Nghiên cứu tính toán tường trong đất trong thi công hầm vợt và tính toán vỏ hầm vợt

-1mục lục
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu..
Tổng quan về công trình hầm vợt và
Chơng I
các phơng pháp thi công hầm vợt. Giới
thiệu về phơng án hầm vợt dự kiến tại
Thành phố nam định..
1.1
Tổng quan về công trình hầm vợt
1.1.1
Định nghĩa và phân loại..
1.1.2
Lịch sử xây dựng hầm vợt trên Thế giới...
1.1.3
Tổng quan về xây dựng hầm vợt ở Việt Nam...
1.1.4
Giới thiệu về phơng án hầm vợt dự kiến tại Thành phố
Nam Định.
1.2
Tổng quan về các phơng pháp thi công hầm
1.2.1
Các phơng pháp đào kín
1.2.2
Các phơng pháp đào hở (lộ thiên)
1.2.3
Một số phơng pháp khác thi công công trình ngầm .

1.3
Công nghệ xây dựng tờng trong đất..
1.3.1
Phạm vi áp dụng và các u nhợc điểm..
1.3.2
Công nghệ xây dựng tờng trong đất..
Chơng II Lý thuyết tờng trong đất trong thi
công công trình hầm vợt.
2.1
Tính toán tờng trong đất
2.1.1
Tải trọng tác động lên tờng trong đất
2.1.2
Một số phơng pháp tính toán tờng trong đất..
Tính toán tờng trong đất bằng phơng pháp phần tử
2.2
hữu hạn..
2.2.1
Xác định tải trọng...

Trang

1

4
4
4
5
6
9

14
14
15
21
24
24
26
34
34
34
43
52
53


-2-

2.2.2
2.2.3
2.2.4

Rời rạc hóa kết cấu.
Xác định ma trận độ cứng của mỗi phần tử
Thành lập ma trận độ cứng tổng thể
2.3
Sơ bộ về phần mềm áp dụng trong tính toán tờng
trong đất.
2.3.1
Phạm vi áp dụng.
2.3.2

Các dạng mô hình đợc thiết lập sẵn trong phần mềm ..
2.3.3
Các số liệu đầu vào và đầu ra khi tính toán
Chơng III Phân tích, khảo sát sự làm việc của tờng trong đất trong thi công hầm vợt
và tính toán kết cấu vỏ hầm vợt..
3.1
Tính toán tờng trong đất trong thi công hầm vợt với
các điều kiện địa chất khu vực TP Nam Định.
3.1.1
Phân tích kết cấu tờng trong đất theo các phơng pháp
hiện hành bằng chơng trình tính theo ngôn ngữ Matlab
3.1.2
Phân tích kết cấu tờng trong đất theo phơng pháp
Sachipana
3.1.3
Phân tích kết cấu tờng trong đất bằng phần mềm Plaxis
3.2
Khảo sát ảnh hởng của nớc ngầm, chiều dày của tờng trong đất .
3.2.1
ảnh hởng của mực nớc ngầm đến nội lực trong kết cấu
3.2.2
ảnh hởng của chiều dày tờng đến nội lực trong kết cấu
3.3
Tính toán kết cấu vỏ hầm vợt thi công theo phơng
pháp tờng trong đất trong giai đoạn khai thác.
3.3.1
Mô hình tính toán kết cấu vỏ hầm vợt thi công theo phơng pháp tờng trong đất trong giai đoạn khai thác..
3.3.2
Các kết quả tính toán kết cấu vỏ hầm vợt thi công theo
phơng pháp tờng trong đất trong giai đoạn khai thác..

Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo..
Phần phụ lục

53
54
56
57
58
59
60

61
61
61
70
73
76
76
77
81
81
82
84
86


-3Danh mục các bảng

Số hiệu

1.1
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Tên bảng
Phân loại hầm
Thông số địa chất
Thông số đầu vào của phần tử tấm Plate
Thông số đầu vào của phần tử thanh chống Strut
Nội lực kết cấu tờng trong đất tính theo Matlab
Nội lực kết cấu tờng trong đất tính theo Plaxis

Trang
4
63
63
64
66
75

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Số hiệu
Tên hình vẽ, đồ thị
Trang
1.1
Công trình hầm chui ngã t Kim Liên, Hà Nội

7
1.2
Nút giao thông giao cắt giữa Quốc lộ 10 và đờng đi Hà
10
Nội tại xã Tân An Lộc Hòa TP Nam Định
1.3
Mặt cắt dọc, mặt bằng hầm vợt dự kiến tại TP Nam Định
12
1.4
Mặt cắt ngang hầm
13
1.5
Sơ đồ đào lộ thiên với mái dốc tự nhiên
16
1.6
Sơ đồ mở hố đào với hệ gia cờng kiểu công son
16
1.7
Hệ gia cờng kiểu công son có biện pháp giảm tải
17
1.8
Sơ đồ kết cấu vây xung quanh và hệ thống chống ngang
18
1.9
Sơ đồ hệ thống chống xiên
19
1.10
Thi công đào lộ thiên sử dụng kết cấu chắn giữ bằng tờng
23
trong đất

1.11
Sơ đồ công nghệ thi công tờng trong đất
27
1.12
Các dạng tờng hào và tờng cọc
28
1.13
Sơ đồ thi công tờng liên tục trong đất bằng cọc đào
29
Số hiệu
Tên hình vẽ, đồ thị
Trang
Sơ đồ thi công tờng liên tục trong đất bằng cọc khoan và xung
1.14
30
1.15
Tờng trong đất lắp ghép theo sơ đồ công nghệ thứ nhất
31
1.16
Tờng trong đất lắp ghép theo sơ đồ công nghệ thứ hai
32
1.17
Kết cấu hỗn hợp của tờng trong đất lắp ghép
33
2.1
Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn
36
2.2
Trạng thái chủ động và bị động Rankine
37

2.3
Tính áp lực chủ động Rankine
38
2.4
Tính áp lực chủ động của đất gồm nhiều lớp
39
2.5
áp lực chủ động khi có tải trọng trên mặt đất
40
2.6
Tính áp lực bị động Rankine
41
2.7
Tính áp lực đất và áp lực nớc
42
2.8
Sơ đồ chuyển vị của cọc bản côngson và phân bố áp lực
43
đất
2.9
Sơ đồ tính tờng công son theo phơng pháp H.Blum
44
2.10
Sơ đồ tính theo Blum
45
2.11
Toán đồ để tìm nghiệm phơng trình theo Blum
46
2.12
Sơ đồ tính của phơng pháp Sachipana

47
2.13
Sơ đồ tính của phơng pháp đàn hồi Nhật Bản
49


-42.14
2.15
2.16
2.17
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Số hiệu
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19

3.20
3.21
3.22
3.23

Sơ đồ tính của phơng pháp đàn hồi sửa đổi
50
Rời rạc hữu hạn kết cấu tờng chắn
53
Sơ đồ tính phần tử dầm
53
Sơ đồ tính toán phần tử hữu hạn hệ thanh
54
Mặt cắt ngang hầm hình hộp mái phẳng có vách ngăn ở giữa
62
Sơ đồ tính tờng theo ngôn ngữ lập trình Matlab
64
Biểu đồ chuyển vị của tờng trong đất tính theo Matlab
65
Biểu đồ mômen của tờng trong đất tính theo Matlab
65
Biểu đồ lực cắt của tờng trong đất tính theo Matlab
66
Tên hình vẽ, đồ thị
Trang
Sơ đồ tính tờng theo phơng pháp Sachipana
70
Sơ đồ và kết quả tính tờng trong đất theo Sachipana
71
Sơ đồ tính toán chống trồi hố móng

