Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu mái hầm đến lún bề mặt với công trình hầm chui

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU
MÁI HẦM ĐẾN LÚN BỀ MẶT VỚI CÔNG TRÌNH HẦM CHUI
NGUYỄN THỊ QUỲNH NHƢ*

Influence of flat roof structure of shallow tunnels on the settlement of
the ground
Abstract: This article introduces the research results about the
comparision of the influences of the dome structure and flat roof of
shallow tunnels on the settlement of the ground above them. The article
also presents the displacement of the ground above the structure within the
interaction of the tunnel roof of the tunnel constructed by the barrette
construction method. From the results of research, some comments,
reviews and recommendations are resulted in.
Keywords: Foundation; tunnel roof; displacement; stress; underground; barrette
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Do quĩ đất đô thị có giới hạn nên ngày nay
nhu cầu thi công các công trình ngầm để làm bãi
đỗ xe, đường giao thông ngầm qua các điểm
giao cắt ngày càng tăng. Tuy nhiên việc thi công
các công trình ngầm cũng thường gây ra các ảnh
hưởng đến kết cấu của các công trình lân c n
nếu không được tính toán trước và l a chọn biện
pháp thi công phù hợp. Vì v y việc nghiên cứu
trạng thái chuyển vị của nền đất và độ lún phía

trên công trình ngầm mang tính khoa học và
th c tiễn rõ rệt.
2. PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết, l a chọn phương án
cấu tạo mái, l a chọn sơ đồ tính, phương pháp

tính toán phù hợp. Từ phân tích các kết quả tính
toán trên phần mềm Plaxis, đưa ra những nh n
xét về phương án hợp lý.
2.2. Sơ đồ tính toán hầm

Hình 1. Sơ đồ tính toán cho trường hợp mái phẳng

Hình 2. Sơ đồ tính toán cho trường hợp mái vòm

- Để* tính toán, tác giả th c hiện tính toán

cho một công trình hầm giả định có mái phẳng
và mái vòm, vùng khảo sát rộng 50m và cao
25m, nóc hầm cách mặt đất 5m, khẩu độ hầm
10m. Kích thước này được chọn sao cho chuyển
vị ngang từ biên đứng bằng 0 và chuyển vị đứng
trên biên ngang bằng 0.

* ThS. y d ng Cầu hầm Tr ng Đ i h c
V n tải
DĐ: 0982 187716
Email:

10

iao thông

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019

- Xét bài toán có m c nước ngầm cách mặt
đất 20m.
- Kết cấu được đặt lên một lớp đất đồng nhất
đẳng hướng với các số liệu như sau: môi trường
xung quanh là đất sét có trọng lượng riêng sat =
18 kN/m3, góc ma sát trong  = 250, l c dính
Cref = 5 kN/m2
- Xét bài toán phẳng, chiều dọc hầm lấy bằng 1m
- Các đặc trưng hình học từ sơ đồ tính gồm
Tường BTCT M300 dày dtường = 1,0m, độ cứng
dọc tr c EA = 2,65*106KN/m, độ cứng chống
uốn EI = 2,21*105KNm2/m, nóc BTCT M300

Hình 3.

ớng chuyển vị của n n đất và
công trình (n c phẳng)

dày dnóc = 1,0m, độ cứng dọc tr c EA =
2,9*106KN/m, độ cứng chống uốn EI =
2,42*105KNm2/m
- Tải trọng trên mặt đất q = 20kN/m2 lấy theo
tiêu chuẩn.
3. KẾT QUẢ NGHI N CỨU ẢNH
HƢỞNG CỦA CẤU TẠO MÁI VÕM ĐẾN
ĐỘ LÖN Ề MẶT SO VỚI MÁI PHẲNG
KHI HẦM ĐẶT NÔNG
3.1. Khảo sát tính toán ảnh hƣởng của kết
cấu hầm nóc phẳng đến lún bề mặt với công
trình hầm

Hình 4. Sơ đồ chuyển vị của cả hệ (n c phẳng)

3.2. Khảo sát tính toán ảnh hưởng của kết cấu hầm nóc cong đến lún bề mặt với công
trình hầm

ình 5.
ớng chuyển vị của n n đất và
công trình (nóc vòm cong)
Sau khi khảo sát chuyển vị của mặt đất và
nghiên cứu tại những điểm cách nhau 1m,
điểm đầu tiên nằm trên mặt đất, tại tr c đối
xứng của hầm. Do hệ đối xứng, chịu tải
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019

ình 6. Sơ đồ chuyển vị của cả hệ
(nóc vòm cong)
trọng đối xứng nên chỉ tiến hành khảo sát
một bên kết cấu, điểm khảo sát xuất phát từ
tr c đối xứng của công trình, bề rộng khảo
sát sang mỗi bên tính từ tr c đối xứng là
11


25m. Sau đó nóc hầm được lấy theo 5 giá trị
khác nhau là 0,6m; 0,8m; 1,0m; 1,2m; 1,4m
để thu n tiện cho việc khảo sát và tính toán.

