Nghiên cứu dự báo dòng chảy lũ đến hồ Tuyên Quang trên sông Gâm (Luận văn thạc sĩ file word)

LỜI TÁC GIẢ
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu giải pháp ổn định hố đào cho
bể xử lý nước khu đô thị Bắc An Khánh – Hà Nội” được thực hiện tại trường
Đại học Thủy lợi Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Trần
Thương Bình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới ban giám hiệu
các phịng, khoa ban và bộ mơn Địa kỹ thuật của nhà trường.
Trong quá trình nghiên cứu và viết Luận văn Tác giả đã nhận được sự
hướng dẫn tận tình và đóng góp q báu của các Thầy Cô và các Nhà Khoa
học giúp đỡ. Tác giả xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới PGS TS. Trịnh Minh Thụ,
TS. Hoàng Việt Hùng Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội.
Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, các bạn bè đồng nghiệp đã hết
sức giúp đỡ động viên về tinh thần và vật chất để tác giả đạt được kết quả
ngày hơm nay.
Trong q trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, tác giả khó tránh
khỏi những thiếu sót và rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy,
cô và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2015
Tác giả

PHAN VIẾT CHÍNH


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan
rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và
thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả

PHAN VIẾT CHÍNH

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU VÀ BỂ NGẦM...................4
1 1. Tổng quan về tình hình xây dựng hố đào sâu trên thế giới và ở Việt Nam4
1.1.1. Trên thế giới............................................................................................4
1.1.2. Thực trạng về thi công và ổn định hố đào sâu ởViệt Nam.....................7
1.2. Khái quát chung về hố đào sâu và bể ngầm.............................................11
1.2.1. Bể ngầm................................................................................................ 11
1.2.2. Hố đào sâu.............................................................................................14
1.3. Các giải pháp chắn giữ.............................................................................18
1.3.1. Các giải pháp ổn định tạm thời............................................................ 19
1.3.2. Các giải pháp ổn định lâu dài................................................................21
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TỐN LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH VÀ
THI CÔNG HỐ ĐÀO..................................................................................... 27
2.1. Sự hình thành áp lực đất lên tường chắn..................................................27
2.1.1. Tường chắn........................................................................................... 27
2.1.2 Lực ngang của khối đất lên lưng tường..................................................30
2.2. Cơ sở lý thuyết tính tốn áp lực đất và nước lên lưng tường..................36
2.2.1. Tường cứng........................................................................................... 36
2.2.2. Tường mềm........................................................................................... 40
2.2.3. Áp lực đất, nước trong khối đất lên tường............................................41
2.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn các giải pháp ổn định tường chắn....................43
2.3.1. Tường cừ............................................................................................... 43
2.3.2. Áp lực khối đất lên cừ và lực cản của nền đất hạ giếng chìm...............45
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH VÀ THI CÔNG HỐ ĐÀO
HỢP LÝ.......................................................................................................... 52
3.1. Luận chứng lựa chọn giải pháp ổn định...................................................52

3.1.1. Giới thiệu cơng trình............................................................................. 52
3.1.2. Phân tích lựa chọn giải pháp................................................................. 60
3.2. Giải pháp tường cừ...................................................................................67
3.2.2. Lựa chọn thanh chống..........................................................................67
3.2.3. Các chỉ tiêu cơ lý và phần mềm tính tốn.............................................68
3.2.4. Kết quả tính tốn..................................................................................70
3.3. Giải pháp giếng chìm............................................................................... 79
3.3.1. Cơ sở lựa chọn cấu tạo giếng chìm và biện pháp thi cơng....................79
3.3.2.. Phân tích tính khả thi và hiệu quả của giải pháp giêng chìm với dự án 82
3.4. Một số đề xuất đối với xây dựng bể ngầm dung tích lớn.........................89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................91
I. Những kết quả đạt được của luận văn..........................................................91
II. Kiến nghị.................................................................................................... 91
III. Một số điểm còn tồn tại.............................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................93


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một cơng trình ngầm tại Trung Quốc( Nguồn: Internet)..................5
Hình 1.2: Hố móng sâu tịa nhà Lotte Tower Super Tower ở Hàn Quốc..........6
Hình 1.3: Sụt nhà để xe và nứt nhà vệ sinh tại tòa nhà bên cạnh cao ốc Pacific
......................................................................................................................... 10
Hình 1.4: Ngập nước tại tầng hầm (Nguồn: Internet).....................................11
Hình 1.5: Sơ đồ hố móng đào sâu...................................................................14
Hình 1.6: Sơ đồ mặt trượt thành hố móng.......................................................15
Hình 1.7: Sơ đồ hiện tượng cát chảy...............................................................17
Hình 1.8: Các loại chắn giữ bằng cọc hàng....................................................20
Hình 1.9: thi cơng tường liên tục....................................................................23
Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý làm việc của móng giếng chìm hơi ép...............24

