Tổng quan về thiết kế - Thi công hố đào sâu, công trình ngầm

26 Khoa hoùc Coõng ngheọ

TNG QUAN V THIT K - THI CễNG H O SU,
CễNG TRèNH NGM
Lờ Hong Vit *
Túm tt
Nhu cu s dng khụng gian ngm di mt t xõy dng cụng trỡnh v xõy chen trong cỏc ụ th
ngy cng ph bin v cp thit, c bit l cỏc thnh ph ln nh H Ni, Thnh ph H Chớ Minh.
Trong khong thi gian t nhng nm 2000 n nay, vic thit k, thi cụng cỏc cụng trỡnh ngm mt s
cụng trỡnh ó gõy ra nhng s c lm h hng nghiờm trng cỏc cụng trỡnh lõn cn. Trong bi vit, tỏc
gi trỡnh by mt cỏch tng quan nht v nhng c im, cỏc lai kt cu tng chn, nhng nguyờn
tc c bn v thit k v trỡnh t tớnh toỏn thit k thi cụng h o sõu, cụng trỡnh ngm.
T khúa: Thit k, Thi cụng, H o sõu, Cụng trỡnh ngm, Tng chn t.
Abstract
The use of underground space for construction is increasingly common and urgent in the urban,
especially in big cities such as Ha Noi and Ho Chi Minh. From the year 2000, the execution of someunderground construction projects has faced significant damages affecting neighboring buildings. This
paper generally introduces specifications and structure of guard walls, basic principles in design and
process of constructive calculation for the deep excavations and underground works.
Keywords: Desgin, Construction, Deep excavations, Underground, Retaining walls.
1. t vn
Tc phỏt trin ụ th rt nhanh cỏc thnh
ph ln ca nc ta nh Th ụ H Ni, TP.HCM
trong nhng nm qua lm cho din tớch t xõy
dng ngy cng b thu hp ỏng k. ỏp ng
nhu cu xõy dng cỏc cụng trỡnh phc v cho i
sng dõn sinh cỏc thnh ph ó v ang khai
thỏc khụng gian ngm di mt t nh cụng
trỡnh dõn dng t 4-6 tng hm, cụng trỡnh giao
thụng s dng tu in ngm sõu di mt t n
hng chc một; s dng cú hiu qu khụng gian
ngm v m bo an ton cỏc cụng trỡnh lõn cn,

vic nghiờn cu, phõn tớch ỏnh giỏ cỏc gii phỏp
thit k thi cụng cỏc loi cụng trỡnh ny l ht sc
cn thit.

- Ngy 26 thỏng 7 nm 2007, ton b cn nh
4 tng lu (s 792C ng Nguyn Kim, qun
Gũ Vp, TP. H Chớ Minh) ó sp do quỏ trỡnh
xõy dng hm. Nguyờn nhõn c xỏc nh l do
t ý o hm sõu 5m m khụng cú bin phỏp thi
cụng hp lý bờn cnh a ch 792A, 792B, cng
vi nhng cn ma ln trong nhiu ngy ó lm
sp hon ton cn nh 792C ng Nguyn Kim.

2. Mt s s c cụng trỡnh ngm
Do vic thit k v thi cụng cỏc cụng trỡnh h
múng sõu ụi khi ớt c cỏc n v quan tõm
ỳng mc nờn ó xy ra mt s trng hp ỏng
tic, gõy khụng ớt thit hi v ngi v ti sn. Cỏc
s c cú th gp nh b st l h múng, gõy lỳn
st, nt n v sp cụng trỡnh lõn cn. Sau õy
l mt s s c cụng trỡnh liờn quan n h o,
cụng trỡnh ngm:

*

Hỡnh 1. Cn nh 4, 5 tng s 792C sp nm 2007

- Lỳc 19 gi 35 phỳt ngy 09 thỏng 10 nm
2007, ton b khu nh hn 100m2 gm mt trt,
mt lu l vn phũng ca tp chớ Khoa hc Xó

hi (thuc Vin Khoa hc Xó hi Nam B, s
49 ng Nguyn Th Minh Khai, Phng Bn
Nghộ, Qun 1, TP.HCM) ó sp hon ton.

