Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố cao lãnh, tỉnh đồng tháp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

HUỲNH VĂN PHẠM

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG
KỸ THUẬT NGẦM TRÊN MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH KHU
VỰC THÀNH PHỐ CAO LÃNH, TỈNH ĐỒNG THÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

HUỲNH VĂN PHẠM

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THI CÔNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG
KỸ THUẬT NGẦM TRÊN MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH
KHU VỰC THÀNH PHỐ CAO LÃNH, TỈNH ĐỒNG THÁP

Ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
Mã số : 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Đào Văn Canh

HÀ NỘI - 2014


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác trước đây.
Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2014
Tác giả

Huỳnh Văn Phạm


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM ĐƠ THỊ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM .........................................................................4
1.1. Tổng quan về cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm ..............................................4
1.2. Tổng quan về xây dựng cơng trình ngầm trên thế giới ....................................7
1.3. Tổng quan về xây dựng cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại Việt Nam ...........15
1.4. Nhận xét chương 1 .........................................................................................22

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CƠNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG
KỸ THUẬT NGẦM .................................................................................................24
2.1. Các phương pháp thi công cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm ........................24
2.2. Thi cơng theo phương pháp đào lộ thiên ........................................................24
2.2.1. Phương pháp thi công hở .........................................................................25
2.2.2. Phương pháp hạ dần.................................................................................31
2.2.3. Phương pháp hạ chìm ..............................................................................32
2.3. Thi cơng theo phương pháp đào kín (ngầm) ..................................................33
2.3.1. Phương pháp khiên đào ...........................................................................34
2.3.2. Phương pháp kích đẩy (pipe jacking) ......................................................40
2.4. Đánh giá khả năng áp dụng phương pháp thi công ........................................44
2.5. Nhận xét chương 2 .........................................................................................45
CHƯƠNG 3: NHU CẦU, QUY MÔ PHÁT TRIỂN VÀ ĐIỀU KIỆN XÂY
DỰNG HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TẠI
THÀNH PHỐ CAO LÃNH, TỈNH ĐỒNG THÁP...................................................46


3.1. Hiện trạng cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại các đô thị của tỉnh Đồng
Tháp .......................................................................................................................46
3.2. Tổng quan về điều kiện địa chất, địa chất thủy văn và điều kiện xây dựng
cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ........48
3.2.1. Các đặc điểm về khí hậu thủy văn[7] ......................................................48
3.2.2. Các đặc điểm về địa hình, địa mạo và điều kiện thành tạo......................50
3.2.3. Đặc điểm về địa chất................................................................................51
3.3. Nhu cầu và quy mơ phát triển hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm
tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ..............................................................55
3.3.1. Nhu cầu phát triển ....................................................................................55
3.3.2. Quy mô phát triển ....................................................................................55
3.4. Các quy định về hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi ................................56
3.4.1. Nguyên tắc hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi .................................56

3.4.2. Hạ ngầm đường dây, đường cáp đi nổi....................................................57
3.5. Các quy định về cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm[3] ...................................57
3.5.1. Quy định chung........................................................................................57
3.5.2. Bố trí cơng trình ngầm .............................................................................58
3.6. Các hình thức lắp đặt đường dây, đường ống ngầm[16] ................................60
3.6.1. Hình thức lắp đặt riêng rẽ ........................................................................60
3.6.2. Hình thức lắp đặt trong cống, bể kỹ thuật ...............................................63
3.6.3. Hình thức lắp đặt đường dây, đường ống kỹ thuật trong tuynel ngầm ......65
3.6.4. Hình thức lắp đặt chung trong hào kỹ thuật ............................................70
3.7. Lắp đặt giếng thăm trong cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm......................73
3.8. Nhận xét chương 3 ........................................................................................74
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THI CƠNG XÂY
DỰNG HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TRÊN
MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH THÀNH PHỐ CAO LÃNH, ............................75
TỈNH ĐỒNG THÁP .................................................................................................75


4.1. Khái quát về dự án nâng cấp đô thị vùng Đồng bằng sông Cửu Long –
Tiểu dự án thành phố Cao Lãnh [6].......................................................................75
4.1.1. Tổng quan về dự án .................................................................................75
4.1.2. Các cơ quan chịu trách nhiệm về dự án ...................................................76
4.1.3. Các thông tin về dự án .............................................................................76
4.1.4. Mục tiêu và nguyên tắc của dự án ...........................................................77
4.1.5. Hiệu quả của dự án ..................................................................................78
4.2. Đánh giá thực trạng và nghiên cứu lựa chọn phương pháp lắp đặt đường dây,
đường ống trên một số trục đường chính thành phố Cao Lãnh ..................................78
4.2.1. Khái quát một số tuyến đường trục chính thành phố Cao Lãnh ..............78
4.2.2. Đánh giá thực trạng lắp đặt đường dây, đường ống kỹ thuật ..................81
4.2.3. Nghiên cứu lựa chọn phương án lắp đặt các đường dây, đường ống kỹ
thuật ...................................................................................................................82

