NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH NGẦM TRONG THÀNH PHỐ

B GIÁO D C VÀ ÀO T O

B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

TR

NG

I H C THU L I

PHAN THANH TU N

NGHIÊN C U CÁC GI I PHÁP GIA C

N

CÔNG TRÌNH NG M TRONG THÀNH PH
Chuyên ngành

: Xây d ng công trình th y

Mã s

: 60 – 58 – 40

LU N V N TH C S K THU T

Ng

ih

ng d n khoa h c

: PGS.TS. Tr nh Minh Th

Hà N i – 2010

NH


B GIÁO D C VÀ ÀO T O

B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN

TR

NG

I H C THU L I


PHAN THANH TU N

NGHIÊN C U CÁC GI I PHÁP GIA C

N

NH

CÔNG TRÌNH NG M TRONG THÀNH PH

LU N V N TH C S K THU T
GÁY BÌA GHI:(C CH

16,

M)

PHAN THANH TU N * LU N V N TH C S K THU T * HÀ N I - 2010

Hà N i – 2010


L IC M

N

Sau m t th i gian nghiên c u v i s h
th y giáo h

ng d n, ch b o t n tình c a

ng d n PGS.TS Tr nh Minh Th , cùng s giúp đ quý báu c a

các th y cô giáo, b n bè, đ ng nghi p đ n nay lu n v n th c s k thu t
chuyên ngành Xây d ng công trình th y v i đ tài “Nghiên c u các gi i
pháp gia c

n đ nh công trình ng m trong thành ph ” đã đ

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n ng

c a mình là PGS.TS Tr nh Minh Th đã h

c hoàn thành.

i th y giáo h

ng d n

ng d n, giúp đ t n tình trong

su t quá trình th c hi n lu n v n.
Tác gi c ng xin chân thành c m n các th y cô giáo, gia đình, b n bè,
đ ng nghi p đã giúp đ , t o đi u ki n thu n l i trong quá trình tác gi h c t p
và th c hi n lu n v n.
Do th i gian và trình đ còn h n ch nên lu n v n không th tránh kh i
nh ng thi t sót. Tác gi r t mong nh n đ

c s ch b o, đóng góp ý ki n c a

các nhà khoa h c, các th y cô giáo và các b n đ ng nghi p.
Hà n i, ngày 01 tháng 12 n m 2010
Tác gi lu n v n

Phan Thanh Tu n


M CL C

M

U ........................................................................................................... 1

T
4

T
4

1. Tính c p thi t c a đ tài ............................................................................ 1
T
4

T
4

2. M c đích và n i dung nghiên c u c a đ tài ............................................ 2
T
4

T
4

3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u ............................................... 3

T
4

4.

it

T
4

Ch

T
4

ng và ph m vi nghiên c u ............................................................. 3
T
4

ng 1: T NG QUAN ................................................................................. 4

T
4

T
4

1.1 Gi i thi u chung v các công trình ng m đã thi công trên th gi i và
T
4

trong n

c ..................................................................................................... 4

T
4

1.1.1 Gi i thi u m t s các công trình ng m, h đào sâu trên th gi i .... 4
T
4

T
4

1.1.2 Gi i thi u m t s các công trình ng m, h đào sâu
T
4

1.2 Các s c h đào sâu th
T
4

Vi t Nam ..... 6
T
4

ng g p trong quá trình thi công ..................... 8
T
4

1.2.1 Báo cáo c a Hi p h i nghiên c u và thông tin công nghi p xây
T
4

d ng Ciria.................................................................................................. 8
T
4

1.2.2 Báo cáo c a nhóm tác gi Trung Qu c ............................................ 9
T
4

T
4

1.2.3 M t s s c thi công h đào sâu
T
4

Vi t Nam ................................. 9
T
4

1.3 M t s k t qu nghiên c u v h đào sâu ............................................. 14
T
4

T
4

1.3.1 M t s nghiên c u th c nghi m v h đào sâu có ch ng đ ......... 14
T
4

T
4

1.3.2 M t s ph

ng pháp d báo chuy n d ch c a đ t n n khi thi công

T
4

h đào sâu ................................................................................................ 16
T
4

1.4 ánh giá chung ..................................................................................... 21
T
4

T
4

Ch

ng 2: C S LÝ THUY T .................................................................... 23

T
4

T
4

2.1 M t s đ c tr ng v tr ng thái ng su t, bi n d ng c a kh i đ t ......... 23
T
4

T
4

2.1.1 Mô hình đàn h i ............................................................................. 23
T
4

T
4

2.1.2 Mô hình đàn d o............................................................................. 26
T
4

T
4


2.1.3 Mô hình đàn d o nh t .................................................................... 28
T
4

T
4

2.2 C s lý thuy t tính toán h đào sâu ..................................................... 30
T
4

T
4

2.3
T
4

ng d ng ph

ng pháp ph n t h u h n ............................................. 32
T
4

2.3.1 N i dung c a ph

ng pháp PTHH trong bài toán đàn h i tuy n

T
4

tính........................................................................................................... 33
T
4

2.3.2 N i dung c a ph

ng pháp PTHH trong bài toán đàn d o............ 36

T
4

2.4 Hi n t
T
4

T
4

ng đ y tr i đáy h đào sâu ...................................................... 45
T
4

2.5 M t s gi i pháp gia c

n đ nh h đào sâu, công trình ng m ............. 46

T
4

T
4

2.5.1 T

ng vây barrette ......................................................................... 46

2.5.2 T

ng c thép ................................................................................ 48

2.5.3 T

ng c xi m ng đ t .................................................................... 50

2.5.4 T

ng trong đ t .............................................................................. 53