72
Sơ đồ tính toán phun trào
73
Mô hình tờng trong đất bằng phần mềm Plaxis
74
Chuyển vị ngang, mômen, lực cắt của tờng theo Plaxis
74
Quan hệ giữa chuyển vị và mực nớc ngầm
76
Quan hệ giữa lực cắt và mực nớc ngầm
77
Quan hệ giữa mômen và mực nớc ngầm
77
Quan hệ giữa chuyển vị và chiều dày tờng theo Matlab
78
Quan hệ giữa lực cắt và chiều dày tờng theo Matlab
79
Quan hệ giữa mômen và chiều dày tờng theo Matlab
79
Quan hệ giữa chuyển vị và chiều dày tờng theo Plaxis
80
Quan hệ giữa lực cắt và chiều dày tờng theo Plaxis
80
Quan hệ giữa mômen và chiều dày tờng theo Plaxis
81
Sơ đồ tính toán hầm vợt trong giai đoạn khai thác
82
Biểu đồ mômen, lực dọc của hầm vợt trong giai đoạn khai
82
thác

Biểu đồ lực cắt của hầm vợt trong giai đoạn khai thác
83

mở đầu
* Tớnh cp thit ca ti
Do nhu cầu phát triển của kinh tế, hầm vợt và không gian ngầm ngày
càng đợc quan tâm. Tại các thành phố lớn hệ thống tàu điện ngầm đang đợc
triển khai xây dựng. Một số dự án về hầm vợt đã đợc triển khai lập dự án, khảo
sát và giải phóng mặt bằng. Rất nhiều các nhà cao tầng đã và đang xây dựng có
từ một đến nhiều tầng hầm. Thi công công trình ngầm đô thị ở Việt Nam trong


-5một số năm trở lại đây đã sử dụng nhiều phơng pháp thi công hiện đại nh phơng
pháp khiên đào (TBM- tại hầm dẫn nớc công trình Thủy điện Đại Ninh Tây
Nguyên- sẽ sử dụng TBM trong đất yếu, tại các công trình Metrô ở Hà nội và
thành phố HCM), phơng pháp hầm dìm để thực hiện xây dựng các công trình
hầm dới nớc (thi công hầm vợt Thủ Thiêm), sử dụng phơng pháp tờng trong
đất Một loạt các dự án xây dựng hầm vợt đợc nghiên cứu triển khai xây dựng:
dự án hầm vợt sông Thủ Thiêm (T.p Hồ Chí Minh), hầm vợt sông Hơng (Huế),
dự án tàu điện ngầm tại Tp Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh, các dự án hầm vợt đờng
bộ Trong đó một số dự án đã hoàn thành, một số dự án đang đợc triển khai.
Trong các dự án về hầm vợt đã xây dựng chúng ta chủ yếu thi công bằng
phơng pháp đào mở. Phơng pháp thi công tờng trong đất ở Việt Nam cho đến
nay đợc sử dụng chủ yếu trong thi công các tầng hầm nhà cao tầng và các công
trình phục vụ cho giao thông chủ yếu ở các Thành phố lớn. Hiện nay trong các
dự án hầm vợt đờng bộ thờng đợc thiết kế đi ngầm trong đất và sử dụng phơng
pháp thi công tờng trong đất là chủ yếu. Do những u điểm đặc biệt của phơng
pháp tờng trong đất là:
- Thi công đợc các công trình ngầm có độ sâu lớn.
- Thích dụng trong mọi điều kiện địa chất, đặc biệt trong các vùng đất

yếu, mực nớc ngầm cao.
- Đảm bảo ổn định cho các công trình phụ cận, liền kề, phù hợp sử dụng
thi công trong các công trình có điều kiện mặt bằng xây dựng chật hẹp.
- Giảm khối lợng thi công, có thể thi công theo phơng pháp ngợc (top
-down) có lợi cho việc tăng nhanh tốc độ thi công.
- Tờng vừa có thể dùng làm kết cấu bao che ở độ sâu lớn lại có thể kết
hợp làm kết cấu chịu lực (cho các công trình ngầm), làm móng cho công trình
trong những điều kiện nhất định.
Cho nên việc nghiên cứu áp dụng tờng trong đất trong thi công hầm vợt
là cần thiết. Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu Nghiên cứu tính toán tờng
trong đất trong thi công hầm vợt tại Thành phố Nam Định.
* Mc tiờu ti lun văn
- Nghiên cứu và tính toán tờng trong đất vào xây dựng công trình hầm
vợt ở Việt Nam, áp dụng cụ thể cho hầm vợt dự kiến sẽ đợc xây dựng tại
Thành phố Nam Định.


-6- ứng dụng khảo sát, phân tích sự làm việc của kết cấu cấu tờng trong
đất trong thi công công trình hầm vợt với các điều kiện địa chất ở Thành phố
Nam Định.
- Phân tích sự làm việc của kết cấu công trình ngầm thi công theo phơng pháp tờng trong đất, từ các kết quả nghiên cứu có thể đề xuất các kiến
nghị về giải pháp kết cấu hợp lý.
* i tng v phm vi nghiờn cu
Các công trình hầm vợt ứng dụng công nghệ tờng trong đất với điều kiện
địa chất tại Thành phố Nam Định.
* Ni dung nghiờn cu ca ti
Luận văn có ba chơng với các nội dung chính nh sau
Chơng 1: Tổng quan về công trình hầm vợt và các phơng pháp thi công
hầm vợt. Giới thiệu về phơng án hầm vợt dự kiến tại Thành phố Nam Định.
Chơng 2: Lý thuyết tờng trong đất trong thi công công trình hầm vợt

Chơng 3: Phân tích, khảo sát sự làm việc của tờng trong đất trong thi
công hầm vợt và tính toán kết cấu vỏ hầm vợt.
Kết luận và kiến nghị
* Phơng pháp nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về công trình hầm, các công nghệ thi
công hầm đặc biệt là công nghệ tờng trong đất trong thi công hầm vợt, kết hợp
với các tài liệu thực tế thiết kế và thi công các công trình ngầm tại Việt Nam
và tại Hà Nội. Tiến hành nghiên cứu phân tích kết cấu tờng trong đất theo quá
trình thi công, từ đó đa ra kiến nghị về lựa chọn mô hình tính toán và dạng kết
cấu vỏ hầm thích hợp.
Tiến hành khảo sát với dạng kết cấu hầm vợt dự kiến thi công tại Thành
phố Nam Định với một số dạng điều kiện địa chất ở Thành phố Nam Định.
Việc khảo sát đợc thực hiện bằng các phần mềm hiện hành trong đó xây dựng
một phần mềm tính toán bằng ngôn ngữ lập trình Matlab.
* ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn có thể đợc sử dụng làm tài
liệu tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi
công và xây dựng công trình ngầm đô thị, là cơ sở khoa học để kiến nghị sử
dụng công nghệ ứng dụng tờng trong đất trong thi công các hầm vợt tại Thành
phố Nam Định và ở những nơi có điều kiện địa chất tơng tự.