4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thi cơng hệ thống
cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính tại thành phố
Cao Lãnh ...............................................................................................................85
4.3.1. Điều kiện địa chất cơng trình, địa chất thủy văn .....................................85
4.3.2. Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang cơng trình .................................85
4.3.3. Chiều sâu lắp đặt cơng trình ....................................................................85
4.3.4. Độ ổn định cho cơng trình trên mặt và cơng trình liền kề .......................86
4.3.5. Mặt bằng thi cơng ....................................................................................86
4.3.6. Giá thành xây dựng ..................................................................................86
4.4. Nghiên cứu lựa chọn phương án thi cơng phù hợp hệ thống cơng trình hạ
tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh,
tỉnh Đồng Tháp ......................................................................................................87
4.4.1. Phân tích lựa chọn phương pháp thi công ...............................................87
4.4.2. Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công phù hợp hệ thống công trình
hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao
Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ........................................................................................87


4.5. Các vấn đề cần lưu ý trong xây dựng và khai thác hệ thống cơng trình
ngầm kỹ thuật ........................................................................................................91
4.5.1. Về vận chuyển đất thải ............................................................................91
4.5.2. Thoát nước trong quá trình thi cơng và khai thác ....................................92
4.5.3. Cung cấp điện và chiếu sáng ...................................................................95
4.5.4. Thơng gió .................................................................................................95
4.5.5. Biện pháp an toàn ....................................................................................96
4.6. Nhận xét chương 4 .........................................................................................96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

ASEAN

Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á

TVGS

Tư vấn giám sát

CTN

Cơng trình ngầm

HĐND

Hội đồng nhân dân

UBND

Ủy ban nhân dân

BTCT

Bê tơng cốt thép

D

Đường kính cống trịn

ĐBSCL

Đồng bằng sơng Cửu Long

HTKT

Hạ tầng kỹ thuật

HTTN

Hệ thống thốt nước

NUUP

Dự án nâng cấp đơ thị quốc gia

SMART

Hệ thống đường hầm giao thông và điều tiết lũ Kuala Lumpur, Malaysia


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1. Bảng phân chia các loại khiên và phạm vi áp dụng .................................36
Bảng 3.1. Tình hình phát triển dân số tỉnh Đồng Tháp 2005-2008 .........................46
Bảng 3.2. Mô tả cấu trúc địa tầng của các lớp đất ...................................................52
Bảng 3.3. Các đặc trưng cơ lý của các lớp đất .........................................................54
Bảng 3.4. Chiều sâu tối thiểu đặt công trình ngầm ..................................................58
Bảng 3.5. Khoảng cách tối thiểu từ mép cơng trình ngầm tới các cơng trình khác . 59
Bảng 3.6. Khoảng cách tối thiểu giữa mép ngoài của các cơng trình ngầm ............59
Bảng 3.7. Khoảng cách bố trí giếng thăm .................................................................73
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật một số tuyến đường trục chính ...................................78
Bảng 4.2. So sánh phương pháp đào kín và đào hở ..................................................87
Bảng 4.3. Hệ số η ......................................................................................................93
Bảng 4.4. Hệ số thấm và bán kính ảnh hưởng .........................................................94


DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Phân loại cơng trình ngầm đơ thị ................................................................6
Hình 1.2. Mạng lưới giao thơng ngầm trong đơ thị ....................................................6
Hình 1.3. Đường hầm cơ sở Gotthard .........................................................................9
Hình 1.4. Đường hầm Seikan .....................................................................................9
Hình 1.5. Đường hầm Channel .................................................................................10
Hình 1.6. Đường hầm Laerdalsky .............................................................................11
Hình 1.7. Đường hầm dẫn nước của Lybia ..............................................................11
Hình 1.8. Đường hầm Smart ....................................................................................12

