Công trình ngầm bài giảng môn học

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

CƠNG TRÌNH NGẦM

Biên soạn: PGS.TS. Nghiêm Hữu Hạnh

HÀ NỘI 2012

1


MỤC LỤC
Mục

1.1
1.2
1.3

2.1
2.2
2.3

3.1
3.2

4.1
4.2

Chương 1
Khái qt về cơng trình ngầm
Giới thiệu chung
Sơ lược về lịch sử xây dựng cơng trình ngầm
Một số khái niệm
Chương 2
Tính tốn ổn định cơng trình ngầm
Cơng tác khảo sát dự án
Ổn định của cơng trình ngầm đào bằng phương pháp đào mở
Ổn đinh của cơng trình ngầm đào bằng phương pháp đào kín
Chương 3
Một số phương pháp pháp thi cơng cơng trình ngầm
Thi cơng cơng trình ngầm theo phương pháp đào mở
Thi cơng cơng trình ngầm theo phương pháp đào kín
Chương 4
Quan trắc cơng trình ngầm
Quan trắc hố đào và cơng trình lân cận
Quan trắc đánh giá và đo đạc đường hầm
Tài liệu tham khảo

Trang
3
3
3
11
24

24
39
66
82
82
115
144
144
151
167

2


Chương 1
Khái qt về cơng trình ngầm
1.1 Giới thiệu chung
Cơng trình ngầm là cơng trình nằm trong lịng đất.
Theo mục đích sử dụng, có thể phân chia như sau:
Cơng trình ngầm giao thông: hầm đường sắt, hầm đường ô tô xuyên núi,
hầm cho người đi bộ, tầu điện ngầm, hầm vượt sơng.
Cơng trình thủy lợi ngầm: hầm cơng trình thủy điện, hầm dẫn nước tưới
tiêu, hầm cấp thoát nước, hầm đường thủy
Cơng trình ngầm đơ thị: hầm giao thơng đơ thị (hầm ở nút giao thông, hầm
cho người đi bộ, hầm tầu điện ngầm…) hầm cấp thoát nước, hầm cáp thông tin,
năng lượng (collector), gara ngẩm, hầm nhà dân dụng, hầm nhà xưởng, gara
ngầm, các cơng trình cơng cơng (cửa hàng, nhà hát, phố ngầm…)
Cơng trình ngầm khai khống: hầm chuẩn bị, hầm vận tải, hầm khai thác,
hầm thong gió…
Cơng trình đặc biệt: Hầm chứa máy bay, tầu thuyền, kho tàng, nhà máy…

Theo kích thước, cơng trình ngầm có thể được chia ra thành:
Cơng trình ngầm tiết diện nhỏ: bề ngang sử dụng l < 4m,
Cơng trình ngầm tiết diện trung bình: bề ngang sử dụng 4m < l <10m,
Cơng trình ngầm tiết diện lớn: bề ngang sử dụng l > 10m
Theo phương pháp thi cơng có thể chia ra:
Cơng trình ngầm thi cơng theo phương pháp đào mở,
Cơng trình ngầm thi cơng theo phương pháp đào kín
Cơng trình ngầm thi cơng theo phương pháp hạ chìm.

1.2 Sơ lược về lịch sử xây dựng cơng trình ngầm
Từ lâu, trước cơng nguyên, ở Babilon, Ai cập, Hy Lạp, La Mã các cơng
trình ngầm đã được khai đào với mục đích khai khống, xây lăng mộ, nhà thờ,
cấp nước, giao thơng. Một số cơng trình cịn giữ ngun được cho đến ngày nay.
3


Cơng trình ngầm được coi là lâu đời nhất trên thế giới là đường hầm xuyên qua
sông Eupharate ở thành phố Babilon được xây dựng vào khoảng năm 2150 trước
Công Nguyên. Vào những năm 700 trước Công Nguyên, một đường hầm dẫn
nước đã được xây dựng ở đảo Samosaite, HyLạp. Hầu hết các hầm cổ xưa được
xây dựng trong nền đá cứng, có dạng vịm giống như các hang động tự nhiên,
không cần vỏ chống. Thi công hầm bằng công cụ thơ sơ như chng, xà beng và
phương pháp nhiệt đơn giản: đốt nóng gương hầm, sau đó làm lạnh bằng nước.
Vào cuối thời kỳ Trung Cổ, việc mở rộng giao thương đã thúc đẩy phát
triển các đường hầm giao thông. Hầm đường thủy đầu tiên trên thế giới dài 160m
được xây dựng tại Pháp từ năm 1679 đến năm1681. Sự xuất hiện của đường sắt
đã thúc đẩy phát triển hầm đường sắt, những hầm đường sắt đầu tiên dài 1190m
được xây dựng trong những năm 1826- 1830 trên tuyến đường Liverpool –
Manchester ở Anh. Cùng thời gian này người ta cũng đã xây dựng các hầm
đường sắt ở Pháp và các nước Châu Âu khác. Công nghệ khai đào thời kỳ này

chủ yếu là khoan tay và thuốc nổ đen. Việc phát minh ra thuốc nổ Dinamite
(1866) cùng với áp dụng máy khoan đập xoay đã tạo nên bước ngoặt trong xây
dựng cơng trình ngầm như xây dựng các đường hầm xuyên qua dãy Alpe nối
Pháp, Ý và Thụy Sỹ. Trước chiến tranh thế giới lần thứ nhất, người ta đã xây
dựng được 26 đường hầm giao thơng có chiều dài lớn hơn 5km, trong đó có hầm
dài nhất thế giới là hầm Sinplon, dài 19780m. Vật liệu vỏ hầm chủ yếu là đá hộc
vữa vôi hoặc vữa xi măng. Mãi đến những năm 70 của thế kỷ 20 bê tông mới trở
thành vật liệu chủ yếu trong xây dựng cơng trình ngầm.
Sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất, nhịp độ xây dựng hầm giảm đi vì hệ
thống đường sắt đã tương đối hoàn chỉnh ở các nước châu Âu.
Cùng với hầm xuyên núi, hầm dưới nước cũng được xây dựng với mục
đích giao thơng đường sắt và đường bộ. Hầm dưới nước được xây dựng băng
phương pháp khiên đào kết hợp với khí nén có vỏ hầm là các tấm lắp ghép bằng
gang đúc sẵn (vì chống chu bin). Khiên hầm được sử dụng lần đầu tiên vào năm
1825 trong xây dựng đường hầm qua sông Thames ở Anh. Chỉ riêng ở New
York đã có 19 hầm lớn dưới nước. Hầm dưới nước trên tuyến đường sắt đi dưới
vịnh Simonosec, Nhật Bản (1936-1941) dài 6330m. Những năm gần đây, người
ta đã xây dựng những đường hầm dưới nước xuyên biển dài kỷ lục, như hầm qua

