Nghiên cứu công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ thống kết cấu chống đỡ

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và làm việc nghiêm túc với tất cả nỗ
lực của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài ‘‘Nghiên cứu
công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ kết
cấu chống đỡ’’ nhằm đóng góp một phần nhỏ vào công tác nghiên cứu, đề xuất
công nghệ thi công hợp lý phù hợp với điều kiện thi công giao thơng đơ thị.
Tác giả bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Nguyễn Hữu Huế đã tận tình
chỉ bảo, giúp đỡ và động viên tinh thần trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện
luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong Trường đại học
Thủy lợi, các bạn bè, đồng nghiệp trong q trình thu thập tài liệu, trao đổi thơng tin
cũng như kinh nghiệm quý báu trong lý luận và thực tế.
Do hạn chế về điều kiện thời gian, tài liệu và trình độ nên luận văn khơng
tránh khỏi những sai sót, khiếm khuyết. Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ
bảo của các thầy, cô giáo và ý kiến đóng góp của bạn bè, đồng nghiệp.

Hà Nội, tháng 6 năm 2012
Tác giả

Nguyễn Quang Huy


LỜI CAM KẾT

Tên tôi là: Nguyễn Quang Huy
Học viên lớp: 17C2
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những nội dung
và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình khoa học nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Huy


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

1

2. Mục đích của đề tài

1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ THI CƠNG CƠNG TRÌNH
NGẦM KHU VỰC ĐƠ THỊ.
1.1. Các đặc điểm của cơng trình ngầm giao thơng đơ thị.

3

1.1.1. Tổng quan về cơng trình ngầm đơ thị.

3

1.1.2. Các phương pháp tính tốn cơng trình ngầm.

6

1.2. Các phương pháp cơ bản thi cơng cơng trình ngầm.

12

1.3. Các dạng kết cấu chống đỡ.

15

1.4. Kết luận chương 1.

19

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG ĐÀO LỘ THIÊN CÓ
SỬ DỤNG HỆ KẾT CẤU CHỐNG ĐỠ TẠM THỜI ĐỐI VỚI HẦM GIAO
THÔNG ĐƯỜNG BỘ TRONG NÚT GIAO THÔNG ĐÔ THỊ.
2.1. Đánh giá mặt bằng và các điều kiện phục vụ thi cơng các cơng trình ngầm
nội đơ thị.

20

2.2. Đề xuất những phương án thi cơng, trình tự thi cơng cơng trình phù hợp
với điều kiện thi cơng của các cơng trình ngầm nội đơ thị.

21

2.2.1. Các giải pháp bảo vệ thành hố đào.

22

2.2.2. Các phương thức thi công.

25

2.2.3. Giải pháp khi thi cơng sát hoặc dưới các cơng trình kiến trúc.

28

2.3. Nghiên cứu công nghệ thi công hệ thống sàn nắp phục vụ giao thông, thi
công trong điều kiện giao thông chật hẹp.
2.3.1. Khái niệm chung về hệ thống sàn nắp phục vụ thi công.

30

T
3

2.3.2. Ưu điểm của hệ thống sàn nắp phục vụ giao thông.

T
3

31

2.3.3. Ứng dụng của hệ thống sàn nắp.

31

T
3

2.3.4. Cấu tạo của hệ thống sàn nắp (đường tạm) phục vụ thi cơng.

T
3

32

2.3.5. Tính tốn hệ thống sàn nắp (đường tạm) trong điều kiện giao thông.

34

2.3.6. Phương pháp thi công hệ thống sàn nắp (đường tạm).

42

2.4. Nghiên cứu công nghệ thi công tường cọc ván thép giữ ổn định mái đào.
2.4.1. Khái niệm chung về cọc ván thép.

42

2.4.2. Ưu và nhược điểm của cọc ván thép.

44

2.4.3. Các ứng dụng của cọc ván thép.

45

2.4.4. Tính tốn kết cấu cọc ván thép.

47

2.5. Kết luận chương 2

68

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐƯỢC LỰA CHỌN ĐỂ THI CÔNG
HẦM GIAO THÔNG NÚT KIM LIÊN – ĐẠI CỒ VIỆT.
3.1. Giới thiệu về cơng trình hầm giao thơng Kim Liên – Đại Cồ Việt.

70

3.1.1. Giới thiệu chung.
3.1.2. Hệ thống thốt nước.
3.1.3. Nền móng.
3.1.4. Kết cấu.
3.1.5. Biện pháp thi công.
3.1.6. Biện pháp chống thấm.
3.2. Lựa chọn biện pháp thi cơng hố móng sâu

70
72

73
73
76
76
77

3.2.1. Đánh giá điều kiện địa chất, điều kiện thi công.

77

3.2.2. Lựa chọn phương án thi công hố móng sâu.

79

3.3. Phân tích, tính tốn hệ kết cấu chống đỡ hố móng sâu

82

3.3.1. Điều kiện biên (điều kiện đầu vào).

82

3.3.2. Phân tích, tính tốn hệ kết cấu chống đỡ hố móng sâu.

83

3.3.3. Đánh giá biện pháp thi cơng hố móng sâu, so sánh với thực tế:

93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

95

1. Những kết quả đã đạt được

95

2. Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn.

95

3. Những kiến nghị.

95


TÀI LIỆU THAM KHẢO

96

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

97


DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1: Phân loại theo phương pháp thi cơng ngầm

13

Hình 1.2: Phân loại theo phương pháp thi cơng đào và chống giữ

14

Hình 1.3: Thi cơng chống đỡ bằng tường barret

17

Hình 1.4: Thi cơng chống đỡ bằng tường cừ thép

18

Hình 1.5: Tường chắn bằng cọc ván bê tơng cốt thép

18

Hình 2.1: Các giải pháp bảo vệ thành hào theo điều kiện thi cơng

24

Hình 2.2: Các phương pháp thi cơng thành hào nghiêng

26

Hình 2.3: Chu trình thi cơng bằng phương án tường nóc

27

Hình 2.4: Thi cơng hở khi gặp nước mặt

28

Hình 2.5: Phương án đón đỡ cơng trình kiến trúc trên mặt đất

30

Hình 2.6: Cấu tạo hệ khung kết cấu chịu lực

32

Hình 2.7: Ứng suất cục bộ

40

Hình 2.8: Cọc ván thép chữ U

43

Hình 2.9: Cọc ván thép chữ Z

43

Hình 2.10: Cọc ván thép tiết diện phẳng

44

Hình 2.11: Cọc ván thép tiết diện ῼ

44

Hình 2.12: Tường cọc ván tự do

48

Hình 2.13: Tường cọc ván có neo

48

Hình 2.14: Khoảng áp dụng của trạng thái giới hạn cực hạn và trạng thái giới hạn
khai thác

