu khác nhau (Raymond et al, 1971 trích trong Kempfert & Gebreselassie, 2006)
Phân tích ổn đònh bài toán tường chắn sẽ phải thực hiện trong cả ngắn hạn & dài
hạn đối với cả tường chắn tạm và tường chắn vónh cửu. Janbu, 1977 và Clayton et al, 1993
đều kết luận rằng phân tích bài toán với thông số có hiệu của đất và phân bố ứng suất có
hiệu sẽ nhiều khả năng là trường hợp nguy hiểm nhất. Do vậy, thí nghiệm trong phòng
phải cung cấp các thông số có hiệu (effective parameters) về sức chống cắt (c, phi) và
thông số biến dạng (module) của đất nền cùng với phân bố áp lực nước lỗ rỗng để có thể
tính toán chuẩn xác bài toán tường chắn. Thí nghiệm ba trục với sơ đồ cố kết thoát nước

(CD) hoặc cố kết không thoát nước (CU) đo áp lực nước lỗ rỗng hoặc hoặc thí nghiệm cắt
phẳng với sơ đồ CD cần được thực hiện cho các mẫu đất trong phạm vi ảnh hưởng của
tường chắn.
Hệ số áp lực đất ở trạng thái nghỉ K
0
– phản ánh tính dò hướng của đất nền - có
nhiều ảnh hưởng tới kết quả tính toán của bài toán tường chắn. Potts & Fourie, 1985; Potts
& Bond,1994 báo cáo chuyển vò ngang & moment uốn của tường, lực dọc trong thanh
chống tăng khi K
0
tăng. Khi sử dụng các chương trình phần tử hữu hạn để phân tích bài
toán tường chắn như Plaxis
TM
2D, K
0
là thông số đầu vào để xác đònh phân bố ứng suất đất
nền của mô hình tính. Do vậy, sẽ ảnh hưởng đáng kể tới kết quả đầu ra. Để có thể có
được giá trò K
0
tương đối chính xác đòi hỏi kết quả thí nghiệm trong phòng có độ tin cậy
cao cho các thông số ’, Ip, w
n

Xác đònh giá trò áp lực tiền cố kết của các lớp đất nền cũng ảnh hưởng đáng kể tới
bài toán tường chắn khi đất quá cố kết nặng có tính dò hướng cao. Hệ số K
0
của các đất cố
kết nặng khá lớn (Bowles, 1997) do vậy ảnh hưởng nhiều tới chuyển vò ngang & moment
uốn của tường. Thí nghiệm cố kết với độ tin cậy cao là rất cần thiết để có được thông tin
về lòch sử ứng suất của đất nền. Nó không chỉ có ích cho bài toán tường chắn mà còn rất

hữu dụng trong việc dự báo độ lún cho các bài toán móng của công trình.
Mực nước ngầm ổn đònh & đo áp lực nước lỗ rỗng cần được thực hiện bằng thí
nghiệm piezometer với thời gian đủ dài để ghi nhận được sự dao động của mực nước dưới
đất. Thông tin sai về mực nước ngầm sẽ làm sai lệch khá nhiều kết quả tính toán chuyển
vò nền & nội lực tường chắn.

Ảnh hưởng tới các công trình lân cận
Trong quá trình thi công đào đất, trạng thái ứng suất đất nền thay đổi do sự mất
ứng suất theo phương đứng và phương ngang sẽ gây ra dòch chuyển nền. Tường chắn bò
biến dạng theo phương ngang do áp lực đất ở lưng tường sẽ gây lún nền phía lưng tường
làm ảnh hưởng tới các công trình lân cận đặc biệt là khi công trình dạng xây chen. Do vậy
cần phải dự tính được độ lún nền ở khu vực lân cận hố đào để có thể dự trù mức độ ảnh
hưởng tới công trình lân cận.
Đa phần các sự cố của công trình hố đào phần ngầm thuộc loại lún nền xung quanh
hố đào làm hư hỏng công trình lân cận do bò lún lệch. Gue & Tan, 2004 thống kê được hai
phần ba sự cố của 55 công trình ngầm tại Malaysia là thuộc dạng này theo bảng 1 dưới
đây


Hình thức phá hoại
Phá hoại tường hoàn
toàn hoặc một phần
Gây hư hỏng công
trình xung quanh do
lệch lún
Số trường hợp
18
37
Phần trăm
33%