4


vịnh Suga Nhật Bản dài 36,2km, hàm qua eo biển Manche nối Anh và Pháp dài
gần 40km.
Một phương pháp được sử dụng để thi công hầm dưới nước là phương
pháp hạ chìm đoạn hầm đã được đúc sãn vào hào ở dưới nước, sau đó lấp đất trở
lại. Phương pháp hạ chìm này đã khắc phục được việc sử dụng khí nén ảnh
hưởng đến sức khỏe người thợ, hạ giá thanh, rút ngắn thời giant hi công.
Tuyến đường tầu điện ngầm ở Luân Đôn, Anh vận hành năm 1853 là
tuyến tầu điện ngầm đầu tiên trên thế giới, mở đầu thời ký xây dựng các hệ thống

tầu điện ngầm trên các than phố lớn của thế giới. Đến nay đã có trên 100 hệ
thống tầu điện ngầm ở trên 30 nước.
Từ những năm cuối thế kỷ 20, hầm thủy lợi đã được phát triển với quy mô
lớn, đặc biệt là hầm thủy điện. Trên thế giới đã có trên 350 nàh máy thủy điện và
thủy tích điện ngầm với cơng suất trên 40 triệu kw. Ở Liên Xô, Mỹ và nhiều
nước khác các gian máy thường có diện tích ngang từ 200m2 đến 500m2, chiều
dài từ 40m đến 200m, chiều cao đến 40m-50m.
Ở Việt Nam, hầm giao thông thuỷ Rú Cóc được xây dựng năm 1930 ở xã
Nam Sơn, huyện Anh Sơn tỉnh Nghệ An, hầm ngầm xuyên qua núi giúp cho
thuyền bè đi lại từ phía thượng lưu xuống hạ lưu sông Lam để tránh đập nước Đô
Lương. Một số hầm đường sắt cũng được xây dựng mà điển hình hầm đường sắt
Phước Tượng trên đèo Hải Vân thuộc địa phận Thừa Thiên -Huế.
Trong những năm chiến tranh, chỉ đào một số ít hầm ngắn để làm kho
quân trang, quân dụng hoặc hầm trú ẩn cho người và hệ thống kỹ thuật. Điển
hình là hệ thống hầm hào gồm các đường hầm ngầm dài hàng km nằm trong lòng
đất Vĩnh Mốc, Củ Chi.
Một loại hầm được xây dựng phổ biến ở Việt Nam là hầm lò để khai thác
Than và Khoáng sản.
Vào đầu thế kỷ 20 một số đường hầm đã được xây dựng trên tuyến đường
sắt Bắc Nam như hầm Dốc Xây ở Ninh Bình với chiều dài khoảng 100m. trong
giao thông đường sắt đã xây dựng được 41 hầm với tổng chiều dài 11,900m. Sự
phát triển giao thông, thủy điện đã thúc đẩy việc xây dựng đường hầm ở nước ta
trong hơn một thập kỷ gần đây. Tháng 5 năm 2002 hầm A Roàng I dài 453m trên
đường Hồ Chí Minh được hồn thành. Tháng 6 năm 2005 hầm đường bộ Hải
Vân có chiều dài 6290m được đưa vào sử dụng đã rút ngắn đoạn đường đèo từ

5


21 km xuống còn 12km so với tuyến đường đèo cũ. Từ dự án hầm đường bộ Hải

Vân, công nghệ tiên tiến trong xây dựng hầm của Nhật Bản đã được kỹ sư Việt
Nam áp dụng để thiết kế, thi công 495m hầm đường bộ Đèo Ngang rút ngắn
tuyến đường đèo từ hơn 7km xuống cịn 2,5km.

Hình 1.1. Hầm Hải Vân nhìn từ cửa hầm phía Bắc
Trong những năm gần đây, vấn đề xây dựng ngầm đô thị cũng đã được
chú ý, đặc biệt ở Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh.
- Tháng 11 năm 2006 Thủ tướng Chính phủ đã ký Nghị định về Xây dựng ngầm
đô thị. Đây là khung pháp lý cho quy hoạch, xây dựng, bảo trì, khai thác và quản
lý khơng gian ngầm đơ thị.
- Bộ Xây dựng đã ra văn bản trình Thủ tướng Chính phủ về việc bắt buộc phải có
thiết kế tầng hầm cho nhà cao tầng ở Hà Nội
Trong giai đoạn 1990-2000, phần lớn các nhà cao tầng xây dựng ở khu vực
Hà Nội được xây dựng khơng có tầng ngầm hoặc chỉ với 1-2 tầng ngầm. Các
cơng trình khơng có tầng ngầm thường là các chung cư được xây dựng ở các khu
đô thị mới trong khi các nhà cao tầng xây chen trong khu vực đô thị cũ thường
chỉ có 1 tầng ngầm. Trong giai đọan từ năm 2000 đến nay yêu cầu về sử dụng
tầng ngầm ngày càng tăng, chủ yếu là để xe 4 bánh cho các văn phòng và dân cư
sống trong các nhà cao tầng. Điển hình trong số các cơng trình có nhiều tầng
ngầm là tòa nhà Pacific Place tại 83B Lý Thường Kiệt với 5 tầng ngầm thi công
trong điều kiện xây chen và nút giao thông ngầm Kim Liên. Bảng 1.1 giới thiệu
một số cơng trình có trên 2 tầng ngầm được xây dựng ở Hà Nội trong thời gian
gần đây.
6


Bảng 1.1. Danh mục một số cơng trình đã xây dựng
trong thời gian gần đây ở Hà Nội
TT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Tên cơng trình
Văn phòng và chung cư 27
Láng Hạ
Trụ sở kho bạc NN 32 Cát
Linh
Toà nhà 70-72 Bà Triệu

Số tầng hầm
2

VP và Chung cư 47 Huỳnh
Thúc Kháng
Toà nhà Vincom 191 Bà
Triệu
Chung cư cao tầng 25 Láng
hạ
TT Viễn thơng VNPT 57

Huỳnh Thúc Kháng
Tồ nhà tháp đơi HH4 Mỹ
Đình
Trụ sở văn phịng 59 Quang
Trung
Ocean Park số 1 Đào Duy Anh

2

Toà nhà Vietcombank
Pacific Place 83 Lý Thng
Kit
M5 TOWER

2
2

2
2
2
2
2

2
5
2-5

14

Thỏp BIDV

3

15

Hanoi Tower

5

16

Keangnam

3

17

Nỳt giao thụng ngm Kim
Liờn

Cốt đáy
móng:-13 m

c điểm thi công tầng hầm
- Tường barrette
- Đào hở, chống bằng dàn thép
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Top – down

- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Không chống
- Tường barrette
- Đào hở, chống bằng dàn thép
- Tường barrette
- Top – down
- Tường bê tông thường
- Cọc xi măng đất
- Tường barrette
- Neo trong đất
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Top – down
Tường barrette
Văng chống thép
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Neo trong đất
- Tường cừ Larsen
- Văng chống thép