50

Hình 2.15: Áp lực đất tác dụng lên tường conson tự do

53

Hình 2.16: Áp lực đất tác dụng lên tường conson có neo

53

Hình 2.17: Hướng tác dụng lực neo

54

Hình 2.18: Biểu đồ áp lực đất

58

Hình 2.19: Các loại hư hỏng do trượt sâu

62

Hình 2.20: Các loại hư hỏng do chiều sâu cọc khơng hợp lý

62

Hình 2.21: Phân tích cung tròn sử dụng phương pháp Fellenius

64


Hình 2.22: Phân tích ổn định mái dốc sử dụng phương pháp mặt trượt

66

Hình 3.1: Mặt bằng dự án nút giao thơng Kim Liên

71

Hình 3.2: Mặt cắt dọc tuyến đường hầm thuộc dự án nút giao Kim Liên

72

Hình 3.3: Bản vẽ phân khẩu của các đoạn kết cấu dạng U&B
Hình 3.4: Bản vẽ hình khối kết cấu đường hầm dạng tường chắn U

74

75

Hình 3.5: Bản vẽ hình khối kết cấu đường hầm dạng cống hộp

75

Hình 3.6: Mặt cắt địa chất dọc tuyến đường hầm Kim Liên – Đại Cồ Việt

77

Hình 3.7: Gia cố móng hố đào khu vực 1

81

Hình 3.8: Gia cố móng hố đào khu vực 2

81

Hình 3.9: Tương tác đất nền và hệ cọc trong bước 1

83

Hình 3.10: Tương tác đất nền và hệ kết cấu chống đỡ sau khi đào lớp 1

84

Hình 3.11: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 3

84

Hình 3.12: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 4

85

Hình 3.13: Tương tác đất nền và hệ kết cấu bước 5

85

Hình 3.14: Tương tác đất nền và hệ kết cấu giai đoạn đào đất lớp cuối (lớp 4)

86

Hình 3.15: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hố móng trong giai đoạn cuối

86

Hình 3.16: Kết quả tính tốn nội lực tường cừ thép (bước 6)

87

Hình 3.17: Kết quả tính tốn nội lực xà chống ngang

87

Hình 3.18: Kết quả tính tốn ổn định hố đào

88

Hình 3.19: Tương tác đất nền và cọc cừ trong bước 1

88

Hình 3.20: Tương tác đất nền và cọc cừ trong giai đoạn đào đất lớp 1

89

Hình 3.21: Tương tác đất nền và cọc cừ trong bước 3

89

Hình 3.22: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 4

90

Hình 3.23: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 5

90

Hình 3.24: Tương tác đất nền và hệ kết cấu trong bước 6

91

Hình 3.25: Chuyển vị của lớp đất dưới đáy hố móng trong giai đoạn cuối

91

Hình 3.26: Kết quả tính tốn nội lực tường cừ thép (bước 6)

92

Hình 3.27: Kết quả tính tốn ổn định hố đào

92


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1: Các phương pháp thi công hầm theo cách bóc tách đất đá

13

Bảng 2.1: Điều kiện và khả năng áp dụng các giải pháp bảo vệ cơ bản

24

Bảng 2.2. Trạng thái giới hạn khai thác

50

Bảng 2.3: Giá trị hai hệ số k’ và k

57

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất, đường hầm Kim Liên – Đại Cồ Việt

79


1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài:
Với tốc độ đơ thị hóa ngày nay, nhất là các đơ thị lớn, thì các dạng cơng trình
ngầm là một trong các thành phần chủ yếu của hạ tầng kỹ thuật đô thị. Trong xu thế
chung của phát triển các đô thị theo hướng hiện đại thì hệ thống cơng trình ngầm đơ
thị ngày càng có vị trí quan trọng. Cơng nghệ thi cơng các loại cơng trình ngầm theo
xu hướng hiện nay sẽ xuất hiện hàng loạt kiểu đào sâu khác nhau mà để thực hiện
được thì phải có các giải pháp chắn giữ để bảo vệ thành vách hố móng và có cơng
nghệ đào thích hợp để vừa đảm bảo thi cơng an tồn mà vẫn đảm bảo được điều
kiện giao thơng đi lại.
Q trình thi cơng cơng trình ngầm trong khu vực đô thị sẽ gặp nhiều yếu tố
bất lợi như mặt bằng thi công chật hẹp, phải chịu ảnh hưởng lớn của các cơng trình
lân cận, nước ngầm, cấu trúc địa tầng của hố móng… Ngày nay phương pháp thi
cơng đào hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có sử dụng hệ kết cấu chống
đỡ cũng là phương pháp hay dùng để thi công các công trình ngầm trong đơ thị. Đặc
điểm của phương pháp này thích hợp với khơng gian chật hẹp, gần hố móng thi
cơng tồn tại nhiều cơng trình đã xây dựng, ổn định và không làm xáo trộn các hoạt
đông giao thông khu vực. Xuất phát từ ý nghĩa thực tiễn trên học viên lựa chọn đề
tài: Nghiên cứu công nghệ thi cơng hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ thiên có
sử dụng hệ kết cấu chống đỡ.
2. Mục đích của Đề tài:
Lựa chọn được phương án thi cơng cơng trình hợp lý để giải quyết hài hòa các vấn
đề : Thi công nội công trường - giao thông đô thị cắt ngang qua cơng trình, an tồn
cho cơng trình dân sinh, cơng trình giao thơng gần khu vực do chiều sâu hố đào và
điều kiện địa chất đô thị.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các cơng trình đường hầm giao thơng trong
các nút giao thông đô thị.


2

Phạm vi nghiên cứu là công nghệ thi công hố móng sâu bằng phương pháp đào lộ
thiên sử dụng hệ kết cấu chống đỡ.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Tiếp cận trực tiếp cơng trình thực tế, các phương pháp thi cơng đã có trên thế
giới để áp dụng nghiên cứu.
- Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ tiên tiến hiện có
trong nước và trên thế giới vào phân tích, tính tốn.
- Nghiên cứu lý thuyết các phương pháp tính tốn: phương pháp phần tử hữu hạn,
các phương pháp tính tốn khác…
- Kết hợp cơng cụ tính tốn và sử dụng phần mềm để giải, từ đó rút ra kết luận và
đề xuất kiến nghị.