Hình 2.1: Mặt cắt một số loại tường chắn.......................................................27
Hình 2.2: Mặt cắt tường cứng.........................................................................30
Hình 2.3: cường độ áp lực đất tác dụng lên lưng tường..................................31
Hình 2.4: tính tốn áp lực đất lên tường chắn.................................................37
Hình 2.5: Biểu đồ phân bố cường độ áp lực đất bị động lên tường................39
Hình 2.6: Sơ đồ áp lực đất lên tường..............................................................45
Hình 2.7: Mặt cắt ngang giếng ở trong nền đồng nhất....................................48
Hình 3.2: Mặt cắt bể ngầm dạng hình vng..................................................67
Hình 3.3: Mặt cắt tính tốn.............................................................................70
Hình 3.4: Sơ đồ chia lưới phần tử hữu hạn.....................................................70
Hình 3.5: Sơ đồ tính tốn ứng suất cho mặt cắt góc hố đào............................71
Hình 3.6: Lưới biến dạng cho mặt cắt góc hố đào..........................................71
Hình 3.7: Chuyển vị theo phương ngang........................................................72
Hình 3.9: Chuyển vị tổng của cừ.....................................................................73
Hình 3.10: Sơ đồ tính tốn..............................................................................74


Hình 3.11: Lưới biến dạng..............................................................................75
Hình 3.12: Chuyển vị theo phương ngang......................................................76
Hình 3.13: Chuyển vị theo phương đứng........................................................77
Hình 3.14: Chuyển vị tổng của cừ...................................................................78
Hình 3.15: Phối cảnh các đốt của giếng..........................................................80
Hình 3.16: Mặt cắt thể hiện cấu tạo hệ thống neo gia tải...............................85


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các cơng trình ngầm đã thi cơng tại Việt Nam(Nghiêm Hữu Hạnh,
2012).................................................................................................................7
Bảng 2.1: Bảng tính tốn chiều sâu hạ giếng chìm vào trong đất...................49
Bảng 3.1: Bảng địa tầng khu vực....................................................................53

Bảng 3.2: Bảng giá trị các thơng số đất nền với tính tốn xác định quy trình
khi thi cơng......................................................................................................82
Bảng 3.3: Bảng giá trị các thơng số khi độ sâu đào nhỏ hơn độ sâu đáy giếng
......................................................................................................................... 86
Bảng 3.4: Bảng giá trị các thông số khi độ sâu đào lớn hơn độ sâu đáy giếng
......................................................................................................................... 87
Bảng 3.5: Bảng giá trị các thông số theo phương án 3...................................88


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Sau những năm đổi mới, nhiều khu dân cư tập trung đã hình thành và phát
triển với mật độ ngày càng cao. Điều đó, đặt ra một loạt các vấn đề về hạ tầng
đơ thị, trong đó cấp thiết nhất là nước thải sinh hoạt. Đặc biệt đối với các đô
thị lớn như Hà Nội, nước sinh hoạt phải xử lý bằng hệ thống tập trung.
Bể ngầm chứa nước là một hạng mục không thể thiếu trong hệ thống xử lý
nước thải sinh hoạt nhất là hệ thống tập trung. Bể ngầm chứa nước cịn là một
giải pháp cơng trình để tích chứa nước mưa thay cho hệ thống hồ, ao góp
phần chống ngập ứng cục bộ. Khi xây dựng bể ngầm chứa nước thải trong hệ
thống xử lý nước thải và chứa nước mưa chống ngập đều có yêu cầu bể chứa
có dung tích lớn nên đáy bể thường có chiều sâu lớn. Do đó, bên cạnh các tính
ưu việt vượt trội về hiệu quả đầu tư thì việc thi cơng bể chứa sẽ phải giải
quyết nhiều vấn đề về ổn định hố đào sâu. Trong xây dựng tầng hầm, hố đào
có thể đạt tới độ sâu lớn hơn 10m và ổn định được thực hiện theo nhiều
phương pháp khác nhau như: tường trong đất barret với công nghệ Top-Down
hoặc cừ kết hợp kết với giàn chống và neo hoặc xử lý gia cố nền bằng các
chất kết dính trước khi đào. Tuy nhiên, với dạng cơng trình bể chứa do đặc
điểm làm việc nên cấu tạo bể và ứng xử của đất nền với bể có sự khác biệt với

tường tầng hầm. Trong khi thực tế ở Việt nam, bể ngầm trên nền đất yếu mới
chỉ thi công các bể đơn giản, nằm nơng, dung tích nhỏ. Do đó việc sáng tỏ các
giải pháp ổn định thành hố đào hợp lý trong những cơng trình cụ thể sẽ là tiền
đề xây dựng thành những quy trình quy phạm làm cơ sở pháp quy để triển
khai các dự án xây dựng bể chứa giải quyết các vấn đề hạ tầng đô thị. Đó là lý
do lựa chọn đề tài “nghiên cứu giải pháp ổn định hố đào cho bể xử lý nước
khu đô thị Bắc An Khánh – Hà Nội”.