-7-

Chơng I- Tổng quan về công trình hầm vợt
Và các phơng pháp thi công hầm vợt
Giới thiệu về phơng án hầm vợt dự kiến tại tP nam định
1.1. Tổng quan về công trình hầm vợt [1, 9, 12]
1.1.1. Định nghĩa và phân loại
Hầm là công trình nhân tạo nằm trong lòng đất có một hoặc cả hai đầu

nối thông với mặt đất dùng vào mục đích giao thông, dẫn nớc hoặc bố trí các
hệ thống kỹ thuật khác.... Hầm có thể nằm ngang hoặc nghiêng, trờng hợp
công trình bố trí theo phơng đứng thì gọi là giếng.
Ngày nay hầm đợc sử dụng khá phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau
của nền kinh tế quốc dân đặc biệt là ở các nớc phát triển. Đa số các công trình
hầm, đặc biệt là hầm lớn dùng vào mục đích giao thông nh hầm đờng sắt, hầm
đờng bộ, đờng thủy. Một số công trình loại này đợc sử dụng hỗn hợp cho cả đờng sắt và ô tô. Các công trình hầm cũng là những hạng mục phổ biến trong
việc xây dựng các công trình thủy lợi đầu mối nh các trạm thủy điện, công
trình thủy.... Trong xây dựng và phát triển các thành phố hầm vợt đợc sử dụng
rộng rãi để bố trí các mạng lới giao thông, để làm các kho tàng, bể chứa, gara,
bãi chứa xe và các mục đích đặc biệt khác.
Theo công dụng và những đặc biệt về kết cấu hầm đợc chia thành các
nhóm và các loại sau:
Bảng 1.1- Phân loại hầm
STT

Đặc điểm công trình

1

Hầm trên đờng giao thông

2

Hầm thủy lợi

Phân loại

- Hầm đờng sắt
- Hầm xe điện ngầm

- Hầm đờng ô tô
- Hầm cho ngời đi bộ
- Hầm đờng thủy.....
- Hầm trong các trạm thủy điện


-8- Hầm thủy nông: hầm dẫn nớc tới tiêu,
cải tạo đất
- Hầm trên các đờng cấp thoát nớc
- Hầm đờng thủy
- Hầm cấp, thoát nớc
Hầm để bố trí các hệ thống
- Hầm để cấp hơi, cấp nhiệt
kỹ
thuật,
đặc
biệt
quan
trọng
3
- Hầm để bố trí mạng lới thông tin liên
trong thành phố, khu dân c,
lạc, mạng điện và các hệ thống năng lkhu công nghiệp....
ợng khác...
- Hầm giao thông, vận chuyển
Hầm
trong
công
nghiệp
khai

4
- Hầm thoát nớc
thác mỏ
- Hầm thông gió...
- Hầm dùng cho mục đích quân sự: hầm
phòng tránh, hầm chiến lợc, hầm chứa
máy bay, tàu thuyền...
- Các gara, kho tàng ngầm
- Hầm cho các nhà máy nh nhà máy
5
Hầm có ý nghĩa đặc biệt
điện nguyên tử, các nhà máy quốc
phòng có ý nghĩa đặc biệt...
- Các trung tâm thơng mại, nghỉ ngơi
trong các thành phố hiện đại...
- Các phòng thí nghiệm quan trọng của
nền KTQD.
- Hầm xuyên núi
6
Theo khu vực xây dựng
- Hầm đồng bằng
- Hầm trong thành phố
1.1.2. Lịch sử xây dựng hầm vợt trên Thế giới
Nguồn gốc của việc xây dựng hầm đầu tiên phải kể đến việc tạo nên
những hang ngầm từ thời cổ xa. Từ lâu, trớc công nguyên ở Babilon, Ai Cập,
Hy Lạp và La Mã công tác xây dựng ngầm đợc tiến hành để khai thác khoáng
sản, xây dựng các lăng mộ, nhà thờ... sau đó đến cấp nớc và giao thông. Đáng
kể hơn là những hầm do ngời La Mã xây dựng vào mục đích cấp, thoát nớc và
giao thông, một số còn giữ nguyên cho đến ngày nay.
Vào cuối thời kỳ trung cổ do việc mở rộng quan hệ giữa các dân tộc

cũng nh việc rút ngắn con đờng buôn bán ngời ta đã xây dựng các hầm đờng


-9thủy nối các đờng giao thông thủy đang ngăn cách nhau bởi các dãy núi bằng
việc sử dụng thuốc nổ đen để phá đá.
Việc xuất hiện đờng sắt là nguyên nhân thúc đẩy sự nghiệp phát triển
hầm sau này. Hầm đờng sắt đầu tiên dài 1190m xây dựng năm 1826-1830 từ
Liverpool đến Manchester Anh. Cũng trong thời kỳ này, hầm đờng sắt đợc xây
dựng ở Pháp và các nớc Châu Âu khác.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ I, nhịp điệu xây dựng hầm giảm bởi vì
đến thời kỳ này hầu nh mạng lới đờng sắt đã hoàn thiện ở các nớc Châu Âu.
Trong số những hầm xây dựng thời kỳ này có hầm Apenhin B trên tuyến
Phlorece đi Bolona (1920-1931). Đây là hầm đờng sắt tuyến đôi dài nhất thế
giới có một ga ở giữa. Cũng thời kỳ này (1927) đã kết thúc việc xây dựng hầm
đờng thủy Rove dài 7,12Km trên tuyến Marcei-Ron ở Pháp có tiết diện ngang
lớn nhất thế giới 24,5x17,1m.
Tuyến đờng xe điện ngầm ở Luân Đôn vận hành năm 1863 là các tuyến
xe điện ngầm đầu tiên trên thế giới và nó cũng mở đầu thời kỳ xây dựng các
hệ thống xe điện ngầm ở thành phố lớn trên thế giới. Đến nay thế giới đã đa
vào vận hành trên 100 hệ thống xe điện ngầm ở trên 30 nớc và cũng đang thiết
kế thi công hơn 30 hệ thống khác.
1.1.3. Tổng quan về xây dựng hầm vợt ở Việt Nam
Các công trình ngầm đô thị nh hệ thống tàu điện ngầm, bãi đỗ xe ngầm,
hầm vợt đờng bộ ..., cho tới cuối thế kỷ XX vẫn cha có công trình nào đợc xây
dựng ở Việt Nam
Trong những năm đầu thế kỷ XXI và tơng lai gần, các công trình ngầm
sẽ xây dựng ở các thành phố lớn có thể kể đến:
* Tại Thành phố Hà Nội:
- Dự án tuyến đờng sắt đô thị/tàu điện ngầm (Metro) có hai dự án đang đợc thực hiện là: Dự án thí điểm đoạn Nhổn - Ga Hà Nội theo hớng đông - tây
(tuyến số 3) dài khoảng 12,5km trong đó có khoảng 9km đi cao, 4km hầm, 4

ga ngầm. Và tuyến 2 theo hớng Bắc - Nam (Từ Liêm - Nam Thăng Long Thợng Đình), riêng dự án này phân làm 2 tiểu dự án DA1 từ Nam Thăng Long
- phố Trần Hng Đạo và DA2 từ phố Trần Hng Đạo đến Thợng Đình, 4 tuyến
khác đang nằm trong giai đoạn thiết kế cơ sở.
- Công trình ngầm tại nút giao thông: Một trong các giải pháp xây dựng
có hiệu quả khi xây dựng nút giao thông là sử dụng các công trình ngầm tại


-10các nút giao. Các dự án xây dựng hầm bộ hành đã và đang đợc xây dựng nh
nút Ngã T Vọng, nút Kim Liên, nút Ngã T Sở, hầm chui và nút giao Trung tâm
Hội nghị quốc gia... Hiện đã thi công xong hầm chui ngã t Kim Liên (và nhiều
công trình khác). Dùng hệ cột chống đứng, dầm văng/thanh chống ngang và
giằng xiên để ổn định hố đào sâu hơn 9m. Đáy hố đào đợc gia cố và chặn nớc
ngầm bằng kỹ thuật phụt vữa cao áp

Hình 1.1- Công trình hầm chui ngã t Kim Liên, Hà Nội tháng 2/2008
- Công trình ngầm vợt sông: Theo điều chỉnh quy hoạch chung của Hà
Nội đến năm 2020 là mở rộng thành phố chủ yếu theo hớng Tây Bắc và Tây
Nam lấy sông Hồng làm trục đối xứng. Việc xây dựng các công trình vợt sông
Hồng đang trở thành vấn đề cấp bách, ngoài việc xây dựng các cầu lớn vợt
sông Hồng nh cầu Thanh Trì, cầu Nhật Tân... một số dự án về hầm vợt sông
Hồng cũng đã đợc đề xuất và trong tơng lai việc xây dựng các hầm vợt sông
Hồng là rất khả thi.
- Công trình ngầm bãi đỗ xe, công trình ngầm chứa đờng dây đờng ống
kỹ thuật và các loại đờng ngầm khác. Hà Nội dự kiến xây dựng một số bãi đỗ
xe, khai thác ngầm các điểm dịch vụ thơng mại, vệ sinh công cộng... Đã thấy
có sự chuẩn bị cho dự án xây gara ôtô ngầm ở vờn hoa Hàng Đậu, nghiên cứu
cho sự khai thác không gian ngầm phục vụ mục đích thơng mại tại các ga
ngầm và các tổ hợp thơng mại dọc theo hai tuyến metro đầu tiên số 2 và số 3
nói trên.
* Tại Thành phố Hồ Chí Minh:

- Công trình ngầm tại nút giao thông: tại Thành phố Hồ Chí Minh đã
lập dự án chuyển 4 nút giao thông cùng mức thành giao thông khác mức bằng


-11hình thức giao chui, bao gồm: nút Nam Kỳ Khởi Nghĩa - Lý Chính Thắng, nút
Điện Biên Phủ - Hai Bà Trng, nút Xô Viết Nghệ Tĩnh - Cách Mạng Tháng
Tám và nút Quảng trờng Dân Chủ.
- Công trình ngầm vợt sông: Thành phố Hồ Chí Minh với đặc trng địa
hình đồng bằng Nam Bộ nhiều sông rạch, muốn giữ sự độc đáo cảnh quan
sông nớc và môi trờng thiên nhiên phải sử dụng rất nhiều công trình vợt sông.
Một trong những công trình vợt sông đã đợc xây dựng đó là đờng mới Thủ
Thiêm (trong đó có hầm Thủ Thiêm). Công trình này là gói thầu số 4 nằm
trong dự án xây dựng đại lộ Đông - Tây, có chiều dài khoảng 22km đi qua địa
bàn 6 quận huyện nối trung tâm thành phố với đô thị mới Thủ Thiêm. Tổng
chiều dài của hầm là 1.774m (đờng dẫn: 551m, đờng hầm có nắp: 851m, hầm
dìm: 372m). Chiều cao toàn bộ hầm (cả vỏ) là 22,80m. Hầm gồm 4 làn xe
chạy.
- Các tuyến đờng sắt đô thị (Metro): Thành phố Hồ Chí Minh đã lập dự
án nghiên cứu tiền khả thi về hệ thống giao thông đô thị bằng phơng tiện bánh
sắt trong đó có hệ thống metro khép kín. Một số tuyến chính đợc dự kiến xây
dựng nh tuyến số 1 Bến Thành - Suối Tiên dài 19,7km, tuyến số 2 từ ngã t An
Sơng - Bến Thành - Thủ Thiêm dài 19km, tuyến số 3 từ Quốc lộ 13 - bến xe
Miền Đông - Tân Kiên dài 24km, tuyến số 4 từ Bến Cát - đờng Nguyễn văn
Linh dài 24km, tuyến số 5 từ cầu Sài Gòn - bến xe Cần Giuộc dài 17km và
tuyến số 6 từ ngã ba Bà Quẹo - vòng xoay Phú Lâm dài 6km.
- Công trình ngầm bãi đỗ xe, công trình ngầm chứa đờng dây đờng ống
kỹ thuật và các loại đờng ngầm khác. Dự án xây gara ô tô ngầm ở công viên
Tao Đàn, ở góc đờng Huyền Trân Công Chúa và Nguyễn Du, bãi đỗ xe ngầm
Lam Sơn, gara ô tô ngầm ở công viên Lê Văn Tám...
1.1.4. Giới thiệu về phơng án hầm vợt dự kiến tại Thành phố Nam Định

Thành phố Nam Định là trung tâm kinh tế phía Nam đồng bằng sông
Hồng nằm giữa 3 tỉnh Thái Bình, Ninh Bình và Hà Nam. Thành phố đang
phấn đấu xây dựng một thành phố văn minh hiện đại góp phần ngày càng lớn
với cả nớc. Chính vì vậy, Thành phố Nam Định có sức hấp dẫn rất lớn đối với
các nhà đầu t trong và ngoài nớc. Mạng lới cơ sở hạ tầng tơng đối tốt nhng
quy mô và chất lợng cha đáp ứng với nhịp độ phát triển kinh tế ngày càng tăng
hiện nay và trong tơng lai nhất là khu vực trung tâm Thành phố. Hớng phát
triển không gian chủ yếu của Thành phố là về phía Hòa Vợng, Tân An, Lộc


-12Hòa, An Xá (xoay quanh trục quốc lộ 10 hớng từ Hải Phòng - Thái Bình Nam Định - Ninh Bình). Về hạ tầng cơ sở hoàn chỉnh mạng lới giao thông
vành đai, các trục giao thông ra vào cửa ngõ, giảm bớt ách tắc, giải tỏa các nút
giao thông lớn...
Theo tài liệu nghiên cứu của Tổng cục địa chất, Thành phố Nam Định
nằm trong cấu trúc võng địa hào. Nó lọt giữa 2 đứt gãy lớn, chạy theo hớng
Tây Bắc - Đông Nam là đứt gãy sông Hồng. Địa tầng Thành phố Nam Định
gồm 2 phần: Phần dới là tầng móng bao gồm đất đá cổ có tuổi trớc kỉ Đệ tứ.
Thành phần thạch học bao gồm phiến thạch sét, phiến thạch mica, sa thạch và
đá vôi. Phần trên là tầng phủ khá dày bao gồm các trầm tích mềm dính có tuổi
Đệ tứ. Trong đó nền đất phân bố hầu nh rộng khắp, phát triển từ bề mặt đến độ
sâu khoảng 20m và có nơi lớn hơn. Dới độ sâu này thờng gặp những lớp trầm
tích Đệ tứ hệ tầng Vĩnh Phúc thành phần chủ yếu là sét, sét pha trạng thái dẻo
mềm đến nửa cứng. Mực nớc ngầm ổn định ở độ sâu 1,2 ữ 1,5m.
Thành Phố Nam Định đang chuẩn bị lập dự án chuyển nút giao thông
cùng mức thành giao thông khác mức bằng hình thức giao chui tại nút giao cắt
Quốc lộ 10 và đờng đi Hà Nội tại xã Tân An Lộc Hòa. Dự kiến hầm chui đợc thi công đào hở với việc sử dụng công nghệ tờng trong đất làm kết cấu
chắn giữ kết hợp làm kết cấu của hầm.

Hình 1.2- Nút giao thông giao cắt giữa Quốc lộ 10 và đờng đi Hà Nội

-13tại xã Tân An Lộc Hòa TP Nam Định
1.1.4.1. Vị trí nút giao thông hầm vợt tại Thành phố Nam Định
Nút giao thông hầm vợt tại Thành phố Nam Định nằm trong phạm vi
giữa trung tâm Thành phố Nam Định và xã Lộc Hòa, là giao cắt giữa trục đờng 10 (Thái Bình Nam Định Ninh Bình) và đờng đi Hà Nội (từ trung
tâm Thành phố Nam Định đi Hà Nội). Nút giao thông này đợc coi là một
trong những cửa ngõ chính vào Thành phố.
Nút giao thông hầm vợt tại Thành phố Nam Định thuộc phạm vi của xã
Tân An Lộc Hòa, xung quanh nút có một số cơ quan, bến xe và khu đô thị
mới Hòa Vợng.
1.1.4.2. Hiện trạng nút giao thông hầm vợt tại Thành phố Nam Định
Đây nút giao thông cùng mức, đợc tổ chức giao thông cỡng bức bằng
các đảo tròn. Hiện trạng các đờng dẫn vào nút nh sau:
- Phía Đông, Tây: Đờng đi từ trung tâm Thành phố Nam Định đi Hà
Nội rộng 21m lòng đờng rộng 16m đợc chia làm hai chiều không có sự phân
biệt rõ ràng giữa làn xe thô sơ và làn xe cơ giới.
- Phía Nam, Bắc: Quốc lộ 10 rộng 36m gồm 4 làn xe cơ giới và 2 làn xe
thô sơ, ở giữa có dải phân cách trung tâm rộng 3m.
Kết quả phân tích năng lực thông hành cho thấy dòng xe chạy thẳng
lớn, dòng xe rẽ trái lớn, số lợng các điểm xung đột nhiều. Dòng xe rẽ trái từ
trung tâm Thành phố Nam Định qua đờng 10 đi vào khu công nghiệp Hòa Xá,
cụm công nghiệp An Xá, từ Phủ Lý chạy về Thái Bình thờng không chạy vòng
qua đảo giao thông theo quy định mà rẽ trái ngay trớc nút gây ra tình trạng
giao thông lộn xộn cản trở lu thông của các dòng xe khác, tăng số lợng các
điểm xung đột. Tuyến đờng sắt chạy song song với đờng đi Hà Nội gây ảnh hởng lớn đến lu thông qua nút, đặc biệt là khi có tàu chạy qua. Đây là một
trong những nguyên nhân chính gây ùn tắc. Việc cải tạo nút giao thông giao
cắt giữa quốc lộ 10 và đờng đi Hà Nội từ nút giao thông đồng mức sang khác
mức sẽ góp phần giải quyết các khó khăn trên
1.1.4.3. Đặc điểm địa chất tại Thành phố Nam Định liên quan đến việc xây
dựng hầm đờng bộ