T
4

T
4

T
4

T
4

T
4

T
4

T
4

T
4

2.6 n đ nh c a h đào sâu trong đ t có m c n

c ng m n m cao ........... 57

T
4

2.6.1 nh h
T
4

ng c a n

c ng m ............................................................ 57
T
4

2.6.2 Ki m tra n đ nh do tác đ ng c a n

c ng m ............................... 60

T
4

2.6.3 Gi i pháp x lý đ t

T
4

đáy và thành h đào .................................... 61

T
4

Ch

T
4

T
4

ng 3: MÔ HÌNH BÀI TOÁN VÀ PHÂN TÍCH K T QU ................. 62

T
4

T
4

3.1 i u ki n đ t n n và k t c u h đào ..................................................... 62
T
4

T
4

3.1.1 Gi i thi u v công trình ................................................................. 62
T
4

T
4

3.1.2 i u ki n đ t n n và đ c tr ng c lý ............................................. 64
T
4

T
4

3.1.3 K t c u h đào và các thông s c a nó .......................................... 65
T
4

T
4

3.2 L a ch n ph n m m tính toán............................................................... 67
T
4

T
4

3.3 L a ch n mô hình và ph

ng pháp tính ng su t - bi n d ng ............. 68

T
4

T
4

3.3.1 L a ch n mô hình v t li u ............................................................. 68
T
4

3.3.2 Ph
T
4

3.4 Các tr
T
4

T
4

ng pháp tính ng su t - bi n d ng ......................................... 68
T
4

ng h p tính toán....................................................................... 69
T
4

3.4.1 Tính toán cho m t c t B c – Nam ngoài khu v c r p phim .......... 69
T
4

T
4


3.4.2 Tính toán cho m t c t ông – Tây qua khu v c r p phim ............ 71
T
4

T
4

3.4.3 nh h
T
4

ng c a chi u sâu t

ng trong đ t ..................................... 72
T
4

3.5 Phân tích k t qu tính toán .................................................................... 73

T
4

T
4

3.5.1 Phân tích k t qu tính cho m t c t B c – Nam ngoài khu v c r p
T
4

phim......................................................................................................... 73
T
4

3.5.2 Phân tích k t qu tính cho m t c t ông-Tây qua khu v c r p phim
T
4

T
4

................................................................................................................. 81
3.5.3 Phân tích s
T
4

nh h

ng c a chi u sâu t

ng ch n cho m t c t B c

– Nam bên ngoài khu v c r p phim ........................................................ 90
T
4

K T LU N VÀ KI N NGH ......................................................................... 98
T
4

T
4

1. K t lu n ................................................................................................... 98
T
4

T
4

2. Ki n ngh ............................................................................................... 100
T
4

T
4

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................. 101
T
4

T
4

PH L C ...................................................................................................... 102
T
4

T
4


DANH M C CÁC B NG
B ng 1.1: Th ng kê m t s tòa nhà cao t ng trên th gi i có s d ng t ng h m
T
4

T
4

........................................................................................................................... 5
B ng 1.2: Th ng kê m t s tòa nhà cao t ng có s d ng t ng h m đã đ
T
4

d ng

c xây

Vi t Nam .............................................................................................. 6

T
4

B ng 1.3: Báo cáo c a Ciria............................................................................. 8
T
4

T
4

B ng 1.4: Báo cáo c a nhóm tác gi Trung Qu c (1999)................................ 9
T
4

T
4

B ng 2.1: H s an toàn cho ph
T
4

ng pháp s d ng đ chôn sâu (Padfied và

Mair) ............................................................................................................... 31
T
4

B ng 2.2: Th ng kê m t s gi i pháp th
T
4

ng dùng gia c

n đ nh h đào sâu

theo đ sâu h đào .......................................................................................... 57
T
4

B ng 3.1: Thông s đ t n n............................................................................. 65
B ng 3.2: Thông s các c u ki n .................................................................... 66
B ng 3.3: Giá tr chuy n v đ ng l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n ..... 73
B ng 3.4: Giá tr chuy n v ngang l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n .... 75
B ng 3.5: Giá tr chuy n v đ ng l n nh t c a t

ng ch n qua các giai đo n .. .

......................................................................................................................... 76
B ng 3.6: Giá tr chuy n v ngang l n nh t c a t

ng ch n qua các giai đo n .

......................................................................................................................... 77
B ng 3.7: Giá tr chuy n v đ ng l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n ..... 81
B ng 3.8: Giá tr chuy n v ngang l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n .... 83
B ng 3.9: Giá tr chuy n v đ ng l n nh t c a t

ng ch n qua các giai đo n ...

......................................................................................................................... 84

B ng 3.10: Giá tr chuy n v ngang l n nh t c a t

ng ch n qua các giai đo n

......................................................................................................................... 86


DANH M C CÁC HÌNH V ,
Hình 1.1: H m đ
T
4

TH

ng b Kim Liên .................................................................. 8
T
4

Hình 1.2: Thí nghi m c a G.A. ubrova........................................................ 15
T
4

T
4

Hình 1.3: Thí nghi m v i t
T
4

ng c ng ............................................................ 15

T
4

Hình 1.4: Bi u đ th c nghi m đ d tính đ lún c a đ t quanh h móng
T
4

(Peck, 1969) .................................................................................................... 17
T
4

Hình 1.5: Quan h gi a chuy n d ch ngang và chuy n d ch th ng đ ng v i h
T
4

s bi n d ng (O’Rourke, 1981) ....................................................................... 18
T
4

Hình 1.6: Quan h đ lún l n nh t c a n n và d ch chuy n l n nh t c a t
T
4

ng

c ..................................................................................................................... 19
T
4

