Kiểm soát những tác động của sự dịch chuyển đất trong xây dựng hầm đô thị

Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Kỹ thuật Xây dựng (CERA) - Đại học SPKT TP. HCM. Số 1 Võ Văn
Nguyễn Đức Toản, June 2001
Ngân - Q. Thủ Đức - TP. HCM

Kiểm soát những tác động của sự dịch
chuyển đất trong xây dựng hầm đô thị
Tác giả: Brian Brenner, David L. Druss & Beatrice J. Nessen
Tư vấn Bechtel/Parsons Brinckerhoff, Boston, Massachusetts, USA
Biên dịch: KS. CN. Nguyễn Đức Toản
Bài đã đăng trên Tạp chí Cầu Đường Việt Nam tháng 6 năm 2001

Tóm tắt: Tham luận này nhìn lại các vấn đề quản lý và
kỹ thuật liên quan đến xây dựng gây ra sự di chuyển đất
trong quá trình đào hầm trong thành phố.

1. GIỚI THIỆU
Các kỹ sư và nhà quy hoạch ở Bostơn (Mỹ) hiện đang
làm việc tại một trong những công trình hầm khó khăn
nhất đất nước. Dự án khổng lồ Hầm/Đường trục chính
Trung tâm bao gồm xây dựng một hầm ngầm cao tốc 810 làn qua trung tâm lịch sử, đông đúc của Boston,
cùng với xây dựng một công trình vượt cảng mới có các
đường dẫn và các giao cắt phức tạp.
Vấn đề "địa hình khó khăn" được đề cập bởi bài báo
này liên quan tới nhiều thách thức về mặt tổ chức và kỹ
thuật gặp phải khi xây dựng một hầm sâu theo phương
pháp đào-và-lấp qua khu đô thị đông dân. Những điểm
bàn đến bao gồm các tác động gây bởi việc đào hầm ở
khu buôn bán kinh doanh của Bôxtơn.
Các nhà thiết kế và các nhà thầu thi công phải làm việc
trong điều kiện hạn chế: một mặt phải thoả mãn các chủ
tài sản kế bên và nhiều tổ chức khác, vì họ yêu cầu việc

xây dựng không được gây ra bất cứ hậu quả nào cho
xung quanh, mặt khác thực tế xây dựng dự án lại khó có
thể cho phép tiến hành mà không gây ra một sự xáo
trộn nào. Các vấn đề được đề cập bao gồm:
•
•
•

Xem xét các phương pháp dự đoán chuyển dịch đất
do đào và tác động của nó tới các công trình kế cận.
Phương pháp thi công làm giảm nhẹ sự chuyển dịch
đất.
Các vấn đề liên quan đến việc kiểm soát dịch đất hố
đào và các tác động của nó.

Một phần bài báo nói về cơ cấu tổ chức của dự án
Hầm/Đường trục chính Trung tâm, có thể được mô tả
như sau:

Dự án được thiết kế và thi công bởi Phòng Đường bộ
Massachusetts (PĐM). Vốn đầu tư cho hầu hết các phần
của dự án được cấp bởi Cục Đường bộ Liên bang theo
Đạo luật Đường bộ Liên bang. Nghĩa là Chính phủ Liên
bang cấp 90% vốn thiết kế và thi công trong khi đó
Cộng đồng Massachusetts lo phần còn lại.
PĐM đã thuê liên doanh Bechtel/Parsons Brinckerhoff
làm Tư vấn giám sát, chịu trách nhiệm thiết kế sơ bộ,
duyệt thiết kế cuối cùng, và giám sát xây dựng. Việc
thiết kế cuối cùng của nhiều đoạn tuyến hầm được thực
hiện bởi hơn 20 nhà Tư vấn Thiết kế Đoạn tuyến

(TVTKĐT). Công việc của họ được kiểm tra và điều
phối bởi Bechtel/Parsons Brinckerhoff. Ngoài ra, còn
có bốn nhà Tư vấn Địa chất Khu vực (TVĐCKV) được
giao nhiệm vụ lấy mẫu đất, thử vật liệu, và lập báo cáo
kỹ thuật chi tiết khuyến cáo các nhà thiết kế cuối cùng
về các vấn đề địa chất. Mỗi một nhà TVTKĐT đối với
các hợp đồng hầm tuyến chính đều có một nhóm các
hãng thiết kế, trong số đó nhiều hãng có tư vấn địa chất
riêng của họ.
Chúng ta hãy bắt đầu bằng việc xem xét các nhân tố đa
dạng gây trượt đất khi đào.

2. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY DỊCH
CHUYỂN ĐẤT TRONG KHI ĐÀO
Các nguyên nhân gây dịch đất ngoài phạm vi hố đào có
thể phân làm hai loại chung:
1) Biến dạng của các thành phần của hệ chống vách.
2) Biến dạng của đất do do tương tác của khối đất xung
quanh và nước ngầm đối với các hoạt động đào.
Để đơn giản, hai loại này sẽ được gọi tương ứng là biến
dạng trong và biến dạng ngoài.

Page 1 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

Nguồn biến dạng bên trong chủ yếu liên quan đến sự
làm việc của hệ tường chắn. Trong quá trình đào, tường
bị biến dạng uốn giữa các điểm gối và như một côngxon ở phía trên điểm gối trên cùng. Các thanh giằng

chịu kéo, hoặc các thanh chống chịu nén. Nguyên nhân
biến dạng ngoài liên quan tới sự làm việc của toàn bộ
khối đất và kết quả của sự cố kết.
2.1. Nguồn biến dạng trong
Áp lực ngang. Độ lớn của áp lực ngang - áp lực đất và
áp lực thủy tĩnh - tác động lên hệ chống là một nhân tố
quan trọng ảnh hưởng đến dịch đất khi đào. Trong bài
báo này, hệ chống bao gồm các tường, các bộ phận liên
kết và các thanh giằng.
Lý thuyết áp lực ngang của đất là một chủ đề cho các
nghiên cứu rộng rãi trong vài thập kỷ qua. Nhiều
phương pháp tính áp lực đất đã được đưa ra. Song
không thể coi một lý thuyết đơn lẻ nào là chính xác, vì
tính không đồng nhất của khối đất (giữa các điều kiện
mô hình hóa và thực tế), và vì không thể đo áp lực đất
với sự chính xác đầy đủ trong quá trình xây dựng. Hơn
nữa, các điều kiện địa chất liên quan tới sự thấm nước
ngầm, và độ lớn áp lực thủy tĩnh của nó, cũng gây ra
những khó khăn tương tự khi tiến hành mô hình hóa sự
làm việc giữa kết cấu/khối đất.
Độ lớn áp lực đất nói chung tỷ lệ nghịch với cường độ
đất, đặc biệt là khi sử dụng các thông số Coulomb và
Rankine.
Lịch sử hình thành ứng suất của khối đất cũng ảnh
hưởng đến độ lớn của các hệ số áp lực đất ngang, đặc
biệt là đối với đất sét.
Độ lớn áp lực đất tỷ lệ lớn với mức độ đàn hồi của hệ
tường chống. Đối với một hệ chống không đàn hồi về
mặt lý thuyết, thông số dừng Ko (góc ma sát của các vật
thể rời - N.D) áp dụng để tính toán áp lực đất. Tuy

nhiên, khi hệ chống bị biến dạng đàn hồi, hệ số áp lực
đất tiến tới trị số âm, hay là điều kiện Ka. Nói chung sẽ
là không thực tế nếu thiết kế một hệ chống tạm không
đàn hồi. Việc thiết kế với điều kiện dừng, do đó, thường
được áp dụng khi thiết kế các kết cấu dùng lâu dài. Tuy
vậy, trong khi thực tế thì ta có thể chờ đợi một hệ chống
tạm thời tương đối cứng, nhưng có thể cần phải áp dụng
một hệ số áp lực đất nằm giữa giá trị dừng và điều kiện
chủ động. Việc quyết định giá trị một hệ số như vậy đòi
hỏi có sự xem xét kỹ lưỡng.
Trong trường hợp dùng tường chống không thấm, áp
lực thủy tĩnh có thể lớn hơn áp lực đất. Do đó, sự phân
bố áp lực thủy tĩnh dọc theo chiều dài tường chắn có
ảnh hưởng lớn đến toàn bộ hợp lực tác dụng lên tường

chắn. Dạng biểu đồ áp lực thủy tĩnh được quy định bởi
khả nămg thấm của tường chắn và các điều kiện thấm
gây ra do sự bơm hút nước trong hố đào. Tổ hợp của
một tường không thấm và giả thiết không có sự thấm
nước vào hố đào sẽ cho ta trường hợp áp lực thủy tĩnh
lớn nhất tác dụng lên tường. Áp lực sẽ tăng lên tỷ lệ với
chiều sâu, từ mực nước ngầm thiết kế tới chân tường.
Khi giả thiết là có thấm nước, độ lớn phân bố áp lực sẽ
giảm đáng kể so với trường hợp có thấm nước, đặc biệt
là khi đào càng sâu. Một phân tích về thấm nước có thể
được thực hiện để đánh giá phân bố áp lực trạng thái ổn
định dọc theo chiều dài tường chắn.
Áp lực ngang tác dụng lên hệ chống sẽ gây biến dạng
đàn hồi cho các bộ phận của hệ. Tường dịch vào trong,
gây ra một phạm vi chuyển dịch ngang và đứng của

khối đất ngoài hố đào. Giai đoạn đầu của hầu hết các hố
đào kiểu đào-và-lấp đều làm cho tường bị hẫng côngxon. Tình trạng này tồn tại cả trước và sau khi lắp đặt
hệ giằng đầu tiên. Ở trạng thái ban đầu, các lớp đất
trung gian đóng vai trò là điểm ngàm công-xon. Chiều
dài có hiệu của công-xon vượt quá chiều sâu đào vì
điểm cố định không thể xảy ra tại bề mặt đã đào. Chiều
sâu ngàm được quy định bởi cường độ đất và độ cứng
của tường. Sau khi lắp liên kết giằng đầu tiên, chiều dài
hẫng giảm đi nhiều. Nhưng, độ lún bên ngoài hố đào
xảy ra ở giai đoạn trước đó không thể hồi phục được.
Nghĩa là, trong khi đào theo giai đoạn, độ lún của đất
được dần dần tích lũy.
Ở các giai đoạn sau của quá trình đào, tường làm việc
như một dầm liên tục, các điểm nối thanh giằng được
coi là các gối. Lúc này biến dạng của tường phần nào
trở thành một hệ số của chiều dài nhịp giữa các điểm
giằng. Về điều kiện hẫng, điều kiện mà ảnh hưởng tới
độ lớn của biến dạng chính là trạng thái tồn tại ngay
trước khi lắp thanh giằng, trong đó chiều dài nhịp có
hiệu lớn hơn khoảng cách đứng giữa các lớp thanh
giằng. Kết quả là, đất bị biến dạng dưới đáy hố đào
trước khi lớp thanh giằng tiếp theo được lắp ráp. Hiện
tượng này, trong đó đất nền biến dạng cùng với tải
trọng tường, được gọi là "hiệu ứng trồi" và được trình
bày kỹ hơn dưới đây.
Nói chung có hai loại giằng - trong và ngoài. Các thanh
giằng trong, thường gồm các thanh chống và bộ phận
gia cố ngang, làm việc chịu nén. Các thanh giằng ngoài
làm bằng các thanh néo (dây néo) hoặc cọc neo và chịu
kéo.