2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Làm sáng tỏ các vấn đề tính tốn thiết kế thi cơng để lựa chọn giữa hai
giải pháp tường cừ và giếng chìm trong việc xây dựng bể ngầm.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng ghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp ổn định hố đào sâu bằng tường cừ thép và giếng
chìm.
- Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ổn định hố đào trên nền đất cho việc thi công bể ngầm áp
dụng cho khu đô thị Bắc An Khánh – Hà Nội.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thơng qua các bài tốn làm sáng tỏ sự hình thành áp lực đất lên tường
chắn chuyển vị của tường sự mất ổn định đáy hố đào ảnh hưởng của nước
ngầm đến q trình thi cơng cơng trình.
Phân loại đất nền dạng cơng trình để đề xuất phương pháp hợp lý.
Áp dụng phần mềm Geostudio trong tính ổn định thấm, trượt và phần
mềm VBA trong tính tốn giếng chìm.
5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tổng quan về hố đào và các biện pháp ổn định hố đào.
Nghiên cứu các vấn đề áp lực đất lên tường cừ và thành giếng chìm.
Nghiên cứu các biện pháp thi cơng tường cừ và giếng chìm.

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Ý nghĩa khoa học
Góp phần sáng tỏ sự hình thành áp lực đất chủ động và bị động lên
tường chắn và thành giếng chìm trong q trình thi cơng.
- Ý nghĩa thực tiễn


Góp phần làm sáng tỏ sự hợp lý của các giải pháp ổn định hố đào trong
thi cơng cơng trình bể ngầm dung tích lớn .
8. BỐ CỤC LUẬN VĂN
MỞ ĐẦU
Chương 1: Tổng quan về hố đào sâu và bể ngầm
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng hố đào sâu trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.

Khái quát chung về hố đào sâu và bể ngầm

1.3.

Các giải pháp chắn giữ

Chương 2: Cơ sở tính tốn lựa chọn giải pháp ổn định và thi cơng hố đào
2.1 Sự hình thành áp lực đất lên tường chắn
2.2 Cơ sở tính tốn áp lực đất và nước lên lưng tường
2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn các giải pháp ổn định tường chắn
Chương 3: Lựa chọn giải pháp hợp lý
3.1 Luận chứng lựa chọn giải pháp ổn định
3.2 Phân tích lựa chọn giải pháp
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU VÀ BỂ NGẦM
1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng hố đào sâu trên thế giới và ở Việt
Nam
1.1.1. Trên thế giới
Công trình có tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế giới, hầu hết
các cơng trình nhà cao tầng đều có tầng hầm. Độ sâu cũng như số tầng hầm
phụ thuộc vào điều kiện địa chất, công nghệ và cơng năng sử dụng của cơng
trình. Đa phần các cơng trình đều có từ 1 đến 3 hoặc 4 tầng hầm, cá biệt có
những cơng trình vì u cầu cơng năng sử dụng có đến 5÷10 tầng hầm.

Đa

số các cơng trình nhà cao tầng có tầng hầm sâu tập trung chủ yếu ở các nước
phát triển như: Mỹ, Philipin, Australia, Đài Loan… Tuy nhiên, trong những
năm gần đây, các nước đang phát triển cũng xây dựng nhà cao tầng có tầng
hầm sâu ngày càng nhiều như: Singapore, Thailand,… cho thấy sự cần thiết
cũng như xu thế phát triển tất yếu của cơng trình nhà cao tầng có nhiều tầng
hầm.
Vì cơng trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng rất lâu trên thế giới
nên quy trình cơng nghệ, thiết bị dùng để xây dựng cơng trình có nhiều tầng
hầm cũng rất phát triển với nhiều công nghệ hiện đại, tiên tiến. Việc lựa chọn
công nghệ xây dựng tùy thuộc vào từng đặc điểm cụ thể của cơng trình. Một
số cơng nghệ, giải pháp chống đỡ thường được sử dụng phổ biến để xây dựng
cơng trình có nhiều tầng hầm trên thế giới: tường cừ thép, tường cừ bằng cọc
nhồi bêtông cốt thép (BTCT), tường cừ bằng cọc xi măng đất, tường cừ
BTCT thi công bằng công nghệ tường trong đất hoặc các tấm BTCT đúc
sẵn…
Hầu như các thành phố lớn trên thế giới, do cần tiết kiệm đất đai và giá
đất ngày càng cao nên đã tìm cách cải tạo hoặc xây mới các đơ thị của mình

với ý tưởng chung là triệt để khai thác và sử dụng khơng gian dưới mặt đất
cho nhiều mục đích khác nhau về kinh tế, xã hội, văn hóa và môi trường.
Một số ngành công nghiệp do yêu cầu của dây chuyền công nghệ ( như
nhà máy luyện kim, cán thép, làm phân bón..) cũng đã đặt một phần khơng
nhỏ dây chuyền đó nằm sâu dưới mặt đất.
Các trạm bơm lớn, cơng trình thủy điện cũng cần đặt sâu vào lịng đất
nhiều bộ phận chức năng của mình với diện tích đến hàng vài chục ngàn mét
vng và sâu đến hàng trăm mét.
Hướng xây dựng “ thành phố theo chiều thẳng đứng” rất ưu việt trong
những thập niên tới. Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị bằng cách đi sâu
vào lòng đất là một trong những biện pháp giải tỏa sự đông đúc mật độ dân cư
của họ cùng với 2 giải pháp là lên cao và lấn biển. Ở Tokyo đã có quy định
khi xây nhà cao tầng phải có ít nhất 5-8 tầng hầm. Ở Thượng Hải (Trung
Quốc) thường thấy có 2-3 tầng hầm dưới mặt đất ở các tịa nhà cao tầng, có
nhà đã thiết kế đến 5 tầng hầm, kích thước mặt bằng lớn nhất đã lên đến
274x187m, diện tích khoảng 51.000m2, hố móng sâu nhất tới 32m.