+ Lớp 1: Lớp kết cấu áo đờng dày 0.5m
+ Lớp 2: Lớp kết cấu đất đắp dày 1.0m
+ Lớp 3: Lớp đất san lấp, sạn xỉ, gạch vỡ phần dới là đất sét pha dày 1.5m


-14+ Lớp 4: Đất cát, cát pha màu xám, xám đen, trạng thái dẻo dày 4m
+ Lớp 5: Bùn sét pha màu xám, xám gụ xen kẹp các mạch cát pha dày 1.5m
+ Lớp 6: Đất cát, cát pha màu xám, xám đen, trạng thái dẻo dày 4.5m
+ Lớp 7: Bùn sét pha màu xám, xám gụ xen kẹp các mạch cát pha dày 10m
+ Lớp 8: Lớp sét pha màu xám, xám gụ xen kẹp các mạch cát pha dày 6.5m
+ Lớp 9: Cát hạt mịn màu xám, xám đen dày 10m
Qua thu thập tại hiện trờng có thể đi đến một số kết luận và kiến nghị
nh sau: Lớp đất 1, 2, 3 đợc bóc bỏ khi thi công. Lớp 4, 5, 6 là lớp đất khá tốt
xen kẹp với lớp đất xấu có chiều dày 10m. Lớp 7, 8 là lớp đất yếu có chiều
dày khá lớn (dày 16.5m). Lớp 9 là lớp đất khá tốt có chiều dày lớn.
Từ kết quả tổng hợp phân chia các lớp đất cho thấy lớp đất trên khá tốt,
lớp đất giữa rất xấu, phân bố ở độ sâu khoảng trên dới 30m là lớp đất tốt.Khi
thiết kế và chọn giải pháp cần xem xét và đánh giá kỹ về điều kiện địa chất để
công trình đợc ổn định theo thời gian và đảm bảo hiệu quả kinh tế.
1.1.4.4. Phơng án mặt cắt cho hầm vợt dự kiến tại Thành phố Nam Định

M.cắt địa chất

Trạm bơm n ớc

Hình 1.3- Mặt cắt dọc, mặt bằng cho hầm vợt dự kiến tại TP Nam Định


-15t = 300mm, Lớp CPĐDL2
t = 200mm, Lớp CPĐDL1

t = 70mm, Asphalt hạt thô
t = 50mm, Asphalt hạt mịn

1%

Cống ngầm D1000

Lớp BTAF t = 75mm
Lớp phòng n ớc t = 4mm

Lớp đệm cát
t=500mm

Hình 1.4- Mặt cắt ngang hầm
Dạng mặt cắt hình hộp chữ nhật mái sờn hai nhịp (có vách ngăn giữa)
- Chiều cao hầm

: 6,9m

- Chiều dày tờng

: 1m

- Chiều dày dầm nóc
: 1m
- Chiều dày dầm đáy
: 0,75m
- Chiều dày tờng ngăn : 0,5m
- Độ dốc dọc trong hầm : 2,5%
- Tĩnh không

: 4.5*(2*1.25+2*7+0.5)
Đây là dạng kết cầu phù hợp với phơng pháp thi công lộ thiên bằng
công nghệ thi công tờng trong đất và phơng pháp thông thờng ổn định vách hố
đào bằng cọc cừ có thể là lắp ghép hoặc đổ tại chỗ. Nó có u điểm là hệ số sử
dụng không gian cao kết hợp với tờng trong đất làm tờng chịu lực, phơng pháp
thi công đơn giản, dễ định hình hóa các cấu kiện thi công lắp ghép nên khả
năng cơ giới hóa cao. Nhng cũng có nhợc điểm là khả năng chịu lực kém hơn
so với kết cấu vòm, cần phải mở rộng hầm sang một bên để bố trí các đờng
ống kỹ thuật (hệ thống cáp điện, hệ thống thông gió, hệ thống thoát nớc),
chiều dày dầm nóc khá lớn do phải chịu tải trọng bên trên tơng đối lớn.
1.2. Tổng quan về các phơng pháp thi công hầm [2, 8, 12, 17]
1.2.1. Các phơng pháp đào kín
1.2.1.1. Phơng pháp mỏ truyền thống


-16Đây là phơng pháp thi công phổ biến dùng để thi công các hầm lò khai
thác khoáng sản. Nhiều đờng hầm giao thông, thủy lợi và quân sự cũng đợc thi
công theo phơng pháp này. Trong đất đá cứng hầm thờng đợc thi công bằng
khoan nổ mìn. Trờng hợp hầm thi công trong điều kiện địa chất yếu không ổn
định cần phải chống tạm ngay. Kết cấu chống tạm hoặc bằng khung gỗ, hoặc
bằng vòm thép, khung sờn thép. Hệ thống vỏ cuối cùng của đờng hầm là kết
cấu gạch đá hoặc bê tông, bê tông cốt thép. Đôi khi ngời ta cũng sử dụng hệ
thống neo và bê tông phun làm kết cấu chống tạm.
1.2.1.2. Thi công hầm theo phơng pháp NATM
Quan điểm thiết kế và thi công hầm theo các phơng pháp thi công
truyền thống là coi đất đá xung quanh gây ra áp lực tác dụng lên vỏ hầm. Vỏ
hầm khi đó là kết cấu chịu lực chính. Vì vậy mà sau khi khai đào xong cần
nhanh chóng xây dựng kết cấu chống đỡ vỏ hầm để chịu sự tác động của đất
đá xung quanh
NATM là phơng pháp thi công hầm bao gồm các biện pháp mà việc

hình thành đất đá xung quanh hầm đợc liên kết thành kết cấu vòm chống. Do
đó, việc liên kết này tự bản thân nó sẽ trở thành một phần của kết cấu chống
đỡ. Khi đào hầm sự cân bằng hiện có nguyên thủy của các lực trong khối đá sẽ
chuyển sang tình trạng cân bằng mới, thứ cấp và cũng ổn định. Điều này chỉ
có thể đạt đợc thông qua sự kế tiếp của các giai đoạn trớc mặt cùng với tiến
trình phân bổ các ứng suất đa dạng. Mục đích của NATM là kiểm soát đợc
tiến trình chuyển đổi này trong khi vẫn cân nhắc về mặt kinh tế và vẫn an
toàn. Phơng pháp này thờng áp dụng trong điều kiện đất đá tốt. Khi đất đá
yếu, rời rạc vẫn có thể áp dụng NATM nhng chi phí tốn kém hơn do phải dùng
các phơng pháp phụ trợ.
1.2.1.3. Phơng pháp thi công TBM
Phơng pháp thi công TBM là phơng pháp thi công bằng máy liên hoàn.
Máy đào hầm đầu tiên đợc Beaumont (ngời Anh) thiết kế năm 1864 và đa vào
chế tạo, sử dụng năm 1881 để đào hầm dới eo biển English Chanel. Tuy vậy
máy đào đờng hầm thơng phẩm chỉ đợc James S.Robbins đa vào sử dụng lần
đầu ở các mỏ vùng Bắc Mỹ vào năm 1947, cùng khoảng thời gian đó những
máy tơng tự cũng đợc phát triển ở Châu Âu. Nếu nh ban đầu các máy đào đờng
hầm chỉ sử dụng ở những công trình đất đá mềm nh cát kết mềm, phiến sét, các
mỏ muối... thì cho đến nay các máy đào đờng hầm có thể sử dụng để đào trong