Hình 1.7: Ph

T
4

ng pháp Bauer đ d tính đ lún trong cát ............................. 21
T
4

Hình 2.1: Mô hình đàn h i tuy n tính. ............................................................ 23
T
4

T
4

Hình 2.2: Mô hình đàn h i phi tuy n .............................................................. 25
T
4

Hình 2.3:
T
4

T
4

ng cong quan h

lg E t ~ lg σ3 .................................................. 25

T

4

Hình 2.4: Mô hình và nguyên lí Kelvin - Voigt .............................................. 29
T
4

T
4

Hình 2.5: Các d ng m t n đ nh c a t

ng ch n ............................................ 30

Hình 2.6: M t s hình nh thi công t

ng c Barrette ................................... 48

Hình 2.7: M t s hình nh thi công t

ng c ván thép b ng các lo i máy rung

T
4

T
1

T
1

T
4

T
1

khác nhau......................................................................................................... 49
Hình 2.8: M t s hình nh v t

ng c ván thép trong công trình ng m Vi t

Nam ................................................................................................................. 50
Hình 2.9: M t s hình nh v thi công c t xi m ng đ t .................................. 53
Hình 2.10: Làm t
T
1

ng d n h

ng (b

c 1) ................................................... 55


Hình 2.11: Quá trình đào đ t sâu xu ng theo t

ng d n h

Hình 2.12: L p đ t l ng c t thép gia c

c 3) ..................................... 56

T
1

ng (b

T
1

Hình 2.13:
T
1

bê tông (b

ng (b

c 4) ...................................................................... 56

Hình 2.14: L p l i quá trình t 2 t i 4 cho t i khi hoàn t t (b
T
1

Hình 2.15: Dòng ng m ch y qua ch t
T
1

Hình 2.17: Dòng ng m ch y t đ i ch a n
Hình 2.18: Dòng ng m ch y d

c 5) ............. 57

ng b n t ......................................... 58

T
1

Hình 2.16: Dòng ng m ch y d c theo b m t t

Hình 2.19: H m c n

c 2) ...... 56

i chân t

ng ch n .............................. 59

c ............................................... 59
ng ................................................ 59

c trong h móng làm cho đ t

xung quanh h móng

lún không đ u .................................................................................................. 60
Hình 3.1: B n đ v trí công viên Lê V n Tám, Tp. H Chí Minh................. 63
T
4

T
4

Hình 3.2: Ph i c nh t ng th công trình ......................................................... 63
T
4

T
4

Hình 3.3: M t b ng t ng th công trình .......................................................... 64
T
4

T
4

Hình 3.4: Tr đ a ch t ..................................................................................... 65
T
4

T
4

Hình 3.5: S đ tính cho m t c t B c-Nam ngoài khu v c r p phim ............. 70
T
4

T
4

Hình 3.6: S đ l
T
4

i ph n t h u h n cho m t c t B c-Nam ngoài khu v c

r p phim........................................................................................................... 70
T
4

Hình 3.7: S đ tính cho m t c t ông-Tây qua khu v c r p phim ............... 72
T
4

Hình 3.8: S đ l
T
4

T
4

i ph n t cho m t c t ông-Tây qua khu v c r p phim . 72
T
4

Hình 3.9: Chuy n v đ ng l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n ................ 74
T
4

T
4

Hình 3.10: Chuy n v ngang l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n ............. 75
T
4

Hình 3.11: Chuy n v đ ng l n nh t c a t

T
4

ng trong đ t qua các giai đo n . 77


Hình 3.12: Chuy n v ngang l n nh t c a t
T
4

Hình 3.13: Mô men u n c c đ i c a t

ng trong đ t qua các giai đo n 78
T
4

ng trong đ t qua các giai đo n ........ 79

Hình 3.14: Chuy n v đ ng l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n .............. 82
T
4

T
4

Hình 3.15: Chuy n v ngang l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n ............. 84
Hình 3.16: Chuy n v đ ng l n nh t c a t

ng trong đ t qua các giai đo n . 85

Hình 3.17: Chuy n v ngang l n nh t c a t

ng trong đ t qua các giai đo n 87

Hình 3.18: Mô men u n c c đ i c a t
T
4

ng ch n qua các giai đo n ............... 88
T
4

Hình 3.19: Chuy n v đ ng l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n c a 5
T
4

ph

ng án ........................................................................................................ 90
T
4

Hình 3.20: Chuy n v ngang l n nh t c a đ t n n qua các giai đo n c a 5
T
4

ph

ng án ........................................................................................................ 91

Hình 3.21: Chuy n v đ ng l n nh t c a t
T
4

T
4

các giai đo n c a 5 ph

giai đo n c a 5 ph

T
4

Hình 3.23: Chuy n v ngang l n nh t c a t
các giai đo n c a 5 ph

ng trái khu v c th

ng m i qua

ng án ........................................................................ 94
T
4

Hình 3.24: Chuy n v ngang l n nh t c a t
T
4

ng ph i khu v c bãi xe qua các

ng án .............................................................................. 94
T
4

Hình 3.25: Mô men u n c c đ i c a t
các giai đo n c a 5 ph

ng trong đ t khu v c th

ng m i qua

ng án ........................................................................ 95

Hình 3.26: Mô men u n c c đ i c a t
T
4

giai đo n c a 5 ph

ng ph i khu v c bãi xe qua các

ng án .............................................................................. 93

T
4

giai đo n c a 5 ph

ng m i qua

ng án ........................................................................ 92

Hình 3.22: Chuy n v đ ng l n nh t c a t
T
4

ng trái khu v c th

ng trong đ t khu v c bãi xe qua các

ng án .............................................................................. 95
T
4