Trong xây dựng thuỷ điện ở Việt Nam, giải pháp đường hầm được sử

dụng ở rất nhiều nhà máy thuỷ điện như Hồ Bình, Sơn La, A Vương, Đại Ninh,
Bản Vẽ, Bắc Bình, Đồng Nai, Buôn Kuốp và nhiều nhà máy thuỷ điện khác. Đặc
biệt đối với các nhà máy thuỷ điện được xây dựng tại miền Trung thì đường hầm

7


được coi là giải pháp tối ưu để đảm bảo cho việc lựa chọn vị trí xây dựng đập
dâng và nhà máy.
Nhà máy thuỷ điện Hồ Bình được khởi cơng xây dựng từ năm 1979
khánh thành năm 1984 với 8 tổ máy có tổng cơng suất 1920MW, cho đến nay
vẫn là cơng trình thuỷ điện lớn nhất Đơng Nam Á. Tổ hợp cơng trình ngầm nhà
máy thủy điện Hồ Bình dài 14 200m được bố trí như trên hình 1.4, gồm các hệ
thống:
- Hầm gian máy với 8 tổ máy, cơng suất mỗi tổ 240MW, có kích thước
rộng 22m, cao 53m (tính đến đáy ống hút), dài 280m.
- Hầm máy biến thế cao 20m, rộng 15m bố trí 8 máy biến áp đặt sông sông
với gian máy.
- Hầm dẫn nước: gồm 8 hầm với đường kính mỗi hầm D=8m, 3 hầm xả
nước tổ máy và hệ thống hầm thơng gió, hầm cáp điện, hầm phục vụ thi công…
Danh mực một số cơng trình thủy điện có cơng trình ngầm ở nước ta được
nêu ở bảng 1.2.

8


Hình 1.2. Sơ đồ tổ hợp ngầm nhà máy thủy điện Hồ Bình

9

Bảng 1.2. Một số dự án thủy điện có xây dựng cơng trình ngầm ở nước ta
Tỉnh

Tên cơng trình
Yaly

Gia Lai

Thượng Kon Tum

Kontum

Bản Vẽ

Nghệ An

An Khê -KaNak

Gia Lai

Cửa Đạt

Thanh Hố

Sơng Tranh 2

Quảng Nam

Quảng Trị

Quảng Trị

Sông Ba Hạ

Phú Yên

Sêrêpok 3

Đắk Lắk

ĐaMi

Lâm Đồng

Thác Mơ

Bình Phước

A Vương

Quảng Nam

Eakrơng

Phú n

Đại Ninh

Lâm Đồng

Bn Kuốp

Đắc Lắc

Huội Quảng

Sơn La

Sêkaman3

Lào

ZaHưng

Quảng Nam

Đăk Mi1

Quảng Nam

Bắc Bình

Bình Thuận

Hủa Na

Nghệ An

Ayun thượng 1A

Gia Lai

Cơng suất
(MW)

Chiều dài hầm
(km)

Đường kính trong
(m)

720

2x3.85

7.0

250

18

2.6

320

2x0.8

7.5

163

3.075

4.50

90

2x0.625

11.0

190

1.800

8.5

70

5.60

3.0

220

2x1.0

7.5

220

2x0.60

8.0

173

2.30

7.0

75

0.80

4.5

210

8.30

5.5

64

1.90

4.5

300

11.26

45

280

2x4.37

7.0

540

4.0

7.5

250

7.0

4.0

28

1.70

5.0

250

10.0

5.0

33

2.50

4.5

180

4.00

7.0

12

3.6

3.25

10


1.3 Một số khái niệm
Hiện có rất nhiều phương pháp đào hầm, có thể chia thành 2 nhóm
phương pháp chính sau đây: Phương pháp đào và lấp (đào mở) và phương pháp

đào kín. Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm nhất định và tuỳ
từng điều kiện địa chất, hiện trường, khả năng công nghệ cụ thể mà có thể vận
dụng hợp lý.
Phương pháp đào mở khá thơng dụng song ngày càng trở nên khó chấp
nhận đối với việc thi cơng hầm ở các đơ thị có mật độ cơng trình dày đặc và gây
cản trở cho lưu thơng xe cộ ở khu vực cơng trường. Ngồi ra phương pháp đào
mở có chi phí khá cao do phải sử dụng hệ thống chống giữ thành hố đào.
1.3.1 Xây dựng cơng trình ngầm bằng phương pháp đào mở
3.1.1.1. Khái quát
Trong phương pháp đào mở, đất được đào lên theo cách lộ thiên từ mặt đất,
tạo không gian cho công trình ngầm, sau đó đất được đắp lại (cut - and - cover
construction). Phương pháp này thường được dùng để thi công những loại CTN
đặt nông (giới hạn trong phạm vi 5 - 15m, có khi đến 20 m từ cốt mặt đất).
Thông thường, các đường vượt ngầm ngắn, hệ thống côlectơ để đặt mạng lưới kỹ
thuật đô thị (cáp điện, động lực, cáp thơng tin, ống cấp khí đốt, ống cấp và thốt
nước ...) gara ơ tơ 1 - 2 tầng ngầm, đường và ga tàu điện nông, các cơng trình
văn hố giải trí, kho thực phẩm hoặc các mương - ống công nghệ trong công
nghiệp... thường thi công trong các hố/hào lộ thiên - đào mở.
Trong đô thị, phương pháp đào mở thường chủ yếu được áp dụng cho một
số loại hình cơng trình sau:
Các đường ngầm giao thông cơ giới đặt nông
Các đường hầm giao thông cơ giới trong các đô thị được dựng để:
- Phân nhánh đi lại ở các mức khác nhau tại các nút giao thơng hoặc tại các
phân nhánh của tuyến đường chính.
- Tăng hoặc phân đều khả năng thơng thốt của một số đoạn tuyến chính;
- Tăng cường cấu trúc quy hoạch của mạng lưới tuyến phố;
- Xây dựng các đoạn đường lên xuống, các bến xe và gara ngầm, các trung
tâm thương mại, kho, nhà ga, cảng hàng không v.v…
Các đường trục ô tô ngầm