Hình 1.1: Một cơng trình ngầm tại Trung Quốc( Nguồn: Internet)


Một gara lớn có kích thước 156x54x27m gồm 7 tầng được xây dựng
đầu tiên ở Mátcơva, có sức chứa 2000 ô tô con mà nếu làm trên mặt đất cần
50.000m2. Để xây dựng cơng trình này, người ta đã phải đào 274.000m 3 đất,
4000m3 bê tông đổ tại chỗ và 19.500m3 bê tơng đúc sẵn.

Hình 1.2: Hố móng sâu tịa nhà Lotte Tower Super Tower ở Hàn Quốc
Ở Genever (Thụy Sĩ) xây dựng bằng phương pháp giếng chìm 1 gara
ngầm 7 tầng hình trịn cho 530 ơ tơ con, đường kính gara là 57m, sâu 28m,

sàn trên cùng cách mặt đường 3m. Các tầng được xếp theo đường xoắn ốc với
độ nghiêng khơng lớn lắm.
Một giếng chìm có kết cấu thành mỏng, gồm nhiều đoạn đúc sẵn có
đường kính 37.8m, sâu 57.8m đã hạ vào trong đất có điều kiện địa chất cơng
trình và địa chất thủy văn hết sức phức tạp vào năm 1972 tại Mikahilovski
(Nga) (Theo Nguyễn Bá Kế, 2012)
Mặc dù cơng trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế
giới với nhiều những cơng nghệ khác nhau, tuy nhiên, do mức độ khó khăn,
phức tạp, ẩn chứa nhiều rủi ro nên việc thi cơng tầng hầm cơng trình trên thế
giới đã xảy ra khơng ít sự cố, tai nạn mà điển hình là sự cố cơng trình trạm


bơm nước thải Bangkok – TháiLan có kích thước 20,3m đường kính, sâu
20,2m, bị sập ngày 17 – 8 –1997 khi vừa hồn tất cơng tác đào và lắp đặt hệ
thanh chống. Kết cấu của cơng trình gồm hệ tường vây liên kết (diaphragm
wall) giữ vai trò như tường chắn khi thi cơng đào sâu và giữ vai trị tường
hầm sau khi đúc bê tông các bản sàn hầm. Đặc biệt là cơng trình này có kích
thước hồn tồn giống một cơng trình tương tự đã thi cơng thành cơng ở
Frankfurt - Đức.
1.1.2. Thực trạng về thi công và ổn định hố đào sâu ở Việt Nam
Trong những năm gần đây ở nước ta, tại các thành phố lớn như Hà Nội và
thành phố Hồ Chí Minh cũng bắt đầu sử dụng các tầng hầm dưới các nhà cao
tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục mét và chiều sâu của tường trong
đất đến trên 40m, tổng số có đến trên 10 cơng trình.
Bảng 1.1: Các cơng trình ngầm đã thi công tại Việt Nam(Nghiêm Hữu Hạnh,
2012)
TT Tên cơng trình Thiết kế

Đơn vị

Đặc đi ểm thi

thi cơng

cơng tầng hầm

Bachy
1

Văn phòng và chung
cư 27 Láng Hạ

CDCC

Soletanche
Cty XD số 1
HN

2
3
4
5

Trụ sở kho bạc NN 32
Cát Linh
Toà

nhà 70-72 Bà

Triệu

VP và Chung cư 47
Huỳnh Thúc Kháng
Toà nhà Vincom 191

CDCC

Delta

CDCC

Delta

VNCC
VNCC

- Tường barrette
- Đào hở, chống
bằng dàn thép
- Tường barrette
- Top – down
- Tường barrette
- Top – down

Đông

- Tường barrette

Dương

- Top – down

Delta

- Tường barrette


Bà Triệu
6
7

8

9

Chung cư cao tầng 25
Láng hạ
TT Viễn thông VNPT
57 Huỳnh Thúc Kháng
Tồ nhà tháp đơi HH4
Mỹ Đình