3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CÔNG TRÌNH
NGẦM KHU VỰC ĐƠ THỊ.
Các đơ thị lớn ở nước ta hiện nay đang trên đà phát triển mạnh mẽ, tăng
trưởng kinh tế cao. Điều này cũng kèm theo sự gia tăng mạnh mẽ về quy mô dân số
đô thị, dẫn đến nhu cầu về mặt bằng xây dựng các cơng trình dân dụng, các cơng
trình cơng cộng như: siêu thị, các bãi đỗ xe và đặc biệt là các cơng trình phục vụ
nhu cầu đi lại của người dân. Trong khi đó quỹ đất của các thành phố là có hạn, điều
này đã đặt ra nhu cầu xây dựng các cơng trình trên cao cũng như đặt sâu trong lịng
đất. Loại hình cơng trình ngầm có quy mơ lớn nhất trong các cơng trình nói trên
phải kể đến là cơng trình đường hầm giao thơng phục vụ cho việc đi lại của người
dân trong thành phố . Việc xây dựng hệ thống đường hầm giao thông trong thành
phố là nhu cầu tất yếu và là giải pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu hiện tượng tắc
nghẽn giao thông, ô nhiễm môi trường như hiện nay ở các thành phố lớn của Việt
Nam.
Đây là cách mà các nước phát triển trên thế giới đã thực hiện và cho thấy rõ
hiệu quả rất cao. Tuy nhiên ở các nước này cũng đã xảy ra các hiện tượng

ngay trong khi xây dựng hoặc sau một thời gian tồn tại của các công trình ngầm
nêu trên trong lịng đất đã gây ra hiện tượng bề mặt đất bị lún làm ảnh hưởng rất
lớn đến các cơng trình đang có trên mặt đất. Đặc biệt trong q trình thi cơng
các cơng trình ngầm với chiều sâu đặt của nó là khơng sâu với các công nghệ thi
công khác nhau đã gây ra lún không nhỏ trên bề mặt đất, ảnh hưởng nghiêm trọng
đến các cơng trình xây dựng trên mặt đất xung quanh khu vực đó.
1.1. Các đặc điểm của cơng trình ngầm giao thơng đơ thị.
1.1.1. Tổng quan về cơng trình ngầm đơ thị.
U

Cơng trình ngầm đơ thị là một cơng trình đặc biệt. Cơng trình ngầm đơ thị có nhiều
loại hình khác nhau với những cơng năng khác nhau và có ý nghĩa kinh tế - xã hội
khác nhau. Loại hình cơng trình đa dạng và phức tạp với nhiều cơng năng khác
nhau. Theo cơng năng sử dụng, có thể phân biệt các loại hình sau:


4
+ Các cơng trình giao thơng ngầm đơ thị như hệ thống đường ngầm bánh sắt, hệ
thống đường ngầm bánh hơi, đường ngầm cho người đi bộ, các nút giao thơng ngầm
khác.
+ Các cơng trình ngầm cơ sở hạ tầng phục vụ như kho hàng hố, gara ơ tơ ngầm,
các tầng hầm dưới các nhà và cơng trình trên mặt khác.
+ Các cơng trình ngầm cơ sở hạ tầng kỹ thuật như các đường ống cấp nước sạch;
đường cống thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp; các đường ống cấp
khí đốt; các đường cáp thơng tin, cáp điện. Xu hướng hiện nay cho các đô thị lớn
hiện đại là xây dựng hệ thống đường hầm kỹ thuật đa năng (collector) tập trung tất
cả các cơng trình cơ sở hạ tầng kỹ thuật nói trên.
+ Các cơng trình ngầm phục vụ cho mục đích qn sự, quốc phịng, phịng vệ dân
sự.
Cơng trình ngầm đơ thị là một loại cơng trình đặc biệt:

-

Khơng được chiếu sáng tự nhiên;

-

Khơng được lưu thơng khơng khí tự nhiên;

-

Chỉ có một lối thốt duy nhất lên trên mặt đất;

-

Tuổi thọ cơng trình lớn, tính cỡ trăm năm hoặc vĩnh cửu;

-

Chịu các tác động trực tiếp của môi trường địa chất như áp lực đất, tác động của
nước và các quá trình địa động lực khác;

-

Nguy cơ tổn thất về người và vật chất rất lớn khi xảy ra sự cố;

Chính vì vậy, cơng trình ngầm đô thị phải được quản lý chất lượng đặc biệt liên
quan đến công năng, vật liệu, kết cấu, hệ thống kỹ thuật cơ điện nhằm đảm bảo an
toàn tối đa cho người làm việc và sinh hoạt trong quá trình thi cơng, khai thác cơng
trình ngầm với những kịch bản tai biến tự nhiên, nhân tạo khác nhau.
Xây dựng cơng trình ngầm đơ thị đã được sử dụng trên rất nhiều nước phát triển

trên thế giới nhưng lại là một thách thức lớn về mặt kỹ thuật và kinh tế của một đất
nước đang phát triển như nước ta. Vấn đề là ở chỗ lựa chọn hướng nghiên cứu theo
thứ tự ưu tiên các loại hình cơng trình ngầm phù hợp với nhu cầu phát triển của đô
thị theo từng giai đoạn và phù hợp với điều kiện kỹ thuật, kinh tế của đất nước.