-17đất đá cứng có độ bền nén đến 300Mpa. Phơng pháp thi công bằng máy đào đờng hầm TBM là một phơng pháp thi công hiện đại, tốc độ thi công nhanh.
1.2.2. Các phơng pháp đào hở (lộ thiên)
Thi công theo phơng pháp đào lộ thiên phức tạp nhất là khâu đào đất,
còn công tác thi công kết cấu chính hoàn toàn giống nh việc thi công công
trình nổi trên mặt đất. Trình tự thi công đào lộ thiên nh sau:
- Đào đất từ trên xuống dới đến cao độ thiết kế.
- Thi công kết cấu chính từ dới lên trên tơng tự công trình nổi.
- Đắp trả hố đào và khôi phục lại mặt bằng nh trớc.
1.2.2.1. Đào lộ thiên với mái dốc tự nhiên

Theo phơng pháp này trong đất ổn định có độ ẩm tự nhiên và khi có mặt
bằng rộng thì có thể đào hầm với mái dốc tự nhiên mà không cần gia cờng.
Việc đảm bảo ổn định hố móng chỉ dựa vào khả năng tự ổn định của mái đất
tự nhiên (Hình1.5).
Phơng pháp này có đặc điểm là thi công nhanh do cơ giới hóa tốt, chất
lợng thi công dễ kiểm soát nhng khối lợng đất đào lại tăng lên và diện tích mặt
bằng yêu cầu rất lớn do đó không hợp lý với điều kiện đô thị chật hẹp.

1.Mỏi dc t nhiờn 2.Cụng trỡnh ngm 3.Cụng trỡnh xõy ni
Hỡnh1.5- S o l thiờn vi mỏi dc t nhiờn
1.2.2.2. Đào lộ thiên với hệ gia cờng cố định
* Hệ gia cờng kiểu công-son:
Trong khu vực đô thị, khi chiều sâu đào lớn và trong điều kiện mặt bằng
thi công chật hẹp thì việc mở móng với mái dốc tự nhiên là không khả thi.
Ngoài ra cần phải hạn chế khối lợng công tác đào đất nên ngời ta dùng kết cấu
chịu lực kiểu công-son hạ xuống hố móng sau đó mới tiến hành đào hố móng.


-18Kết cấu này dựa vào độ cứng bản thân và áp lực đất bị động để chống lại áp
lực đất chủ động bên ngoài (Hình1.6)

1.Cụng trỡnh ngm 2.Cụng trỡnh xõy dng ni
3.Kt cu gia cng vỏch h o
Hỡnh1.6- S m h o vi h gia cng kiu cong son
Hệ gia cờng kiểu công-son này có thể là cọc gỗ, cọc thép, cọc BTCT,
cọc nhồi đặt sít với nhau thành tờng chắn tơng tự nh dạng cọc ván thép hoặc
cách quãng và phun bê tông tùy theo yêu cầu chịu lực. Hiện nay ngời ta còn
làm hệ gia cờng dạng tờng chắn bằng cọc khoan đóng hoặc hạ cọc, cột BTCT
vào lỗ khoan sẵn và sử dụng các panen tờng đúc sẵn. Hệ gia cờng này phần
lớn lấy lại đợc sau khi xây dựng xong nhng hầu nh không tận dụng đợc.

Khi chiều sâu đào lớn, hệ gia cờng chịu lực quá lớn và nếu điều kiện đô
thị cho phép mái hố đào có thể đợc dỡ tải đến mực nớc ngầm sau đó mới hạ
kết cấu che chắn xuống dới hố móng và tiến hành đào (hình 1.7a) hoặc có thể
đóng hệ gia cờng xuống đến độ cao dới mực nớc ngầm trớc, phần còn lại mở
móng với mái dốc tự nhiên (hình 1.7b).
2
B

B

1
3

B1
B2

B1
B2

1.Cụng trỡnh ngm 2.Cụng trỡnh xõy dng ni
3.Kt cu gia cng vỏch h o
Hỡnh 1.7- H gia cng kiu cụng-son cú bin phỏp gim ti


-19Kết cấu này có u điểm là rất thuận tiện khi thi công đào đất bằng cơ
giới hóa dễ đảm bảo chất lợng thi công vì trong hố móng không có chớng ngại
vật cản trở. Tuy nhiên hệ gia cờng loại này rất phức tạp khi thi công nó và tốn
kém do chịu lực rất lớn nhất là khi thi công hố móng sâu.
*Kết cấu che chắn vây xung quanh:
Khi hố móng sâu, hệ kết cấu gia cờng kiểu công-son không còn hợp lý

nữa. Khi đó ngời ta tiến hành dùng hệ thanh chống hoặc neo trong đất để tăng
cờng cho hệ gia cờng loại này.
- Hệ thống chống ngang (Hình 1.8): Hệ thống nằm ngang gồm hai loại
thanh chống là chống ngang và chống góc. Các thanh chống này thờng làm
bằng thép hình, thép ống chế tạo thành dạng tăng-đơ để có thể thay đổi chiều
dài khi cần thiết điều chỉnh. Sau khi thi công kết cấu che chắn xong, tiến hành
đào đất đến cao độ lớp chống ngang thứ nhất thì lắp ghép hệ thống ngang thứ
nhất; tiếp tục đào đến cao độ lớp 2 và lắp hệ thanh chống thứ hailặp lại phơng pháp trên cho đến cao độ đáy móng thì ngng sau đó thi công kết cấu
chính. Ưu điểm của hệ thống chống ngang là chuyển vị ngang của tờng nhỏ,
chiều sâu đào không bị hạn chế nhng lại khó cơ giới hóa thi công do vớng hệ
thống chống.
Lớp chống 1
Lớp chống 2

Mặt đất

Thanh văng

Mặt đào

Kết cấu che chắn

Hỡnh 1.8- S kt cu võy xung quanh v h thng chng ngang
- Hệ thống chống xiên (Hình 1.9): Hệ thống chống xiên đợc sử dụng khi
bề ngang hố móng lớn và hình dạng không đồng nhất. Sau khi đóng kết cấu gia
cờng đến cao độ, tiến hành đào hố móng theo phơng pháp rãnh trung tâm đến
cao độ đáy móng chống xiên, lắp đặt hệ thống chống xiên một đầu chống vào
kết cấu gia cờng và một đầu chống vào khối móng vừa xây dựng xong, sau đó
đào khối đất còn lại. Khi lắp các thanh chống xiên, lắp thanh ngoài cùng trớc
sau đó lắp thanh phía trong rồi mới thi công kết cấu chính.