11


Các đường ngầm giao thông cơ giới riêng biệt tương đối ngắn đặt nông làm
tăng khả năng thông xe của đường trục và tạo được trật tự cho chuyển động của
các phương tiện giao thông trên mặt đất ở những vùng lân cận đô thị. Phát triển
mạng lưới các đường ngầm đủ dài tạo khả năng đảm bảo phục vụ q cảnh cho
dịng giao thơng lớn qua vùng trung tâm đơ thị.
Tại các lối chính của đường trục ơtơ ngầm cũng như qua những khoảng
nhất định theo chiều dài, cần phải bố trí lối vào và lối lên mặt đất. Dọc tuyến
đường trục ngầm tại các vị trí tiếp nối và giao nhau nên xây dựng các tổ hợp
ngầm lớn bao gồm cả bến đỗ và gara.
Các bến đỗ ôtô, gara và các tổ hợp ngầm, tầng hầm nhà cao tầng
Vì các điểm đỗ xe ngồi trời trên mặt đất chiếm nhiều chỗ nên tốt hơn là
xây dựng các bến đỗ nhiều tầng và gara sức chứa lớn. Tuy nhiên, xây dựng các
bến đỗ và gara như vậy tại các vùng trung tâm đơ thị sẽ gặp những khó khăn nhất
định liên quan đến việc thiếu quỹ đất trống hoặc giá thành đất cao. Do đó xây
dựng các bến đỗ, gara ngầm và nửa ngầm ngoài phạm vi tuyến phố sẽ rất hiệu
quả. Chúng chiếm diện tích giới hạn và giải phóng được phần đất đơ thị để xây
dựng nhà và các cơng trình khác.
Do tồn tại nhiều dạng bến đỗ và gara khác nhau về công dụng, địa điểm xây
dựng chiều sâu chôn ngầm, sức chứa, sơ đồ quy hoạch, số lượng tầng, đặc điểm
kết cấu v.v… việc lựa chọn dạng bến đỗ và gara ngầm được quyết định chủ yếu
bằng các điều kiện giao thông và xây dựng đô thị cụ thể, cũng như sự luận giải
về kinh tế. Ở Tokyo, hầu như các tòa nhà cao tầng đều có 8 tầng ngầm mở rộng
liên kết với xung quanh qua các phố tiếp giáp. Các tổ hợp ngầm đang được tạo
lập. Một tổ hợp ngầm 5 tầng dài 735m, rộng 44m đã được xây dựng dưới nhà ga
đường sắt Tokyo. Tầng hầm đầu tiên dành cho người đi bộ, tầng thứ hai dành
cho các trang bị kỹ thuật, các thiết bị thơng khí,kiểm sốt..., tầng thứ 3 dùng cho
các dịch vụ bán vế, tra cứu, cafe, nhà hàng..., tầng thứ tư dùng để phân phối, kết

nối cầu thang máy với các tầng khác, tầng thứ 5 bố trí đường sắt. Hàng ngày có
trên 200.000 người lui tới tổ hợp này. Ở Tokyo đã xây dựng 5 tuyến phố ngầm
dài 640m, đặt sâu 8m dưới mặt đất. Trong không gian ngầm này bố trí các cửa
hàng, quán caffe, rạp chiếu phim...
Đường ngầm bộ hành

12


Khi giải quyết các vấn đề giao thông trong các đô thị lớn người ta sử dụng
cả các biện pháp trật tự hóa giao thơng bộ hành, tạo lập những đường đi bộ riêng,
tách khỏi các phương tiện giao thông, thuận lợi và dễ dàng cho người đi bộ, đảm
bảo sự liên hệ với các trung tâm đô thị lớn. Khi tổ chức hệ thống đường bộ hành
trong đô thị tất yếu xuất hiện sự cần thiết cắt qua các đường trục ôtô, đường sắt
và các đường giao thông. Mặc dù có nhiều biện pháp đảm bảo điều kiện an toàn
trong trường hợp xây dựng đường vượt trên mặt đất (đèn tín hiệu, đường kẻ,
hàng rào trên hành lang, đảm bảo an toàn, các chỉ dẫn rõ ràng v.v…), nhưng
đường vượt như vậy khơng thể bảo đảm an tồn tuyệt đối cho người qua đường.
Ngồi ra, khi vượt nổi khơng thể đảm bảo cho chuyển động các phương tiện giao
thông liên tục và có tốc độ cao trên đường trục. Do đó, trong các đơ thị người ta
sử dụng rộng rãi đường vượt bộ hành ngoài phố dạng cầu và dạng đường ngầm.
Khi tổng kết việc xây dựng tàu điện ngầm ở Nga từ 1965 đến 1995,
A.B.Ivanhưc đã chỉ ra rằng phương pháp đào mở đã chiếm tỷ lệ đáng kể và đã
tăng từ 39% (25,3km/63,7km) trong những năm 1965-1970 lên 63%
(84,3km/141.6km) trong những năm 1991 - 1995 (xem hình 1.3). Sự tăng
trưởng này được giải thích là do cơng nghệ thi công đào mở phát triển nhanh khả
năng cẩu nâng lớn khi lắp các đốt cơng trình ngầm đúc sẵn. Trong nhiều đô thị ở
các nước SNG, nơi việc xây dựng tàu điện ngầm được bắt đầu chưa lâu, người ta
chỉ đặt các tuyến nông như ở Tasken, Minxk, Nơvơxibirxk, Nifni, Novgorod,
Xamara, Omxk... Tình hình như vậy cũng nhận thấy ở nhiều nước trên thế giới.

Ngay như ở những thành phố lớn của Nhật (Tokyo, Osaka...) hệ thống tàu điện
ngầm cũng dùng phương pháp đào mở, làm nắp (sàn mái của hầm) để giải quyết
giao thông thông suốt trên mặt đất và tiếp tục đào dưới nắp theo các đại lộ lớn
của đơ thị.

Hình 1.3. Tỷ lệ độ dài các truyến đường tàu điện ngầm
đặt sâu và nông (phần gạch)
13


Lựa chọn phương pháp thi cơng cơng trình ngầm theo phương pháp đào
mở hay đào ngầm, chủ yếu dựa trên sự phân tích kỹ lưỡng, thận trọng các yếu tố
sau: hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, bảo đảm an tồn về mơi trường và khả năng áp
dụng cơng nghệ hiện đại. Kinh nghiệm thế giới đã tổng kết rằng ưu điểm nổi bật
của phương pháp đào mở như sau:
- Có thể sử dụng máy làm đất và máy thi cơng khác nhau với mức cơ giới
hố cao,
- Có thể thi cơng hố đào sát tới tường ngồi của cơng trình ngầm hiện hữu,
- Thi cơng chống thấm cho cơng trình ngầm đơn giản và có chất lượng.
Phương pháp đào mở sẽ có nhiều ưu việt khi cơng trình ngầm có diện tích
lớn trên mặt bằng và khơng sâu lắm và thường được chọn dùng trong những điều
kiện địa chất như :
a) Trong nền đất có đá lăn mồ cơi, hay trong sỏi sạn;
b) Trong đất cát bão hoà nước đến độ sâu 6 - 7m;
c) Trong đất có độ ẩm tự nhiên đến độ sâu 10 - 11m;
d) Trong đất sét bão hoà nước đến độ sâu 10 - 12m;
e) Trong đất sét đến độ sâu 13 - 16m.
Những kiến nghị này có tính chất định hướng và trong điều kiện cụ thể,
dựa trên độ sâu tối ưu để dùng phương pháp này hay phương pháp khác. Với
những phương tiện cơ giới hiện đại trong việc đào và vận chuyển đất đã cho