Các thanh chống ngang biến dạng do co ngắn đàn hồi.
Biến dạng co ngắn đàn hồi của thanh chống có thể được
giảm đi bằng cách gia tải trước (sẽ bàn đến sau). Dù sao
thì, co ngắn đàn hồi tính được của một thanh chống
thường không thể hiện được phần lớn tổng biến dạng
của hệ chống. Vì các thanh chống ngang chịu nén,
Page 2 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

chúng cần có tiết diện lớn để chống uốn. Diện tích mặt
cắt tăng lên sẽ cho ta độ co ngắn tính toán khá bé.
Các thanh néo (dây néo) và cọc neo là các dạng giằng
liên kết ngoài. Trong vùng nội đô, việc áp dụng các loại
giằng này bị hạn chế vì có xung đột về khoảng trống
với các công trình ngầm hiện có kề cận với tuyến hầm.
Cơ cấu cơ bản về gia tải trước và kiểm soát biến dạng là
tương tự với giằng bên trong, mặc dù các thanh giằng
ngoài làm việc chịu kéo hơn là chịu nén. Ngoài ra, do
có tiết diện khá nhỏ (cáp), biến dạng đàn hồi có xu
hướng lớn hơn so với các thanh giằng trong.
Hiệu ứng trồi. Khi thi công hầm theo cách đào-và-lấp
ở nơi đất khả nén, “hiệu ứng phình” thường là nguồn
gây biến dạng duy nhất lớn nhất và khó kiểm soát nhất.
Khi lớp đất nền ngay dưới hố đào làm việc như là một
phản lực với tải trọng tường, khối đất này nằm trong
trạng thái nén. Tường tác dụng lên nó như một dạng áp
lực đất bị động. Kết quả là khối đất biến dạng và làm
cho tường chuyển dịch vào phía trong. Độ lún cứ tích

lũy theo quá trình đào vì không thể hồi phục được. Tình
trạng trở nên khó giải quyết hơn nếu lớp đất chịu nén
mở rộng tới độ sâu ngoài phạm vi cao độ đào cuối cùng.
Các biện pháp để hạn chế biến dạng này có những hạn
chế tại những độ sâu mà tại đó chúng vẫn còn khả thi về
mặt kinh tế và kỹ thuật.

2.2. Nguồn biến dạng ngoài
Cố kết do Thấm và Bơm nước. Tác động của sự thấm
nước lên áp lực thủy tĩnh đã được trình bày ở trên. Tuy
vậy, việc thấm vào hố đào có một tác động trực tiếp hơn
đối với biến dạng ở ngoài phạm vi hố đào. Khi lớp đất
nén nằm trong mặt cắt đứng hố đào, lún cố kết sẽ xảy ra
nếu cột áp thủy tĩnh thay đổi. Việc thoát nước cho tầng
ngậm nước nông nằm trên lớp đất chịu nén, hoặc sự hạ
áp của tầng thấm được nằm bên dưới lớp đất chịu nén,
đều có khả năng gây ra lún. Trong trường hợp đầu, sự
thoát nước gây ra mất mát sức nổi do vậy làm tăng áp
lực thẳng đứng tác dụng lên lớp đất chịu nén. Trường
hợp sau tạo ra một gradient thấm hướng xuống dưới, do
đó làm giảm áp lực lỗ rỗng trong lớp đất chịu nén ở
trên.
Độ lớn của lún cố kết thực ra là một hàm số của bề dày,
tốc độ cố kết hoặc trương nở, và lịch sử hình thành ứng
suất của lớp đất khả nén; mức độ và hướng của sự tụt
nước ngầm, và tính thấm của tầng ngậm nước đã được
tháo nước.

đặt các giếng bơm bên ngoài hố đào, hố thu và bơm đặt
bên trong hố đào, hoặc áp dụng cả hai. Nhưng nếu cần

duy trì mực nước ngầm bên ngoài hố đào thì không
được phép đặt các giếng bơm bên ngoài.
Sự hạ thấp áp suất, một dạng thức tháo khô, được yêu
cầu khi cần đề phòng sự nâng thủy tĩnh của cao độ lòng
hố đào. Một điều kiện như vậy có thể xảy ra khi một
tầng đất tương đối chống thấm nằm trong giới hạn đào
được đỡ bởi một tầng tương đối dễ thấm nằm bên dưới.
Nếu trọng lượng của lớp đất không thấm còn lại nhỏ
hơn áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đáy lớp, thì sự nâng
lên có thể xảy ra. Để tránh điều này, phải làm một loạt
giếng hạ áp xuyên qua lớp thấm nằm bên dưới để tạo ra
sự giảm áp. Dù vậy, nếu các tường hố đào không xuyên
sâu tới lớp không thấm nằm bên dưới lớp dễ thấm, việc
hạ áp suất sẽ có tác dụng vượt ra khỏi phạm vi hố đào,
như thế gây nên khả năng lún cố kết.
Cần lưu ý rằng tốc độ hạ thấp mực nước ngầm trong khi
làm hầm không phải luôn luôn làm cân bằng lún bất lợi,
đặc biệt là trong nội thành. Tầng khả nén có thể đã
được tiền cố kết do quá trình hạ mực nước ngầm trong
lịch sử hoặc hiện tại đang diễn ra. Mực nước ngầm đã
có thể bị nén xuống do các hoạt động xây dựng trước
đó. Còn có những lý do khác đang gây ra sự hạ mực
nước ngầm trong vùng đã cho, như các hầm nằm bên
cạnh, duy trì hoạt động các hố thu nước nền móng, hay
các tuyến phục vụ công cộng nằm dưới sâu, tại đó lớp
vật liệu móng dạng hạt hoặc đắp trả đã thay thế cho lớp
đất ít thấm hơn.
Sự ổn định hố đào. Khi làm hầm qua đất yếu, một mục
tiêu thiết kế quan trọng là ổn định hố đào. Sự ổn định
theo nghĩa này nói tới khả năng của hệ tường chắn

chống lại sự quay của tường và biến dạng đất tổng thể
đi kèm với các biến dạng cắt quay lớn (hay sự phá hỏng
cắt) của đất. Biến dạng gây ra từ tình huống như vậy có
xu hướng phát triển theo chiều đi xuống (lún), bên
ngoài và lên trên (bùng nền) trong phạm vi hố đào.
Hình dạng của hố đào và hệ tường chắn cần phải thỏa
mãn hai chế độ ổn định. Hố đào phải được thiết kế với
hệ số an toàn đủ để chống lại sự bùng nền. Bài toán này
đã được Terzaghi phân tích (năm 1949) và sau đó được
cải tiến bởi Bjurrum và Eide (1956), được minh họa
như Hình 2. Hệ số an toàn cho chế độ này về cơ bản là
một hàm số của cường độ chống cắt của đất và chiều
sâu đào. Chiều sâu chân tường dưới cao độ đáy hố đào
không ảnh hưởng lớn tới tính ổn định cho tới khi cao độ
mũi đạt tới đỉnh của một lớp đất cứng.

Tháo nước hầu như không thể tránh được khi làm hầm
theo cách đào-và-lấp. Rất hiếm trường hợp mà nước
đọng trong hố đào, dù ở bất kỳ giai đoạn thi công nào,
lại được cho phép. Việc tháo nước được thực hiện nhờ
Page 3 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

B

Điều kiện thứ hai cần phải thoả mãn là ổn định toàn bộ
hay tổng thể. Ổn định tổng thể, vì phụ thuộc vào trường
hợp bùng nền có tính cục bộ hơn, đưa đến việc phân

tích các cung trượt bắt đầu từ đáy hố móng, vòng qua
dưới chân tường và đi lên cắt mặt đất tại một điểm khá
xa tường chắn (xem Hình 3). Trong trường hợp này
cung trượt xảy ra trong một khối đất lớn hơn nhiều so
với trường hợp bùng nền mang tính cục bộ hơn.

B 2
2

D
D.s
Pv

45

B 2
2

Hình 2 - Sự bùng nền
(Bjerrum và Eide, 1956)

Lún mặt

Tường bị
quay

Thanh neo

Mặt trượt
Lớp đất dính

Hình 3 - Ổn định tổng thể

Cả hai điều kiện ổn định trên đều có khả năng gây
biến dạng lớn. Ngay cả khi phá hoại không xảy ra, nếu
hệ số an toàn thấp sẽ tạo sự phát triển tương đối lớn
các biến dạng cắt. Để giữ cho biến dạng nằm trong
phạm vi chấp nhận được và tránh trượt lớn, điều quan
trọng là phải có các biện pháp thiết kế và đề phòng
thích hợp khi thi công. Ví dụ, tại vùng đất sét nhạy
cảm, cần dùng hệ số an toàn lớn hơn so với các trường
hợp tạm thời thông thường, tính tới sự chùng biến
dạng (ứng suất). Trong quá trình xây dựng, các công

việc bên trong hố móng mà có thể gây phá hoại đất
nền, chẳng hạn như đóng cọc, cần phải tránh hoặc
được kiểm soát cẩn thận.

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN
BIẾN DẠNG
Xét các chế độ dịch đất, nhiệm vụ đặt ra là dự đoán nó
sẽ xảy ra ở mức độ nào khi xây dựng hầm. Mức độ và
vị trí trượt đất bên ngoài hố đào rất quan trọng, vì nó

Page 4 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

trực tiếp ảnh hưởng đến các công trình dọc theo dải

đất dành cho tuyến hầm. Biến dạng đất quá nhiều hay
tụt mực nước ngầm khá lớn có thể dẫn tới hư hỏng
nghiêm trọng và tính an toàn của các công trình hiện
có. Điều này lại càng có ý nghĩa đối với các công trình
lịch sử cũ.
Khả năng của chúng ta về dự báo dịch đất đã được
nâng cao rất nhiều nhờ có các mô hình tương tác đấtkết cấu phức tạp, cùng với các phần mềm và phần
cứng máy tính để thực hiện sự phân tích tính toán.
Mặc dù máy tính ngày càng mạnh hơn và các công cụ
tính toán càng chính xác hơn, các dữ liệu về đất mà
các tính toán dựa vào lại có tính tin cậy chưa cao và
không đầy đủ so với bản chất chặt chẽ của các mô
hình toán học.
3.1. Kinh nghiệm trước đây
Do thiếu các phương pháp chính xác thích đáng để dự
đoán biến dạng đất, các kỹ sư và nhà quy hoạch phải
dựa vào kinh nghiệm có sẵn để đánh giá sự làm việc
của hố đào. Dù sao, tính thích dụng của dữ liệu có sẵn
bị hạn chế bởi các nguyên nhân:
•
•

Các kết quả thực nghiệm từ công trình khác hiếm
khi có sự tương quan trực tiếp với dự án hiện tại
đang đặt ra.
Dữ liệu thực nghiệm đôi khi bao gồm các báo cáo
về biến dạng đất xét đến tất cả các nguyên nhân.
Ví dụ, một hố đào có thể đã bị chuyển vị ngang
tường đáng kể bởi vì nhà thầu đã lắp ráp không
chính xác một thanh chống ngang. Hầu hết các

báo cáo không phân biệt một cách chi tiết các
nhân tố riêng biệt gây ra biến dạng đất.