5
Giải pháp thi cơng nào cho cơng trình ngầm tại Việt Nam?
Các cơng trình giao thơng ngầm đơ thị phục vụ giao thông động và tĩnh của đô thị là
những cơng trình khơng chỉ địi hỏi kỹ thuật cao mà còn cần huy động một nguồn
vốn lớn. Do vậy, việc xây dựng chúng cần được hoạch định theo từng bước phù hợp
với điều kiện kinh tế - kỹ thuật. Vấn đề là cần thi cơng, khai thác an tồn và có hiệu
quả. Một số đường ngầm cho người đi bộ đã được xây dựng nhưng hiệu quả sử
dụng hiện tại khơng cao song sẽ có tác dụng lớn trong tương lai gần. Nút giao thông
ngầm Kim Liên đã phát huy hiệu quả và có thể được xem như là một thí điểm của
loại hình cơng trình ngầm thuộc loại này.
Thi cơng và khai thác cơng trình ngầm đơ thị sẽ gây các ảnh hưởng xấu đến cơng
trình và mơi trường xung quanh trong một phạm vi nhất định (theo diện và theo
chiều sâu) kể từ vị trí phân bố cơng trình ngầm. Quy mơ và phạm vi ảnh hưởng này
chủ yếu phụ thuộc vào công nghệ thi công được chọn lựa cho xây dựng. Do vậy,
công nghệ thi công là yếu tố quan trọng hàng đầu, quyết định sự thành cơng của
một dự án xây dựng cơng trình ngầm. Vấn đề là ở chỗ lựa chọn công nghệ thi công
hợp lý (khả thi, chấp nhận được về kinh tế), phù hợp với điều kiện đất nền và hiện
trạng cơng trình, môi trường xung quanh để giảm thiểu đến mức thấp nhất ảnh
hưởng bất lợi đến các cơng trình và mơi trường xung quanh.
Ví dụ, đối với thi cơng đào mở, bề mặt đất xung quanh hố đào sẽ bị lún kéo theo sự
lún không đều cho nhà và các công trình xây dựng trên mặt đất và cả các cơng trình
ngầm khác hiện hữu, dẫn đến hư hỏng. Các sự cố cơng trình xảy ra khi thi cơng các
hố móng đào sâu đều xuất phát từ các sai sót về cơng nghệ, biện pháp thi cơng, quy
trình đảm bảo chất lượng.

Cũng như vậy với thi cơng đào kín. Khi thi cơng đào ngầm các tuyến ngầm, ví dụ
các tuyến tàu điện ngầm, sẽ xuất hiện các phễu lún trên mặt đất với đỉnh phễu nằm
tại đường thẳng đứng qua tâm hầm.
Vấn đề là lựa chọn công nghệ thi công đào ngầm (cơng nghệ khiên đào TBM khác
nhau) có lượng tổn thất đất ít nhất, gây phạm vi và quy mơ lún ít nhất và giảm thiểu


6
điều kiện dẫn đến hư hỏng cơng trình, mơi trường xung quanh dọc theo tuyến hầm
xây dựng.
1.1.2. Các phương pháp tính tốn cơng trình ngầm.
U

Xây dựng cơng trình ngầm ngày càng phát triển, nên việc đi sâu nghiên cứu lý
thuyết về áp lực và ổn định kết cấu cơng trình ngầm, lý thuyết thiết kế kết cấu gia
cố cơng trình ngầm được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Từ góc độ
cơ học, kết cấu cơng trình ngầm mất tính ổn định là do ứng suất vượt quá cường độ
ứng suất cho phép, tạo ra vùng đứt gãy và trượt liên tục.
Hai mươi năm đầu của thế kỷ XX, ổn định kết cấu cơng trình ngầm chủ yếu dựa vào
lý thuyết áp lực cổ điển, lý thuyết này cho rằng: lực tác dụng lên kết cấu gia có chủ
yếu là trọng lượng của đất đá xung quanh cơng trình. Do cơng trình ngầm ngày
càng được thi cơng sâu trong lịng đất nên lý thuyết trên khơng cịn phù hợp và đã
xuất hiện lý thuyết áp lực tự do, lý thuyết này cho rằng sự sụt lở của vùng địa chất
xung quanh là do phát sinh áp lực địa tầng. Những năm cuối thế kỷ XX, các nhà
khoa học bắt đầu áp dụng lý thuyết tính đàn hồi dẻo để nghiên cứu và khi tính tốn
đã xét đến sự tương tác giữa kết cấu gia cố và địa chất xung quanh cơng trình, đồng
thời xét đến sự tương tác giữa kết cấu gia cố và địa chất xung quanh cơng trình,
đồng thời xét đến khe nứt, đứt gãy của tầng địa chất.
Căn cứ vào phân tích lý thuyết và mơ hình tốn học các phương pháp phân tích tính
tốn ổn định kết cấu cơng trình ngầm có thể chia thành các loại sau:

T
2

T
2

T
2

T
2

1) Phương pháp phân tích
Phương pháp phân tích sử dụng hàm số phức để tìm ra nghiệm đàn hồi ứng suấtbiến dạng của cơng trình ngầm. Nó có ưu điểm độ chính xác tương đối cao, tố độ
T
2

T
2

T
2

T
2

phân tích nhanh, các tham số dễ xác định, đơn giản trong nghiên cứu vì có tính quy
luật, đặc biệt chính xác trong việc tìm nghiệm đối với mặt cắt hình trịn. Nhược
điểm là chỉ thích hợp với phân tích ứng suất- biến dạng cơng trình sâu, cịn đối với
cơng trình nơng thì việc xử lý số học đối với sự ảnh hưởng của các lớp đất đá và

ngoại lực bề mặt tương đối khó.
2) Phương pháp phân tích trị số


7
* Phương pháp phần tử hữu hạn: Phương pháp phần tử hữu hạn được hình thành từ
T
2

T
2

những năm 40 của thế kỷ XX, đến nay đã trở nên hoàn thiện và được sử dụng rộng
T
2

T
2

rãi để tìm nghiệm cho bài tốn có tính đàn hồi, tính đàn- dẻo, tính dính - dẻo. Ưu
điểm của nó là có xét đến tính không liên tục, không đồng nhất của kết cấu địa tầng,
T
2

T
2

có thể giải các bài tốn có biên phức tạp, tính ra được trị số của ứng suất- biến dạng
T
2

T
2

và phân bố của chúng, dựa vào quy luật phân bố để phân tích cơ chế phá hoại kết
cấu cơng trình ngầm
T
2

T
2

* Phương pháp phân tích biến dạng khơng liên tục: là phương pháp phân tích trị số
T
2

T
2

mới được phát triển dựa trên cơ sở không liên tục của môi trường địa chất ngồi vỏ
cơng trình. Đây là phương pháp được tiến hành song song với phương pháp phần tử
T
2

T
2

T
2

hữu hạn, điểm khác biệt nằm ở chỗ, phương pháp này có thể tính tốn được lực tĩnh
T
2

và lực động của chuyển vị lớn như xoay, đứt gãy, trượt không liên tục.. Ngồi ra mơ
T
2

T
2

hình này cũng có khả năng ứng dụng lớn trên phương diện mơ phỏng thực q trình
biến dạng cơ học không liên tục của kết cấu địa tầng.
T
2