phép trong thời gian ngắn đào được khá sâu và rất rộng. Do đó đơi khi người ta
chuyển từ phương pháp thi cơng đặc biệt (ví dụ như giếng chìm hoặc đào ngầm)
sang đào mở nhất là trong đất có độ ẩm tự nhiên thấp. Trong vùng xây mới (nơi
chưa có cơng trình xây dựng nhưng đã có qui hoạch ổn định) phương pháp đào
mở là phương pháp thích hợp nhất khi làm các loại cơng trình ngầm như colectơ,
lối vượt ngầm, ga ra ô tô, tàu điện ngầm vv...
Phương pháp đào mở cũng có những nhược điểm và hạn chế, nhất là khi
thi công trong vùng đơ thị có dân cư đơng đúc như:
- Chiếm đất nhiều, ồn và dễ gây ách tắc giao thơng. Có thể hạn chế bớt
ảnh hưởng khơng tốt nói trên khi dùng phương pháp đào của ngành mỏ bằng
cách làm các tường vĩnh cửu của cơng trình ngầm trước, làm nắp của hầm đủ
chắc chắn để phương tiện giao thông đi lại trên đó và cơng tác khác trên mặt đất
cũng có thể thực hiện trên nắp cơng trình ngầm.

14


- Trong đất sét yếu và đất bụi, việc đào hào sẽ bị hạn chế do phải duy trì
ổn định vách hố và đáy hố, nên đòi hỏi phải thi cơng nhanh gấp.
- Sự gị bó trong vạch tuyến khi phải bám theo đường phố hiệu hữu, đặc
biệt là bán kính cong nhỏ khi mở tuyến tàu điện ngầm. Một số nơi hào đào lấn
vào móng cơng trình hiện hữu làm cho nó kém đi về chịu lực hoặc biến dạng,
nên phải gia cường chống đỡ thêm, gây tốn kém.
- Tiến độ thi công và giá thành của phương pháp đào - lấp bởi có nhiều
việc phải làm thêm do những sai sót khi khảo sát điều tra hoặc đánh dấu vì chúng
chỉ được phát hiện lúc đào, di dời hoặc phải đặt lại hệ thống kỹ thuật đô thị hiện
đang khai thác (cáp điện, thơng tin, ống cấp thốt nước... ) là vấn đề khá phức
tạp, kéo dài tiến độ thi công.
- Chuyển vị của đất và lún các cơng trình hiện hữu. Các phương pháp làm
giảm sự trồi đáy hay giảm đào lẹm cũng như sự thay đổi dòng chảy và mực nước

ngầm... đều dẫn đến những trở ngại trong tiến độ thi công và thay đổi giá thành.
Dùng neo đất, thanh chống có lắp kích để căng chỉnh là những giải pháp có hiệu
quả đối với cơng trình nhạy lún hoặc cơng trình cũ ở lân cận hố đào.
- Việc di dân để giải phóng mặt bằng dành chỗ cho cơng trình cũng như
cho sân bãi cơng trường xây dựng, tổ chức lại các tuyến giao thông, ồn, chấn
động, bụi... khi thi công thường là những vấn đề xã hội - kinh tế khó giải quyết
nhanh gọn để cơng trình khởi cơng đúng hạn.
3.1.1.2 Các kết cấu chắn giữ thành hố đào
Dưới đây là một số hệ kết cấu chống giữ thường được sử dụng trong công
nghệ đào mở.
1. Đào không cần chống giữ thành. Trong điều kiện đất trống trải và đủ
rộng (ví dụ vùng ngoại thành) thì cho phép đào hố với độ dốc tự nhiên mà không
cần chống giữ thành hoặc chỉ cần bảo vệ mặt dốc bằng lớp xi măng lưới thép để
phòng mất ổn định. Yêu cầu chính là độ nghiêng thành hố đảm bảo được ổn định
và độ sâu không vượt qúa độ sâu giới hạn h gh =4c/γ, trong đó c là lực dính và γ là
dung trọng của đất.
2. Chống giữ thành bằng trụ đứng -ốp bản (Soldier piles with Lateral
laggings). Hệ chống giữ này gồm trụ/cọc (bằng thép hình hoặc bê tơng cốt thép
đúc sẵn ) khoảng cách giữa các cọc xác định theo tính tốn, thường từ 1,0-2,0m,
thanh chống /văng chống ngang (có khi thay bằng neo đất ), dầm giữa ở lưng
15


tường và bản cài ngang bằng gỗ dày từ 7-10cm (có khi thay bằng bê tơng phun).
Loại tường này dùng cho những hố móng khơng sâu (<12m), vùng đất khơ ráo
hoặc phải hạ mực nước ngầm, thi công đơn giản: đóng hoặc ép các trụ quanh hố
đào, đào đất từng lớp dày khoảng 1m, cài bản gỗ ngang giữa các trụ/cọc, độn
bằng vật liệu rời sau lưng tường dể tạo phẳng mặt tường phía hố đào và đặt thanh
chống hoặc neo theo thiết kế. Trên hình 1.4 trình bày các cấu kiện của loại tường
vừa nêu cịn trên hình 1.5 trình bày một ví dụ dùng loại tường này cho cơng trình

đường vượt ngầm trong đơ thị ở Pháp.

Hình 1.4. Hệ kết cấu tường chống bằng
trụ đứng có bản cài ngang

Hình 1.5. Ví dụ về hệ tường
chắn gồm trụ/cọc đứng với bản cài
ngang bằng gỗ

3. Tường chắn bằng cọc bản. Các dạng cọc bản thường dùng hiện nay,
theo vật liệu có thể chia ra: Cọc bản bằng gỗ (ít dùng nên khơng trình bày); cọc
bản bằng bê tơng cốt thép; cọc bản bằng thép; cọc bản bằng chất dẻo PVC.
a) Cọc bản BTCT (concrete sheet piles) gồm 2 loại: BTCT không ứng suất
trước và BTCT ứng suất trước. Loại cọc bản BTCT khơng ứng suất trước có cấu
tạo như trình bày trên hình 1.6 và loại cọc bản BTCT ứng suất trước xem hình
1.7. Loại tường bằng cọc bản bê tơng cốt thép có độ cứng lớn, đầu cọc dịch
chuyển nhỏ, khơng bị ăn mịn nhanh, có thể được dùng như một kết cấu vĩnh
cửu.