Do đó, nếu chỉ dựa vào kinh nghiệm trước đó như vậy,
thật khó tiến hành các nghiên cứu thông số để thử
nghiệm các biện pháp khác nhau nhằm hạn chế chuyển
dịch đất.
3.2. Các phương pháp bán kinh nghiệm
Các nghiên cứu gần đây đã cố gắng kết hợp kinh
nghiệm có trước với phân tích chung hệ tường và
thanh chống. Tác giả Clough và O’Rourke đã đưa ra
một kết quả nghiên cứu, trong đó những quan trắc về
biến dạng của một số hố đào, được lập thành bảng và
so sánh với độ cứng của tường chắn, và tương quan
giữa hệ số an toàn với sự bùng nền. Hình 4, lấy từ
nghiên cứu đó, minh họa một vài kết quả từ việc ứng
dụng phương pháp ấy. Đối với hố đào trong đất sét
mềm tới cứng vừa, hình vẽ đã so sánh chuyển vị
ngang tường lớn nhất đã tiêu chuẩn hoá với độ cứng
của hệ tường, được tính theo:

EI / γ W h 4
trong đó E là môđun đàn hồi của tường, I là mômen
chống uốn, h là khoảng cách trung bình giữa các lớp
thanh chống. Các đường cong khác thể hiện quan hệ
giữa các hệ số an toàn khác nhau với độ bùng nền FS,
trong đó FS được định nghĩa là:
Nc s / (γ D + p)
với D là chiều sâu hố đào, γ là tỷ trọng đất sét, s là
cường độ chống cắt không thoát nước của đất sét tại

đáy hố đào, p là tải trọng đất mặt, Nc là hệ số phụ
thuộc kích thước hố móng.
Nghiên cứu và hình vẽ đi kèm trên đây là kết quả của
sự kết hợp các phân tích tương tác tường-đất với các
tính toán chuyển vị tường quan trắc từ các hố đào thực
tế. Từ hình vẽ này, có thể rút ra một số điểm về sự làm
việc chung của một hệ tường chống hố đào:
• Chuyển vị của tường mềm bị quy định chủ yếu
bởi độ cứng của nó. Khi tường trở nên cứng hơn,
sẽ có một sự giảm nhỏ chuyển vị tường. Điều này
có nghĩa, cách thức quy định biến dạng đất thay
đổi từ các tác động lớn về mặt kết cấu của độ cứng
hệ tường đến các tác động lớn về mặt địa chất của
sự chuyển dịch khối đất, tức là "hiệu ứng bùng
nền".
• Đối với hệ tường rất cứng, khi thay đổi các bộ
phận kết cấu của tường chắn và hệ giằng, sẽ ít có
thêm sự giảm nhỏ chuyển vị tường.
Phương pháp mô tả bởi Clough và O’Rourke cho ta
một cách kết hợp giữa điều tra thực nghiệm có trước
với sự phân tích đánh giá của một hố đào nhất định.
Dù vậy, vẫn có những hạn chế:
• Một lần nữa, việc xem xét các hố đào trước đó lại
có xu hướng gộp mọi nguyên nhân gây chuyển vị
tường. Do đó, phương pháp này không phân tích
các yếu tố riêng phần như phân kỳ xây dựng, trình
độ tay nghề kém, và các vấn đề dịch tường khác.
• Phép phân tích này so sánh dữ liệu hố đào thực tế
với các thông số đất nhận được từ sự phân tích
ngược từ hình vẽ có một số giả thiết chung về hệ

tường chắn hố đào. Các giả thiết chung này có thể
chưa thích hợp cho mọi loại hố đào. Ví dụ, các mô
hình có chân tường ăn sâu một khoảng nhất định
dưới hố móng đất mềm. Không có sự tính đến các
trường hợp tường ngàm vào tầng cứng như đá
hoặc tảng sét cát cuội lăn do băng tan.
Năm 1992, O’Rourke đưa ra cách giải quyết ngàm
tường ngăn vào tầng cứng để giải quyết hạn chế trên.

Page 5 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

Việc dự báo tường sẽ chuyển vị bao nhiêu thực ra chỉ
là một phần công việc. Các công trình kế bên bị ảnh
hưởng không chỉ bởi độ chuyển vị tường mà còn bởi
khối đất sẽ dịch chuyển bao nhiều đằng sau tường.
Lún lệch là mối quan tâm chính. Một tòa nhà có thể
lún đều vài in-sơ và ít bị hư hại. Nhưng, lún lệch giữa
các điểm gối móng có thể gây ra ứng suất lớn cho
tường, sàn, dầm và các mối nối kết cấu, sinh ra sự cố
và, trong trường hợp xấu nhất, sụp đổ.

Một lần nữa, về bản chất, phương pháp này lại mang
tính tổng quát, và được sinh ra từ việc thống kê nhiều
dự án, với tất cả các chuyển vị được gộp lại với nhau.
Các tác giả nhận xét rằng các kết quả nên được sử
dụng thận trọng.
3.3. Phân tích tương tác Kết cấu - đất

Dự báo chuyển vị đất và tường bằng phân tích tính
toán kỹ lưỡng là một sự phát triển tương đối mới. Các
phương trình cần để tiến hành các tính toán đó đã có
trong nhiều năm, nhưng chỉ gần đây mới được máy
tính cấp cho sinh lực để có được lời giải thực tế. Trong
thực tế, các ví dụ về loại công việc này bên ngoài giới
học viện chỉ có thể tìm thấy trong vòng mười năm trở
lại đây với sự bùng nổ máy tính cá nhân và sự phát
triển các chương trình phần mềm phân tích tương tác
tường-đất để chạy trên chúng.

Dạng chuyển dịch là một hàm của loại tường chắn,
loại đất và tính phân lớp, các bước thi công và các
nhân tố khác. Một điều cũng cần xem xét khi xét sự
ảnh hưởng của dịch đất lên kết cấu hiện có là vị trí và
chiều sâu của các bộ phận nền móng của nó.

ChuyÓn vÞ t−êng max/chiÒu s©u ®μo, %

Các phương pháp bán thực nghiệm hiện có các giả
thiết chung về việc đất dịch chuyển ra sao phía sau
tường chắn. Ví dụ, Clough và O'Rourke đề nghị rằng
tỷ số giữa chuyển vị đất thẳng đứng lớn nhất và
chuyển vị ngang tường lấy là 1. Hình 5, nhận được từ
Clough và O'Rourke, tổng kết các dạng lún đề nghị
cho một loạt các điều kiện tổng quát. Dựa vào một
chuyển vị ngang tường tính toán được, các hình vẽ
này có thể được dùng để tính ra chuyển vị đứng. Các
công trình hiện có dọc theo dải đất dành cho hầm có
thể được thử nghiệm để biết ứng xử của chúng dưới

các độ lún dự báo này.

Đối với phân tích này, đất và tường được mô hình hóa
như một khối. Khối này được phân thành các phần tử
riêng rẽ có tính chất đàn hồi hoặc không. Dùng
phương pháp phần tử hữu hạn hoặc sai phân hữu hạn
để tính toán ứng suất và biến dạng cho mỗi vật liệu
trong mô hình. Mô hình này sẽ dự báo chuyển vị
tường và đất bằng cách tái tạo các trạng thái ứng suất
gây bởi quá trình xây dựng.

3
2.5
2

Hệ số an toàn chống bùng nền

1.5
1.0

1

1.1
1.4

0.5
0

0.9

2.0
3.0

10

100

EI/yh4: §é cøng hÖ thèng 1000

3000

Hình 4 - Đường cong thiết kế cho Chuyển dịch tường lớn nhất
(Clough và O'Rourke, 1990)

Page 6 of 16


ChuyÓn vÞ ngang t−êng lín nhÊt (mm)

Nguyễn Đức Toản, June 2001

60
50
40
30
20
10
0

1

3

5

7

9

11

13

15

17

ChiÒu s©u (m)

Hình 5 - Ảnh hưởng của Độ cứng Tường
(Rough và O'Rourke, 1990)

Việc ứng dụng chương trình SOILSTRUCT là một ví
dụ về phép phân tích này. SOILSTRUCT có các mô
hình đàn hồi có sẵn cho tường và các bộ phận liên kết,
quan hệ hyperbolic giữa ứng suất và biến dạng để lập
mô hình làm việc của khối đất, và khả năng tái tạo sự
thi công theo giai đoạn. Nhờ đó, các kỹ sư đặt ra các
giả thiết về tiến trình đào, bao gồm chiều sâu mỗi cấp
đào và lắp đặt thanh giằng. Mô hình này lần lượt khử

kích hoạt các khối đất và gia tải thêm cho hệ liên kết.
Khối đất đằng sau tường tác động lại phương án thi
công đã mô hình hoá dựa trên các tính chất vật liệu
thành phần đã được nhập vào chương trình.

Mặt khác, sự phân tích kỹ lưỡng tương tác tường-đất
cũng không phải là phương thuốc bách bệnh khi đánh
giá chuyển dịch đất, lý do là vì:
•

•

Phân tích tương tác đất-tường có các ưu điểm sau so
với phương pháp kinh nghiệm và bán thực nghiệm:
•
•

•

Phân tích được tùy biến theo hiện trường. Không
cần các giả thiết chung.
Có thể tạo các phương án phụ thuộc tham số. Ví
dụ, nhà thiết kế có thể thử các kích cỡ và vị trí các
thành giằng bên trong khác nhau, các độ cứng
tường chắn khác nhau, và các thông số khác nhằm
hoàn thiện thiết kế và giảm chuyển vị tường. Mô
hình này sẽ dự báo các kết quả cho mỗi điều kiện
riêng biệt.
Phép phân tích tương tác tường-đất sẽ dự báo một
trường biến dạng đất phía sau tường chắn. Mức độ

(độ lớn) và vị trí biến dạng đất có thể được xem
xét để biết sự tác động tới công trình thực tế trong
dải đất dành cho hầm. Các kết quả chuyển vị có
tính đặc thù hơn này chính là một ưu điểm so với
phương pháp tính toán thực nghiệm và bán thực
nghiệm có tính dè dặt và chung chung.

•

Mức độ phân tích thường tốt hơn dữ liệu đầu vào
của nó. Với mục đích đánh giá chuyển vị đất, các
thông số địa chất rất khó đo lường với độ tin cậy
cao. Phương pháp phần tử hữu hạn và sai phân
hữu hạn dùng cho mục đích này rất dễ mắc (dễ
nhạy cảm với) vấn đề máy tính "rác vào, rác ra"1.
Sự phân tích tương tác tường-đất rất phức tạp và
đòi hỏi sự thông dịch cẩn thận. Không nghi ngờ gì
nữa, các phần mềm tương lai sẽ tân tiến hơn,
nhưng quả là ngày ấy chưa đến để có được một sự
tính toán tương tác tường-đất theo phương pháp
phần tử hữu hạn một cách dễ dàng, không phiền
phức.
Mô hình có thể tinh vi hơn, song nó vẫn tiềm ẩn
một sự đơn giản hóa toán học so với những gì xảy
ra trong thực tế. Thiếu sót điển hình là những xem
xét về độ cứng theo chiều dọc (phân tích 3 chiều),
mô hình hóa chính xác sự chùng thanh chống, và
các yếu tố khác. Có lẽ quan trọng nhất, không ai
có thể đạt tới được sự mô hình hóa một cách hiệu
quả cách thức thi công lõng bõng đầy nước. Cũng

như trong các lĩnh vực khác, sự ngu muội của con
người vẫn chưa tìm ra cách biến nó thành các
thuật toán toán học.