-20Ưu điểm của loại chống xiên là thi công đợc ở những địa hình không
cho phép đào hố móng theo kích thớc đồng nhất. Tuy nhiên nhợc điểm lớn
nhất của loại này là chuyển vị ngang của kết cấu gia cờng tơng đối lớn dễ gây
lún sụt cho đất bên ngoài hố móng và công trình lân cận do đó chỉ nên hạn chế
khi chiều sâu hố móng nhỏ. Mặt khác việc thi công khối móng của hệ chống
xiên phải chia thành từng đợt xen kẽ nhau gây phức tạp.
Mặt đất
Thanh chống xiên thứ 1
Lăng thể tr ợt
Thanh chống xiên thứ 2
Mặt đào

Kết cấu che chắn

Hỡnh 1.9- S h thng chng xiờn
- Neo trong đất: Để khắc phục nhợc điểm của hai hệ thống chống ngang
và chống xiên đó là gây vớng víu và hạn chế cơ giới hóa thi công ta dùng loại
kết cấu neo giữ hệ gia cờng vào trong đất gọi là neo trong đất. Neo trong đất
khống chế đợc chuyển vị ngang của hệ gia cờng, giảm nhỏ độ lún mặt đất
ngoài hố móng của công trình bên cạnh và thích hợp với nhiều loại hệ gia cờng. Neo trong đất, cấu tạo gồm 3 bộ phận cơ bản là đầu neo, thân neo và
đoạn neo giữa. Đoạn đầu neo liên kết với hệ gia cờng qua thanh sờn để liên
kết các phiến của hệ gia cờng. Đoạn thân neo tính từ sau đầu neo đến hết
phạm vi lăng thể trợt và đợc bọc bằng ống dẫn nhựa cho phép chuyển dịch tự
do. Đoạn neo giữ đợc bố trí ngoài lăng thể trợt của đất, tùy theo yêu cầu chịu
lực mà cốt neo có thể đợc mở rộng và bơm vữa để tăng lực ma sát neo giữ.
Trình tự thi công là sau khi hạ kết cấu gia cờng đến cao độ, tiến hành đào đất
đến cao độ chôn neo, khoan lỗ, cắm neo vào và bơm vữa vào lỗ neo. Sau 7 ữ
10 ngày tiến hành kéo dự ứng lực và tiếp tục đào hố móng đến cao độ hoàn

chỉnh, sau đó thi công kết cấu chính. Neo trong đất có nhiều u điểm nh đã nêu
trên, tuy nhiên nhợc điểm lớn nhất của nó là công nghệ phức tạp, giá thành
cao, khó tận dụng và luân chuyển nhiều lần. Ngoài ra không nên sử dụng neo
khi địa tầng là cát chảy và có nhiều công trình xung quanh dễ gây lún sụt.


-21-

1.2.2.3. Đào lộ thiên với hệ gia cờng di động
Để cơ giới hóa công tác đào, bốc dỡ đất và xây dựng kết cấu chính của
hầm đặt nông bằng phơng pháp lộ thiên có thể áp dụng hệ thống gia cờng
bằng kim loại, có tiết diện hở di động đợc trong quá trình thi công. Hiện nay ở
Nga (Liên Xô cũ) đã chế tạo và sử dụng tổ hợp cơ giới hoàn thiện KMO 2x5
với khiên hở nh sau:
- Trang bị cho công trờng đầy đủ các thiết bị và đờng vận chuyển riêng
- Đào một đoạn đờng sơ bộ để lắp ghép tổ hợp khiên.
- Bố trí tờng trụ và di chuyển khiên đầu tiên.
- Đào từng đoạn dài 1,5m bằng máy đào gầu nghịch.
- Thi công lớp đệm của vỏ hầm.
- Vận chuyển các khối đơn nguyên vỏ hầm đến từ phía sau và dùng cẩu
chân dê chạy trên ray lắp ghép vào vị trí.
- Thi công mối nối giữa các đơn nguyên và lớp cách nớc.
- Đắp đất và tái lập hiện trạng cho bề mặt trên hầm.
Phơng pháp sử dụng hệ gia cờng di động khắc phục hầu hết các nhợc
điểm điểm của các phơng pháp trớc là:
- Hoàn toàn loại trừ hệ gia cờng cố định và sự phức tạp khi thi công.
- Giảm khối lợng đào và đắp đất do giảm khe hở giữa hố móng và thành hầm
- Tăng mức độ cơ giới hóa thi công.
- Giảm mức độ rung và ồn, giảm biến dạng mặt đất và lún các công trình lân
cận

Bên cạnh những u điểm kể trên, thi công sử dụng khiên hở có những
nhợc điểm khó tránh khỏi sau:
- Chiều dài của đơn nguyên giới hạn bằng bớc của thanh trợt kích khiên
- Lực kích di chuyển khiên rất lớn có thể gây h hỏng vỏ hầm vì kích tì
trực tiếp lên vỏ hầm đã thi công trớc đó.
- Khó đảm bảo chất lợng cho lớp đệm móng của dới đơn nguyên hầm.
- Khó khăn khi lắp đặt lại mạng lới kỹ thuật ngầm (nếu có).
1.2.2.4. Đào lộ thiên có kết cấu chống giữ bằng tờng liên tục trong đất
Tờng liên tục trong đất chống giữ hố đào đợc thi công bằng các máy
đào đặc biệt tạo thành các đoạn hào với độ dài nhất định, vách hào trong quá
trình thi công đợc giữ ổn định bằng dung dịch sét bentônít. Sau khi tạo đợc


-22một đoạn hào, tiến hành đặt khung lới cốt thép đã chế tạo sẵn vào trong đó rồi
tiến hành đổ bê tông bằng các ống dẫn (nh đối với cọc khoan nhồi). Các đoạn
tờng đợc nối với nhau bằng các đầu nối đặc biệt (ống đầu nối, hộp đầu nối)
tạo thành tờng bê tông cốt thép liên tục trong đất. Tờng liên tục trong đất đợc
quây lại khép kín theo chu vi hố đào, sau khi đào hố đào có thể bố trí thêm hệ
thanh chống hoặc neo để chắn đất, ngăn nớc phục vụ thi công công trình ngầm
trong hố đào. Phơng pháp này thích hợp cho những hố đào có độ sâu từ 10m
trở lên, mặt bằng thi công chật hẹp, điều kiện địa chất yếu nhất là trong các
tầng đất không đồng nhất có lẫn cát, cuội hoặc các tầng đá phong hóa không
sử dụng đợc phơng pháp cọc hàng. Kết cấu tờng trong đất cũng có thể dùng
các tấm tờng bằng BTCT đúc sẵn. Để thi công tờng liên lục trong đất cần có
các máy đào chuyên dụng (kiểu gầu ngoạm, kiểu xoay tròn hoặc kiểu xung
kích); thiết bị bơm tuần hoàn và xử lý dung dịch sét, thiết bị cẩu lắp lới cốt
thép và các tấm tờng, hệ thống đờng ống để đổ bê tông dới nớc. Tờng liên tục
trong đất nếu kết hợp làm kết cấu chịu lực của công trình thì hiệu quả kinh tế
cao.
1.2.3. Một số phơng pháp khác thi công công trình ngầm

Ngoài các phơng pháp thi công đã nêu trên để thi công công trình ngầm
còn sử dụng một số phơng pháp khác nh: phơng pháp giếng chìm và giếng
chìm hơi ép; phơng pháp hạ đoạn, phơng pháp đào dới nắp
- Phơng pháp giếng chìm và giếng chìm hơi ép: thờng dùng để thi công
các công trình ngầm dạng gian lớn, các giếng đứng, buồng khiên. Theo phơng
pháp này trên mặt đất hoặc trong hố đào nông có nền đặc biệt xây dựng kết
cấu của công trình ngầm dạng giếng và hạ dần kết cấu xuống bằng tác dụng
của tải trọng bản thân kết cấu và các tải trọng phụ tăng cờng. Để giảm ma sát
giữa thành giếng và đất đá có thể dùng phơng pháp xói thủy lực hoặc bơm vữa
sét vào khe hở giữa chúng. Khi đã hạ giếng xuống cao độ thiết kế tiến hành bịt
đáy và thi công các kết cấu bên trong. Trờng hợp đất bùn, bão hòa nớc, mực nớc ngầm cao, áp lực nớc ngầm lớn thì sát phần lỡi giếng có cấu tạo buồng hơi
ép làm không gian công tác. Trong không gian này hơi ép đợc bơm vào bằng
áp lực thủy tĩnh ở mức lỡi giếng do đó công tác đào đất đợc tiến hành trong
điều kiện khô ráo. Thi công bằng phơng pháp này khả năng cơ giới hóa hạn
chế nên tiến độ chậm, khi đào đất bằng nhân công trong buồng hơi ép thì áp