67%
Bảng 1 – Hình thức sự cố công trình hố đào sâu, Gue & Tan, 2004

Clough và O’Rourke, 1990 sau khi tổng hợp số liệu từ nhiều công trình đã xây
dựng các biểu đồ quan hệ giữa độ lún nền xung quanh hố đào và độ sâu hố đào ở hình 4,
phạm vi ảnh hưởng và phân bố độ lún với chiều sâu hố đào ở hình 5. Theo đó, độ lún nền
sẽ giao động trong khoảng 0,2% đến 0,5% chiều sâu đào và bán kính ảnh hưởng có thể từ
2 lần – cho đất sét yếu & cát- tới 3 lần chiều sâu đào – cho sét cứng.


Hình 4 – Quan trắc độ lún của công trình lân cận hố đào, Clough & O’Rourke, 1990

Hình 5 – Phạm vi ảnh hưởng & giá trò độ lún nền lân cận hố đào cho các loại đất nền khác
nhau, Clough & Rourke, 1990.
Clough et al., 1989 cũng đề xuất biểu đồ kinh nghiệm xác đònh chuyển vò ngang
lớn nhất của tường chắn theo chiều sâu hố đào & loại tường chắn cho trường hợp đất sét
yếu & dẻo mềm – Hình 6. Chuyển vò ngang của tường có thể thay đổi từ 0.25% chiều sâu
hố đào (tường vây BTCT, hệ số an toàn bằng 3) tới trên 3% (tường ván cừ thép, hệ số an
toàn bằng 1).

Hình 6 – biểu đồ xác đònh chuyển vò ngang tường chắn cho đất sét yếu & dẻo
mềm, Clough et al., 1989

Nghiên cứu tương tự của Peck, 1969 cho thấy phạm vi ảnh hưởng có thể lên tới 4
lần cũng như độ lún nền có thể tới 2% chiều sâu đào cho trường hợp đất yếu (hình 7).

Hình 7 – Phạm vi ảnh hưởng & độ lún nền lân cận hố đào cho các loại đất nền khác
nhau (theo Peck, 1969 trích trong Bowles, 1997)
Từ các nghiên cứu của các tác giả trên, có thể dự báo sơ bộ độ lún của công trình
lân cận tùy vào chiều sâu hố đào, điều kiện đòa chất … Từ đó ước tính được biến dạng nền

và đánh giá được mức rủi ro do thi công hố đào ảnh hưởng tới công trình lân cận theo
bảng dưới đây
Cấp
rủi ro
Mức độ hư
hỏng
Mô tả hư hỏng

Chiều rộng
vết nứt
Biến dạng
lớn nhất
0
Không ảnh
hưởng
Các vết nứt không thấy được

< 0.05%
1
Rất nhẹ
Các vết nứt nhỏ, có thể sửa dễ
dàng khi hoàn thiện (sơn …)
0.1 – 1 mm
0.05 –
0.075%
2
Nhẹ
Các vết nứt dễ lấp đầy, nứt mặt
ngoài nhà có thể thấy được
1 – 5 mm

0.075 –
0.15%
3
Trung bình
Vết nứt đòi hỏi phải đục khi sửa,
khó mở cửa đi cửa sổ
5 – 15 mm
hoặc số vết
nứt lớn hơn 3
0.15 – 0.3%
4
Nghiêm
trọng
Yêu cầu sửa chữa lớn bao gồm
đập và xây lại tường, khung cửa
bò biến dạng, độ dốc sàn thấy
được bằng mắt thường
15 – 25 mm,
phụ thuộc số
vết nứt
> 0.3%
5
Rất nghiêm
trọng
Sửa chữa lớn yêu cầu xây lại một
phần hay toàn bộ công trình.
Nguy hiểm do mất ổn đònh
> 25 mm, phụ
thuộc số vết
nứt.

Bảng 2 – Phân loại hư hỏng công trình, Burland et al, 1977 và Boscarding & Cording,
1989.

Tuy các nghiên cứu trên đây dựa vào các dữ liệu quan trắc từ các công trình trong
quá khứ ở nước ngoài, nhưng nó ít nhiều có giá trò trong việc đưa ra các nhận đònh & đánh
giá sơ bộ sự ảnh hưởng của dự án hố đào sâu tới các công trình lân cận ở Việt Nam.