Hình 3.27: Chuy n v đ ng l n nh t c a c c khoan nh i c a 5 ph

ng án ... 96

Hình 3.28: Chuy n v ngang l n nh t c a c c khoan nh i c a 5 ph

ng án . 96

T
4

T
4

Hình 3.29: L c d c l n nh t
T
4

c c khoan nh i c a 5 ph

T
4

T
4

ng án ................... 97
T
4


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
tài đ t ra có ý ngh a khoa h c và th c ti n cao. Hi n nay, t i các đô
th l n

Vi t Nam nh Hà n i, Thành ph H Chí Minh,… do t c đ phát

tri n nóng qu đ t b m t đã

tình tr ng g n nh c n ki t, các không gian

xanh, công trình công c ng ngày càng b thu h p, s c ép v nhà đ t, nhà ,
bãi đ xe, v n phòng làm vi c; m t đ giao thông ngày càng gia t ng.

gi i

quy t nh ng v n đ trên thì vi c phát tri n công trình ng m, v n đ chi u sâu
đô th , không gian ng m là m t xu th t t y u. C th trong nh ng n m g n
đây vi c xây d ng các tòa nhà cao t ng, cao c, các công trình giao thông đô
th ng m đang đ

c các c quan qu n lý nhà n

c, ch đ u t nghiên c u

ch n l a.
Trên th gi i,

các đô th l n thì không gian ng m, các công trình

ng m không còn gì là xa l (có th l y ví d ngay m t s đô th l n t i

ông

Nam Á nh Bangkok, Kuala-Lumpur, Singapore,…) vì h đã có s nghiên
c u, quy ho ch t lâu trong khi đó

Vi t Nam m i ch nêu ra nh ng khái

ni m ban đ u. Các quy đ nh, tiêu chu n v n còn thi u nhi u, th m chí n u có
thì c ng đã l c h u.
Công trình ng m là lo i công trình xây d ng r t ph c t p, đ r i ro cao,
đ u t ban đ u l n, xây d ng l n v n hành khai thác đ u đòi h i tính k thu t,
công ngh và trình đ cao... Khi thi công công trình ng m, h đào sâu s làm
thay đ i tr ng thái cân b ng t nhiên c a đ t đá, gây ra s thay đ i ng su t
và bi n d ng trong đ t

đáy h đào và các vùng xung quanh, đ c bi t trong

n n đ t y u. Trong th c t đã có khá nhi u công trình xây d ng b phá hu do
thi công h đào sâu bên c nh. Minh ch ng cho đi u này có th k t i hàng
lo t s c s t lún, s p nhà do thi công t ng h m x y ra trên đ a bàn Thành ph
H Chí Minh (Pacific, Cosaco…). Ph m vi nh h

ng và m c đ

nh h

ng

2

c a nh ng bi n đ i đó ph thu c vào nhi u y u t , trong đó bao g m y u t
v lo i đ t đá, đ c đi m c a n

cd

i đ t, ph

ng pháp thi công, ch ng đ

thành h đào sâu. Nghiên c u đánh giá và d báo nh ng bi n d ng n n đ t và
các công trình lân c n h đào sâu là m t trong nh ng yêu c u quan tr ng
trong quá trình thi t k và thi công h đào sâu, công trình ng m trong n n đ t.
Vi c hi u bi t đ y đ v nh ng đ c tính c a đ t n n, nh ng bi n đ i v tr ng
thái ng su t và bi n d ng c a n n đ t khi thi công h đào sâu, công trình
ng m s góp ph n đ m b o s

n đ nh c a công trình ng m c ng nh các

công trình xung quanh trên m t đ t.
tài t p trung nghiên c u phân tích các đ c tính c a đ t, mô hình hoá
s thay đ i tr ng thái ng su t c a n n đ t xung quanh công trình ng m, h
đào sâu, nh ng bi n d ng c a m t đ t và các công trình lân c n h đào.
Nghiên c u và đ xu t gi i pháp thi công, gi i pháp ch ng đ đ không gây
m t n đ nh cho các công trình xung quanh, h n ch s t lún m t đ t, đ y n i
công trình và đ m b o đi u ki n làm vi c bình th

ng c a các công trình lân

c n. Rõ ràng, đ tài đ t ra có ý ngh a khoa h c và th c ti n cao trong đi u
ki n đ a ch t và nhu c u phát tri n công trình ng m, không gian ng m trong
các thành ph l n c a Vi t Nam hi n nay.
2. M c đích và n i dung nghiên c u c a đ tài
• Nghiên c u c s lý thuy t c a các tr ng thái ng su t, bi n d ng c a
kh i đ t.
• Nghiên c u s thay đ i tr ng thái ng su t, bi n d ng khi thi công công
trình ng m, h đào sâu.
• Các gi i pháp gia c

n đ nh công trình ng m, h đào sâu.

• Mô ph ng và tính toán s thay đ i ng su t, bi n d ng c a đ t n n
trong và xung quanh h đào sâu, công trình ng m; s
ng m cho công trình th c t

n đ nh c a công trình

Thành ph H Chí Minh, Vi t Nam.


3

3. Cách ti p c n và ph

4.

ng pháp nghiên c u

• Ph

ng pháp t ng quan v các k t qu đã nghiên c u

• Ph

ng pháp nghiên c u lý thuy t

• Ph

ng pháp mô ph ng bài toán theo ph

it

ng pháp ph n t h u h n

ng và ph m vi nghiên c u
tài t p trung nghiên c u cho môi tr

ng đ t và áp d ng tính toán

cho m t công trình ng m c th t i Thành ph H Chí Minh, Vi t Nam.