T
2

* Lý thuyết ‘Key bock”: lý thuyết ‘Key bock” do Goodman và Shi gen Hua đưa ra
năm 1985 dùng để phân tích ổn định cơng trình. Điểm mấu chốt của lý thuyết này
T
2

T
2

cho rằng kết cấu mặt cắt địa chất các tầng đá cứng, nửa cứng rất phức tạp vì khối đá
T
2

T
2

được hình thành từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Nội dung của lý thuyết ‘Key
bock” là chuyển các đặc tính khác nhau cảu các mặt cắt địa chất cũng như các đứt
gãy (mặt kết cấu) của khói đá thành đặc tính chung đồng nhất, dựa trên ngun lý
hình học tơ pơ, phương pháp hình chiếu lập thể và sử dụng phân tích véctơ để tạo ra
tất cả loại hình cấu tạo khối có thể có, sau đó dựa trên nguyên lý cơ học để tiến
hành phân tích ổn định của các khối dựa trên khối chủ yếu đã chọn. Tuy nhiên, do
khơng thể biết chính xác về phân bố hình thái mặt kết cấu của khối đá, hơn nữa độ
biến động của chúng tương đối lớn, mặt kết cấu cũng khơng hồn tồn là mặt
phẳng, vì thế khi tính tốn chỉ cần một sơ suất nhỏ có thể sẽ cho ra kết quả khơng
chính xác.
* Phương pháp phần tử phân tán: phương pháp này được Cundall đưa ra năm 1971,
được ứng dụng nhiều trong tính tốn cơng trình ngầm ngày nay. Nội dung cơ bản
T
2

T
2


8
của phương pháp này là: các khối đá trong địa tầng có sự tác dụng lẫn nhau, đồng
thời chịu ảnh hưởng của phương trình chuyển động phản lực- gia tăng tốc độ
chuyển vị và phương trình vật lý đặc trưng của lực- chuyển vị, thơng qua sư thay
T
2

T
2

đổi để tìm nghiệm hiển thị quá trình hoạt động của khối đá. Một giả thiết cơ bản
trong phương pháp là khi khối chuyển động thì động năng sẽ chuyển hố thành
nhiệt và tiêu hao đi, do đó khi tính tốn ngay cả vấn đề lực tĩnh cũng phải chuyển
đổi dạng lực dính giảm dần để cho hệ thống đạt đến sự cân bằng, chuyển động của
các khối dần ổn định. Phương pháp này chủ yếu dùng để phân tích tác dụng tương
hỗ của khối đá nứt nẻ và neo gia cố. Nguyên lý tính tốn của phương pháp phần tử
T
2

T
2

phân tán đơn giản, nhưng q trình thực hiện trên máy tính lại vô cùng phức tạp,
liên quan đến nhiều vấn đề, đặc biệt việc xác định tham số tính tốn hệ số giao động
giữa các khối theo thời gian có tính ngẫu nhiên
* Phương pháp phần tử khối: phương pháp này do Ren Qing Wen đưa ra, lấy
chuyển vị vật rắn của các phần tử khối làm ẩn số, căn cứ vào quan hệ kết cấu vật
T
2

T
2

T
2

T

2

T
2

liệu đan xen với điều kiện cân bằng biến dạng dưới tác dụng của ứng suất mặt hở và
T
2

T
2

T
2

ngoại lực tác dụng lên phần tử khối. Áp dụng nguyên lý biến phân lập ra phương
pháp điều khiển, dùng để xác định trạng tháí ứng suất và chuyển vị của khối.
Phương pháp này có thể giải bài tốn mơi trường địa chất khơng liên tục, giảm được
lượng ẩn số, đọ chính xác cao, tốc độ trong tính tốn được nâng lên, đặc biệt thích
hợp cho việc phân tích ổn định và tính ứng suất- biến dạng của khối đá nhiều nứt
T
2

gãy.
* FLAC (Fast Lagrangian Anlysis of Continua): cundall căn cứ vào nguyên lý của
phương pháp sai phân hữu hạn để đưa ra phương pháp phân tích trị số FLAC. Các
tác giả Diederich và Kaiser đưa ra mô hình để phân tích ảnh hưởng áp lực nước
trong địa tầng đối với tính ổn định của cơng trình. Phương pháp này có thể giải bài
T
2

T
2

tốn xét đến đặc trưng biến dạng lớn và không liên tục của khối đất đá một cách
T
2

T
2

hồn thiện, tính tốn nhanh hơn. Nhưng nhược điểm phương pháp này phân chia
T
2

T
2

mạng phân tử, biên tính toán rất hợp lý.

T
2


9
* Phương pháp phần tử biên: hay còn gọi là phương pháp phương trình phân tích
phân biên, được học giả Bribbia người Anh sáng lập từ những năm 60 của thế kỷ
XX. Ưu điểm của nó là tiến hành phân ly một số phần tử trên biên của vùng tính
tốn, như thế sẽ bớt được một chiều trong không gian đa chiều tính tốn, kết quả
tính tốn có độ chính xác khá cao, tính được ứng suất và chuyển vị một cách rõ

T
2

T
2

ràng, việc chia lưới phân tử đơn giản, u cầu dung lượng bộ nhớ máy tính thấp và
cơng việc tính tốn ít; đây là một phương pháp được ứng dụng rất nhiều trong phần
mềm phân tích kết cấu cơng trình. Nhưng phương pháp này tỏ ra khó thích hợp với
T
2

T
2

T
2

T
2

các bài toán biến hệ số và phi tuyến tính, những bài tốn có biên phức tạp, hơn nữa
ứng dụng nó cịn phụ thuộc vào việc giải phương trình có nghiệm cơ bản hay
khơng.
* Phương pháp phân tích phần tử khối- lò xo: năm 1987 Kawai áp dụng đơn giản
hố khối rắn để mơ phỏng mơ hình trị số phân tử lị xo thể rắn trong mơi trường
khơng liên tục. Mơ hình này lấy chuyển vị thể rắn của phân tử trung tâm làm ẩn số
T
2

T
2

chưa biết, chri tính đến quan hệ kết cấu và biến dạng cân đối của mặt phân tử tiếp
T
2

T
2

T
2

T
2

giáp để giải phương trình điều khiển xác định ứng suất và chuyển vị tương đối của
mặt tiếp giáp. Mơ hình này cịn có ưu điểm khi phân tích tính ổn định của nứt gãy
T
2