- Top – down
Cty XD số 1 - Tường barrette

VNCC
CDC

HN

- Top – down

Bachy

- Tường barrette

Soletanche

-Không chống

TCty

CDC

XD

Sông Đà

- Tường barrette
-Đào hở, chống
bằng dàn thép

Trụ sở văn phòng 59

Cty KT& XD-

Cty XD số

- Tường barrette

Quang Trung

Hội KTS

1, HN

- Top – down
- Tường bê tông

10

Ocean Park số 1 Đào

Tr. ĐH

Duy Anh

HN

KT

Cty XD số

thường

1, HN

-Cọc xi măng
đất

11

12

13

Khách sạn Sun Way

- Tường barrette

19 Phạm Đình Hổ

-Neo trong đất

Tồ nhà tháp Viet-

Indochine

- Tường barrette

combank

Group

- Neo trong đất

Pacific Place 83 Lý Archrtype,

Cty

Thường Kiệt

Sông Đà 2

Pháp

XD -Tường barrette
- Top – down

Như đã trình bày ở trên, việc thi cơng cơng trình ngầm vẫn gặp rất
nhiều những rủi ro. Ở Việt Nam, sự cố cơng trình ngầm tại tịa cao ốc Pacific
nằm trên đường Minh Khai, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí
Minh là một sự cố điển hình trong việc xây dựng cơng trình ngầm tại Việt
Nam.


Tòa cao ốc Pacific được cấp phép xây dựng tháng 2/2005, diện
tích mặt bằng 1.750 m2, cao 78.45m, gồm ba tầng hầm và 1 tầng kỹ thuật
(chiều sâu 11.8m); 1 trệt và 20 tầng lầu; tổng diện tích sàn xây dựng là trên
22.000 m2. Tuy nhiên trong quá trình thi công, chủ đầu tư cao ốc Pacific đã
điều chỉnh thiết kế (tuy chưa được Sở Xây dựng thành phố cho phép) lên
thành sáu tầng hầm (chiều sâu 21.1m), một tầng trệt, 21 lầu, tổng diện tích sàn
xây dựng lên tới hơn 41.000m2 với hệ khung gồm 16 cột có tiết diện
1400x1400 mm và sàn ngang. Cơng trình sử dụng móng bè BTCT đặt trên 65
cọc barrette kích thước 2.8x1.2m sâu 67m. Theo thiết kế, hệ tường vây gồm
50 tấm panel kích thước từ 2.8 đến 5.7m, dày 1m sâu 45m nhưng khi thi công
Công ty Pacific đã thay đổi thành 24 panel kích thước 2.8 đến 7.7m, dày 1m
sâu 45m. Gioăng cách nước giữa các tấm panel không được chỉ định chiều
dài trong thiết kế nên đơn vị thi công chỉ đặt đến đáy tầng hầm, tức khoảng
22m. Thi công các tầng ngầm theo phương pháp “bán ngược” (semi topdown) sử dụng hệ chống đỡ ngang là hệ dầm sàn BTCT dày 230mm và
250mm tựa lên cột biên tạo ra hệ chống ngang phía trong tường vây.

Do khơng có hệ quan trắc để theo dõi diễn biến (lực và chuyển
vị/biến dạng) của hệ kết cấu chống giữ hố đào và cơng trình chung
quanh nên những thơng tin sau đây chủ yếu thu thập từ các phương tiện
truyền thông và người chứng kiến lúc xảy ra sự cố.
- Tháng 5/2007, công trình bắt đầu thi cơng sàn tầng hầm, đến tháng
10/2007 thi công được bốn tầng hầm và bắt đầu thi công tầng hầm thứ 5.
Trước khi xảy ra sự cố đã thi công xong các panel tường vây, cọc barrette
và thi công đổ bê tông đến sàn tầng trệt tại các trục 1-3 và 6-8. Phần khoảng
hở từ trục 3 đến trục 6 sử dụng các thanh thép I400 để làm hệ thanh chống đỡ
tường vây.


- Ngày 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi đang đào đất để chuẩn bị đổ bê
tơng móng thì ở vị trí tiếp giáp tường vây tại cao trình âm 21m so với cốt
nền tầng trệt của cơng trình Pacific, tường vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35
cm, dài 168 cm. Do áp lực mạnh của nước ngầm tại vị trí lỗ thủng nên gây
tràn nước và lơi đất phía ngồi tường vào trong tầng ngầm, do đó khoảng 19
giờ thì dãy nhà trụ sở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam Bộ gồm 1 trệt 2 lầu
bất ngờ đổ sập, bị vùi sâu dưới lòng đất hơn 10m; phần còn lại của khu nhà
cũng có nguy cơ đổ sập.

Hình 1.3: Sụt nhà để xe và nứt nhà vệ sinh tại tịa nhà bên cạnh cao ốc
Pacific Ngồi sự cố của cao ốc Pacific, một sự cố xảy ra trong quá
trình thi
cơng cơng trình, thì sự cố sau khi cơng trình đi vào sử dụng cũng gặp rất
nhiều trong thực tế. Ví dụ như các sự cố ngập nước tầng hầm là sự cố phổ
biến hay xảy ra nhất khi công trình ngầm đưa vào sử dụng.