16


Hình 1.6. Cấu tạo cọc BTCT thường
của tường cừ

Hình 1.7. Một số hình dạng mặt cắt
ngang cọc bản BTCT ứng suất trước

b) Tường chắn bằng cọc cừ bản thép (steel sheet piles). Thường có 4 loại
cừ bản thép sau đây: Cừ thép bản phẳng: Ký hiệu SP-1, loại cừ này có mơ men

kháng uốn khơng lớn, chiều dài chế tạo 8 - 22m; cừ máng thép : Ký hiệu SP-2,
chiều dài chế tạo 8 - 22m thường sử dụng cho các loại kết cấu chống thấm (đê
quai, móng đập) cơng trình xây dựng; cừ thép chữ Z : Ký hiệu SK-1, SK-2, SĐ5; cừ Larssen: Thường chế tạo 4 loại cừ: IV, V, VI, VII có chiều dài từ 8 - 22m
với liên kết móc rắn chắc, tạo ra mơ men kháng uốn lớn, đây là loại cừ đang
được sử dụng phổ biến hiện nay.
Để ổn định tường cọc cừ bản thép, tuỳ theo bề rộng hố đào,mặt bằng và
điều kiện hiện trường mà dùng thanh chống ngang hoặc neo đất.
c) Tường chắn bằng cọc bản vật liệu nhựa composite. Trong những hố đào
nơng dùng cho cơng trình ngầm đặt nơng như colectơ, đường cấp thốt nước phụ
vv... hồn tồn có thể dùng cọc bản nhựa composite để làm tường chắn; do loại
cọc này có tính chống xâm thực/ăn mịn tốt trong mơi trưịng chua mặn (có thể
bền đến 30-50 năm), sản xuất cơng nghiệp, kiểm sốt chất lượng dễ, nhẹ (nhẹ
hơn thép 70-75% và nhẹ hơn bê tông 40-50%), thuận tiện trong vận chuyển và
bảo quản, tăng mỹ quan cho cơng trình trong đơ thị (tường kè chống xói lở vùng
ven biển, tường chắn đất, cơng trình cầu cảng...).
4. Tường chắn bằng hàng cọc. Như đã biết, cọc nhồi bê tông cốt thép hoặc
cọc nhồi bê tông cốt thép kết hợp với cọc xi măng đất có thể dùng để làm tường
chắn thành hố đào. Như đã trình bày trên đây, trong một số trường hợp có thể có
thể kết hợp cọc xi măng đất để ngăn nước còn cọc nhồi bê tông cốt thép để chịu
lực.
17


5. Tường liên tục trong đất. Tường liên tục trong đất có thể thi cơng bằng
phương pháp đổ bê tơng tại chỗ hoặc lắp những tấm tường bê tông cốt thép đúc
sẵn vào hào đào sẵn. Có 3 giai đoạn cơ bản để thi công tường: làm tường dẫn,
đào hào, lắp dựng tấm cốt thép và đổ bê tông (hoặc lắp tấm bê tông cốt thép đúc
sẵn ) vào hào. Cơng nghệ đổ bê tơng tường tồn khối quyết định bởi kết cấu của
tường, kiểu máy đào hào và những điều kiện địa chất cơng trình của nơi thi cơng.
Căn cứ vào điều kiện đất nền, trang bị và khả năng kỹ thuật cũng như một

số yêu cầu về môi trường và an tồn cao của cơng trình ở gần để chọn công nghệ
làm tường trong đất bằng phương pháp đúc sẵn - lắp ghép - tồn khối hố (tức
vừa có đúc sẵn vừa có đổ bê tơng tại chỗ). Có thể kết hợp các tấm tường với trụ
đúc sẵn hoặc trụ đổ tại chỗ để liên kết chúng lại với nhau tạo thành tường đúc
sẵn kiểu sườn theo công nghệ Panosol (của hãng Soletanche) và công nghệ
Prefasil (của hãng Bachy).
6. Kết cấu phụ trợ của tường chắn hố đào. Trong những hố đào nông và
nền đất tốt với độ sâu thích hợp thì tường chắn có thể làm việc như dầm con sơn
và đủ cứng để tự ổn định, cịn ở những hố đào sâu thì cần có kết cấu phụ trợ để
giữ tường. Hệ thống chắn giữ thành hố đào sâu do hai bộ phận tạo thành, một là
tường chắn hai là thanh chống bên trong hoặc là thanh neo vào đất bên ngoài.
Chúng cùng với tường chắn sẽ tăng thêm ổn định tổng thể của kết cấu chẵn giữ,
khơng những có liên quan tới độ an tồn của hố đào và cơng việc đào đất, mà
cịn có ảnh hưởng rất lớn tới giá thành và tiến độ của cơng trình hố đào
1.3.2. Xây dựng cơng trình ngầm bằng phương pháp đào kín
Theo phương pháp đào kín, có những phương pháp thi công hầm như sau:

Phương pháp khoan nổ truyền thống và NATM.

Phương pháp khiên đào (SM).

Phương pháp khoan đào (TBM).

Phương pháp kích đẩy (pipe jacking).

Các phương pháp đặc biệt (phương pháp làm lạnh, phương pháp nổ
ép,...)
1.3.2.1 Phương pháp khoan nổ truyền thống và NATM
Phương pháp khoan nổ truyền thống hay còn gọi là phương pháp mỏ được
sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng hầm và cơng trình ngầm do khả năng

áp dụng cho nhiều loại cơng trình ngầm khác nhau như hầm giao thơng, thuỷ

18


điện, tầng ngầm, ... với những hình dạng và kích thước hình học phức tạp, và xây
dựng trong đất đá cứng và cứng vừa.
Đây là phương pháp lâu đời nhất, có lịch sử phát triển cùng với lịch sử
phát triển của ngành mỏ và đã đạt được những thành công đáng kể trong thế kỉ
20. Thành công lớn nhất của phương pháp khoan nổ chính là sự ra đời và phát
triển của phương pháp thi công hầm mới của Áo – NATM, ra đời trong những
năm 60 của thế kỉ 20 và nhanh chóng trở thành một trào lưu trong lĩnh vực xây
dựng hầm và cơng trình ngầm của hầu hết các quốc gia trên thế giới và cho đến
nay vẫn chưa mất tính thời sự do các lợi ích của nó mang lại. NATM kết hợp
dùng các bulơng neo đá và bê tông phun – chủ yếu dùng để đào hầm trong đá
cứng, đang được ứng dụng trong thi công hầm đô thị, sau gần 4 thập niên phát
triển liên tục và được đúc kết, đã đạt tới độ hồn thiện đáng tin cậy. Do vậy chỗ
đứng của nó được đảm bảo trong giới chuyên môn hầm.
1.3.2.2 Phương pháp đào hầm bằng cơ giới hoá (TBM và SM)
Trẻ hơn về tuổi đời, song hành với NATM là sự phát triển mạnh mẽ của
phương pháp thi công hầm cơ giới hoá. Những thiết bị cơ giới hoá đào đất để
làm hầm khá đa dạng, kể từ loại máy xúc có trang bị răng xới, các thiết bị thuỷ
lực và các máy đào hầm đa năng (roadheaders) cho đến các TBM có cấu tạo
khác nhau. Ngày nay, TBM là phương pháp đào hầm phổ biến nhất. Loại thiết bị
đa dụng Roadheader khá hữu ích ở nhiều trường hợp khi sử dụng TBM khơng có
hiệu quả về mặt chi phí.
Mặc dầu có nhiều loại phương tiện kỹ thuật đang thịnh hành, song TBM,
thiết bị chun dùng, có thể cơ giới hố được tồn bộ các khâu: đào, chống đỡ,
thi cơng áo hầm và chuyển vận đất thải, đã được công nhận là một trong những
đột phá quan trọng về công nghệ thi công hầm.