T
2

trong địa tầng, phản ánh được quy luật chuyển động và biến dạng khơng liên tục
của kết cấu cơng trình.
T
2

T

2

3) Phương pháp loại suy địa chất cơng trình
Đây là một trong những phương pháp quan trọng để đánh giá ổn định kết cấu cơng
T
2

T
2

T
2

trình ngầm, đặc biệt càng phát huy tác dụng trong giai đoạn nghiên cứu khả thi với
T
2

tài liệu đo đạc ít… Cái mới của phương pháp này là đi từ định tính đến định lượng,
từ đơn chỉ tiêu phát triển thành đa chỉ tiêu, ứng dụng phương pháp đánh giá tổng
hợp của lý thuyết toán học mơ hồ, lý thuyết hệ thống màu xám, lý thuyết mạng thần
kinh, lý thuyết phân hình… để phân loại kết cấu cơng trình ngầm ngày càng hợp lý
hoá, khoa học hoá .
4) Phương pháp thực nghiệm mơ hình


10
Nghiên cứu ổn định kết cấu cơng trình ngầm ln đi cùng với thực nghiệm mo hình,
T
2

T
2

T
2

T
2

tính tương tự giữa mơ hình và cơng trình thực tế là vấn đề quan trọng để lựa chọn
mơ hình thực nghiệm. Do cịn tồn tại nhiều thiếu sót và chưa đầy đủ trong phân tích
lý luận, các nhà khoa học trên thế giới đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu thực
nghiêm mơ hình và rút ra nhiều kết luận có ý nghĩa. Phương pháp này thường được
dùng nhiều trong những cơng trình phức tạp và trong trường hợp phương pháp thực
nghiệm hiện trường khơng thể tiến hành được.
5) Phương pháp phân tích hệ thống
Phân tích ổn định kết cấu cơng trình ngầm thơng thường phân chia một cách chi tiết
T
2

T
2

T
2

T
2

các yếu tố địa chất, kết cấu vỏ, quá trình gia cố trong khi đào hầm…thơng qua phân

tích lý thuyết dựng nên mơ hình tốn. Hệ thống xây dựng cơng trình ngầm có đặc
T
2

T
2

điểm nhiều lớp, nhiều yếu tố, kết cấu của nó vơ cùng phức tạp, đồng thời tổng thể
hệ thống đường hầm được tạo thành từ các bộ phận riêng biệt, cho nên, phân tích cơ
học đường hầm hồn tồn phải có đầy đủ hệ thống khoa học trong nghiên cứu đặc
trưng của “hệ thống”. Vì thế, phương pháp này chính là mơ phỏng tốn học sự tác
dụng tương hỗ hệ thống địa chất xung quanh và vỏ cơng trình.
6) Vấn đề tồn tại và hướng giải quyết
Thơng qua việc phân tích hệ thống của các phương pháp trên, chúng ta có thể thấy
các phương pháp phân tích hiện nay cịn tồn tại một số nhược điểm như sau:
- Các phương pháp trên đều chưa giải quyết được trọn vẹn các vấn đề thực tiễn của
cơng trình, cần tiếp tục tiến hành đi sâu nghiên cứu phương pháp mô phỏng chân
thực, tham só tính tốn, mơ hình lý thuyết. Kết cấu cơng trình ngầm mất ổn định là
một quá trình tương đối phức tạp, thơng thường có chuyển vị lớn, tính khơng liên
tục, không đồng đều của biến dạng là một vấn đề khoa học mang tính phi tuyến cao.
Do đó, cần phải dựa vào cách giải quyết các bài toán phi tuyến tính đương đại để
tiến hành dự đốn và khống chế đối với chuyển động cơ học của nó.
- Phương pháp phân loại suy địa chất cơng trình được áp dụng một cách rộng rãi,
nhưng hiện nay trên thế giới có hàng trăm tiêu chuẩn phân loại đánh giá tính ổn


11
định của kết cấu cơng trình ngầm do đó, cần phải tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện
việc đánh giá định lượng.
- Phương pháp phân tích là một phương pháp hữu hiệu, thế những xét theo tình

trạng hiện nay cho thấy mức độ nghiên cứu vẫn chưa sâu, thành quả nghiên cứu
cũng tương đối ít. Các thành quả nghiên cứu hiện nay thông thường đều giả thiết địa
chất là môi trường liên tục, đồng nhất, đẳng hướng, trạng thái ứng suất cơng trình
ngầm sau khi thi cơng được tính theo đàn hồi và đàn dẻo, căn cứ vào lý thuyết
cường độ tiến hành đánh giá tính ổn định cơng trình ngầm. Tuy rằng đã có một số
nhà nghiên cứu lập ra được phương pháp phân tích chuyển vị tương đối dưới các
trạng thái ứng suất khác nhau của cơng trình ngầm hình trịn, nhưng thiết lập quan
hệ giữa giải bài tốn chuyển vị tương đối và tính ổn định của kết cấu cơng trình
ngầm chưa được nghiên cứu đầy đủ.
- Hiện nay, khi dùng phương pháp trị số để đánh giá ổn định kết cấu cơng trình
ngầm chủ yếu vẫn dùng phương pháp mô phỏng trị số phần tử hữu hạn, điều này
địi hỏi chúng ta phải đẩy mạnh cơng tác nghiên cứu các phương pháp khác để có sự
so sánh và đánh giá tốt hơn.
- Ngồi ra, rất khó xác định tiêu chuẩn để đánh giá sự mất ổn định, nên trong ứng
dụng thực tế chúng ta phải kết hợp với hiện trạng cơng trình để đưa ra các căn cứ
đánh giá mất ổn định một cách hợp lý nhất.
7) Kết luận

- Các phương pháp trên đều chưa giải quyết được trọn vẹn các vấn đề thực tiễn của
công trình, cần tiếp tục tiến hành đi sâu nghiên cứu.
- Do các vùng địa chất xây dựng cơng trình ngầm cũng như yêu cầu sử dụng thực tế
khác nhau nên cần lựa chọn một phương pháp tương ứng để tính tốn kết hợp sử
dụng tiêu chuẩn thích hợp để đánh giá độ ổn định của kết cấu cơng trình ngầm.
- Sự phát triển của mơ hình tốn và cơ học hiện đại là cơ sở tốt cho chúng ta mở
rộng nghiên cứu. Cần phải xuất phát từ cơng trình ngầm thực tế, với khái niệm hệ
thống làm chủ đạo, dựa vào sự kiểm nghiệm và phản hồi của các tài liệu quan trắc
mơ hình gốc, kết hợp phân tích lý thuyết với phân tích kinh nghiệm, tiếp tục đẩy