Ảnh hưởng của mực nước ngầm
Nước dưới đất có vai trò quan trọng đối với công trình ngầm trong cả thiết kế và thi
công. Khi đáy hố đào nằm dưới mực nước ngầm, chênh áp giữa bên trong và bên ngoài hố
đào tạo thành áp lực nước cùng với áp lực chủ động tác động lên tường & giằng chống
làm cho tường bò uốn & chuyển vò. Nếu mũi tường chắn không hạ tới tầng không thấm
nước, tường không phải là tường cắt dòng thấm (perfect cut-off wall), dòng thấm dưới đáy
hố đào hình thành và làm giảm áp lực bò động cũng như có thể gây mất ổn đònh đáy hố
đào do nước ngầm (boiling effect).
Nếu đáy hố đào nằm dưới mực nước ngầm, khi thi công cần phải bơm thoát nước
hố đào để tạo mặt bằng thi công khô ráo, thuận tiện cho công tác beton. Tuy nhiên, công
tác bơm thoát nước hố đào hoặc hạ mực nước ngầm bên trong hố đào tiềm ẩn rủi ro hạ
luôn mực nước ngầm bên ngoài hố đào. Như vậy, làm tăng ứng suất có hiệu của nền đất
xung quanh hố đào và gây lún cho các công trình lân cận.


Hình 8 – Các dạng dòng chảy của nước ngầm gây lún nền – Clough & Rourke, 1990

Để có giải pháp thiết kế chuẩn xác cũng như lường trước được rủi ro do thay đổi
mực nước ngầm trong quá trình thi công, nhất thiết cần phải quan trắc mực nước ngầm
bằng các biện pháp tin cậy. Thiếu sót trong việc cung cấp thông tin chính xác về mực
nước ngầm & dự thay đổi của nó sẽ dẫn tới thiết kế quá thừa hoặc quá thiếu hoặc không
dự trù được sự cố đối với công trình lân cận.

Phân tích & thiết kế tường chắn
Hố đào sâu thường phải đi kèm theo với tường chắn có nhiều tầng giằng chống, thi
công nhiều giai đoạn. Phương pháp thiết kế trong trường hợp này có nhiều điểm khác biệt
so với hệ tường chắn không giằng chống hoặc một tầng chống. Cơ bản, có các phương
pháp thiết kế sau:
- Phương pháp kinh nghiệm: phát triển sau nghiên cứu của Peck & Terzaghi (1967,
1969) từ các dữ liệu thực ngiệm xây dựng biểu đồ bao áp lực & lực thanh chống.
- Phương pháp dầm trên nền đàn hồi: phân tích dựa trên mô hình dầm trên nền đàn
hồi Winkler, mô phỏng đất bằng các lò xo với độ cứng đàn hồi để xác đònh chuyển vò &
moment uốn tường.
- Phương pháp phần tử hữu hạn: mô phỏng đất nền bằng các mô hình nền, phân tích
bằng chương trình máy tính phần tử hữu hạn để xác đònh chuyển vò nền, tường và nội lực tường.
Bài viết này không đi sâu vào nội dung chi tiết của các phương pháp trên. Nội dung &
ví dụ tính toán cụ thể có thể tham khảo trong tài liệu của Nguyễn Bá Kế, 2002. Thay vào đó,
một số điểm cần lưu ý về hệ số an toàn áp dụng trong thiết kế được tóm tắt dưới đây:
Phương pháp ứng suất cho phép: nguyên tắc chung là sử dụng hệ số an toàn toàn
cục khi thiết kế. Có thể điểm qua một vài phương pháp sau:
- Hệ số an toàn bên áp lực bò động: Áp lực bò động sẽ được giảm bằng cách nhân
với hệ số an toàn từ 1.5 – 2.0 để tính toán tường (CP2, 1951)
- Tăng chiều sâu chôn tường: dùng kết quả tính toán chiều sâu chôn tường cần
thiết nhân với hệ số an toàn từ 1.0 – 2.0 để có giá trò thiết kế.
- Nhân hệ số an toàn cho giá trò áp lực đất chủ động (1.25 – 1.5) và chia hệ số an
toàn với giá trò áp lực đất bò động để có giá trò thiết kế.
Người đọc nên tham khảo các tài liệu sau để có hướng dẫn thiết kế chi tiết: CIRIA
C580, CIRIA report 104, NAVFAC DM 7.2, CP2, 1951, EM 1110-2-2502, EM 1110-2-
2503, EM 1110-2-2504.
Phương pháp trạng thái giới hạn: trong phương pháp này, sử dụng trực tiếp hệ số
giảm cường độ trên thông số kháng cắt của đất nền (c, phi) xét tới khả năng huy động áp
lực đất không đạt tới giá trò lớn nhất theo lý thuyết; khi sử dụng thông số sức chống cắt