3.4. Phân tích Cố kết
Phần trước đã nói về phân tích hệ tường chống và
chuyển vị tường. Như chúng ta đã thấy, sự cố kết cũng
1

Dữ liệu vào vô nghĩa hoặc không thích hợp sẽ cho ra kết
quả vô nghĩa hoặc không thích hợp - N.D
Page 7 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

có thể gây ra biến dạng lớn phía sau tường chắn.
Ngoài độ lún này, tác động của việc bơm nước có thể
làm lộ ra các bộ phận móng mà trước đây chúng nằm
dưới mực nước ngầm. Các kết cấu tựa trên móng cọc
gỗ đặc biệt dễ bị hư hại trong mức nước ngầm hạ
xuống. Các cọc gỗ lộ ra trong không khí và vi khuẩn
là những nhân tố gây mục nát nhanh chóng và hao hụt
tiết diện.
Khi phân tích, cần phân biệt giữa hai loại hệ tường
chống: kín nước và không kín nước. Hệ tường như các
cọc chống, cọc ván thép được xem là không kín nước.
Các loại tường này cho phép rò rỉ lớn và không tin cậy
khi cần duy trì mực nước ngầm phía sau tường chắn.
Các tường vữa và tường bêtông dạng cọc ống chống

được xem là kín nước, mặc dù đây là một thuật ngữ
tương đối vì luôn luôn có một lượng thấm nước nào
đó. Trong những vùng nước ngầm cao và cần phải duy
trì trong khi thi công, cần phải định rõ loại tường kín
nước. Vấn đề lúc này trở thành đánh giá xem cần phải
tháo nước bao nhiêu cho thi công và nó có hậu quả gì
đối với khu vực bên ngoài hố đào.
Để xác định các tác động của sự cố kết bên ngoài hố
đào, cần phân tích dự đoán lượng tháo nước và cố kết
sinh ra. Phương pháp cổ điển phải chuẩn bị một phân
tích thấm hai chiều đối với dòng nước bên dưới tường
chắn. Phân tích được thực hiện bằng cách vẽ lưới
đường thấm, hay gần đây hơn, nhờ áp dụng các
chương trình phần tử hữu hạn hay sai phân hữu hạn để
giải các phương trình cơ bản của chất lỏng (Brenner,
1984). Sự tụt áp suất cột nước gây ra bên ngoài tường
chắn dẫn tới sự cố kết của một lớp đất khả nén và
chuyển vị do cố kết. Đối với phân tích này, một mức
tháo nước ngầm được giả thiết trong lòng hố đào. Có
thể thử liên hệ mức nước cần tháo và sự điều chỉnh
tháo nước với sự phân kỳ xây dựng thực tế. Tuy nhiên,
sự tinh chỉnh này thường không được dùng đến trong
khi thiết kế vì sự phân kỳ có thể thay đổi khi bắt đầu
thi công.
3.5. Các Yếu tố Phân tích Bổ sung
Sự áp dụng Tường Vữa trong Kết cấu Hầm Hoàn
thiện. Một xu hướng gần đây trong làm hầm theo lối
cắt-lấp trong thành phố là sử dụng tường chắn như là
một phần của kết cấu vỏ hầm. Khi một tường chắn
cứng như tường vữa được lựa chọn vì độ cứng và độ

chống thấm của nó, thì nó cũng được dùng luôn làm
một bộ phận vỏ hầm.
Việc dùng tường vây theo cách này gây ra phức tạp
trong tính toán mà đáng lẽ đã không cần xét tới đối với
tường vây tạm thời. Hãy xét bài toán tính toán chuyển

vị đất, cũng cần phải tính tới các giai đoạn thi công
phụ như việc nối bản đáy với bản nắp. Iffland (1980)
minh họa một loạt các giai đoạn thi công và áp lực đất
sinh ra cho một bài toán hầm giả định. Việc chất tải có
thể thực hiện lên mô hình kết cấu để dự báo chuyển vị
tường. Cách tiếp cận khác có thể là tiến hành phân tích
đầy đủ tương tác công trình-đất của quá trình thi công
phân kỳ. Với bài toán này, phần mềm máy tính có thể
tính toán tải trọng đất rất hiệu quả trong khi phân kỳ
xây dựng. Có lẽ không cần thiết phải sử dụng các phép
gần đúng cho áp lực đất trong mỗi giai đoạn xây dựng.
Tuy vậy, các điều kiện trước đó về phân tích tương tác
kết cấu-đất vẫn có thể đúng.
Trình độ Thi công Kém. Khi cố gắng đánh giá
chuyển động đất đằng sau tường chắn hầm, với trình
độ thi công tốt đã là rất khó dự báo chính xác. Hầu
như là không thể xác định được các tác động của việc
thi công tồi. Có thể kể ra các mặt thi công kém như:
•
•
•

Các thanh giằng không liên kết khít khao, hay tiến
hành gia tải không đúng cách.

Chậm trễ trong việc lắp ráp hệ thanh giằng, hay
đào quá nhiều trước khi lắp thanh giằng.
Tháo hút nước không đúng hoặc quá nhiều.

Giai đoạn phân tích dự án thường được dựa vào để
cung cấp một "trường hợp cơ sở" cho việc dự báo
chuyển vị đất. Một cách để đối phó với kỹ thuật thi
công kém là dự đoán chuyển vị một cách dè dặt (cẩn
trọng). Mặc dầu vậy, không thể quá dè dặt đến mức
các kết quả dự báo có thể gây phương hại không cần
thiết đến ngân quỹ và tiến độ của dự án. Các dự báo về
chuyển dịch đất chấp nhận được có xét tới khả năng
thi công tồi luôn là một vấn đề gây tranh cãi.
Đánh giá các Công trình Hiện có
Việc phân tích sẽ không đầy đủ nếu thiếu một đánh
giá về các tác động của chuyển vị đất đối với các công
trình lân cận dọc theo tuyến hầm. Phân tích về chuyển
vị tường chắn và hố đào sẽ cho phép ta đánh giá được
phạm vi chuyển dịch đất sau tường chắn. Có thể tác
dụng giá trị chuyển dịch này lên mô hình các công
trình nhà cửa hiện có để biết trước được hậu quả. Ví
dụ, đối với một dạng khung nhà và nền móng nhất
định, một số điểm gối nhất định có thể bị uốn dựa vào
phân tích chuyển vị tường. Do vậy các tác động lên
kết cấu nhà cửa có thể được định lượng.
Phép phân tích cũng cần xét tới các tác động không dễ
định lượng, như điều kiện của một tòa nhà hiện tại mà
nó phải chịu đựng biến dạng. Có thể phân biệt "hư hại
về mặt kết cấu" và "hư hại về mặt kiến trúc". Hư hại
về kết cấu do hố đào bên cạnh bao gồm hư hỏng đáng

Page 8 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

kể hoặc sụp đổ đối với các bộ phận kết cấu chính của
ngôi nhà. Hư hại về kiến trúc chủ yếu là về tính thẩm
mỹ: bề mặt bị nứt, cửa không còn thẳng đứng, v.v...
Hư hại về kiến trúc có thể dễ dàng xử lý được sau khi
hoàn thành xây dựng. Dù sao, đối với công trình lịch
sử, ngay cả việc gây nên hư hại về kiến trúc cũng
không được phép.
Boscardin và Cording (1989) đã có các nghiên cứu
phân tích tác động của chuyển dịch đất bên dưới công
trình nhà cửa. Các nghiên cứu của họ đã cố gắng
lượng hóa nhiều thông số liên quan đến chuyển động
đất, và họ đã so sánh các kết quả áp dụng phương
pháp của họ vào một số công trình xây dựng hầm.
3.6. Dự báo Chuyển động Đất trong Dự án
Hầm/Đường trục Trung tâm
Tại Dự án Hầm/Đường trục chính Trung tâm, trách
nhiệm của Tư vấn Địa chất Khu vực là đưa ra các
khuyến cáo ban đầu cho các nhà thiết kế cuối cùng về
các vấn đề chuyển động đất.
Ví dụ, Tư vấn Địa chất Khu vực (TVĐCKV) của khu
vực đông dân của dự án, có đặc điểm là nhà cửa kế
bên dày đặc nhất, đã đưa ra các khuyến nghị sau đây
để tính toán chuyển vị đất:
- Độ lớn và phân bố chuyển vị đất do hoạt động đào
có thể ước lượng nhờ phân tích phần tử hữu hạn hay

phương pháp bán thực nghiệm đã tóm tắt bởi Clough
và O'Rourke (1990). Chúng tôi đề nghị dùng phương
pháp bán thực nghiệm để đánh giá ban đầu chuyển vị
đất và tác động có thể của nó lên các công trình kế
bên. Tại các vị trí quan trọng đòi hỏi có sự phân tích
chi tiết hơn về chuyển vị đất và đánh giá các biện pháp
đặc biệt để giảm chuyển vị đất, việc dùng phương
pháp phần tử hữu hạn là hợp lý.
- Vì vậy, cách làm tốt nhất là trước hết dùng phương
pháp bán thực nghiệm để loại ra các khu vực có vấn
đề, sau đó nghiên cứu các bộ phận này kỹ hơn bằng
phân tích phần tử hữu hạn. Dựa trên khuyến cáo này,
trách nhiệm của Tư vấn Thiết kế Khu vực là tính toán
chuyển vị cho các thiết kế hầm đặc biệt.
- Cố kết đã được phân tích bằng việc giả thiết có được
sự tháo nước hoàn toàn bên ngoài hố đào và tiến hành
phân tích cố kết một chiều của lớp đất sét; và nhờ
phân tích thấm hai chiều. Trong trường hợp thứ nhất,
các nhà thiết kế đã phát hiện một lớp rất dễ thấm gồm
sét cát cuội lăn và đá dăm tại chân tường chắn. Điều
này dẫn đến một giả thuyết thận trọng rằng: tác động
của việc bơm nước trong lòng hố móng có thể được
cảm nhận hầu như là ở ngay bên ngoài hố móng trong

lớp này, do đó gây ra sự giảm áp tại đáy lớp đất sét
nằm phía trên lớp sét tảng lăn.

4. CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG NHẰM
GIẢM CHUYỂN DỊCH ĐẤT
Đối mặt với thách thức về thiết kế và thi công một

hầm đào-và-lấp trong một khu vực xây dựng dày đặc,
nhà thiết kế và nhà thầu cần xem xét nhiều phương
pháp để hạn chế chuyển dịch đất. Trong phần trước,
chúng ta đã xét cách tiếp cận để đánh giá chuyển dịch
đất. Theo kết quả phân tích, chuyển dịch đất có thể
cần phải bị hạn chế để bảo vệ các công trình hiện có.
Các phương pháp hạn chế chuyển dịch đất cần phải
xét đến hai nguyên nhân chính, chuyển dịch tường và
chuyển dịch do cố kết. Các phương pháp giải quyết
vấn đề bao gồm:
•
•
•
•
•
•

Làm tường cứng hơn, sâu hơn, hay ít thấm hơn
Dùng các thanh giằng cứng hơn hoặc số lượng
nhiều hơn
Gia tải trước các thanh giằng
Các phương pháp phân kỳ thi công
Áp dụng các phương pháp cổ điển ít hơn
Gia cố cho các công trình hiện tại

4.1. Thi công Tường Chắn
Điểm khởi đầu cho hầu hết các kế hoạch đào móng là
giả thiết các mái dốc hố đào khi không có tường chắn.
Trong vùng đô thị, điều này thường là không thực tế,
bởi vì ngay cả với một độ dốc rất đứng cũng có thể

làm tăng đáng kể chiều rộng dải đất dành cho hầm và
tác động đến mọi thứ xung quanh. Do đó, cần làm các
tường đứng. Loại tường chắn rẻ nhất là loại tường cọc
cừ dạng chống và tường hộ bảo vệ mái dốc. Công việc
đào tiến triển sâu dần và các lớp tường hộ kế tiếp được
lắp đặt. Các cọc chống có thể liên kết với các thanh
chống ngang, với các liên kết góc hay được giữ bởi
các thanh neo.
Thật không may, tường cọc chống và tường hộ không
được cứng lắm, và chúng có chiều hướng bị rò rỉ. Tính
mềm dẻo của tường có thể sinh ra chuyển dịch đất
ngang không cho phép đằng sau tường. Thiếu độ kín
nước có thể dẫn đến hạ nước ngầm bên ngoài hố
móng, tạo nên lún cố kết.
Để khắc phục những vấn đề này, có thể làm tường
chống có độ mềm dẻo ít hơn. Đó là tường được làm

Page 9 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

dày từ 0,6 - 1,2 m bằng phương pháp hào vữa. Phương
pháp khác bao gồm làm cọc tiếp tuyến hay tường bằng
cọc nhồi, chúng có thể được khoan hay đào bằng hào
vữa. Ta sẽ có một tường cứng hơn nhiều và kín nước
hơn loại cọc chống và tường hộ hay cọc ván thép.
Tường vữa với một chiều dày nhất định có giằng
chống thích hợp sẽ đủ cứng nếu chuyển dịch phía sau
hố đào được quy định bởi "hiệu ứng bùng nền" dưới

chân hố đào.
Tường chắn bằng vữa có hai loại: tường vữa bêtông
thông thường và tường bêtông dạng cọc ống chống.
Tường bêtông cọc ống có các đoạn thép chôn trong
bêtông và cứng hơn một tường vữa bêtông cốt thép
thông thường có cùng độ dày. Tuy thế, sẽ không có
hiệu quả lớn nếu phải tăng thêm độ cứng của tường để
làm giảm chuyển dịch đất bên ngoài hố móng. Như
chúng ta đã biết, chuyển dịch đất bị khống chế nhiều
hơn bởi hiệu ứng "bùng" và ít hơn bởi độ võng của
tường phía trên hố đào khi tường được gia cứng thêm.
Tác động của cố kết có thể giảm nhẹ nhờ dùng một
tường chống sâu hơn. Tường sâu hơn làm việc như
một ngưỡng cắt, làm giảm lượng tụt áp bên ngoài hố
đào. Một tường sâu hơn cũng giúp giảm hiệu ứng
bùng nền và sự "phình" tường. Trong một hố đào qua
đất yếu mà phía dưới có sét cứng hoặc đá, khi tường
được ngàm vào lớp địa chất cứng, chuyển vị tường sẽ
giảm đi.
4.2. Sử dụng Thanh chống Nhiều hơn hay Cứng
hơn
Bằng cách tăng số lượng và kích thước các thanh
chống, chuyển dịch tường có thể được hạn chế.
Chuyển vị tường giữa các thanh chống được quy định
bởi độ cứng chống uốn của tường và chiều dài nhịp, l,
giữa các điểm chống. Mức độ uốn tỷ lệ nghịch với lũy
thừa bậc 4 của l. Nếu nhịp là quá lớn, việc giảm
khoảng cách sẽ làm giảm đáng kể sự uốn. Mặc dù vậy,
có một giới hạn thực tế về mặt có thể giảm khoảng
cách tới bao nhiêu để có thể thi công được. Mặt khác,

tại một điểm nhất định, các chế độ uốn khác như
"phình" dưới tường sẽ kiểm soát sự tính toán chuyển
vị. Giới hạn thực tế cho khoảng cách đứng của các
thanh chống là 3,6 - 4,6 m.
Khi được chất tải, các thanh chống sẽ biến dạng nén.
Thiết kế giả thiết rằng thanh chống sẽ không bị oằn
khi nén. Do đó, biến dạng được quy định bởi độ cứng
dọc trục, AE/L, trong đó A là diện tích mặt cắt ngang
thanh chống, E là môđun đàn hồi, và L là chiều dài
chịu nén. Có thể giảm uốn nhờ tăng diện tích mặt cắt
ngang. Về mặt này, cũng lại có hạn chế nhất định.

Một điều quan tâm khi thiết kế hệ chống là mối nối
vào tường. Hansen (1981) đã đề nghị một cách để mô
hình hóa sự trượt tại điểm nối. Một cách khác là gia tải
trước thanh chống.
Một điều quan trọng khi quyết định vị trí thanh chống
là hiệu ứng dầm chìa. Tường bị hẫng kể từ lớp thanh
chống trên cùng. Nếu đoạn hẫng quá lớn, sẽ có thể xảy
ra sự chuyển dịch tường lớn nhất tại phía đỉnh tường.
4.3. Gia tải trước cho Thanh chống
Thông thường người ta hay gia tải trước cho thanh
giằng tại những nơi cần hạn chế dịch chuyển tường.
Gia tải trước tạo một lực nén vào đất tương ứng với
diện tích xung quanh thanh chống. Tải đặt trước
truyền vào đất theo cùng cách mà áp lực đất truyền lên
thanh chống. Gia tải trước sẽ có ích lợi nhiều nhất
trong trường hợp lớp đất khả nén nằm bên cạnh hố
móng và độ cứng thanh chống lớn hơn nhiều so với độ
cứng của đất. Độ lớn biến dạng, hay tổng chuyển vị

hướng ra ngoài của tường chắn, cần có để phát triển và
duy trì lực kháng của đất, có thể lớn hơn nhiều so với
độ co ngắn đàn hồi tính toán của thanh chống. Do vậy,
nguyên nhân biến dạng được giảm nhẹ nhờ quá trình
gia tải trước được thể hiện ở sự nén của đất, co ngắn
đàn hồi của thanh chống, và sự loại bỏ sự "chùng" của
toàn hệ thống. Có thể thực hiện gia tải trước bằng
chêm và kích thủy lực. Thường thì, người ta quy định
dùng một tải trọng khoảng 50% toàn bộ tải trọng thanh
chống tính toán để gia tải trước.
4.4. Các Phương pháp Phân kỳ Xây dựng
Chuyển dịch tường trong khi đào đất chủ yếu là do
ứng xử cục bộ của khối đất bị chia cắt qua tầng lớp.
Song, hố đào cũng còn có độ cứng theo chiều dọc.
Bằng cách giới hạn chiều dài đào đất, độ cứng theo
chiều dọc của tường và đất có thể được huy động để
giảm sự chuyển dịch tường vào phía trong.
Cũng thế, việc cẩn thận tạo các bậc thềm thi công
trong giai đoạn giằng chống cũng rất có ích. Ví dụ, khi
đào ga điện ngầm Shot Tower ở Baltimore, việc đào
tiến hành ở giữa hành lang (rãnh cắt) thăm dò, có hai
bậc thềm tạo bằng vật liệu tại chỗ để lại sát tường
bêtông dạng cọc ống chống. Sau đó Nhà thầu đào các
hào ở bên mỗi tường vữa để lắp đặt lớp thanh chống
tiếp theo thấp hơn. Sau khi gia tải trước hệ thanh
chống, các thềm đất còn lại được phá bỏ. Bằng cách
này, các bậc thềm được giữ nguyên càng lâu càng tốt
nhằm hạn chế chuyển vị tường.

Page 10 of 16

Nguyễn Đức Toản, June 2001

Mặt khác, việc dựa vào các bậc thềm tạm thời có thể
sinh ra chuyển vị tường chắn phụ thêm. Để hạn chế
chuyển vị, việc thay thế các bậc đánh cấp đỡ tường
sau khi nó đã dịch vào trong sẽ không có hiệu quả.
Cũng vậy, các thanh chống cần được lắp đặt đúng lúc
trong quá trình đào. Việc chậm trễ có thể gây thêm
chuyển dịch tường.
4.5. Các Phương pháp Khác
Trong một vài dự án, đã áp dụng các phương pháp
tương đối độc đáo để hạn chế dịch tường. Khối đất
bên ngoài hố đào có thể được làm lạnh theo một thủ
tục đắt tiền và phức tạp. Có thể lắp các thanh chống
vào tường ván trước khi bắt đầu đào. Điều này làm
được nhờ thao tác nổ mìn (khai mỏ) hay làm các tường
vữa vuông góc với tường ván chính.
Để giảm thiểu tác dụng của cố kết, có thể tăng mực
nước ngầm bên ngoài hố đào bằng cách bơm nước từ
bên trong hố đào. Hơn nữa, thay vì làm tường chắn
sâu hơn, có thể ngăn chặn nước bằng bơm vữa áp lực
vào chân tường.

4.7. Vai trò của việc Thăm dò Địa chất
Một chương trình thăm dò địa chất là một phần quan
trọng của kế hoạch giảm thiểu tác động của thi công
ngầm.
Mục tiêu cơ bản của chương trình là khoan đủ số lỗ

khoan nhằm cung cấp một chân dung rõ ràng thể hiện
các điều kiện đất. Khoảng cách giữa các lỗ khoan
được quyết định bởi tính đồng nhất của các điều kiện
địa chất. Hiểu được quá trình địa chất trong quá trình
thành tạo đất sẽ tạo dễ dàng để có được sự nội suy tin
cậy về tính chất đất giữa các lỗ khoan cách nhau hợp
lý. Tuy nhiên, trong nội đô, mức độ thay đổi do con
người đối với môi trường nền đất có thể tạo ra các
điều kiện rất khó phán đoán. Các lỗ thăm dò cũng cần
hướng tới việc đạt được các thông số đặc biệt cần để
thực hiện các phân tích các tác động tới công trình lân
cận. Ví dụ, khi có lún cố kết, cần phải lấy các mẫu
không phá hủy của các lớp đất khả nén trong phạm vi
mặt cắt để có được các thông số cần cho sự phân tích
cố kết. Các mẫu này cần lấy càng gần các công trình
hiện tại bị ảnh hưởng càng tốt. Ngoài ra, cần có các lỗ
khoan đại diện trong khu vực dự đoán bị ảnh hưởng
của thi công, chứ không chỉ trong phạm vi tuyến hầm.

4.6. Gia cố các Công trình Hiện có
4.8. Khí cụ đo kiểm Địa chất
Gia cố móng được xem là phương sách cuối cùng khi
cố gắng giảm nhẹ dịch đất do thi công. Nguyên tắc cơ
bản là nhằm gia cường hay thay thế một hệ móng của
công trình hiện tại để nó không còn nhạy cảm với
chuyển dịch đất dự đoán sau tường nữa. Có nhiều cách
để thực hiện việc này, như dùng cọc mini, hố kích,
bơm vữa bên dưới tòa nhà, v.v... Đối với các tòa nhà
cổ, có thể cần thiết phải tiến hành các chỉnh sửa kết
cấu nổi trên mặt đất. Ví dụ, các mối nối tường với sàn

có thể được gia cường và liên kết với nhau bằng cáp.
Quyết định gia cường được dựa trên dự báo mức độ
chuyển dịch tường, vị trí hình học của công trình hiện
tại, loại và chiều sâu chôn móng của nó. Quyết định
này cần được hỗ trợ bởi một sự đánh giá về kết cấu và
tính toán kết cấu hiện tại.
Quyết định gia cường không được tiến hành một cách
khinh suất:
•
•
•

Quá trình gia cố, tự nó, có thể dẫn tới chuyển dịch
bên dưới công trình và gây hư hại nhẹ.
Việc gia cường là tốn thời gian và đắt đỏ.
Việc gia cường làm tăng thêm khối lượng công
việc trong phạm vi dải đất dành cho hầm và có thể
gây chậm tiến độ xây dựng hầm.