12

mạnh nghiên cứu lý thuyết cơ sở của mơ hình cơ học phân tích ngược chuyển vị và
mơ hình phân tích trị số.
1.2. Các phương pháp cơ bản thi cơng cơng trình ngầm.
Hầm và các khơng gian ngầm ngày càng có vai trị quan trọng trong một hệ thống
giao thơng hiện đại. Hầu hết các khu vực đô thị trên thế giới đều phải đối mặt với
nhiều vấn đề lớn, đặc biệt là giao thông. Kết cấu hạ tầng cũ nhìn chung là lỗi thời,
khơng cịn đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển không ngừng gia tăng. Trong
bối cảnh đó thì khơng gian giao thơng theo hướng trên cao và theo hướng đi ngầm
trong lòng đất một lần nữa lại được khám phá. Hơn nữa, cơng trình hầm có những
ưu thế vượt trội so với các loại hình giao thơng khác nhờ sự đi lại nhanh chóng, tiện
lợi, và an toàn cao, nhất là trong trường hợp thiên tai, chiến sự. Có thể nói giao
thơng ngầm là xu thế phát triển tất yếu của một nền kinh tế hiện đại của thế giới.
Hiện có rất nhiều phương pháp đào hầm, có thể tạm chia thành 3 nhóm như sau:
- Phương pháp đào và lấp (đào lộ thiên),
- Phương pháp đào kín,
- Phương pháp hầm dìm (khi thi cơng hầm trong nước).
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.
Các phân loại phương pháp thi cơng cơng trình ngầm có nhiều; ngồi cách phân
chia theo nhóm như trên, người ta có thể phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.
Để xây dựng cơng trình ngầm, các vấn đề kỹ thuật khác nhau được phát triển: Kỹ
thuật đào phá (bóc tách) đất đá; Kỹ thuật đúc và lắp đặt các loại vỏ chống; Sơ đồ
phân bậc, phân tầng đào trên gương. Trên cơ sở của các kỹ thuật đó, cũng có nhiều
tác giả đưa ra các cách phân loại khác nhau. Nhìn chung, có thể liệt kê một số cách
sau đây:
a. Cách phân loại theo kỹ thuật phá, bóc tách đất đá:


13
Bảng 1.1: Các phương pháp thi công hầm theo cách bóc tách đất đá

Đá rắn cứng
Độ bền cao

Đá bở rời/đất

Độ bền

Độ bền

trung bình

thấp

Đất dính

Đất rời

Đất chảy

Khoan nổ mìn
Máy đào tồn gương
(máy khoan hầm (Tunnel,
Boring Machine -TBM)
Máy đào từng phần gương, máy cắt
từng phần (Roadhesder - RH), máy xới
Đào bằng các máy đào xúc, xúc bốc
Máy khiên đào (Shild Machine - SM)
Đào bằng rửa lũa (sức
nước, khí nén)
b. Cách phân loại theo phương pháp thi cơng và phân tầng hay bậc:

C¸c phương pháp thi công ngầm

Phương pháp thi công thông thường

Khoan - nổ mìn

Máy đào xúc, máy xới

Máy đào lò RH

Phương pháp thi công bằng máy

Máy khoan hầm TBM

Hở

Có khiên

Hỡnh 1.1: Phân loại theo phương pháp thi công ngầm
c. Cách phân loi theo s o v cỏch chng gi.

Máy khiên đào SM

Đào
toàn
gương

Đào từng
phần

gương

Kích
ép
ống,
đào
hầm
nhỏ


14

Ph - ơ n g ph á p b ả o v ệ

Ph - ơ n g ph á p Ng ầm t h i c ô n g x ây

v à c h ố n g g iữ

d ự n g c ô n g t r ìn h n g ầm

Sơ đồ đào

+ Toàn tiết diện
+ Chia gương

Phương pháp khai đào

+ Khoan nổ mìn
+ Máy đào hầm
+ Nén ép ống (vỏ chống)

Biện pháp thực hiện
trước khi đào

Biện pháp thực hiện
sau khi đào

+ Các biện pháp gia cố,
neo, khiên vòm lưới đào
+ Sử dụng khiên kín

+ Neo
+ Bê tông phu
+ Khung gỗ ép
+ Vỏ bê tông đổ tại chỗ

Hỡnh 1.2: Phân loại theo phương pháp thi công đào và chống giữ
Để phân tích tiếp theo, có thể đưa ra cách phân loại các phương pháp đào hầm kín
theo thuật ngữ thường được sử dụng ở Việt nam như sau:
* Phương pháp khoan nổ truyền thống và NATM.
Phương pháp thi cơng cơng trình ngầm truyền thống hay cịn 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
điện, tầng ngầm, … với những hình dạng và kích thước hình học phức tạp, và xây
dựng trong đất đá bất kỳ.
* Phương pháp khoan đào (TBM) và phương pháp Khiên đào (SM).
Về cơ bản phương pháp TBM và SM có rất nhiều điểm giống nhau, sự khác
nhau với các tổ hợp đào hiên đại chỉ ở cấu tạo bộ phận công tác( đào phá đất đákhoan đào; tư tưởng chính của TBM) và cấu tạo vỏ bảo vệ (vì chống- khiên; tư
tưởng chính của phương pháp khiên).
* Phương pháp kích đẩy (pipe jacking).