không thoát nước sử dụng hệ số giảm bằng 1.5 và tương tự là hệ số 1.2 trong trường hợp
sử dụng thông số có hiệu. Giá trò nội lực có được sẽ sử dụng để thiết kế kết cấu tường.
Phương pháp này được qui đònh trong các tiêu chuẩn thiết kế BS 8002, EC7, DIN EN 1997.

Vai trò của thiết kế trong sự cố hố đào
Gue & Tan, 2004 đã thống kê sự cố hố đào của 55 công trình hố đào sâu tại
Malaysia. Theo đó, nguyên nhân gây ra sự cố công trình hố đào chủ yếu thuộc về lỗi thiết
kế.

Loại
Lỗi do thiết kế
Lỗi do thi công
Lỗi do cả thiết kế & thi công
Số trường hợp
25
8
22
Phần trăm
45%
15%
40%
Bảng 3 – Thống kê sự cố do lỗi thiết kế & thi công (Gue & Tan, 2004)

Như vậy có thể thấy lỗi thiết kế ảnh hưởng rất nhiều tới sự cố tường chắn. Sự thiếu
kinh nghiệm hoặc thiếu kiến thức về đòa chất công trình hoặc số liệu khảo sát đòa chất
không chính xác là nguyên nhân chính gây ra sự cố. Hiện tại, lý thuyết & công cụ phân
tích tính toán đã được phát triển khá đầy đủ. Người thiết kế cần nắm vững hiểu rõ các
điều kiện & hạn chế khi sử dụng các mô hình nền, mô hình tính toán khác nhau cho mỗi
bài toán cụ thể.

III. THỰC TIỄN Ở VIỆT NAM
Tiêu chuẩn thiết kế & hướng dẫn thiết kế.
Như đã trình bày ở đoạn trên, thiết kế tường chắn & hố đào sâu ở nước ngoài được
sự hỗ trợ khá đầy đủ bởi các tiêu chuẩn thiết kế và sổ tay thiết kế. Bên cạnh đó, các
nghiên cứu thực nghiệm trên các dự án cụ thể đã thu thập rất nhiều số liệu hiện trường
đáng tin cậy. Dựa vào đó, các tác giả nước ngoài đã xây dựng được các phương pháp kinh
nghiệm nhằm đối chiếu với lý thuyết cơ học đất cũng như kết quả tính toán bằng máy tính
sử dụng phần tử hữu hạn. Đó là cơ sở tham khảo rất tốt cho công tác thiết kế của các dự
án về sau.
Ở Việt Nam hiện tại vẫn chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn chi tiết thiết kế tường chắn
cho hố đào sâu. Do vậy, đó là khó khăn cho đội ngũ thiết kế trong nước. Ngoài ra, rất ít có
nghiên cứu thực nghiệm để so sánh số liệu hiện trường (chuyển vò, biến dạng) ở các công
trình thực tế với mỗi loại nền đất cụ thể nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu tham chiếu cho công
tác thiết kế & nghiên cứu.

Khảo sát đòa chất
Theo quan điểm của tác giả, số liệu khảo sát đòa chất phục vụ theo thông lệ của
ngành phục vụ cho thiết kế hố đào sâu còn khá nhiều bất cập. Tổng hợp trên 20 báo cáo
khảo sát đòa chất của các công trình trên 2 tầng hầm, tác giả nhận thấy các tồn tại sau đây:
- Thiếu thông tin quan trắc mực nước ngầm tin cậy: Không có bất kỳ báo cáo khảo
sát nào có thí nghiệm piezometer để theo dõi mực nước ngầm & đo áp lực nước lỗ rỗng.
Do vậy, thông tin về mực nước ngầm thiếu tính tin cậy. Thông thường, biện pháp khoan
khảo sát là khoan xoay rửa giữ thành bằng dung dòch sét. Khảo sát hiện trường thường báo
cáo mực dung dòch giữ thành là mực nước ngầm; hơn nữa thời gian quan trắc chỉ 1-2 ngày
sau khi khoan sẽ làm sai lệch số liệu về mực nước ngầm. Vấn đề này có thể kiểm nghiệm
ở một vài dự án đã hoàn thành mà tác giả là người thiết kế. Trong các dự án này mực
nước ngầm theo báo cáo khảo sát cách mặt đất tự nhiên 1.0 ~ 2.0m; tuy nhiên khi đào tới
đáy móng tại vò trí hố thang máy (>6.0m) không thấy nước ngầm xuất hiện dù tường chắn
không phải là loại tường cắt dòng thấm tuyệt đối.
- Thiếu các số liệu thí nghiệm nén 3 trục để có thông số sức chống cắt của đất (c,