ình 7. Biểu đồ chuyển vị của hầm n c phẳng

ình 8. Biểu đồ chuyển vị của hầm n c vòm

ình 9. Biểu đồ so s nh chuyển vị U của n c
vòm và n c phẳng

Hình 10. Biểu đồ so s nh chuyển vị theo
ph ơng đứng của n c vòm và n c phẳng

ình 11. Biểu đồ so s nh chuyển vị hi độ dày
vòm thay đổi

ình 12. Biểu đồ so s nh chuyển vị ph ơng
đứng hi độ dày vòm thay đổi

Hình 13. Khảo sát chuyển vị theo ph ơng đứng
hi độ s u thay đổi
12

Kết quả đưa ra được các số liệu, từ đó các
biểu đồ chuyển vị của đất được xây d ng
như trong biểu đồ sau:

4. NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ
1. Hình 9 thể hiện chuyển vị tổng U của mặt
đất trong trường hợp nóc phẳng và nóc vòm là
khác nhau. Hầm nóc phẳng có độ lún lớn phía
trên tại vị trí giữa nóc =0,043m, cách xa tường
khoảng 4m thì độ lún max= 0,093m.
Hầm nóc vòm có độ lún phía trên tại vị trí
giữa nóc =0,021m, xa tường khoảng 4m độ

lún max= 0,062m. Do đó ta thấy độ lún của
môi trường đất đá trên nóc phẳng lớn hơn độ
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019


lún của môi trường đất đá phía trên nóc vòm.
Điều này còn có thể hiểu được vì tường có
chiều cao đến mặt đất và tường bị nghiêng
vào trong.
2. Hình 10 so sánh chuyển vị lún theo
STT
Chuyển vị
Chuyển vị max
1
Chuyển vị min
2
3

Nóc phẳng
-0,071
0,00

Chuyển vị tại tr c đối xứng

0,014

Khi càng xa ra khỏi tường hầm thì chuyển vị
càng tiến về giá trị ban đầu bằng 0, theo bảng số
liệu thì với hầm nóc phẳng, phạm vi an toàn cho
các công trình liền kề cần đảm bảo xa tường hơn

so với hầm nóc vòm. Trong thành phố ch t hẹp,
nhiều công trình gần kề thì việc l a chọn
phương án hầm nóc vòm có lợi hơn cần được
xem xét kỹ.
3. Hình 11 cho ta thấy khi thay đổi độ cứng
của vòm với các giá trị 1m, 0,8m, 0,6m
chuyển vị lún phía trên nóc vòm thay đổi, vòm
0,6m có chuyển vị lún lớn hơn vòm 0,8m và
lớn hơn vòm 1m, điểm có chuyển vị lún lớn
nhất có vị trí và giá trị khác nhau như trong
biểu đồ.
4. Hình 12 còn cho ta thấy khi thay đổi độ
dày nóc vòm, chuyển vị lún Uy của mặt đất
tại tr c đối xứng giảm đi rõ rệt từ -0,06 đến
-0,04. Vòm càng mỏng thì độ lún càng lớn, ở
vị trí ngoài tường ra xa khoảng 17m thì độ
lún của mặt đất là như nhau, không ph
thuộc chiều dày nóc hầm. Độ lún mặt đất lớn
nhất theo phương đứng cũng có tọa độ tại
X =33,0 m.
Khi độ cứng thay đổi cho cả hai phương án
mái phẳng và mái vòm, các chuyển dịch đều
thay đổi. Do đó cần phải tính toán với độ cứng

Ng

phương đứng Uy của nóc phẳng và nóc vòm có
cùng chiều dày d = 1m. Xét chuyển vị tại vị trí
tr c đối xứng của nóc, vị trí có giá trị max (cách
tường khoảng 4m) và vị trí cho giá trị min, ta có

bảng kết quả dưới đây.
Nóc vòm
-0,053
0,00
0,020

Ghi chú
Cách xa tường 4m
Cách xa tường 20m
Cách xa tường 17m

cần thiết đảm bảo sức mang tải của kết cấu và
từ đó kết lu n về độ lún của bề mặt.
5. Hình 13 cho ta thấy khi ta khảo sát
chuyển vị lún ở những độ sâu khác nhau thì độ
lún khác nhau, ở độ sâu 22m lún nhiều hơn ở
độ sâu 23,5m và 25m. Từ kết quả có thể thấy
được việc l a chọn độ sâu cần được phân tích
c thể. Khi độ sâu càng lớn thì độ lún càng nhỏ
nhưng giá thành công trình tăng cao do đó cần
có phân tích cho từng trường hợp để l a chọn
chiều sâu hợp lý.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Thế Phùng, “Công nghệ thi công
công trình ngầm bằng phương pháp tường trong
đất”, NXB Giao thông V n tải Hà Nội, 1998.
[2] Nguyễn Văn Quảng, “Chỉ dẫn thiết kế và
thi công cọc Baret, tường trong đất, neo trong
đất”, NXB Xây D ng, 2003.
[3] Đỗ Như Tráng, “Giáo trình công trình

ngầm”, NXB HV Kỹ thu t Quân s , 1995.
[4] Nguyễn Quốc Hùng, Nguyễn Thế Phùng,
“Thiết kế công trình hầm giao thông”, NXB
Giao thông V n tải Hà Nội, 2004.
[5] Nguyễn Bá Kế, “Thiết kế và thi công hố
móng sâu”, NXB Xây d ng, 2002.

i phản biện: GS.TS. ĐỖ NHƯ TRÁNG

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019

13