4

Ch

ng 1: T NG QUAN

1.1 Gi i thi u chung v các công trình ng m đã thi công trên th gi i và
trong n c
1.1.1 Gi i thi u m t s các công trình ng m, h đào sâu trên th gi i
Các thành ph l n trên th gi i, do c n ti t ki m đ t đai và giá đ t ngày
càng cao nên đã tìm cách c i t o ho c xây m i các đô th c a mình v i ý
t

ng chung là tri t đ khai thác và s d ng không gian d

nhi u m c đích khác nhau v kinh t , xã h i, v n hóa, môi tr

i m t đ t cho
ng và có khi c

phòng v dân s n a.
M t s d ng công trình ng m trong đô th có th k t i là t ng ng m
c a các tòa nhà cao t ng, h th ng tàu đi n ng m, bãi đ xe ng m, nút giao
T
3

thông ng m, kho ch a ng m, h m dành cho ng

i đi b v.v…

Vi c xây d ng các lo i công trình ng m theo xu th hi n nay d n đ n
xu t hi n hàng lo t ki u h móng sâu khác nhau mà đ th c hi n chúng ng

i

thi t k và thi công c n có các bi n pháp ch n gi đ b o v thành vách h
đào và công ngh đào thích h p v m t k thu t – kinh t c ng nh an toàn v
môi tr
tr

ng và không gây nh h

ng x u đ n công trình lân c n đã xây d ng

c đó.
H

ng xây d ng “thành ph theo chi u th ng đ ng” r t u vi t trong

nh ng th p niên t i. Nh t B n xem h

ng phát tri n đô th b ng cách đi sâu

vào lòng đ t là m t trong nh ng bi n pháp gi i t a s đông đúc m t đ dân c
c a h cùng v i hai gi i pháp khác là lên cao và l n bi n.

Tokyo đã có quy

đ nh khi xây d ng nhà cao t ng ph i có ít nh t 5 t ng h m.
gara l n có kích th

c 156 x 54 x 27m g m 7 t ng đ

Matxcova, m t

c xây d ng l n đ u

tiên có s c ch a 2000 ô tô (n u đ t trên m t đ t c n đ n 50.000 m2 ).
P

d ng công trình này ng

xây

i ta đã ph i đào 274.000 m3 đ t, 4000 m3 bê tông đ
P

P

t i ch và 19.500 m3 bê tông c t thép đúc s n. Các t
P

P

P

d ng trong 6 tháng b ng ph

ng pháp “t

P

P

ng ch u l c đ

ng trong đ t”.

c xây

Gi nev (Th y


5

S ) b ng ph

ng pháp gi ng chìm ng

hình tròn cho 530 ô tô con, đ
cách m t đ

i ta đã xây d ng m t gara ng m 7 t ng

ng kính gara là 57m, sâu 28m, sàn trên cùng

ng ph 3m. Các t ng đ

c các ki n trúc s thi t k theo đ

ng

xo n c v i đ nghiêng đ m b o cho xe l u thông thu n l i.
B ng 1.1: Th ng kê m t s tòa nhà cao t ng trên th gi i có s d ng t ng h m
Tên công

trình

Tên thành ph
(qu c gia)

N m
hoàn
thành

S t ng
n i

S t ng
h m

Tháp
Willis

Chicago (M )

1974

108

3

Trung tâm
th ng
m i qu c
t H ng

Kông

H ng Kông
(Trung qu c)

2010

108

4

Tháp
Taipei
101

( ài loan)

2004

101

5

Tòa Tháp
đôi
Petronas

Kuala Lumpur
(Malaysia)

1998

88

5

Trung tâm
tài chính
qu c t

H ng Kông

2003

88

6

Hình nh
công trình


6

1.1.2 Gi i thi u m t s các công trình ng m, h đào sâu
Công trình có t ng h m đ u tiên sau n m 1954 đ
t ng h m c a nhà 11 t ng (móng c c đóng 12m), đ

Vi t nam

c xây d ng chính là

c Vi n Khoa h c Công

ngh Xây d ng (IBST) thi t k và S Xây d ng Hà N i thi công vào n m
1981. Cho t i nay t i các thành ph l n nh Hà N i và TP.HCM đã có nhi u
các toà nhà cao t ng có t ng h m, quy mô t 1 đ n 5 t ng h m, th m chí sâu
h n v i h đào sâu có chi u sâu đ n hàng ch c mét và chi u sâu c a t

ng

trong đ t đ n trên 40m. Ví d nh công trình Harbour View Tower (thành
ph H Chí Minh) g m 19 t ng l u và 2 t ng h m, có h móng sâu 10m, đã
dùng t

ng trong đ t sâu 42m, dày 0,6m v i t ng di n tích t

vây quanh m t b ng h móng 25 x 27m. Hay

ng 3200m2 đ
P

P

th đô Hà n i, tòa nhà

Vietcombank cao 22 t ng và 2 t ng h m có h móng sâu 11m c ng dùng
t

ng trong đ t sâu 18m, dày 0,8m v i t ng di n tích t

v i 101 neo đ t đ t

ng 2500m2 k t h p
P

P

hai cao trình +8,7m và +4,2m so v i cao trình +11m c a

m t đ t t nhiên.
B ng 1.2: Th ng kê m t s tòa nhà cao t ng có s d ng t ng h m đã đ
d ng Vi t Nam
STT

Tên công
trình

Thành ph

S t ng
n i

S t ng
h m

1

Tòa nhà
Vinaconex

(34 Láng
H )

Hà N i

27

3

2

Tòa nhà
VIT
Tower
(519 Kim
Mã)

Hà N i

20

3

Hình nh

c xây


7

3

Tòa nhà
Pacific
Place (Lý
Th ng
Ki t)