Hình 1.9. Hệ thống cống ngầm ở Paris, Pháp ...........................................................13
Hình 1.10. Đường hầm xun eo biển Bering ..........................................................14
Hình 1.11. Cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên thế giới ......................................14
Hình 1.12. Hạ ngầm các đường dây đi nổi tại đường Trần Hưng Đạo TP. HCM .......16
Hình 1.13. Hầm đường bộ Đèo Hải Vân ..................................................................18
Hình 1.14. Phối cảnh trong đường hầm vượt sơng Sài Gịn ....................................19
Hình 1.15. Thơng xe đường hầm vượt sơng Sài Gịn ..............................................19
Hình 1.16. Đường hầm địa đạo Củ Chi ....................................................................20
Hình 1.17. Đường hầm địa đạo Vĩnh Mốc ...............................................................21
Hình 1.18. Một căn hầm giữa lịng Hà Nội ..............................................................21
Hình 1.19. Phối cảnh hầm đường bộ Đèo Cả ..........................................................22
Hình 2.1. Các giải pháp bảo vệ thành hố đào trong quá trình thi cơng đào hở ..........25
Hình 2.2. Sơ đồ xây dựng hố móng khơng chống (a) và có chống vách (b) ............26
Hình 2.3. Chống vách bằng cọc a) Một hàng; b) Hai hàng.......................................28
Hình 2.4. Thi cơng cáp quang bằng phương pháp lộ thiên .......................................29
Hình 2.5. Sơ đồ thi cơng theo phương thức tường nền .............................................29
Hình 2.6. Sơ đồ thi cơng theo phương thức tường nóc .............................................30
Hình 2.7. Sơ đồ thi cơng theo phương pháp hạ dần ..................................................31
Hình 2.8. Sơ đồ thi cơng theo phương pháp hạ chìm................................................32
Hình 2.9. Phân nhóm và cách gọi các phương pháp thi cơng ..................................33
Hình 2.10. Sơ đồ tổng qt về các phương pháp thi cơng ngầm .............................34
Hình 2.11. Sơ đồ thi công hầm bằng khiên đào ........................................................35


Hình 2.12. Phân loại khiên đào theo Daub ...............................................................38
Hình 2.13. Cấu tạo chung khiên đào cân bằng áp lực đất .........................................39
Hình 2.14. sơ đồ nguyên lý mở đường hầm bằng phương pháp kích đẩy ................42
Hình 2.15. Sơ đồ thi cơng bằng phương pháp kích đẩy ............................................43
Hình 3.1. Bản đồ hành chính tỉnh Đồng Tháp .........................................................47
Hình 3.2. Lắp đặt đường dây, đường ống riêng lẻ ....................................................63

Hình 3.3. lắp đặt đường dây, đường ống trong cống, bể kỹ thuật ............................65
Hình 3.4. Lắp đặt đường cống, bể kỹ thuật trên đường trục chính ..........................65
Hình 3.5. Lắp đặt tuynel kỹ thuật trên đường trục chính ..........................................66
Hình 3.6. Cấu tạo điển hình của tuynel dạng hình chữ nhật và hình trịn.................68
Hình 3.7. Lắp đặt đường dây, đường ống trong hào kỹ thuật ...................................71
Hình 3.8. Lắp đặt hào kỹ thuật trên đường trục chính ..............................................71
Hình 3.9. Cấu kiện hào kỹ thuật đúc sẵn bằng BTCT ..............................................71
Hình 3.10. Giải pháp đặt các đường ống kỹ thuật trong một hào kỹ thuật ...............73
Hình 4.1. Bản vẽ quy hoạch một số trục đường chính thành phố Cao Lãnh ...............79
Hình 4.2. Ngã tư giao nhau giữa đường Lê Thị Riêng và Trần Phú .........................80
Hình 4.3. Đường Lý Thường Kiệt ............................................................................80
Hình 4.4. Đường Nguyễn Huệ ..................................................................................80
Hình 4.5. Đường Đặng Văn Bình .............................................................................81
Hình 4.6. Hiện trạng đường dây trên đường Nguyễn Huệ ........................................82
Hình 4.7. Hiện trạng đường dây trên đường 30/4 .....................................................82
Hình 4.8. Lắp đặt đường dây, đường ống trong hào kỹ thuật trên đường trục chính ..83
Hình 4.9. Lắp đặt đường dây, đường ống trong tuynel kỹ thuật trên đường trục chính.. 84
Hình 4.10. Đào và vận chuyển đất thải .....................................................................89
Hình 4.11. Thi cơng móng hào/tuynel ......................................................................89
Hình 4.12. Lắp đặt hào/tuynel kỹ thuật .....................................................................90
Hình 4.13. Đắp đất hào/tuynel ..................................................................................90
Hình 4.14. Hồn thiện hào/tuynel .............................................................................91
Hình 4.15. Thốt nước mặt trong thi cơng hố móng .................................................92
Hình 4.16. Cấu tạo kênh thốt nước mặt...................................................................93