Hình 1.4: Ngập nước tại tầng hầm (Nguồn: Internet)

Qua sự cố về cơng trình ngầm trên, ta thấy rằng việc thi cơng cơng trình
ngầm ln có thể gặp phải những sự cố gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tài
sản và tính mạng con người. Do vậy, để đảm bảo tính an tồn cũng như kinh
tế cho việc xây dựng cơng trình ngầm, vấn đề thiết kếvà thi cơng cơng trình
ngầm cần phải được quan tâm đặc biệt.
1.2. Khái quát chung về hố đào sâu và bể ngầm
1.2.1. Bể ngầm
+ Khái niệm:
Bể ngầm là một khơng gian ngầm nằm dưới lịng đất có tác dụng chứa
các dạng chất lỏng như nước mưa, nước cấp cho sinh hoạt, công nghiệp,
nhiên liệu lỏng, dung dịch hóa chất hoặc chất lỏng hỗn hợp như nước thải.
Nói chung sử dụng bể ngầm cho phép triệt để sử dụng quy đất nhất, điều đó
rất đáng quan tâm đối với các đô thị nhất là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí
Minh.


Bể ngầm dung tích lớn xây trong nền đất thường có cấu tạo từ bộ phận
chống thấm đến kết cấu chịu lực là bê tông và bê tông cốt thép. Nếu khơng vì
điều kiện địa chất đặc biệt, thì để tối ưu hóa về khả năng chịu lực, dung tích
chứa và điều kiện thi cơng, bể ngầm thường có dạng hình trụ, với mặt cắt
ngang là hình trịn giống như một giếng chìm.
Vấn đề phức tạp nhất của việc xây dựng bể ngầm là giải quyết các vấn
đề về nước ngầm khi xây dựng bể trong tầng chứa nước. Trong điều kiện nền
đất khơng có tầng chứa nước, bể ngầm dung tích nhỏ nằm nơng thường được
xây dựng theo quy trình đơn giản với các cơng đoạn:
- Đào hố đến độ sâu thiết kế.
- Xây dựng đáy bể trên nền đáy hố đào đã được tính tốn kiểm tra về
các điều kiện lún có thể gây ra các vấn đề về nứt vỡ đáy bể.
- Xây dựng thành bể trên đáy bể đã có.
- Lắp đặt các hệ thống van đường ống và chống thấm ở thành và đáy bể

- Xây dựng lắp bể và hoàn chỉnh mặt bằng.
Nhưng với bể ngầm dung tích lớn và nằm sâu, việc đào hố, tháo khô hố
đào trước khi thực hiện các công đoạn xây bể luôn phát sinh rất nhiều vấn đề
địa kỹ thuật của hố đào sâu, trong đó có cả những vấn đề biến đổi môi trường
địa chất và khả năng gây ra các tai biến cho các cơng trình liền kề.
+ Áp lực tác dụng lên bể ngầm và các sự cố hư hỏng
- Áp lực tác dụng
Bể chứa với chức năng tàng trữ chất lỏng điều đó thành bể và đáy bể sẽ
chịu tác dụng cột áp lực thủy tĩnh do đó ứng suất phân bố trên đáy và thành bể
phụ thuộc vào mực chất lỏng trong bể, trong khi mực nước trong bể chứa dao
động với biên độ lớn do sự bắt buộc của quy trình vận hành. Mặt khác, toàn
bộ bể chứa nằm trong nền đất nền đáy và thành bể luôn chịu tác của của áp
lực địa địa tầng. Giá trị của các áp lực này là một hằng số không đổi trong


suốt quá trình tồn tại của bể ở trong đất và được xác định theo độ sâu phụ
thuộc vào địa tầng, địa hình địa mạo khu vực xây dựng bể. Trong đó, áp lực
đất đá tác dụng lên đáy bể có thể rất lớn khi áp dụng các biện pháp và quy
trình thi cơng khơng hợp lý với một số loại đất nền có điều kiện đất đá đặc
biệt phức tạp. Ngoài ra, khi xây dựng bể chứa trong tầng chứa nước thì cùng
với áp lực với địa tầng cịn có sự tham gia của các áp lực thủy tính lên thành
và đáy bề khi đó áp lực tác dụng từ bên ngoài vào thành và đáy bể sẽ tăng lên.
Đồng thời trọng lượng của bể tác dụng vào nền được lan truyền xa hơn và đều
hơn về các phía.
Nếu bể ngầm được xây dựng từ nền là bán không gian nằm ngang, thì
tải trọng bể tác dụng vào đất nền tương đương với khối đất được bỏ đi do đào
hố, khi đó tải trọng tác dụng vào đất nền dưới đáy bể là khơng đáng kể. Do
đó, giải pháp móng cho bể ngầm chỉ xem xét khi nền đất dưới đáy bể xuất
hiện các lớp đất yếu hoặc để khắc phục áp lực đẩy trồi của đất lên đáy bể
- Sự cố trong q trình thi cơng và hư hỏng trong quá trình tồn tại bể