Hà N i

19

5

4

Tòa nhà
Panorama

TP.H Chí
Minh

25

3

5

Tòa nhà
Kumho

Asiana
Plaza

TP.H Chí
Minh

21

3

6

Tòa nhà
Saigon
Center

TP. H Chí
Minh

25

3

Ngoài các công trình nhà cao t ng v i nhi u t ng h m đang là xu th
c a s phát tri n không gian ng m trong các đô th , các lo i công trình ng m
khác c ng đã và đang đ

c l p d án đ u t xây d ng nh các h m đ

ng b

t i các nút giao thông trong thành ph , h th ng tàu đi n ng m (h m metro),
bãi đ u xe ng m, các t h p d ch v ng m, …
N m 2009 đã hoàn thành vi c thi công h m đ
ngã t Kim Liên t i thành ph Hà N i.
N i. H m có kích th
18,5m, chi u sâu 6,25m.

c dài 140m, đ

ng b t i nút giao thông

ây là h m c gi i đ u tiên t i Hà
ng d n dài 100m, chi u r ng h m


8

Hình 1.1: H m đ
1.2 Các s c h đào sâu th

ng b Kim Liên

ng g p trong quá trình thi công

V n đ đ m b o an toàn n đ nh cho h đào sâu và các công trình lân
c n luôn đ

c coi là yêu c u hàng đ u c a các bi n pháp thi công h đào. Tuy

nhiên do tính ch t ph c t p c a v n đ , v i nhi u nguyên nhân khác nhau, các
s c v h đào v n th

ng x y ra. S c h đào x y ra

nh ng m c đ , quy

mô, hình thái khác nhau và chi phí cho vi c kh c ph c s c là không nh .
1.2.1 Báo cáo c a Hi p h i nghiên c u và thông tin công nghi p xây d ng
Ciria
Báo cáo c a Ciria d a trên s th ng kê h đào x y ra Anh t n m
1973 đ n n m 1980. Các nguyên nhân chính gây nên nh ng s c nghiêm
tr ng c a h móng sâu đ

c trình bày nh b ng 1.3.
B ng 1.3: Báo cáo c a Ciria

STT

Nguyên nhân chính

T l (%)

1

Do h đào không có ch n gi

63

2

Do h th ng ch n gi làm vi c quá gi i h n

20

3

Do ch n gi không đ y đ

14

4

Do s m t n đ nh c a mái d c khi đào h

3


9

1.2.2 Báo cáo c a nhóm tác gi Trung Qu c
D a trên s th ng kê h n 160 s c h đào đã x y ra t i n

c này,

ng Nghi p Thanh và các c ng s (1999) đã đ a ra k t qu đánh giá v i 5
v n đ c n quan tâm nh trong b ng 1.4.
B ng 1.4: Báo cáo c a nhóm tác gi Trung Qu c (1999)
STT

T l (%)

Nguyên nhân chính

1

V n đ thu c đ n v qu n lý

2

V n đ thu c kh o sát

3,5

3

V n đ thu c thi t k

46

4

V n đ thu c thi công

41,5

5

V n đ thu c quan tr c

3

6

Qua đó ta th y nh ng sai l m thu c thi t k chi m đ n 46% tr
và do thi công chi m t i 41,5% tr
30% là khi thi công

ng vong v ng

t ng giá thành công trình, nh h
ng

ng h p, trong đó đ c bi t chú ý có đ n

n nđ ty uv im cn

v kinh t , th m chí gây th

ng h p

c ng m cao,… gây ra t n th t
i, làm ch m ti n đ thi công,

ng x u đ n sinh ho t bình th

ng c a

i dân trong vùng có công trình, gây h u qu không t t v m t xã h i.

1.2.3 M t s s c thi công h đào sâu Vi t Nam
n c ta, tuy ch a có s t ng k t và phân tích có h th ng nh ng đ u
đã x y ra s c l n ho c nh trong thi công h móng sâu nh s p l thành,
h ng h th ng ch n gi , gây lún n t nh ng công trình lân c n. Sau đây là m t
s s c công trình đã x y ra.
1.2.3.1 Công trình VietCombank
Công trình n m t i 198 ph Tr n Quang Kh i, Hà N i. Công trình g m
23 t ng n i, 2 t ng h m sâu 10,4m. Kích th

c m t b ng 33,5m x 51,0m. K t


10

c u h đào g m t
ngh t

ng ch n h đào là các t m panel, đ

ng trong đ t cao kho ng 18m. Các panel đ

đ -3m và -7m nghiêng góc 450 so v i ph
P

ch n đ

c neo làm 2 đ t t i cao

ng ngang. T i các góc c a t

ng

c đ t khung ch ng tam giác b ng thép H300.
nh h

công t
sát t

P

c thi công theo công

ng đ n công trình lân c n: K t qu quan tr c t th i đi m thi

ng ch n cho đ n khi k t thúc ph n ng m, t ng đ lún c a đ t n n
ng ch n là 9mm, ngoài ra gây nhi u v t n t nh cho các công trình

lân c n.
Nguyên nhân: Do ch t l

ng thi công trong các quá trình:

ào đ t, đ

bê tông, thi công neo trong đ t, th i gian đ th c hi n các quá trình đó v.v…
an toàn này c ng ph thu c r t nhi u vào ch t l
ngh t o ng l c tr

ng c a h neo và công

c cho neo.