Sự trang bị máy móc địa chất cho ta phương tiện để
kiểm soát hiệu quả sự làm việc của hệ tường chống
trong khi thi công. Sự lập kế hoạch cẩn thận trong quá
trình thiết kế là một yếu tố thành công cho chương
trình đo kiểm. Các thiết bị lựa chọn và định vị cần
nhất quán với các vấn đề thiết kế và thi công. Chương
trình đo kiểm cần được lập để cung cấp sự cảnh báo
trước đầy đủ về các tác động có hại, nhằm có những
biện pháp phòng chống.
Lắp đặt và điều khiển hệ thống trang thiết bị đo cần
bắt đầu tốt trước khi khởi công xây dựng. Trong khi

làm như vậy, có thể định lượng và lập hồ sơ cho
những thay đổi hay dao động đang xảy ra của các điều
kiện. Điều này giúp các kỹ sư phân biệt các tác động
lâu dài với các tác động gây ra do xây dựng một khi
việc xây hầm bắt đầu. Việc kiểm tra trước xây dựng
như thế nói chung áp dụng cho mức nước ngầm, các
dao động và lún nhà cửa.
Việc lắp đặt các thiết bị chỉ được tiến hành bởi những
người chuyên môn. Tốt nhất, việc lắp đặt các thiết bị
phải được thực hiện dưới một hợp đồng riêng biệt tách
khỏi thi công hầm, trong đó có thể áp dụng một quá
trình lựa chọn dựa trên trình độ tay nghề. Nếu chính
sách đấu thầu không cho phép thực hiện sự lựa chọn
này, và việc lắp đặt các thiết bị cần phải gộp với các
Page 11 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

hạng mục bỏ thầu của hợp đồng xây dựng, thì một bản
quy định kỹ thuật sẽ trở thành một chìa khóa cho một
chương trình có chất lượng. Cũng cần phải đưa vào
những điều khoản trình độ tay nghề nghiêm ngặt đối
với nhân sự chịu trách nhiệm về những công việc liên
quan đến thiết bị.
Tính hiệu quả toàn bộ của một chương trình đo kiểm
bằng thiết bị, dù sao, cuối cùng xoay quanh việc tập
hợp và báo cáo dữ liệu một cách kịp thời. Chương
trình kiểm soát phải được thực hiện bởi những nhân
viên có trách nhiệm và có tay nghề. Điều quan trọng là

quá trình báo cáo phải làm dễ dàng cho sự truyền tải
kịp thời các kết quả về bộ phận xử lý số liệu. Quá
trình báo cáo phải được hiểu biết cặn kẽ và tuân thủ
nhất quán bởi tất cả các bên liên quan.

những bất ngờ chỉ được áp dụng một khi chúng có thể
thi hành một cách hiệu quả và hiệu nghiệm khi đã xúc
tiến thi công.
Mối quan hệ hợp đồng giữa nhà thầu và chủ công trình
là chìa khóa cho sự thành công của phương pháp quan
trắc. Phương pháp chỉ có thể thực hiện có hiệu quả
trong một môi trường hợp tác lẫn nhau. Các điều
khoản trong tài liệu hợp đồng phải nhất quán với các
mục tiêu của phương pháp. Cần phải đưa vào những
điều khoản cho phép có sự điều chỉnh linh hoạt cần
thiết. Ngoài ra, cần có một cơ cấu rõ ràng về việc
thanh toán (chi trả) hợp tình hợp lý cho nhà thầu trong
việc thực thi các biện pháp giảm nhẹ. Cuối cùng, sự
thành công của phương pháp đòi hỏi sự tham gia (liên
đới) liên tục của các kỹ sư thiết kế, những người có
trình độ chuyên sâu để phân tích và hiểu các kết quả
đo, và đưa ra các lời khuyên trong quá trình xây dựng.

4.9. Phương pháp Quan trắc
Một khi việc đánh giá các tác động tiềm tàng của thi
công đã hoàn tất, cần phải lựa chọn các biện pháp
giảm nhẹ cần tiến hành khi thiết kế và thi công. Có thể
phân các biện pháp ấy thành bốn dạng: gia cứng hệ
chống hố đào, phân kỳ việc đào có kiểm soát, cải tạo
đất, và gia cường hoặc chống đỡ các công trình lân

cận. Khi thấy các tác động không mong muốn là
không thể tránh được, thì các biện pháp giảm nhẹ bắt
buộc được áp dụng trong khi thiết kế hệ chống đối với
dạng biện pháp thứ nhất, hoặc trở thành các thủ tục bắt
buộc được quy định trong hồ sơ đấu thầu đối với ba
dạng biện pháp còn lại.
Cũng tồn tại các tác động khác, mà các phân tích chỉ
ra rằng chúng vẫn còn nằm trong mức độ cho phép.
Do đó, cũng như trong đa số các phân tích địa chất,
vẫn tồn tại một mức độ bất định (không tin cậy). Đối
với những trường hợp này, có thể cần thiết phải trì
hoãn lại việc thực thi các biện pháp giảm nhẹ cho tới
thời điểm mà sự cần thiết đã trở nên hiển nhiên, nhờ
đó tránh được những lãng phí ngân quỹ không cần
thiết. Đó là bản chất của cái gọi là "phương pháp quan
trắc". Sự làm việc của hệ chống hố đào và phản hồi từ
các kết cấu xung quanh được kiểm soát trong khi thi
công, và được so sánh với sự phản hồi đã được mô
hình hóa ban đầu khi thiết kế. Khi các kết quả đo đạc
chỉ ra sự cần thiết, thì một hay nhiều hơn các biện
pháp định trước sẽ được thi hành.
Quyết định biện pháp nào được thực thi trên cơ sở bắt
buộc đối với một biện pháp đối phó với những bất ngờ
không phải bao giờ cũng dễ dàng. Rất nhiều yếu tố
phải được xem xét. Trong số đó là độ tin cậy của các
phân tích địa chất, hậu quả của sự phòng chống các tác
động không thành công, và hạn chế ngân sách. Những
biện pháp được xem như những công việc ứng phó với

5. KIỂM SOÁT CÁC

CHUYỂN DỊCH ĐẤT

VẤN

ĐỀ

Một khía cạnh quan trọng của Dự án Hầm/Đường trục
Trung tâm là đường đào cắt một vệt qua một trong
những khu bất động sản có lịch sử lâu đời nhất của
nước Mỹ. Khối lượng công việc xây dựng hầm đối với
một dự án duy nhất trong một thành phố cổ, có mật độ
xây dựng dày đặc như Bôxtơn, là chưa có tiền lệ.
Cũng chưa có tiền lệ như vậy, là những mối lo về bảo
vệ các tòa nhà dọc theo dải đất dành cho hầm.
Trong phần này, chúng tôi đề cập Dự án đã giải quyết
những thách thức (khó khăn) về kiểm soát chuyển dịch
đất do đào đất ra sao. Các vấn đề bao gồm:
• Đánh giá các công trình lịch sử
• Các cách xác định những tiêu chuẩn thi công chặt
chẽ nhằm hạn chế chuyển vị tường chắn
• Sự đo đạc theo dõi bằng thiết bị
5.1. Đánh giá các công trình lịch sử
Thách thức của việc đáp ứng các yêu cầu về hạn chế
tác động đối với các kết cấu dọc theo dải đất thi công
hầm đã khiến phải áp dụng một phương cách giải
quyết độc đáo và mẫu mực cho các dự án tiếp sau.
Phương cách này được dựa trên quy trình tư vấn 106
thiết lập để bảo vệ các công trình lịch sử bởi Phần 106
của Luật Bảo tồn Quốc gia 1966. Biên bản Ghi nhớ về
Hầm/Đường trục Trung tâm số 106, được ký năm

1984 bởi Cục Đường bộ Liên bang, Phòng Đường bộ
Massachusetts, Hội các Viên chức Bảo tồn Lịch sử
Bang Massachusetts, Ủy ban Mốc ranh giới Boston,
Page 12 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

và Hội đồng Cố vấn về Bảo tồn Lịch sử, đã quy định
việc bổ nhiệm một Chuyên gia Bảo tồn Dự án, để tiên
lượng sự phát triển của các biện pháp nhằm giảm nhẹ
những tác động có hại lên các công trình lịch sử hiện
tại. Nó quy định rằng các biện pháp giảm nhẹ phải
được đưa vào Tiêu chuẩn Kỹ thuật thi công.
Ủy ban thành lập bởi Phòng Đường bộ Massachusetts
năm 1988 để hoạt động như như một Chuyên viên Bảo
quản Dự án gồm có Công ty quy hoạch bảo tồn và
kiến trúc McGinley Hart and Associates, hỗ trợ bởi
một kỹ sư kết cấu, một kỹ sư địa chất và một nhà tư
vấn phụ về lịch sử kiến trúc. Ủy ban Bảo tồn Dự án
thực thi các trách nhiệm giám sát của nó bằng việc
đánh giá các nguy cơ gây hại tiềm ẩn cho các công
trình lịch sử và bằng cách kiểm tra tài liệu thiết kế để
đảm bảo rằng đã có đủ các biện pháp giảm nhẹ.
Nhiệm vụ đánh giá các công trình lịch sử đã được tiến
hành theo hai giai đoạn. Trước tiên, Ủy ban Bảo tồn
Dự án tiến hành một đánh giá sơ bộ để sàng lọc tất cả
420 nguồn lịch sử nêu trong tài liệu Thuyết minh Tác
động Môi trường Cuối cùng của Dự án, nhằm xác định
xem công trình nào có thể bị thi công tác động. Sự

đánh giá này dựa trên những khảo sát bên ngoài tòa
nhà, hồ sơ kỹ thuật, thông tin địa chất có sẵn, và các
đề nghị thiết kế. Các nhân tố được xem xét khi phân
loại các nguy cơ tiềm tàng đối với kết cấu bao gồm:
• tình trạng chung của tòa nhà
• hệ kết cấu của tòa nhà
• các điều kiện đất có thể
• khoảng cách từ khu vực thi công tới công trình
lịch sử dọc theo tuyến hầm
Dựa trên đánh giá sơ bộ này, Cơ quan 106 đồng ý
rằng, 150 công trình lịch sử đã được phân loại là có
nguy cơ hư hại từ trung bình đến cao do thi công có
thể đòi hỏi một sự đánh giá và kiểm tra kỹ hơn, để
đảm bảo rằng có được các biện pháp giảm thiệt hại
đưa vào các tài liệu thiết kế và thi công.
Trong giai đoạn thứ hai, hiện đang được tiến hành, Ủy
ban Bảo tồn Dự án đang đánh giá chi tiết hơn 150
công trình này, bằng việc xem xét kết quả đánh giá sơ
bộ, dữ liệu bổ sung về điều kiện ngầm và nền móng
nhận được từ các nghiên cứu địa chất tại hiện trường,
và điều tra bên trong các tòa nhà. Ủy ban Bảo tồn Dự
án cũng đã xem lại hệ thống phân loại dựa trên các
phương pháp mới nhất về đánh giá khả năng chuyển
dịch đất do thi công của các tác giả Clough-O'Rourke
(1990) và Boscordin-Cording (1989). Kết quả phân
tích được lập thành bảng và đồ thị, định lượng hóa các
chuyển dịch tiềm tàng. Những báo cáo đánh giá này
được chuẩn bị cho mỗi thiết kế bộ phận riêng biệt, và
cung cấp cho tư vấn thiết kế bộ phận trong vòng 30
ngày sau thông báo bắt đầu, như là một tài liệu hướng