Thc s - Khoa xõy dng Trng i hc Xõy dng Min Tõy

S 11, thỏng 12/2013 26


Khoa hoùc Coõng ngheọ

27

Nguyờn nhõn ban u xỏc nh l do trong khi thi
cụng cụng trỡnh s 43-45-47 ng Nguyn Th
Minh Khai (cao c Pacific) phn múng thỡ tng
võy giỏp ranh vi Vin Khoa hc Xó hi Nam B
b thng kộo theo nc, cỏt v mt phn cn nh
trờn b sp.

Hỡnh 6. Sp hm ng tu in ngm (MRT)
ti Singapore, nm 2004

3. c im cụng trỡnh h o sõu
Hỡnh 2. Hin trng tng ngm to nh Pacific,
TPHCM sau khi xy ra s c

Hỡnh 3. Vin Khoa hc Xó hi Nam B sau khi
xy ra s c

Hỡnh 4. Block 1, to nh HighLand Tower
(Malaysia) sp nm 1993

Hỡnh 5. Ton cnh trm bm nc thi
Bangkok (Thỏi Lan) b sp nm 1997

Cụng trỡnh h o sõu l mt trong nhng loi
cụng trỡnh c bit ca ngnh xõy dng v cú
nhng c im c bn nh sau:
(1). Cụng trỡnh s dng kin thc ca nhiu
ngnh khoa hc v t ỏ, v kt cu v k thut
thi cụng v cỏc ngnh khoa hc tng hp ang cũn
ch phỏt trin v mt lý lun.
(2). iu kin a cht ca t bin i trong
phm vi khỏ rng, tim n nhiu ri ro rt phc
tp, tớnh khụng ng u ca a cht thy vn nh
hng rt ln n s liu kho sỏt, kt qu kho
sỏt cú tớnh phõn tỏn ln, khụng i din c tng
th cho a cht ca cỏc tng t nờn tớnh chớnh xỏc
cỏc s liu kho sỏt khụng cao lm khú khn cho
vic thit k thi cụng h o sõu v cỏc cụng trỡnh
ngm. c bit l trong iu kin t yu, mc
nc ngm dõng cao v cỏc iu kin hin trng
phc tp d sinh ra trt l t, mt n nh h o,
chuyn dch v trớ ca tng chn, ỏy h o tri
lờn, tng chn b rũ r nc do nc ngm, nh
hng nghiờm trng n cỏc cụng trỡnh xõy dng,
cỏc ng ng, cụng trỡnh ngm xung quanh.
(3). Cụng trỡnh cú khi lng cụng vic rt
ln, giỏ thnh cao, cú k thut thi cụng rt phc

tp, phm vi nh hng rng, nhiu yu t bin i
v nhiu ri ro cú th xy ra s c trong quỏ trỡnh
thi cụng. ỏp ng cho nhu cu phỏt trin ụ th
ln v tp trung nhng khu t nh hp, dõn c
ụng ỳc, iu kin thi cụng khú khn, khụng th
o múng cú mỏi dc, yờu cu phi m bo n
nh cỏc cụng trỡnh lõn cn v khng ch chuyn
dch l rt quan trng.
4. Phõn loi tng chn, trỡnh t thit k, thi
cụng h o sõu, cụng trỡnh ngm
4.1. Phõn loi tng chn h o
S 11, thỏng 12/2013 27


28 Khoa hoùc Coõng ngheọ
Tng chn h o c phõn loi theo 3 cỏch:
phng thc o; c im chu lc ca kt cu;
chc nng kt cu. C th nh sau:
4.1.1. Phõn loi theo phng thc o
(a). o h khụng cú chn gi
- o thng ng
- o cú mỏi dc gm cú: o cú mỏi dc khi
khụng cú nc ngm; o cú mỏi dc thoỏt nc
bng mỏng h; o cú mỏi dc khi h mc nc
ngm bng ging.
(b). o h cú chn gi
- o kiu cụngxon (cú neo hoc khụng cú neo)
- Cc bn thộp, cc ng thộp, cc bn bờ tụng
ct thộp (BTCT).
- Cc khoan nhi BTCT, tng chn t t