ngầm.
Trong quá trình thi công bể chứa các sự cố thường liên quan chủ yếu
đến sự ổn định hố đào. Trong đó, phức tạp nhất là trường hợp bể xây trong
nền đất yếu hoặc bể có chiều sâu lớn. Đặc biệt, trường hợp bể xây trong tầng
nước sẽ có nước chảy vào hố đào việc xây dựng bể cần phải có những biện
pháp thi cơng đặc biệt, khi đó ln nảy sinh các vấn đề về chi phí.
Trong q trình tồn tại bề ngầm trong đất, các sự cố hư hỏng xẩy ra
thường là nứt nẻ ở đáy và thành bể qua đó xẩy ra thấm bao gồm thấm từ tầng
chứa nước bên ngoài vào bể và thấm từ bể ra bên ngoài. Phương chiều của
dòng thấm qua thành và đáy bể phụ thuộc vào độ cao tương đối giữa mực
nước tầng chứa nước với mực áp lực của chất lỏng trong bể. Đối với bể ngầm
chứa nước thải không cho phép thấm từ bể ra ngoài ngược lại bể chứa nhiên


liệu lỏng, dung dịch hóa chất, nước sinh hoạt khơng được phép thấm xảy ra
theo cả hai chiều. Nhưng với bể chứa nước mưa nhằm mục đích chống ngập
úng cục bộ việc thấm có thể chấp nhận ở mức độ nào đó.
1.2.2. Hố đào sâu:
Hố đào sâu là hố đào mà các kích thước và hình dạng của nó được ổn
định phải nhờ vào sự chống đỡ của các kết cấu chịu lực. Theo kích thước,
nhiều quan niệm về hố đào sâu dựa vào chiều sâu H và chiều rộng b trên mặt
ngang. Trong đó, một hố đào sâu phải có chiều sâu lớn hơn chiều sâu H gh phổ
biến quan niệm Hgh> 4m với chiều rộng b>2 m hoặc b> H
Hố đào sâu thường xuất hiện trong các móng khai thác lộ thiện, trong
thi cơng nhà cao tầng có tầng hầm, các khơng gian ngầm đơ thị …

Hình 1.5: Sơ đồ hố móng đào sâu
Hố đào được xem là hố đào sâu khi trong q trình thi cơng và tồn tại
của nó ln có các vấn đề mất ổn định cơ bản sau:
+ Vấn đề ổn định trượt thành hố đào

Hiện tượng mất ổn định thành hố đào là do khi khai đào đất ở xung
quanh thành bị thay đổi trạng thái cân bằng vốn có. Ở thời điểm ban đầu,


trong lòng đất tồn tại các giá trị ứng suất cân bằng, khi khai đào hố móng các
thành phần ứng suất này bị thay đổi, do vậy sẽ xuất hiện các mặt trượt, đất ở
thành hố móng có xu hướng dịch chuyển về đáy hố móng đào sâu, làm biến
đổi hình dạng thành hố móng và gây ra mất ổn định thành hố móng. Tùy
thuộc vào cấu trúc địa chất, thành phần đất đá, áp lực cột nước, bề mặt địa
hình tự nhiên mà mặt trượt có thể xuất hiện từ trên mặt xuống các độ sâu khác
nhau và có hình dạng khác nhau. Mặt trượt có thể chỉ xảy ra ở thành hố móng
nhưng cũng có thể mặt trượt phát triển sâu xuống cả đáy hố móng ( Hình 1.2).
Đây là vấn đề thường gặp khi thi công hố móng đào sâu.

Hình 1.6: Sơ đồ mặt trượt thành hố móng
H: Chiều sâu hố móng
+ Đẩy trồi và bục đáy hố đào
- Đẩy trồi
Vấn đề trồi thường xảy ra với nền đất dính do các nguyên nhân là:
- Khi dỡ bỏ tải do quá trình đào đất, đất nền ở đáy hố móng có xu
hướng bị nở ra gây ra hiện tượng đáy hố móng bị trồi lên. Nếu thời gian thi


cơng kéo dài, đất dưới đáy hố móng sẽ bị phá hoại kết cấu do áp lực của đất bị
giảm đến mức áp suất khí quyển.
- Bục đáy
Vấn đề bục hố móng chỉ xảy ra khi tầng chứa nước tồn tại trong các lớp
đất phía sát đáy móng là có áp, mực áp lực cao hơn đáy hố móng, bề dày lớp
cách nước ở đáy hố móng là mỏng. Khi thi cơng hố móng đến độ sâu thiết kế,
do lớp cách nước còn quá mỏng, dưới áp lực của tầng chứa nước có áp có thể