phi) ở trạng thái thoát nước và không thoát nước: 25% báo cáo không thực hiện thí nghiệm
3 trục. Các báo cáo còn lại có thực hiện thí nghiệm 3 trục nhưng không đủ số lượng mẫu
để có thông tin cho tất cả các lớp đất nền. Bên cạnh đó, nhiều mẫu thí nghiệm 3 trục trên
sơ đồ không thoát nước-không cố kết cho đất cát thực sự không đem lại thông tin cần thiết.
- Thiếu số liệu tin cậy về lòch sử ứng suất của đất nền qua thông số áp lực tiền cố
kết: Hầu hết các báo cáo khảo sát đều có thí nghiệm cố kết nhưng không đủ cho toàn bộ
các lớp đất nền xem xét. Bên cạnh đó, áp lực tiền cố kết trong các báo cáo không đủ tin
cậy.
- Thiếu các thí nghiệm hiện trường để đối chiếu với số liệu thí nghiệm trong phòng
nhằm có được giá trò thiết kế.
- Ống lấy mẫu có đường kính phổ biến khoảng 70-76 mm, do vậy chất lượng mẫu
nguyên dạng sẽ bò ảnh hưởng. Như trình bày ở phần II, để đảm bảo tính nguyên dạng,
đường kính ống mẫu tối thiểu trên 100 mm.
- Thí nghiệm cắt phẳng thường được thực hiện theo sơ đồ không thoát nước –
không cố kết cho tất cả các mẫu đất. Như vậy, thông số c, phi trong báo cáo sẽ không
chuẩn xác khi thiết kế tường chắn.
- Module biến dạng thường được báo cáo theo thí nghiệm nén nhanh theo biểu đồ
quan hệ ứng suất-độ rỗng là chưa phù hợp với thông lệ về đòa kỹ thuật & cơ học đất. Giá
trò module trong báo cáo nhỏ hơn so với thực tế.
Như vậy, sự sai lệch trong số liệu đòa chất sẽ ảnh hưởng rất nhiều tới kết quả đầu
ra khi tính toán tường chắn & hố đào và có thể dẫn tới thiết kế thừa hoặc thiếu. Theo tác
giả, nguyên nhân của những bất cập trong công tác khảo sát hiện nay là:
- Người thiết kế thiếu kinh nghiệm & kiến thức về cơ học đất & đòa chất công trình
nên đưa ra nhiệm vụ khảo sát không chính xác dẫn tới thiếu số liệu thí nghiệm.
- Chủ đầu tư chưa coi trọng đúng mức tầm quan trọng của khảo sát đòa chất nên
hạn chế kinh phí khảo sát. Do vậy, không thể có được kết quả khảo sát tin cậy & có chất
lượng cao. Thực tế, chi phí cho khảo sát đòa chất sẽ giúp tiết kiệm được rất nhiều các
khoản chi do thiết kế thừa hoặc sự cố ở giai đoạn về sau.
- Chất lượng khảo sát hiện trường & thí nghiệm trong phòng không cao. Do kinh
phí thấp nên nhà thầu khảo sát sẽ làm ẩu, làm nhanh và sử dụng nhân sự thiếu kinh

nghiệm trong công tác hiện trường. Như vậy ảnh hưởng nhiều tới chất lượng mẫu nguyên
dạng thu thập tại hiện trường.
- Thiếu sự giám sát đúng mức đối với công tác khảo sát.