hp bng mt hoc hai hng cc nhi khoan l v
bm va hoc cc t trn vụi, cc t xi-mng,
cc bm quay.
- Tng liờn tc bng BTCT, cc t trn vụi,
cc t xi-mng.
- Kt cu chng gi bng ging chỡm, tng
chn kiu trng lc.
- Cc chn gi t ct cng: kiu o chn gi
hỡnh vũm, kiu s dng cỏc thanh chng, kiu s
dng kt cu chn gi vi neo t (cc chn t,
kiu bu neo, inh t, thanh neo d ng lc v
thanh neo khụng d ng lc).
(c). o kt hp hai phng phỏp (a) v (b)
Thi cụng theo trỡnh t: u tiờn úng cc bn
o phn gia bờ tụng cụng trỡnh ngm
gia thanh chng ngang v chộo o t xung
quanh v thi cụng tip.
(d). o ngc v bỏn ngc (Top down)
Theo trỡnh t: u tiờn lm cc nhi hoc tng
chn (cc bn, barret, tng liờn tc) bờ tụng
t sn tng trt - sn tng hm t trờn xung v li
dng nú lm kt cu chn gi.

b ng ỏy h o gi thnh h o.
4.1.2. Phõn loi theo kt cu chn gi
(a). Kt cu chn gi chu ỏp lc b ng
- Cc: cc nhi BTCT, cc BTCT ỳc sn, cc
trn sõu, cc phun quay, cc nho trn.
- Bn: thộp hỡnh ch I, bn BTCT hỡnh ch
nht, ch C, bn composit,

- ng: cc thộp ng cú thanh neo, cc BTCT
cú thanh neo.
- Tng: tng trong t ( ti ch, ỳc sn),
tng trng lc t xi-mng.
- Chng: chng gi bng thộp, BTCT, g,
(b). Kt cu chn gi chu ỏp lc ch ng.
- Phun neo chn gi (bm va, kộo neo,
thanh neo,).
- Tng bng inh t chn gi (bao gm
ci thộp gia cng).
4.1.3. Phõn loi theo chc nng kt cu
(a). B phn chn t
- Kt cu chn t thm nc nh: cc thộp,
cc nhi, cc tng hp nht, chn gi bng inh
t, bng ci ct gia cng.
- Kt cu chn t ngn nc nh: tng liờn
tc trong t, tng bng cc t xi-mng hoc
cc khoan nhi, cc bn thộp hoc cc bn BTCT,
tng vũm cun khộp kớn.
(b). B phn gi tng kiu thanh chng
v neo.
- Kiu t ng (cc, cụngxon, tng).
- Neo kộo (dm, cc, neo kộo), neo t.
- Chng xiờn, chng bng h dm.
- H dm ai lng tng.
- Thi cụng Top down.

(f). o cú gia c thnh v ỏy h o: gia c
thnh h o bng bm va, mng húa cht hoc
xi-mng t kt hp li thộp, inh t, neo bng

bờ tụng, hoc gia c bng bm va dựng ỏp lc t
S 11, thỏng 12/2013 28


Khoa hoïc Coâng ngheä

29

4.2. Trình tự thiết kế và thi công hố đào sâu và công trình ngầm
CÔNG TRÌNH HỐ ĐÀO SÂU

ĐIỀU TRA VÀ KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT

Khảo sát địa chất công trình
và địa chất thủy văn

Điều tra môi trường
xung quanh

Kiến nghị phương án đào
đất và chắn giữ hố đào

Giải pháp hạ mực nước
ngầm và các chú ý gì?

BÁO CÁO KHẢO SÁT
Đấu thầu thi công
So sánh chọn phương
án chắn giữ hố đào, hạ
mực nước ngầm,…

Giá
thành

Phương
pháp đào

Phương
pháp chắn
giữ hố đào

Phương pháp
hạ mực nước
ngầm

Phương
pháp quan
trắc

Khả năng gây
sự cố, cách
khắc phục

Ảnh hưởng
công trình
xung quanh

Tiến
độ thi
công

CHỌN NHÀ THẦU THI CÔNG
Xác định sơ bộ phương án
Khi H>6m cần thẩm
định của chuyên gia

ĐƠN VỊ THI CÔNG

Thiết kế chắn giữ
Thiết kế hạ mực nước ngầm

Thiết kế biện pháp thi công đào,
chắn giữ và hạ mực nước ngầm
Thi công đào, chắn giữ và hạ
mực nước ngầm
Thi công công trình ngầm