Phương pháp kích đẩy (hình 10) là một kĩ thuật đào ngầm được sử dụng cho các
cơng trình ngầm chủ yếu loại đường ống kĩ thuật, thi cơng bằng cách đẩy các đoạn
ống có chiều dài nhất định với đường kính giới hạn. Phương pháp này được sử dụng
chủ yếu cho các đường hầm có đường kính nhỏ đặt ở chiều sâu khơng lớn lắm và
xây dựng tại những nơi mà phương pháp đào hở khơng thích hợp. Phương pháp
kích đẩy- về bản chất, đó là “phương pháp hạ giếng ngang”. Cùng cơ sở như nhau
cũng có thể gọi nó là phương pháp “khiên đào mini”


15
* Các phương pháp đặc biệt (Phương pháp làm lạnh, Phương pháp nổ ép,…)
* Đánh giá khả năng áp dụng các phương pháp trên trong xây dựng các cơng trình
ngầm đô thị.
Một phương pháp thi công hợp lý bao hàm nhiều yếu tố khác nhau, vấn đề cơ
bản là chọn được phương pháp đào, sơ đồ đào và sơ đồ thi công.
Phương pháp thi công bao gồm các công việc cơ bản là trình tự đào, chống đỡ hầm
và bốc xúc vận chuyển, chúng cần được bố trí theo một chu trình hợp lý (chu kỳ
cơng tác- chu kỳ khoan nổ..). Một phương pháp thi công hợp lý đảm bảo: đào đều
đặn và kinh tế trong toàn bộ dự án, hạn chế được hiện tượng giảm bền cho khối đá,
giảm thiểu các loại ảnh hưởng cơ học và môi trường cho khu dân cư…Các yếu tố
cơ bản chi phối việc lựa chọn phương pháp thi công gồm: phương thức đào và
chống giữ; Tiết diện, chiều dài và độ dốc hầm, các tính chất cơ lý của đá liên quan
tới cơng cụ đào; Điều kiện địa chất, thủy văn, tiến độ.
Trong mỗi phương pháp thi công được lựa chọn cần khẳng định rõ: phương thức
đào phá đất đá, phương pháp chống tạm và giữ ổn định cho khối đá; phương pháp
thoát nước, loại trang thiết bị và tính đồng bộ và khả năng cung ứng, phương thức
và công tác quan trắc, đo đạc.
Phương pháp thi công phụ thuộc theo các điều kiện địa chất, đặc điểm của hầm và
môi trường
1.3. Các dạng kết cấu chống đỡ.

Như đã biết điều kiện của địa chất là nhân tố để xác định kiểu, kích thước kết cấu
gia cố và hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong q trình thi cơng. Nhiệm vụ của chống đỡ
tạm trong thi công đảm bảo cho hầm và hố đào khơng bị phá hoại trước khi xây đúc
cơng trình, bảo vệ nhân công, thiết bị khỏi sự nghuy hiểm do sụt lở đất…
Tùy theo điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, thời gian xây lắp để quyết định cách
chống đỡ như thế nào cho phù hợp hoặc không phải chống đỡ. Để chọn đúng đắn
kết cấu của vì chống, cừ chống, kích thước khoảng cách cần thiết phải có đầy đủ các
số liệu về địa chất cơng trình và các chỉ tiêu cơ lý của đất đá, các số liệu về áp lực
địa tầng, kích thước sụt lở.


16
Việc xác định áp lực đât là một bài toán rất khó khơng phải bao giờ cũng có thể tìm
được lời giải đúng. Mặt khác tải trọng tác dụng lên các vì chống, cừ chống cũng
biến đổi theo thời gian do nhiều nguyên nhân: Sự lưu biến tải trọng theo thời gian,
sự biến dạng tăng dẫn đến áp lực tăng, ảnh hưởng thi cơng như nổ mìn, vận chuyển
thi cơng, nhiệt độ, mực nước ngầm…Nhiệm vụ của các thiết bị chống phải thỏa
mãn tất cả các yêu cầu về kỹ thuật an tồn đồng thời phải bảo đảm cơng nghệ thi
cơng tồn bộ cơng trình với giá thành hợp lý nhất.
Các yêu cầu về kỹ thuật gồm: Độ bền cao, tính ổn định của vì chống phải tiếp nhận
với độ an tồn nhất định với các tải trọng có thể xảy ra; tính đơn giản thi cơng lắp
ghép dễ dàng; tính chống cháy nổ…
Các yêu cầu kinh tế gồm: Trọng lượng khơng lớn, vật liệu phổ thơng, có khả năng
ln chuyển, giá thành vừa phải…
Các yêu cầu về công nghệ; Đơn giản, dễ sản xuất, lắp đặt, khả năng luân chuyển tốt,
dễ dùng cơ giới hóa trong lắp đặt và thi cơng các phần việc khác, khơng cồng kênh,
ít chiếm khơng gian…
a. Phương pháp đào kín
* Chống đỡ bằng gỗ: Phương pháp chống đỡ bằng gỗ được sử dụng trong khai
khoáng. Ưu điểm của phương pháp này là vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ thích hợp

với loại đường hầm nhỏ, loại đất cứng vừa, có thể sử dụng hồn tồn bằng thủ cơng.
* Gia cố bằng vì chống kim loại: Được sử dụng trong điều kiện địa chất phức tạp,
đất mềm yếu. Vòm thép cấu tạo như một khung thép tựa sát vào vách đào hai thành
và vòm; các khung được nối với nhau bởi các thanh giằng. Ưu điểm của phương
pháp này là có khả năng chịu tải cao, sử dụng nhiều lần, vận chuyển dễ dàng, dễ chế
tạo…
* Gia cố anke (neo): Có tác dụng đưa tồn bộ khối đá xung quanh khoang đào tham
gia chịu lực. Phương pháp này lợi dụng khả năng tự cân bằng của khối đất đá trong
đường hầm, huy động khả năng cao nhất chịu lực của khối đá
* Gia cố bằng bê tơng phun: Trong vùng khoang đào có địa chất yếu, nứt nẻ dùng
bê tơng phun để tạo ra vịm chống.


17
* Gia cố bê tông cốt thép lắp ghép và liền khối: Sử dụng trong các đường hầm
khơng có vỏ hầm, kích thước khoang đào nhỏ.
b. Phương pháp đào hở
* Tường barret
Việc kết hợp giữa cọc chịu lực và tường tầng hầm dẫn đến ý tưởng làm móng tường
trong đất, trường hợp này tường trong đất có thể được thiết kế và tính tốn như một
loại móng sâu. Ngồi ra tường trong đất hoặc vật liệu rời (earth fill dam - rock fill
dam). Tường chắn đất cũng rất hữu ích cho việc thi công các hố đào sâu và bảo đảm
ổn định cho các cơng trình lân cận khi thi cơng chen trong thành phố.

Hình 1.3: Thi cơng chống đỡ bằng tường barret
* Tường cừ cọc ván
Cừ ván thép hay còn gọi là cọc ván thép cừ thép, cừ Larssen, cọc bản, là một cấu
kiện dạng tấm có các rãnh khoá (me cừ) để hợp thành một tường chắn khép kín.
Nhằm mục đích ngăn nước và chắn đất trong hầu hết các trường hợp ứng dụng.