1.2.3.2 Công trình tr s Ngân hàng Công th

ng Vietinbank

Công trình n m t i 108 ph Tr n H ng

o, Hà N i. Công trình g m

17 t ng n i cao 62,1m; 1 t ng h m sâu 5,8m. Kích th
32,9m. K t c u h đào g m t

c m t b ng 27,4m x

ng ch n h đào là c thép JSP3, cao kho ng

12m. Các thanh ch ng là thép hình I300 đ

c chia làm 2 đ t ch ng t i cao đ

-0,85m và -2,8m.
S c : Khi đào đ t đ t 1 đã x y ra s c do máy xúc va vào thanh
ch ng

cao đ -0,85m làm thanh ch ng b cong; khi đào đ n cao đ -5,8m đã

x y ra hi n t

ng m t n đ nh thanh ch ng, h thanh ch ng b bi n hình; sau

đó b gãy 2 thanh ch ng
hi n các v t n t

đ

cao đ -0,85m; t

ng c b chuy n v l n, xu t

ng n i b .

Nguyên nhân: Thi công không đ m b o an toàn k thu t nên làm cong
vênh thanh ch ng, ngoài ra các c thép không đ

c ti p xúc đ u v i d m đ

nên áp l c phân b không đ ng đ u gây m t n đ nh c c b . Khi thi công c t
thép móng, công nhân đã bu c thép vào h ch ng

cao đ -2,8m gây m t n


11

đ nh h ch ng, cùng v i t i tr ng l n do v t li u k t trên h móng c ng nh
vi c kh c ph c s c l n tr

c đó ch a đ m b o; t ng h p các y u t đã gây

nên s c g y 2 thanh ch ng.
1.2.3.3 Công trình Trung tâm Th
Công trình n m t i ph

ng m i Hàng h i Qu c t

ào Duy Anh, Hà N i. Công trình g m 2 kh i

n i cao 23 t ng và 4 t ng; 2 t ng h m sâu 8,1m và 7,1m. Kích th
54,2m x 105,6m. K t c u h đào g m t

ng ch n đ

c m t b ng

c s d ng 3 lo i: C c xi

m ng đ t D600 dài 12m, c thép JSP3 dài 12m và c c nh i BTCT D800 dài
12m. Các thanh ch ng là thép hình I300 đ

c b trí t i cao đ - 1m ch ng

xiên xu ng đáy móng t i đ u các c c nh i.
S c :T

ng ch n b ng c c nh i và c thép b nghiêng vào phía h

đào kho ng 15cm; m t nhà c p b n lân c n b đ và m t vài công trình khác
b n t. Xu t hi n m t s c c xi m ng đ t tách t do ra kh i kh i t
rút c thép c ng làm xu t hi n v t n t r ng kho ng 10cm cách t

ng. Khi

ng c 6m.

Nguyên nhân: Do h móng có di n tích l n và hình d ng m t b ng
ph c t p, nên đã s d ng các thanh ch ng I300 quá dài nên không đ đ
c ng. V trí ch ng đ là khá cao, b trí các thanh ch ng m t s đi m có m t
đ không đ dày (7m - 8m) nên thanh đ b võng gây chuy n v cho t
Ngoài ra khi thi công c c xi m ng đ t ch a đ t ch t l
không giao c t ti p giáp nhau; các t

ng nên m t s c c

ng c không ti p xúc đ u v i d m đ

c ng là nguyên nhân gây chuy n v c a t
1.2.3.4 Công trình Trung tâm th

ng c .

ng vào phía h móng.

ng m i Qu c t IBC

Công trình n m t i s 34 Ph Lê Du n, Qu n 1, TP. H Chí Minh.
Công trình g m 2 kh i n i cao 78,3m và 54,6m; 2 t ng h m sâu 11,6m. Kích
th

c m t b ng 109m x 70m. K t c u h đào g m t

d ng làm t

ng ch n đ ng th i s

ng t ng h m thi công theo công ngh t

ng trong đ t, cao


12

kho ng 18,5m đ n 20m. Các thanh ch ng là thép hình đ

c chia làm 3 đ t

ch ng t i cao đ -2m, -6m, -10m.
S c : T
30mm t i đ nh t

ng ch n BTCT b đ y nghiêng v phía h đào v i tr s
ng; xu t hi n n

m i n i c a 2 t m panel t
cùng v i n

c m a và n

c ch y vào h móng r t m nh qua v trí

ng li n k ; n

c ng m dâng t d

i h đào lên

c ch y t bên ngoài vào gây hi n t

ng l y l i

trong h móng.
Nguyên nhân: Do m t b ng h móng l n nên ph i chia thành các phân
đo n trong quá trình thi công, k t c u ch ng đ không đ
l

ng thi công panel t

t

ng d n đ n vi c b v ; h th ng tiêu thoát n

c hoàn ch nh; ch t

ng ch a đ m b o, đ c bi t là m i n i 2 t m panel

nghiên c u và thi t k hoàn ch nh; n

c h móng ch a đ

c ng m dâng t đáy h móng cu n trôi

các h t nh làm t ng đ r ng trong đ t gây hi n t
quanh, đ y tr i đáy h móng, làm t

c

ng lún s t m t đ t xung

ng d ch chuy n.

1.2.6.5 Công trình Cao c Residence (Tp H Chí Minh)
Công trình có 1 t ng h m, 12 t ng n i. Khi đào
móng, phát hi n n

ng Nguy n Siêu có h s t r ng 4x4m và sâu t 3-

4m và chung c Casaco (đ

ng Thi Sách, Q1) b lún nghiêm tr ng.