dẫn nguồn để hoàn thiện thiết kế cuối cùng. Mục đích
là khiến cho nhà thiết kế của từng bộ phận của dự án
nhận thức được các điều kiện và tính nhạy cảm đã
được phân loại của các công trình lịch sử trong khu
vực thiết kế của họ.
Sự tham gia đầu tiên của Ủy ban Bảo tồn Dự án vào
thiết kế xảy ra trong khi dự thảo Báo cáo Thiết kế Sơ
bộ. Báo cáo này là cơ sở cho Thiết kế Hoàn thiện sau
đó. Sự kiểm tra của Ủy ban Bảo tồn Dự án đối với
75% và 100% tài liệu thiết kế cuối cùng trình duyệt
giúp đảm bảo rằng các biện pháp giảm thiệt hại đầy đủ
đã được đưa vào trong tài liệu thiết kế và thi công.
Việc kiểm tra là một quá trình lặp đi lặp lại, trong đó
Ủy ban Bảo tồn Dự án và mỗi nhà Thiết kế Bộ phận
làm việc với nhau để giải quyết các vấn đề thuộc về sự
làm giảm nhẹ các tác động thi công có thể đối với
công trình lịch sử. Mục tiêu là nhằm giải quyết mọi
vấn đề nêu lên bởi Ủy ban Bảo tồn Dự án về vấn đề
này.
Quá trình kiểm tra đã tạo ra một số bổ sung cho các
tiêu chuẩn thiết kế thuộc về dự án, cũng như các chỉnh
sửa đặc biệt đối với bộ phận thiết kế. Ví dụ, do nhận
xét của Ủy ban Bảo tồn Dự án, Dự án đã đưa ra các
tiêu chuẩn nhạy cảm hơn đối với biến dạng xoắn góc
cho phép, và đối với các giới hạn cho phép của dao
động áp dụng cho các tòa nhà cũ. Một chỉ dẫn của Dự
án về biến dạng xoắn góc cho phép đã được đưa ra,
với mức độ để bảo vệ các bộ phận kiến trúc của một
tòa nhà cũ khỏi bất kỳ cái gì vượt quá sự hư hại nhỏ

nhất. Các tiêu chuẩn về dao động dựa trên loại kết cấu
của mỗi tòa nhà, và đảm bảo sự bảo vệ cho các bộ
phận kết cấu và kiến trúc của một tòa nhà. Các tiêu
chuẩn cho phép này tạo ra một khung sườn để nhà
Thiết kế Bộ phận sẽ định ra các biện pháp bảo vệ nhà
thích hợp trong thiết kế cuối cùng.
Vai trò giám sát của Ủy ban Bảo tồn Dự án được thực
thi nhờ quy trình tư vấn 106. Các cuộc họp tư vấn định
kỳ được tổ chức với Cục Đường bộ Liên bang, Hội
các Viên chức Bảo tồn Lịch sử Bang Massachusetts,
và Ủy ban Mốc ranh giới Boston, tại đó Ủy ban Bảo
tồn Dự án báo cáo về kết quả kiểm tra thiết kế và các
vấn đề giảm nhẹ thiệt hại của họ. Khi hoàn thành mỗi
một bản thiết kế cuối cùng của khu vực, Ủy ban Bảo
tồn Dự án sẽ tổng kết bằng văn bản các kết quả thẩm
định của họ và mô tả các biện pháp giảm thiệt hại ghi
trong thiết kế. Báo cáo này được trình bởi Phòng
Đường bộ Massachusetts và Cục Đường bộ Liên bang
cho Cơ quan 106 để chứng minh bằng tư liệu sự tuân
thủ Biên bản Ghi nhớ.
Ủy ban Bảo tồn Dự án cũng hỗ trợ Dự án trong khi thi
công. Ủy ban Bảo tồn sẽ sẵn sàng tư vấn kịp thời khi
một tình huống gây hư hại tiềm tàng xảy ra trong khi
Page 13 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

thi công. Ủy ban Bảo tồn sẽ được cung cấp các dữ liệu
đo đạc được tại hiện trường về các tòa nhà cũ để luôn

được thông báo về tình hình xây dựng. Nếu thấy xuất
hiện một giá trị ngưỡng trong quá trình kiểm tra, Ủy
ban Bảo tồn Dự án sẽ được yêu cầu kiểm tra và nhận
xét về biện pháp sửa chữa đưa ra bởi Nhà thầu. Dự án
có thể yêu cầu Ủy ban Bảo tồn Dự án giúp đỡ đánh giá
mức độ hư hại đối với một kết cấu lịch sử, nếu nó xảy
ra, và đưa ra lời khuyên về các biện pháp giảm thiệt
hại thích hợp. Trên cơ sở nhận xét của Ủy ban Bảo
tồn, Dự án cũng làm việc với các cơ quan di tích của
địa phương và của bang để đảm bảo rằng, tới một mức
độ cho phép, nếu cần sửa chữa nhà sẽ được thực hiện
theo đúng Hướng dẫn của Bộ trưởng Nội vụ về Sửa
chữa các Công trình Lịch sử.
Vai trò của Ủy ban Bảo tồn Dự án cung cấp một
phương tiện cho việc thực thi bảo tồn di tích trong quá
trình thiết kế và thi công. Tính độc lập của các kỹ sư
thiết kế của Ủy ban Bảo tồn tạo ra một nhịp cầu giữa
Dự án và Cơ quan 106. Sự cam kết của Dự án về bảo
vệ di tích lịch sử được phản ánh ở chính tầm quan
trọng gắn với các chức năng của Ủy ban Bảo tồn Dự
án và sự kết hợp vai trò của Ủy ban Bảo tồn với quá
trình lập tài liệu thiết kế cuối cùng và thi công.
5.2. Các Tiêu chuẩn Xây dựng
Tại Dự án Hầm/Trục chính Trung tâm, các nhà Tư vấn
Thiết kế Bộ phận chịu trách nhiệm lập ra các giới hạn
cho phép đối với biến dạng nhà cửa, sự tụt mực nước
ngầm, chuyển dịch ngang của tường và các thông số
khác. Các giới hạn này được gọi là các Giá trị Hồi
đáp, được lập ra từ những giá trị ngưỡng và giá trị
giới hạn. Giá trị ngưỡng thể hiện cấp độ báo động tại

đó cần phải tiến hành các biện pháp giảm nhẹ thiệt hại.
Giá trị giới hạn thể hiện biến dạng cho phép lớn nhất,
hoặc một đại lượng khác, được phép xảy ra. Cần
chống lại sự vượt quá Giá trị Giới hạn bằng các biện
pháp giảm nhẹ thích hợp.
Tài liệu hợp đồng cần bao gồm các yêu cầu đối với
Nhà thầu phải đệ trình một kế hoạch làm việc trong
trường hợp đại lượng đo kiểm tra đã đạt tới hay vượt
quá giá trị ngưỡng. Kế hoạch hành động này phải
được trình lên trước khi bắt đầu các hoạt động đào đất.
Giá trị Hồi đáp được lập bởi Tư vấn Thiết kế Bộ phận,
dựa trên tính toán kết cấu của họ đối với các công
trình có thể bị ảnh hưởng bởi thi công, dựa trên các
tính toán địa chất, và những xem xét thiết kế. Những
giới hạn này được đưa vào phần 'đo đạc kiểm tra instrumentation' của Tiêu chuẩn Kỹ thuật của hợp
đồng.

Tư vấn Giám sát đưa ra chỉ dẫn cho nhà thiết kế cuối
cùng đối với một số giá trị ngưỡng nhất định. Hướng
dẫn về tiêu chuẩn rung động và biến dạng góc cho
phép đã được biên soạn, có xét đến cam kết bảo vệ đặc
biệt thông qua Biên bản Ghi nhớ 106 đối với các công
trình lịch sử. Cả hai hướng dẫn về dao động và biến
dạng xoắn góc đều được lập ra để hạn chế thiệt hại về
kiến trúc cũng như về kết cấu.
5.3. Cung cấp thiết bị/Đo đạc kiểm tra
Việc đo kiểm địa chất tạo ra một phương tiện nhờ đó
công tác đào đất và tác động của nó có thể được kiểm
soát. Chương trình đo kiểm tạo nên nguồn số liệu duy
nhất về các Giá trị Hồi đáp. Đã có những nỗ lực lớn để

lập kế hoạch và thực hiện chương trình đo kiểm cho
Dự án Hầm/Trục Trung tâm. Sở dĩ cần có nỗ lực đó là
vì vai trò quan trọng của chương trình, cũng như vì
cần phải làm cho sự thực hiện chương trình mang tính
nhất quán toàn dự án được nhận thức rõ.
Bước đầu tiên là đặt ra mục tiêu và hướng dẫn cho
chương trình, chấp nhận được đối với Tư vấn Giám
sát, Phòng Đường bộ Massachusetts và Cục Đường bộ
Liên bang. Hướng dẫn về chương trình đã được soạn
thành tài liệu "Báo cáo Cơ bản về Đo kiểm Địa chất".
Báo cáo này tóm tắt các mục tiêu của chương trình,
phân công trách nhiệm hàng loạt nhiệm vụ sinh ra, và
mô tả làm thế nào thực hiện được chương trình đo
kiểm.
Chính sách đấu thầu phổ biến quy định rằng việc lắp
đặt thiết bị và theo dõi kiểm tra phải được bao gồm
trong hồ sơ đấu thầu xây dựng. Một yếu tố quan trọng
của chương trình đo kiểm Hầm/Trục Trung tâm là sự
áp dụng quy định cả hai bên đều chịu trách nhiệm
kiểm soát thiết bị đo. Cả Nhà thầu thi công và Tư vấn
Bechtel/Parsons Brinckerhoff đều có trách nhiệm thu
thập số liệu. Nhà thầu xây dựng phải tập hợp và báo
cáo số liệu theo trách nhiệm của mình đối với thiết kế
và công tác hệ chống hố đào tạm thời. Chương trình
kiểm soát của Bechtel/Parsons Brinckerhoff có vai trò
như một biện pháp đảm bảo chất lượng và như một trợ
giúp cho chương trình của Nhà thầu.
Bởi vì không thể thực hiện được một quá trình lựa
chọn riêng biệt đối với các công tác đo kiểm khi thi
công, nên cũng cần phải cố gắng khá nhiều trong việc

chuẩn bị một Tiêu chuẩn Kỹ thuật cho việc đo đạc địa
chất. Tiêu chuẩn Kỹ thuật bao gồm các yêu cầu về
chuyên môn rất nghiêm ngặt đối với các công việc đo
kiểm. Ngoài ra, cũng có những điều khoản tương đối
chi tiết về lắp đặt thiết bị.