Kỹ thuật đào hầm bằng khiên (SM), một biến thể của TBM đã được phát
triển theo một chiều hướng mà việc ứng dụng hiện nay cho phép thi công an tồn
ngay cả trong điều đất rất mềm yếu, có ngậm nước như các loại đất trầm tích.
Khi thi cơng sẽ có hiện tượng lún bề mặt đáng kể trong các trường hợp mà độ
dày tầng đất phủ là nhỏ. Tuy nhiên bằng biện pháp dùng vữa phun được kiểm
soát tốt để chèn lấp vào khe hổng sau vỏ hầm (backfill) thì vẫn có thể kiềm chế
lún ở mức độ nhỏ, và tránh được những phương hại nghiêm trọng đối với các
cơng trình lân cận.

19


Trong cơng nghệ đào hầm dùng khiên thì lớp vỏ hầm được thi công bằng
cách lắp ghép các cấu kiện (segments) chế sẵn. Một số lượng nào đấy các cấu
kiện đúc sẵn trong một công xưởng sẽ được vận chuyển và tập kết tạm thời ở
một kho bãi gần công trường. Đảm bảo có được một khơng gian sân bãi như vậy
khơng phải là dễ dàng, thậm chí trong một giai đoạn tạm thời, ở một khu vực có
mật độ cơng trình dày đặc.
Đối với các vỏ hầm thi cơng bằng cấu kiện lắp ghép, những phương pháp
thiết kế khác nhau, được đề nghị dùng cho các điều kiện đất đai và nước ngầm
khác nhau, đều đảm bảo được cường độ cơ lý của lớp vỏ ở hầu hết các trường
hợp. Khả năng phòng nước (warter-stopping) của vỏ hầm được đảm bảo bằng
cách dùng các vật liệu hàn và trám kín khe nối giữa các mảnh cấu kiện. Tuy
nhiên việc làm kín nước lâu dài khó khăn hơn; nếu thật cần thiết thì phải dùng
đến lớp áo thứ cấp (secondary), đơi khi cịn phải được gia cường thêm bằng các
thanh cốt thép.
Một số đánh giá về phương pháp làm vỏ hầm lắp ghép cho rằng giá thành
của các mảnh cấu kiện là cao, ngồi ra cịn thể phải làm thêm lớp áo thứ cấp, và
các chi phí về vận chuyển cấu kiện và thuê sân bãi, nên việc thi công là tốn kém.
Trong thập niên vừa qua, giải pháp thay thế vỏ hầm lắp ghép nói trên là cơng

nghệ đổ bê tông vỏ hầm theo kiểu ép đẩy (extruded concrete lining- ECL) đã
được phát triển ở châu Âu, đặc biệt là ở Đức. Đây là kỹ thuật thi công vỏ hầm
bằng cách bơm đẩy bê tông thường hoặc bê tông cốt sợi thép vào khe hổng giữa
bề mặt hang đào và ván khn bên trong hầm.
1.3.2.3 Phương pháp kích đẩy (pipe jacking)
Phương pháp kích đẩy là một kĩ thuật đào ngầm được sử dụng cho các
cơng trình ngầm là đường ống kĩ thuật, thi công bằng cách đẩy các đoạn ống có
chiều dài nhất định. Phương pháp này được sử dụng chủ yếu cho các đường hầm
có đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu không lớn lắm và xây dựng tại những nơi mà
phương pháp đào hở khơng thích hợp. Bản chất phương pháp là vì chống tubin
kín được lắp đặt vòng nọ tiếp vòng kia trong khoang chuyên dùng cách xa gương
hầm. Cùng trong khoang đó kích ép vì chống vào gương hầm theo tiến trình đào
đất. Để giảm ma sát vì chống với khối đất, khơng gian phía sau tubin được bơm
vữa sét.

20


Hình 1.8. Mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy
1. Dao 2. Khoang làm việc 3. Tấm chắn cửa miệng hầm
4. Đơn ngun mới bố trí
5.Kích
Phương pháp kích đẩy cịn được sử dụng khi lắp đặt ống qua khối đắp
đường sắt và đường ơ tơ. Khi kích đẩy ống đường kính tới 900mm, để đào đất
trong gương sử dụng máy guồng xoắn.
Phương pháp xuyên được sử dụng để lắp đặt ống đường kính tới 800mm
dưới khối đắp và nền đường. Khác với phương pháp kích đẩy, trong phương
pháp này khối đất nằm trong ống xuyên không lấy ra mà bị ép sang bên. Phương
pháp xuyên được sử dụng trong 2 phương án: kéo bằng tời (h.8.9a) và kích đẩy
(h.8.9b). Lực cần thiết để ép ống đường kính 0,5m trong đất cát- sét và trong đất

đắp vào khoảng 150-1500KN phụ thuộc vào độ chặt hoặc độ sệt.

Hình 1.9. Lắp đặt ống dưới khối đắp bằng phương pháp xuyên:
a- dùng tời kéo, b- kích đẩy
1.3.2.4 Các phương pháp đặc biệt (Phương pháp làm lạnh, Phương pháp nổ
ép,...)
a. Giếng chìm hơi ép
Phương pháp giếng chìm hơi ép được sử dụng khi xây dựng móng sâu
dưới thiết bị nặng và trụ cầu, khi mở giếng mỏ, đào hầm ngang. Điểm đặc biệt

21


của phương pháp giếng chìm hơi ép là làm kín một phần thể tích nào đó lân cận
gương hầm của hầm đào và tạo nên trong đó áp lực khí nén bằng áp lực nước
ngầm và ngăn cản nước ngập vào gương hầm, xói mịn đất và cát chảy (hình
1.10).