Quan trắc & theo dõi hiện trường
Công tác quan trắc hiện trường cho hố đào & hệ tường chắn hiện tại chưa được chú
ý đúng mức ở Việt Nam. Rất ít có công trình mà việc quan trắc biến dạng nền, chuyển vò
ngang tường, độ lún công trình lân cận, thay đổi của mức nước ngầm được thực hiện trong
giai đoạn thi công hố đào phần ngầm. Như vậy, sẽ mất cơ hội để kòp thời đánh giá rủi ro
xảy ra sự cố và có biện pháp phòng ngừa.
Hơn nữa, không có số liệu quan trắc sẽ không thể thực hiện các nghiên cứu thực
nghiệm để so sánh kết quả tính toán & giá trò thực đo là căn cứ để xây dựng cơ sở dữ liệu
phục vụ công tác thiết kế & thi công cho các công trình kế tiếp cũng như việc nghiên cứu
đòa kỹ thuật cho các dạng hố đào & kiểu nền đất khác nhau.

IV. KẾT LUẬN & ĐỀ XUẤT
Bài viết đã tổng hợp một số vấn đề thường gặp phải ở các công trình hố đào sâu
bao gồm: kiểu hố tường chắn & giằng chốn phổ biến cho hố đào phần ngầm, ảnh hưởng
của thi công hố đào tới công trình lân cận, độ lún nền của khu vực xung quanh hố đào,
chuyển vò tường, vai trò của khảo sát đòa chất & quan trắc hiện trường trong công tác thiết
kế & thi công hố đào, ảnh hưởng của mực nước ngầm, các phương pháp thiết kế tường
chắn.
Từ đó có thể rút ra các kết luận sau:
- Chất lượng khảo sát đòa chất (cả thí nghiệm hiện trường & trong phòng) ảnh
hưởng rất nhiều tới kết quả tính toán tường chắn. Yêu cầu lấy mẫu nguyên dạng, thực
hiện chính xác các thí nghiệm trong phòng nhằm có được chỉ tiêu cường độ đất nền ở
trạng thái thoát nước & không thoát nước là cần thiết để có giải pháp thiết kế tối ưu. Hiện
tại, công tác khảo sát đòa chất ở Việt Nam còn nhiều bất cập và cần phải cải tiến.
- Mực nước ngầm có vai trò lớn đối với thiết kế tường chắn do hình thành áp lực

nước tác dụng lên tường chắn trong trường hợp có sự chênh lệch áp lực nước giữa bên
trong & bên ngoài hố đào. Hiện tại công tác quan trắc mực nước ngầm chưa được thực
hiện đúng ở Việt Nam do không áp dụng thí nghiệm piezometer để theo dõi mực nước và
đo áp lực nước lỗ rỗng. Từ đó, báo cáo khảo sát đòa chất sẽ gây ngộ nhận cho kỹ sư thiết
kế về mực nước ngầm.
- Hố đào sâu luôn gây ảnh hưởng bất lợi tới công trình lân cận đặc biệt là trong
điều kiện xây chen. Nghiên cứu của Peck, 1969 và Clough & O’Rourke, 1990 đã chỉ ra
rằng bán kính ảnh hưởng có thể lên tới 3 đến 4 lần chiều sâu hố đào do gây lún lệch cho
công trình bên cạnh. Thống kê trên 55 sự cố hố đào ở Malaysia, Gue & Tan, 2004 chỉ ra
67% số sự cố thuộc về hư hỏng công trình lân cận do lún lệch.
- Sự cố công trình hố đào phần lớn là do nguyên nhân thiết kế do sự thiếu kinh
nghiệm & kiến thức của kỹ sư thiết kế, thiếu dữ liệu khảo sát đòa chất tin cậy (Gue & Tan,
2004)
- Cần rất thận trọng khi thi công thoát nước hố đào bằng hạ mực nước ngầm. Trong
trường hợp mực nước ngầm bên ngoài hố đào hạ thấp đáng kể do bơm nước hố đào, ứng
suất có hiệu sẽ tăng và gây lún công trình lân cận.
- Cần lưu ý tới phương pháp thiết kế - ứng suất cho phép hay trạng thái giới hạn –
và áp dụng đúng các qui đònh về hệ số an toàn & điều kiện hạn chế của mỗi phương pháp
khi thiết kế. Thông lệ thiết kế ở Việt Nam chưa quan tâm đúng mức tới các vấn đề này,
do vậy đã có nhiều trường hợp người thiết kế áp dụng phương pháp ứng suất cho phép mà
không kèm theo hệ số an toàn phù hợp.
- Phân tích bài toán ứng suất có hiệu sử dụng các thông số sức kháng cắt có hiệu
của đất nền cần được thực hiện khi tính toán tường chắn do đó thường là trường hợp nguy
hiểm nhất.
Từ đó tác giả có các đề xuât sau đây để nâng cao công tác thiết kế & thi công hố
đào sâu ở Việt Nam, nhất là trong thời gian sắp tới ngày càng nhiều công trình cao tầng &
nhiều tầng hầm sẽ được xây dựng ở Việt Nam:
- Cần nhanh chóng ban hành các tiêu chuẩn & hướng dẫn thiết kế chi tiết cho công
trình hố đào sâu, tường chắn đất để đội ngũ thiết kế cập nhật kòp thời cho các công trình
sắp tới. Các tiêu chuẩn & sổ tay thiết kế của nước ngoài như BS 8002, CIRIA C580,