Page 14 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

Một khía cạnh quan trọng của quy định kỹ thuật về đo
kiểm đối với việc bảo vệ các công trình kế cận là
những điều khoản về xử lý số liệu. Quy định kỹ thuật
về đo kiểm đưa ra các giá trị ngưỡng cho các thiết bị
đã được chọn. Khi các giá trị này đạt tới hay bị vượt
quá, Nhà thầu thi công sẽ phải thực hiện kế hoạch
hành động đã định trước được vạch ra nhằm chống lại
sự vượt quá thêm nữa. Kế hoạch hành động nhằm
giảm nhẹ tác hại được Nhà thầu đệ trình trước khi bắt
đầu công việc tại một khu vực nhất định.
5.4. Các Phương pháp Phân loại Tác động lên
Công trình Hiện tại
Trong Phần 3, chúng ta đã bàn về một số cách phân
tích tác động có thể của thi công đối với các công trình
hiện có. Bây giờ hãy xem xét các cách quản lý thông
tin:
Ủy ban Bảo tồn Dự án đã thiết lập một cơ sở dữ liệu
riêng về các công trình lịch sử. Trong cơ sở dữ liệu
này có thông tin về mỗi tòa nhà cũ: chủ nhân, địa chỉ,

kiến trúc, tên tòa nhà, phân loại di tích, số liệu kỹ
thuật còn lưu giữ và cần tới, điều kiện ngoại thất hiện
tại, điều kiện địa chất, các kết quả kiểm tra, và xếp loại
đánh giá. Cơ sở dữ liệu này có thể được vận dụng để
cung cấp nhiều báo cáo, trong đó có việc liệt kê các
tòa nhà theo phân loại tác động có thể xảy ra. Dữ liệu
cũng được sử dụng để vẽ bản đồ cho mỗi thiết kế bộ
phận, được mã hóa màu đối với mỗi cấp hạng phân
loại tác động. Các bản đồ tổng kết dưới dạng biểu đồ
về khả năng xảy ra các tác dộng xây dựng trước khi
lập thiết kế cuối cùng và biện pháp giảm nhẹ.
5.5. Phối hợp với các Chủ tài sản kế bên
Mục đích của mọi hoạt động mô tả trong bài báo này dự báo chuyển dịch đất, giảm nhẹ chuyển dịch có thể
trong quá trình thi công, và quản lý các kết quả - là
nhằm giảm nhỏ các tác động lên các công trình hiện có
nằm gần với rãnh đào hầm. Không có gì ngạc nhiên,
các chủ nhân tòa nhà thỉnh thoảng lại muốn đề đạt ý
kiến để bảo vệ ngôi nhà của họ.
Các công trình dọc dải đất dành cho dự án
Hầm/Đường trục chính Trung tâm có rất nhiều tình
trạng và dạng kết cấu khác nhau, với độ phức tạp khó
có thể thấy ở bất kỳ dự án hầm nào khác. Các công
trình hiện tại gồm có các cao ốc chọc trời hiện đại tiếp
giáp trực tiếp với rãnh đào sâu, hàng chục công trình
lịch sử như chợ Fanueil Hall cổ kính, và nhiều dạng
nhà cửa khác nằm giữa hai thái cực này. Kết cấu móng
thay đổi từ móng cọc và móng bè hiện đại, cho tới các
cọc gỗ rất cũ xưa.

Trong khi nhiệm vụ của Tư vấn Thiết kế Bộ phận là

dự báo và đánh giá các tác động lên công trình hiện
tại, thì một số chủ công trình cũng đã thuê riêng tư vấn
cho họ để đánh giá một cách độc lập các kế hoạch kỹ
thuật của Dự án nhằm bảo vệ lợi ích của chính họ.

6. ĐỊA HÌNH KHÓ KHĂN
Cho tới lúc này, chúng ta đã thảo luận vấn đề chuyển
dịch liên quan đến đào đất thi công, như các dạng dịch
chuyển, làm sao để dự đoán dịch đất, và phương pháp
quản lý trong Dự án Hầm/Đường trục chính Trung
tâm. Trong phần này, chúng ta bàn về sự phân chia các
vấn đề của dự án và thi công tương tự. Các mục bàn
bao gồm:
o

o
o

Quy định kỹ thuật về các tiêu chuẩn thi công chặt
chẽ nhưng hợp lý, đặc biệt là đối với các công
trình lịch sử
Các vấn đề về trách nhiệm giải trình của các nhà
thiết kế
Phản ứng của các chủ tài sản dọc tuyến hầm

Từ phần thảo luận này, chúng ta sẽ thấy rằng đối với
việc xử lý dịch chuyển do đào đất, thì một vùng đô thị
cổ, đông đúc nhất định sẽ tạo nên thách thức về "địa
hình khó khăn" cho các nhà thiết kế và xây dựng hầm.
6.1. Các Tiêu chuẩn Thi công Chặt chẽ

Để bảo vệ các kết cấu hiện có, có rất nhiều tranh cãi
về loại dịch chuyển đất nào đằng sau một rãnh đào là
có thể chấp nhận được. Một quan điểm cực đoan là
không cho phép bất cứ hư hại nào, về kiến trúc hay về
kết cấu, xảy ra với các công trình lịch sử. Quan điểm
này đòi hỏi tuyệt đối không được có sự chuyển vị
tường hay chuyển dịch đất nào trong khi đào. Kết quả
là không một dự án hầm nào có thể xây dựng được
trên thực tế.
Rõ ràng là, việc đào mà không có hạn chế nào về
chuyển vị tường sẽ là không thể chấp nhận được đối
với sự bảo vệ công trình lịch sử. Câu trả lời cho tình
thế lưỡng nan này là một hình thức thỏa hiệp. Ví dụ,
các hướng dẫn trong Dự án Hầm/Đường trục chính
Trung tâm cho phép có các giá trị lún lệch nhất định.
Hướng dẫn khởi điểm này sau đó phải được xác nhận
bằng sự phân tích sâu sắc hơn về dịch chuyển đất và
kiểm tra về mặt kết cấu các công trình lịch sử liên
quan.

Page 15 of 16


Nguyễn Đức Toản, June 2001

6.2. Sự giải trình Thiết kế
Cũng như nhiều mặt khác của thiết kế ngày nay, vấn
đề trách nhiệm cần được tính đến. Trong trường hợp
này, vấn đề xoay quanh việc quyết định ai sẽ chịu
trách nhiệm nếu đất dịch chuyển trong khi thi công và

gây ra thiệt hại. Mục đích của giai đoạn phân tích và
thiết kế là đưa ra các nhận định hợp lý và các bước
cứu chữa để đối phó với chuyển vị tường và tác động
lên kết cấu hiện có. Các nhận định quá bảo thủ (quá
cẩn trọng) có thể gây lãng phí và chậm trễ không cần
thiết cho dự án. Vấn đề là ở chỗ, nhà thiết kế có thể
nghĩ rằng anh ta/cô ta cần phải nhận định (dự báo) sao
cho càng cẩn thận càng tốt để khỏi bị chịu trách nhiệm
về sau. Do đó, nếu nhà thầu không cẩn thận và tường
chắn chuyển dịch quá nhiều, nhà thiết kế sẽ chính thức
được biết đến như là có trình độ nhận định rất tồi. Vấn
đề càng trở nên xấu hơn do rất khó phân biệt một cách
rõ ràng nguyên nhân và hậu quả. Sự phân tích của nhà
thiết kế có một số giả thiết nhất định mà nhà thầu có
thể tranh cãi rằng đáng lẽ chúng không nên có.
Một vấn đề còn gai góc hơn là quyết định tình trạng
của một tòa nhà hiện tại và nền móng trước khi bắt
đầu khởi công một dự án đặc biệt. Những sự thiếu
chắc chắn đó càng làm tăng nhận thức của nhà thiết kế
về các nguy cơ đi liền với xây dựng hầm đô thị.
Không có một giải pháp dễ dàng, áp dụng cứng nhắc
cho các vấn đề chung về trách nhiệm giải trình. Một
phần của đáp án là buộc tất cả các bên bàn thảo với
nhau về mục tiêu cuối cùng của dự án. Tóm lại, đây là
một ý tưởng mang tên "Cùng chơi", một khái niệm
đang nhận được sự chấp nhận ngày càng tăng trong
ngành thiết kế và thi công.
6.3. Làm việc với các Chủ sở hữu nhà cửa
Các mối lo về đào đất xây hầm đô thị càng lớn hơn do
hầm được xây dựng ngay cạnh các công trình hiện có

chứ không phải ở vùng hoang vu. Các chủ sở hữu có
quyền lo ngại sao cho các tài sản của họ được bảo vệ
đầy đủ. Ở dự án Hầm/Trục chính Trung tâm, một số
chủ tài sản đã thuê cho riêng họ các đội kỹ sư để kiểm
tra các kế hoạch của dự án một cách độc lập.
Hiểu được sự cần thiết phải làm việc chặt chẽ với các
chủ nhà đất láng giềng và các nhóm có lợi ích kinh
doanh, Dự án Hầm/Trục Trung tâm đã thiết lập một
chương trình giảm nhẹ thiệt hại thi công tích cực (chủ
động), trong đó có một phần chi tiết về các quan hệ
với cộng đồng. Các nhà lập kế hoạch giảm thiểu thiệt
hại thi công cùng các nhân viên liên lạc cộng đồng

làm việc với các chủ đất láng giềng, cả trong giai đoạn
thiết kế và thi công, để đảm bảo rằng việc đình hoãn
thi công sẽ là nhỏ nhất, và rằng các mối lo của cộng
đồng sẽ phải được giải thích kịp thời. Các cuộc họp
được tổ chức với các chủ tài sản riêng rẽ, cũng như
các chủ đất và nhóm lợi ích láng giềng để tóm tắt cho
họ biết về thiết kế, các nỗ lực giảm gây hại và để thảo
luận các vấn đề kỹ thuật. Trong khi thi công, các nhà
thiết kế giảm gây hại phải có mặt ngoài hiện trường và
làm việc với các chủ đất bên cạnh thông qua Kỹ sư
Thường trú và các nhà thầu.
Các dự án hầm tương lai phải được khuyến cáo rằng
nên làm theo cách khảo sát nghiên cứu kỹ lưỡng của
dự án Hầm/Trục Trung tâm, về chuyển dịch đất và
nhiều vấn đề khác. Sẽ là rất tốt nếu bàn bạc với các
chủ công trình hiện tại trong quá trình tiền thiết kế và
thiết kế sơ bộ, và nếu coi họ là một bộ phận của cuộc

chơi trong quá trình thẩm định chính thức các đề án kỹ
thuật. Bởi vì hầu hết các chủ công trình luôn được lợi
từ việc xây dựng thành công đường hầm, do vậy, vì lợi
ích cao nhất của mỗi bên, hãy đưa họ vào thành một
bộ phận của một nỗ lực chung toàn đội.

7. KẾT LUẬN
Có thể trong tương lai, các vùng đô thị sẽ trở nên phát
triển và đông đúc hơn nữa. Sẽ có một đòi hỏi rất lớn
để có thể sử dụng một cách hiệu quả không gian chưa
phát triển còn lại. Kỹ thuật làm hầm tạo cơ hội để cải
thiện dòng giao thông và việc sử dụng chung toàn
không gian đô thị. Dự án Hầm/Đường trục Trung tâm
của thành phố Boston có thể coi là một ví dụ về dạng
phát triển này. Kinh nghiệm của dự án về quản lý
chuyển dịch đất do thi công là một minh họa về các
bước cần thực hiện để giải quyết vấn đề khó khăn này.

8. LỜI CẢM ƠN
Các tác giả xin cảm ơn Cục Đường bộ Liên bang Mỹ,
Phòng Đường bộ Massachusetts và Tư vấn Giám sát
của nó, công ty Bechtel/Parsons Brinckerhoff, vì sự
giúp đỡ của họ đối với quá trình soạn tài liệu này./.

Nguyễn Đức Toản
Biên dịch từ cuốn "Transportation Facilities
through Difficult Terrain"
ĐC hiện nay: Viện KHCN GTVT
Tel: 091-262 3597
Email:

Page 16 of 16