ĐƠN VỊ THIẾT KẾ

QUAN TRẮC

Đạt

Không đạt
XỬ LÝ HƯ HỎNG

NGHIỆM THU
Lấp đất, thu hồi kết cấu chắn giữ
Bàn giao công trình ngầm
Kết thúc quá trình thi công hố đào

Hình 7. Sơ đồ trình tự thiết kế - thi công hố đào sâu và công trình ngầm

Số 11, tháng 12/2013 29


30 Khoa hoùc Coõng ngheọ
5. Nguyờn tc tớnh toỏn thit k h o sõu v
cụng trỡnh ngm

(2). Tớnh toỏn n nh do chuyn v ngang theo
hng mt bờn ca tng chn.

5.1. Nguyờn tc thit k kt cu chn gi h o

(3). Tớnh toỏn n nh trt ỏy chõn tng
v n nh mt trc ca tng (do d ti).

(1). An ton, tin cy: m bo cng , n
nh, s bin dng ca kt cu chn gi, m bo
an ton cho cụng trỡnh xung quanh.
(2). Tớnh kinh t: cú giỏ thnh hp lý, hiu qu
kinh t k thut rừ rng trờn c s tng hp cỏc tiờu
chớ: Thi gian thi cụng, vt liu, thit b, nhõn lc
thi cụng v bo v mụi trng xung quanh.
(3). Thun li v thi gian thi cụng: trờn c
s tin cy, hiu qu kinh t, iu kin thi cụng
thun li nhm rỳt ngn thi gian thi cụng.
5.2. c im thit k kt cu chn gi h o
(1). Tớnh khụng xỏc nh ca ngoi lc: ỏp lc

ch ng, ỏp lc b ng ca t v ỏp lc nc s
thay i theo iu kin mụi trng, phng phỏp
thi cụng, v giai on thi cụng.
(2). Tớnh khụng xỏc nh bin dng: vic khng
ch bin dng l yu t rt quan trng trong thit
k tng chn gi, nhng cú rt nhiu yu t nh
hng n bin dng nh: cng ca tng, cỏch
b trớ thanh chng (hoc neo) v c tớnh mang ti
ca kt cu, tớnh cht ca t nn, cht lng thi
cụng, cỏc kt qu quan trc hin trng,
(3). Tớnh khụng xỏc nh ca t: tớnh cht
khụng ng nht ca t nn v ph thuc vo v
trớ ly mu, phng phỏp thớ nghim khỏc nhau
v giai on thi cụng khỏc nhau s cho kt qu
v tớnh cht ca t cng khỏc nhau rt ln, dn
n lc tớnh toỏn tỏc dng lờn tng cng thay i
khỏc nhau.

(4). Tớnh toỏn chng dũng thm do ỏp lc nc
ngm tỏc ng lờn tng chn v ỏy h o.
(5). D bỏo lỳn v chuyn v ngang ca khu
vc xung quanh lm nh hng n cụng trỡnh
lõn cn.
(6). Tớnh toỏn cỏc im ni, mi ni ca
tng chn.
(7). Tớnh toỏn h mc nc ngm bờn trong v
bờn ngoi h o trong tng giai an thi cụng.
(8). Chn phng phỏp o ti u nhm gim
thiu phỏt sinh s c v nh hng i vi mụi
trng, vi cụng trỡnh lõn cn.

5.4. Quan trc
Quỏ trỡnh thi cụng h o sõu v cụng trỡnh
ngm phi thng xuyờn quan trc cỏc cụng vic
c th sau:
(1). Bin dng v ni lc ca mt s cu kin
chng gi ch yu nh: Lc dc trc ca thanh
chng, chuyn v ng v ngang nh tng,
ng cong bin dng theo phng ng ca
tng, lỳn hoc st/tri ca cỏc cc c lp.
(2). Bin dng ca khi t xung quanh h o,
n nh ca vỏch h o, s thay i mc nc
ngm v ỏp lc nc l rng, tri v st ỏy
h o.
(3). Quan trc lỳn, chuyn v, ca cỏc
cụng trỡnh lõn cn xung quanh.