Hình 1.10. Giếng hơi ép
a- khi xây dựng móng sâu với sự cơ giới hoá thuỷ lực, b- khi mở giếng đứng có thùng
nâng, c- khi mở tuy nen có toa gịong (Ш- cửa cống)

b. Đơng lạnh đất
Phương pháp đơng lạnh sơ bộ đất được sử dụng khi đào hầm, hạ giếng,
mở lò đứng và tuy nen trong đất cát chảy no nước. ưu điểm của phương pháp là:
loại trừ được tồn bộ dịng chảy và nguy cơ cát chảy; nhược điểm- khó khăn
trong việc đào đất đơng lạnh, giá thành đông lạnh cao, nhiệt độ âm trong gương
hầm. Vữa đông lạnh thường sử dụng vữa nước (muối) can xi clo rua độ chặt 1,23
- 1,25g/cm3, nhiệt độ đông lạnh của nó bằng –28…-350C. Muối thực hiện chức
năng vận chuyển clo: trong lỗ khoan đơng lạnh nó hấp thụ nhiệt ở đất, cịn trên

trạm đơng lạnh nó thải nhiệt tự làm lạnh bản thân. Việc nhận được nhiệt độ thấp
trên các trạm đông lạnh là dựa trên nguyên tắc bay hơi nước khi nhiệt độ chất

22


lỏng thấp - các chất làm lạnh (amôniac, CO2, phreon). Trên thiết bị đông lạnh
chất làm lạnh thường hay dùng hơn cả là amôniac.
c. Phun vữa
Công tác phun vữa quá trình bơm vữa xi măng (xi măng hố), vữa sét (sét
hoá), bi tum (bi tum hoá) hoặc nhựa tổng hợp (nhựa hố) để loại trừ tính thấm
nước vào đất đá.
Ximăng hoá - là biện pháp phun vữa phổ biến nhất. Nó phun hiệu quả cho
khống chất đá nứt nẻ, sỏi cuội không lẫn sét. Bơm vữa xi măng vào khối đất
được tiến hành qua lỗ khoan phun xi măng có trang bị thiết bị bơm. Khoảng cách
giữa các lỗ khoan xi măng hố là 1,5-3 m.
d. Thi cơng cơng trình ngầm bằng phương pháp nổ ép tạo buồng.
Trong đất đá dính như: đất sét, á sét... có thể áp dụng phương pháp nổ ép
để xây dựng những cơng trình ngầm theo sơ đồ hình 1.11

Hình 1.11. Thi cơng hầm ngang bằng nổ ép tạo khoang.
Thực chất nổ ép là khoan các giếng khoan và đặt vào đó các lượng thuốc
nổ, nút chặt và nổ. Sau khi nổ đất đá bị ép lại tạo thành những khoang sử dụng
làm cơng trình ngầm. Sử dụng các trạm khoan chuyên ngành có thể khoan các
giếng khoan thẳng đứng, nằm ngang hoặc nằm nghiêng.

23


Chương 2

Tính tốn ổn định cơng trình ngầm
2.1 Cơng tác khảo sát dự án
2.1.1 Khát qt
Khi xây dựng cơng trình ngầm cần xét đầy đủ tổ hợp các thông số địa kỹ
thuật một cách tổng thể và xác định trạng thái địa chất cụ thể. Tính chất của đất
đá quyết định công nghệ xây lắp, phương pháp đào và đắp đất, loại gia cố tạm
thời và gia cố lâu dài. Đặc điểm tính chất của đất đá cần thiết khi xác định giá trị
tải trọng lên kết cấu ngầm, khi lựa chọn sơ đồ tính tốn cơng trình ngầm, khi xác
định các thông số gia cố.
Theo phương án lựa chọn, người ta tiến hành khảo sát chi tiết địa kỹ thuật Thăm dị địa kỹ thuật. Mục tiêu chính của cơng tác thăm dị - nhận được đặc tính
định lượng sử dụng khi xác định tải trọng lên kết cấu cơng trình ngầm, khi lựa
chọn sơ đồ tính tốn cơng trình, các phương phá 1.đào đất, các thơng số ổn định
tạm thời v.v... cũng như dự đốn tính động học của sự phát triển các quá trình địa
vật lý, các trạng thái ứng suất - biến dạng của khối đất, các chế độ nhiệt và nước
ngầm.
Trình tự khảo sát được giới thiệu ở bảng 2.1

Mục
chính

đích

Thu thập những số liệu
cần thiết để chọn tuyến
đường phù hợp nhất về

Thu thập các số liệu cơ
bản cần thiết cho bản
thiết kế gốc, lập kế

Khảo sát trong
giai đoạn xây
dựng

Dự đoán và xem xét
những vấn đề có thể
xảy ra trong khi xây

Hồn thành xây dựng

Thiết kế và khảo
sát để lập kế
hoạch thi công

Bắt đầu xây dựng

Khảo sát để
chọn tuyến

Chọn tuyến

So sánh các tuyến

Trình tự xây dựng và
khảo sát

Bảng 2.1. Trình tự khảo sát

Khảo sát sau
khi kết thúc

Kiểm tra các vấn đề
xuất hiện trong khi
xây dựng và sau khi

24


các điều kiện địa
chất/địa lý và các điều
kiện khác về mơi
trường.

hoạch xây dựng, dự
tốn, v..v..

dựng.

hồn thành.

Thay đổi thiết kế.

Thu thập số liệu để
đền bù và các biện
pháp đề phòng xuống
cấp, hư hỏng.

Quản lý xây dựng.
Thu thập số liệu để đền
bù trong tương lai.

Nội dung

Khảo sát tổng quát

Khảo sát địa chất chi
tiết. Khảo sát có cân
nhắc về mơi trường.
Những phương tiện
khảo sát cần thiết cho
việc xây dựng.

Khu vực
khảo sát

Khu vực khảo sát rộng
bao gồm tất cả các
tuyến được kiến nghị.

Đường hầm và vùng
xung quanh kể cả vị trí
có thể bị liên lụy.

Đo đạc trong đường
hầm chủ yếu là quan
trắc đất đá, trạng thái
của hệ thống chống đỡ.
Khảo sát và đo đạc
những vùng xung
quanh đường hầm và

môi trường chủ yếu để
đánh giá các tác động
của việc xây dựng và
các biện pháp xử lý.

Khảo sát và đo đạc
những vùng xung
quanh đường hầm và
môi trường chủ yếu để
đánh giá những tác
động của việc xây
dựng và các biện pháp
xử lý.

Đường hầm và khu vực
được chống đỡ bị ảnh
hưởng của việc xây
dựng.

Khu vực xung quanh
một vị trí có tranh cãi
chịu ảnh hưởng của
việc xây dựng.

2.1.2 Khảo sát Địa kỹ thuật
Khảo sát địa kỹ thuật cần làm sang tỏ những điều kiện sau:
1.
Đất đá đang hoặc có tiềm năng dịch chuyển như trượ lở
2.
Đới nứt nẻ, khu vực có cấu trúc uốn nếp;

3.
Đất đá yếu, chứa nước;
4.
Đất đá bị ép vắt;
5.
Đất đá có thể xảy ra hiện tượng đá nổ;
6.
Đất đá có nhiệt lượng cao, mạch nước nóng, khí độc, v..v..;
7.
Đất đá chứa nhiều nước dưới đất.
Trong khảo sát cũng cần chú ý đến những điều kiện đặc biệt có lien quan đến
mơi trường, như:
1.
Chiều dày tầng đất đá phủ mỏng;
2.
Khu vực đô thị;
3.
Dưới mực nước ngầm;
4.
Giếng nghiêng hoặc giếng đứng;
5.
Cửa hầm;
25