-23lực hơi ép tối đa khoảng 3,0ữ3,5 atm. Do vậy chiều sâu giới hạn của giếng
chìm hơi ép là 35ữ40m.
- Phơng pháp hạ đoạn: Để thi công các công trình ngầm nh các tuynel
giao thông, tuynel kỹ thuật dới đáy sông, biển ngời ta thờng sử dụng phơng
pháp hạ đoạn. Theo phơng pháp này từng đốt hầm bằng BTCT đợc chế tạo ở
trên bờ hoặc các ụ cạn (nh khi đóng tàu, thuyền). Sau khi chế tạo các đốt hầm
thờng có mặt cắt ngang dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật có chiều dài từ vài
chục đến hàng trăm mét đợc hạ thủy, kéo dắt vận chuyển đến vị trí lắp đặt hạ
chìm vào vị trí hố móng đã đợc đào sẵn. Các đoạn hầm đợc liên kết với nhau
qua mối nối đặc biệt có khả năng ngăn nớc. Việc hạ chìm các đoạn hầm có thể
thực hiện theo biện pháp cẩu hạ chìm bằng tàu cẩu nổi, cẩu hạ chìm bằng
thùng nổi, cẩu hạ chìm bằng sàn tự nâng, cẩu bằng hệ dầm gác trên các xà lan
hoặc bằng biện pháp kéo hạ chìm. Sau khi lắp đặt xong toàn bộ tuyến hầm tiến

hành đắp lớp phủ hai bên và nóc hầm. Thi công theo phơng pháp hạ đoạn có
thể đẩy nhanh tiến độ thi công.
- Phơng pháp đào dới nắp (Top-Down): Phơng pháp này ban đầu đợc áp
dụng để thi công công trình ngầm xuyên qua đờng giao thông. Ban đầu, ngời
ta dùng hệ dầm thép trên hệ cọc thép che chắn lát mặt đờng để bảo đảm giao
thông và tiến hành đào hố đào bên dới nắp, sau khi đào đến đáy hố tiến hành
thi công kết cấu công trình ngầm từ dới lên trên. Về sau phơng pháp này đợc
phát triển, ngời ta thay thế hệ cọc thép bằng các kết cấu chống đỡ khác nh cọc
khoan nhồi, tờng liên tục trong đất, thi công tấm nóc trớc sau đó tiến hành đào
đất, xây dựng các tờng, cột giữa, các sàn tiếp theo, tiếp tục đào đất và thi công
theo trình tự nh vậy cho đến đáy và hoàn chỉnh công trình từ trên xuống (do
đó phơng pháp này còn gọi là phơng pháp top-down). Thi công dới nắp có u
điểm là chuyển vị ngang của kết cấu nhỏ, các sàn kết cấu đợc sử dụng làm hệ
chống để thi công đào đất, tiết kiệm đợc hệ chống tạm thời. Tuy vậy, việc đào
vận chuyển đất ra không tiện lợi, các mối nối kết cấu cần phải xử lý nhiều, cần
phòng nớc và cấu tạo liên kết mối nối tốt.


-24-

Hỡnh1.10- Thi cụng o l thiờn s dng kt cu chn gi bng tng trong t

Ngoài những phơng pháp kể trên trong một số trờng hợp ngời ta còn sử
dụng các phơng pháp đặc biệt khác để thi công công trình ngầm nh phơng
pháp nổ ép bằng mìn buồng trong đất sét, á sét, phơng pháp đào hầm bằng tia
nớc áp lực cao, phơng pháp phá đá bằng súng. Trong một số trờng hợp thi
công công trình ngầm trong đất đá yếu, bão hòa nớc ngời ta còn sử dụng các
biện pháp đặc biệt cải tạo địa tầng trớc khi tiến hành đào nh phơng pháp đóng
băng đất, gia cố bằng các loại hóa chất, chất kết dính
1.3. Công nghệ xây dựng tờng trong đất [2, 3, 6, 8]

1.3.1. Phạm vi áp dụng và các u nhợc điểm
Tờng trong đất là một bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép
đợc đúc tại chỗ hoặc lắp ghép, nó là kết cấu dạng tờng chắn, vừa có tác dụng
chắn giữ và vừa có tác dụng chịu áp lực cho phần công trình ngầm dới đất
(trong một số trờng hợp nó đợc thiết kế để kết hợp chịu lực cùng với hệ thống
kết cấu công trình).
a. Ưu, nhợc điểm
Nh ta đã biết các phơng pháp thi công công trình ngầm truyền thống
đào lộ thiên, tờng cừ... chỉ thích hợp khi chiều sâu thi công nhỏ, mực nớc
ngầm thấp, địa bàn xây dựng rộng chứ không thích hợp khi thi công công


-25trình ngầm trong điều kiện chật hẹp ở thành phố. Phơng pháp hạ giếng cũng đợc áp dụng trong thi công hố móng sâu tuy nhiên lại phải tiến hành hạ mực nớc ngầm nhân tạo. Và sau đây là một số u điểm của công nghệ thi công tờng
trong đất:
- Thi công đợc các công trình ngầm có độ sâu lớn.
- Thích dụng trong mọi điều kiện địa chất, đặc biệt trong các vùng đất
yếu, mực nớc ngầm cao.
- Là biện pháp thi công hầu nh duy nhất để xây dựng trong điều kiện
thành phố chật hẹp, xây chen do khi thi công hạn chế chấn động, tiếng ồn, dễ
khống chế về biến dạng lún, ít ảnh hởng các công trình xây dựng và đờng ống
ngầm lân cận xung quanh.
- Giảm khối lợng thi công, có thể thi công theo phơng pháp ngợc (top
-down) có lợi cho việc tăng nhanh tốc độ thi công, hạ giá thành công trình
- Tờng vừa có thể dùng làm kết cấu bao che ở độ sâu lớn lại có thể kết
hợp làm kết cấu chịu lực làm móng cho công trình trong điều kiện nhất định.
Bên cạnh những u điểm trên, việc sử dụng công nghệ tờng trong đất còn
có nhợc điểm sau:
- Thi công theo phơng pháp tờng trong đất yêu cầu về máy móc, trang
thiết bị thi công đồng bộ cao, mỗi loại tờng cần có một loại thiết bị thi công
phù hợp vì vậy đòi hỏi đầu t ban đầu lớn.

- Mỗi loại kết cấu chỉ phù hợp với một số chiều sâu hố đào và loại địa
chất nhất định, vì vậy việc lựa chọn kết cấu tờng không phù hợp có thể làm
ảnh hởng rất lớn đến độ an toàn và giá thành thi công.
- Việc sử lý bùn thải không những làm tăng chi phí cho công trình mà
khi kỹ thuật phân ly bùn không hoàn hảo hoặc sử lý không thỏa đáng sẽ làm
cho môi trờng bị ô nhiễm.
- Do trong quá trình thi công, các lớp đất có kẹp lớp đất cát tơi xốp
mềm yếu mà tính chất dung dịch giữ thành không thích hợp hoặc bị biến chất
dẫn đến sụt lở thành làm cho thể tích bê tông thân tờng tăng lên đáng kể, mặt
tờng bị lồi lõm, kích thớc kết cấu vợt quá giới hạn cho phép.
- Công tác kiểm soát chất lợng bê tông trong quá trình thi công gặp
nhiều khó khăn.
b. Phạm vi áp dụng công nghệ tờng trong đất