Nguyên nhân là do dùng c c l c xen làm t
c, nên khi hút n
cd

ng vây không ng n đ

c đ thi công t ng h m, thì c t n

thành h đào t o nên áp l c l n đ y n
đáy móng lên. N

i đáy h

c ng m phun lên r t m nh cu n theo cát h t nh . H u qu

là ngày 31/10/2007 hè đ

n

đ -8m d

iđ tđ

c lu n qua chân t

c

c chênh áp ngoài
ng vây đ y tr i

c thoát ra nh bình thông nhau, cu n theo

đ t cát làm s t lún n n các công trình xung quanh g n đó (trong ph m vi
“ph u” h th p m c n

c). Tr

c tình tr ng đó, ng

i ta đã ph i kh n c p l p

ngay các h đào sâu và h s t t o cân b ng áp l c đ tránh tình tr ng s t lún


13

ti p.
d

ng th i l p đ t các tr m quan tr c d ch chuy n, lún và đ ng thái n

c

i đ t đ tránh các r i ro có th x y ra.

1.2.6.6 Cao c v n phòng B n Thành TSC (Tp H Chí Minh)
Công trình này có di n tích m t b ng 10x40m và 2 t ng h m .Tháng
11/2007, trong khi đào h móng sâu, thì n

c ng m

m nh, làm ph ng tr i đáy h làm xê d ch t

ng c b ng c c l c xen kho ng

8cm.

t n n b s t lún làm n t đ

đáy h phun lên r t

ng h m lân c n và nghiêng t

ng ng n.

Do đó bu c ph i ng ng thi công và dùng bi n pháp khoan gi ng b m h n

c

ng m.
Nguyên nhân c a s c này là do dùng t
không h p lí. Chân t

ng c đang đ t

chênh áp l c b m hút n

ng c b ng c c ván thép

l p cát pha b o hòa n

c trong h đào thì n

c nên khi có

c phun m nh t đáy h lên

kéo theo đ t cát và gây s t lún.
1.2.6.7 Công trình tòa nhà Pacific (Tp H Chí Minh)
Công trình cao c Pacific có 5 t ng h m, 18 t ng n i. T

b ng bêtông c t thép dày 1m, thi công b ng công ngh t

ng t ng h m

ng trong đ t, khi

đào đ t đ thi công t ng h m th 5 thì phát hi n m t l th ng l n
t ng h m có kích th

c 0,2m x 0,7m. Dòng n

cát ch y t ngoài vào qua l th ng c a t
h t cách, nh ng không th b t đ

t

ng

c r t m nh kéo theo nhi u đ t

ng t ng h m. Công nhân đã dùng

c l th ng. N

c kéo theo đ t cát ch y ào

ào vào t ng h m, công nhân ph i thoát kh i t ng h m đ tránh tai n n có th
x y ra. S c công trình này đã làm s p đ hoàn toàn công trình Vi n nghiên
c u Khoa h c xã h i Nam B ngay bên c nh, tòa nhà S Ngo i V c ng b
lún n t nghiêm tr ng, Cao c Yoco 12 t ng và các tuy n đ

ng xung quanh

công trình Pacific c ng có nguy c b lún n t.
Nguyên nhân ch y u c a s c này là ch t l
h m không t t. L th ng l n

t

ng thi công t

ng t ng

ng t ng h m có th là do đ bê tông không


14

đúng quy trình và dùng Bentonite không đúng yêu c u gây s t l đ t

h đào.

t cát s t l l n v i Bentonite chèn vào bêtông làm cho bêtông b r i x p t o
nên l th ng.

t bên ngoài t ng h m là cát pha bão hoà n

c, là lo i cát ch y

nên ph i dùng lo i Bentonite đ c bi t có dung tr ng d = 1,15g/cm3 ch không

P

đ

c dùng lo i thông th

M t khác, m c n
th ng

t

cd

ng cho đ t lo i sét có d = 1,04g/cm3.
P

P

i đ t bên ngoài t ng h m r t cao ( c t -1,5m), l

ng t ng h m n m

đ sâu 20m, t c là có c t n

chênh nhau đ n 18,5m. V i m t c t n

c v i áp l c l n

c có áp l c cao t i 18,5 atm nh v y,

ch a đ y trong t ng các b i tích h t nh và các pha bão hòa n
l th ng

P

c, thì khi có

t ng h m cho nó thoát, dòng ch y s r t m nh kéo theo đ t cát

ch y vào t ng h m đ ng th i làm r ng x p, làm xói l và phá ho i đ t n n
c a móng các công trình lân c n, khi n cho các công trình đó b bi n d ng, b
s t lún, th m chí b phá ho i.
1.3 M t s k t qu nghiên c u v h đào sâu
1.3.1 M t s nghiên c u th c nghi m v h đào sâu có ch ng đ
Bên c nh các l i gi i lý thuy t nhi u tác gi đã ti n hành thí nghi m đo
giá tr áp l c đ t ch đ ng và b đ ng trên mô hình trong phòng thí nghi m và
hi n tr

ng đ xác đ nh các giá tr v áp l c ngang, đ d ch chuy n c a t

ng

ch n, đ lún s t c a đ t n n xung quanh h đào v.v…
1.3.1.1 T

ng m m - Thí nghi m c a G.A. ubrova

Thí nghi m c a G.A.

ubrova đã ch ng t khi t

ch u áp l c đ t thì bi u đ phân b áp l c đ t có d ng đ
N u ph n gi a thân t
(đ

ng cong hình 1.2.

ng b bi n d ng nhi u thì bi u đ phân b áp l c đ t

ng 1) s càng cong và c

2). N u chân t

ng b bi n d ng do

ng đ áp l c đ t

ph n trên t ng lên (đ

ng có chuy n v v phía h đào thì giá tr áp l c

t ng lên r t nhi u (có khi t ng 2,5 l n so v i áp l c ban đ u) còn c
l c

ph n d

i l i gi m đi (đ

ng 3).

ng

ph n trên
ng đ áp