CIRIA Report 104 là nguồn tư liệu giá trò cho việc tham khảo & biên soạn tiêu chuẩn.
- Chủ đầu tư cần có nhận thực đúng về tầm quan trọng của công tác khảo sát đòa
kỹ thuật. Không nên hạn chế chi phí khảo sát. Công tác khảo sát cần thực hiện theo đúng
thông lệ quốc tế và cần được giám sát kỹ. Để có căn cứ thiết kế chính xác, nhiệm vụ khảo
sát cần chỉ đònh các thí nghiệm piezometer, thí nghiệm 3 trục, thí nghiệm cố kết để có
được thông số đòa chất chính xác phục vụ thiết kế.
- Cần thiết phải thực hiện việc quan trắc & thu thập dữ liệu hiện trường gồm:
chuyển vò ngang tường, độ lún nền công trình lân cận, trồi nền ở đáy hố đào, thay đổi mực
nước ngầm … khi thi công hố đào nhằm kòp thời có các hành động phòng ngừa trước khi
xảy ra sự cố. Số liệu quan trắc cũng là cơ sở để đối chiếu & so sánh với dữ liệu thiết kế
xây dựng được cơ sở dữ liệu cho các công trình sau.
- Cần có các nghiên cứu thực nghiệm trên các công trình thực tế để xây dựng cơ sở
thực nghiệm nhằm kiểm tra giả thuyết thiết kế cũng như phục vụ các dự án & nghiên cứu
trong tương lai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Behaviour of Foundation & Structures, Burland J.B, Broms J.B & de Mello VFB,
SOA report session 2, 9
th
Proc. ICSMFE, 1977.
2. Construction induce movements of in-situ walls, Clough, G.W, & O’Rourke, T.D,
Proc. ASCE Specialty Conference, Cornell. ASCE Geo Special Publication 25, 1990
3. Causes of Sampling Disturbance and Design of a New Sampler for Sensitive Soils,
La Rochelle P, Sarrailh J, Tavenas F, Roy M, Leroueil S, Canadian Journal of
Geotechnical Vol. 18, 1981
4. Calculation of structural forces for propped retaning walls, Potts D.M & Bond A.J,
13
th
Proc. ICSMFE, 1994.
5. Deep Excavation and Tunelling in Soft Grounds. State-of-the-art report, Peck R.B,

Proc 7
th
ICSMFE, 1969
6. Earth Pressures and Earth Retaning Structures 2
nd
edition, Clayton C.R.I, Milititsky J,
Woods R.I, Chapman & Hall, 1993.
7. Excavation and Foundation in Soft Soils, Kempfert & Gebreselassie, Springer, 2006
8. Foundation Analysis & Design, International Edition, Joseph Bowles, Mc Graw Hill,
1997
9. Two Case Histories of Basement Excavation with Influence on Groundwater, Gue,
S.S, & Tan, Y.C, 2004
10. Slopes and Excavations in Normally and Slightly Overconsolidated Clays. Janbu N.
Proc. 9
th
ICSMFE, 1977
11. Thiết kế và thi công hố đào sâu, Nguyễn Bá Kế, NXB Xây dựng, 2002.
12. BS 8002-1994 – tiêu chuẩn thực hành về kết cấu tường chắn
13. EM 1110-2-2503, Design of sheet pile cellular structures cofferdams and retaining
structures, Engineering Manual, USACE, 1989.
14. EM 1110-2-2504, Design of sheet pile walls, Engineering Manual, USACE, 1994
15. CIRIA report C580, Embeded retaining walls: Guidance for Economic design, 2003.
16. CIRIA report 104, Design of retaining walls embeded in stiff clays.
17. NAVFAC DM 7.02 – Foundation & Earth Structures.