gây ra hiện tượng bục đáy hố móng. Hiện tượng này phụ thuộc vào từng loại
đất và trị số áp lực của tầng nước có áp.
Trong thời gian gần đây đã có rất nhiều sự cố cơng trình liên quan đến
sự cố bục đáy hố móng, cơng trình cao ốc Pacific đường Nguyễn Thị Minh
Khai, Q.1 thành phố Hồ Chí Minh là một ví dụ. Về thiết kế hố móng của cao
ốc Pacific có lẽ chỉ chú ý đến sự ổn định của vách hố móng mà khơng quan
tâm đến trạng thái giới hạn có thể xảy ra ở đáy hố móng. Tài liệu khảo sát đất
nền phục vụ cho thiết kế tầng hầm với cọc sâu 67m nhưng chỉ có một lỗ
khoan sâu 80m, rất ít thơng tin về điều kiện thủy văn nên động thái nước dưới
đất không được làm sáng tỏ, từ đó có thể làm cho người thi cơng khơng có
điều kiện để đánh giá đầy đủ tác động bất lợi của nước dưới đất đối với phần
ngầm cơng trình. Chính vì vậy, thiết kế khi sử dụng hồ sơ khảo sát địa chất có
tầng chứa nước dưới đất phân bố ở độ sâu 10,4 - 10,6m đến 42,9 - 44,1m,
nhưng khơng dự báo được trạng thái giới hạn có thể xảy ra ở đáy hố móng
gây ra bục đáy dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
+ Vấn đề cát chảy, xói ngầm
Khi các hố móng và các cơng trình bóc lộ ra, cát hạt mịn, hạt nhỏ, cát
chứa bụi và nhiều bụi bão hòa nước do tác dụng của dòng thấm sẽ nổi lên và
tràn ra khỏi đáy hố móng. Người ta gọi hiện tượng đó là dạng của cát chảy.
Vùng cát chảy đơi khi có thể lan ra một dải rất rộng và làm tổn hại đến ổn


định chung của mái dốc. Hiện tượng cát chảy có thể xảy ra một cách chậm
chạp thành lớp dày, có thể nhanh, hoặc rất nhanh và mang tính chất tai biến
dưới hình thức đùn lên sau khi đào đến chúng.

Hình 1.7: Sơ đồ hiện tượng cát chảy
H: chiều sâu hố móng
Nếu ở phần dưới của sườn dốc, mái dốc có hiện tượng cát chảy thì các
khối bên trên sẽ mất điểm tựa. Do đó dọc theo các sườn dốc, mái dốc xuất

hiện các vết nứt, dẫn tới việc thành tạo các khối trượt mới, hoặc thúc đẩy hiện
tượng trượt đã phát triển thêm. Sự ổn định của sườn dốc, mái dốc bị phá vỡ
toàn bộ.
+ Vấn đề nước chảy vào hố móng
Hố móng đào sâu là một cơng trình có cao độ đáy hố thấp hơn bề mặt
tự nhiên của nơi xây dựng cơng trình, do vậy khi thi cơng hố móng ta đã tạo
ra một vùng trũng mà nơi đó là điều kiện thuận lợi cho các nguồn nước xung
quanh cơng trình có thể xâm nhập vào hố móng. Khi bị nước xâm nhập thì
khơng những gây khó khăn cho cơng tác thi cơng hố móng mà làm giảm
cường độ của đất nền, cơng trình sẽ bị lún q lớn, hoặc tăng thêm ứng suất


trọng lượng bản thân của đất, tạo ra lún phụ thêm của móng. Mặt khác, đất đá
ở xung quanh thành hố móng cũng bị giảm cường độ, đó cũng là nguyên nhân
thúc đẩy trượt lở thành hố móng. Những điều đó sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến
an tồn của cơng trình. Do đó, khi thi cơng hố móng cần thiết phải có các biện
pháp hạ mực nước và thốt nước tích cực để cho móng được thi cơng trong
trạng thái khơ ráo. Nước chảy vào hố móng bao gồm: nước mặt, nước mưa và
nước ngầm.
- Nước mặt: thường có lưu lượng nhỏ, độ sâu ảnh hưởng nơng, có thể
hút khơ, kiểm sốt được, do đó khơng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn
định của thành hố móng.
- Nước mưa: các cơng trình hố móng đào sâu thường thi cơng theo
phương pháp lộ thiên, các hố móng là nơi thu nước. Vì vậy, khi trời mưa,
mực nước trong hố móng thường dâng cao. Trong trường hợp đất đá xung
quanh thành hố móng chưa bão hịa thì nước mưa làm cho đất đá xung quanh
thành hố móng suy giảm về độ bền.
- Nước dưới đất: vấn đề nước chảy vào hố móng xảy ra khi đào sâu hố
móng vào trong tầng chứa nước hoặc do bục đáy hố móng bởi tầng nước có
áp nằm ở dưới đáy hố móng. Khi ta tháo khơ hố móng để thực hiện các cơng

việc thi cơng hố móng, điều này sẽ dẫn đến hiện tượng mực nước xung quanh
cơng trình bị hạ thấp và có xu hướng chảy tập trung vào hố móng. Bên cạnh
đó, sự vận động của dòng nước sẽ kéo theo hiện tượng cát chảy, đất chảy
xung quanh vách hố móng tập trung về hố móng. Nếu tường chắn và hệ thống
chống đỡ không đảm bảo sẽ gây hiện tượng trượt tổng thể hoặc trượt cục bộ.
Do vậy, việc tính tốn tháo khơ hố móng là một vấn đề quan trọng trong thi
cơng hố móng sâu.
1.3. Các giải pháp chắn giữ
Khi tính tốn ổn định hố móng đào sâu cho các cơng trình cụ thể chúng