5.3. Nguyờn tc tớnh toỏn thit k kt cu chn
gi h o

6. Nhn xột tho lun

Do ni lc v bin dng tớnh toỏn trong cỏc kt
cu chu lc ca cu kin chn gi luụn thay i
theo s bin thiờn ca quỏ trỡnh thi cụng nờn cn
phi tớnh toỏn nhng giai on c trng nht
ca quỏ trỡnh thi cụng, ng thi xột nh hng
ca giai on thi cụng trc n giai on thi cụng
sau khi tớnh toỏn ni lc v bin dng ny. Cỏc
thụng s tớnh toỏn thit k tng chn c bn gm:
(1). Tớnh toỏn n nh tng th ca mỏi dc

h o.

(1). H o sõu, cụng trỡnh ngm l lai cụng
trỡnh c bit. Vic tớnh toỏn, thit k, thi cụng cỏc
kt cu chn gi h o sõu l rt a dng v luụn
tim n nhiu s c cụng trỡnh, vỡ nú ph thuc vo
rt nhiu yu t. Cn nhn mnh rng khụng cú
loi cụng trỡnh xõy dng no m cỏc khõu t kho
sỏt, thit k, thi cụng v quan trc li cú yờu cu
nghiờm ngt v gn bú cht ch nh i vi cụng
trỡnh h o sõu ca cỏc cụng trỡnh ngm.

6.1. Nhn xột

S 11, thỏng 12/2013 30


Khoa hoùc Coõng ngheọ
(2). Vic tớnh toỏn thit k lai cụng trỡnh ny
c s dng kin thc ca nhiu ngnh khoa hc
v t ỏ, v kt cu, v k thut thi cụng v cỏc
ngnh khoa hc tng hp khỏc.
(3). Kt qu kho sỏt a cht thy vn, gii
phỏp thit k - tớnh toỏn (bng phng phỏp s v
phng phỏp phn t hu hn), lai kt cu chn
gi, phng phỏp thi cụng, nng lc t chc thi
cụng, iu kin mụi trng, kt qu quan trc
trong quỏ trỡnh thi cụng,... nh hng rt ln n
cht lng cụng trỡnh h o sõu, cụng trỡnh ngm.
6.2. Tho lun

iu kin a cht ca nn t bin i
trong phm vi khỏ rng, n du nhiu ri ro rt
phc tp. c bit l trong iu kin t sột yu

31

bo hũa nc, mc nc ngm dõng cao v cỏc
iu kin hin trng phc tp d sinh ra trt l
t, mt n nh h o, chuyn dch tng chn,
ỏy h o tri lờn, nh hng c bit nghiờm
trng n cỏc cụng trỡnh xõy dng, cỏc ng ng,
cụng trỡnh ngm xung quanh. Do ú khi thit k
thi cụng cỏc cụng trỡnh loi ny, cỏc nh thu cn
phi phõn tớch la chn ti u húa v cú h thng
cho hng lat cỏc cụng vic nh cụng tỏc kho sỏt
phc v thit k; xỏc nh ti trng tỏc dng lờn kt
cu chn gi; chn loi kt cu chn gi h o;
gii phỏp h mc nc ngm; gii phỏp quan trc
o c chuyn v v bin dng kt cu chn gi
cng nh quan trc cỏc cụng trỡnh lõn cn trong
sut quỏ trỡnh thi cụng.

Ti liu tham kho
Nguyn Bỏ K. 2010. Bi hc t s c sp Vin Khoa hc Xó hi vựng Nam B thnh ph
H Chớ Minh. Tp chớ Khoa hc Cụng ngh Xõy dng. B Xõy dng. s 3/2010 (152). Trang.49-57.
Nguyn Bỏ K. 2008. Thit k v thi cụng h múng sõu. NXB Xõy dng.
Nguyn Bỏ K. 2010. Xõy dng cụng trỡnh ngm ụ th theo phng phỏp o h. NXB Xõy dng.
Tuyn tp hi tho khoa hc. Thỏng 8/2008. Cụng trỡnh xõy dng cú phn ngm Bi hc t cỏc s
c v gii phỏp phũng chng. UBND TP. H Chớ Minh.

S 11, thỏng 12/2013 31