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Đồng Tháplà tỉnh thuộc vùng đồng bằng sơng Cửu Long có diện tích tự nhiên
3.374,20 km2[21]. Là một tỉnh nông nghiệp, Đồng Tháp đã và đang tập trung đẩy
mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế, tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm đạt mức cao.
Tuy nhiên cơ cấu kinh tế chuyển dịch còn chậm so với mong muốn. Tăng trưởng
kinh tế tuy đạt mức cao nhưng chưa thật sự bền vững, do phụ thuộc phần lớn vào
ngành nông nghiệp và công nghiệp chế biến nông - thuỷ sản.
Được thành lập theo Nghị định số 10/2007/NĐ-CP ngày 16/01/2007 của
Chính phủ, Thành phố Cao Lãnh là đô thị loại 3 của tỉnh Đồng Tháp nằm ở vùng
sông nước Đồng Tháp Mười, cách thành phố Hồ Chí Minh 154km, thành phố Cần
Thơ 80 km; phía bắc và phía đơng giáp huyện Cao Lãnh, phía nam giáp huyện Lấp
Vị, phía tây giáp huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang. Diện tích tự nhiên là 107km2 và
dân số khoảng 162.000 người.
Cùng với sự nghiệp cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, việc đầu tư xây
dựng các cơ sở hạ tầng kỹ thuật ngày càng tăng nhanh tại các đô thị trong cả nước.
Thành phố Cao Lãnh cũng khơng nằm ngồi quy luật chung đó.
Để ngầm hóa các hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật trong thành phố tạo vẻ
mỹ quan cho một đô thị hiện đại với giá thành hợp lý và thi công đảm bảo an tồn
cho các cơng trình xung quanh trên mặt đất. Việc “ Nghiên cứu lựa chọn phương
án thi công xây dựng hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục
đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp ” là vấn đề hết sức
cần thiết và cấp bách hiện nay.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Mục đích nghiên cứu của đề tài là đề xuất và lựa chọn phương pháp thi công
phù hợp khi thi cơng xây dựng hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành
phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thi cơng xây dựng hệ thống cơng trình hạ
tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính tại khu vực thành phố Cao Lãnh,

2
tỉnh Đồng Tháp.
- Phạm vi nghiên cứu bao gồm một số tuyến đường trục chính thuộc địa phận
phường 1, thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về xây dựng cơng trình ngầm đơ thị. Các phương pháp
xây dựng hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm;
- Đánh giá nhu cầu, quy mô phát triển và điều kiện xây dựng hệ thống cơng
trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp;
- Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống công trình hạ
tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh
Đồng Tháp.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp được nghiên cứu và sử dụng trong đề tài này là phương pháp
tổng hợp: thu thập số liệu, phân tích, nghiên cứu và đánh giá.
6. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài là nghiên cứu và lựa chọn phương pháp thi cơng
xây dựng hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm phù hợp với điều kiện địa chất,
địa chất thủy văn và các điều kiện kỹ thuật tại khu vực thành phố Cao Lãnh, tỉnh
Đồng tháp với giá thành hợp lý và đảm bảo an toàn.
7. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là thông qua kết quả nghiên cứu của đề tài luận
văn nhằm góp phần cho các nhà quản lý xây dựng cơng trình ngầm, các nhà thầu tư
vấn và các đơn vị thi công áp dụng để thực hiện các đồ án quy hoạch, các phương
án thiết kế và thi cơng.
8. Cấu trúc luận văn
Ngồi phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, luận văn bao gồm 4 chương,
98 trang, 12 bảng biểu và 60 hình ảnh minh họa.
- Chương 1: Tổng quan về xây dựng cơng trình ngầm đô thị trên thế giới và tại
Việt Nam;

3
- Chương 2: Các phương pháp xây dựng hệ thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật
ngầm;
- Chương 3: Đánh giá nhu cầu, quy mô phát triển và điều kiện xây dựng hệ
thống cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm tại thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp;
- Chương 4: Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống cơng
trình hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao
Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm
với đề tài: “ Nghiên cứu lựa chọn phương án thi công xây dựng hệ thống cơng trình
hạ tầng kỹ thuật ngầm trên một số trục đường chính khu vực thành phố Cao Lãnh,
tỉnh Đồng Tháp ” đã được tác giả hoàn thành dưới sự chỉ dẫn nhiệt tình của các
Thầy cơ trong Trường đại học Mỏ - Địa chất và đặc biệt là các Thầy cơ trong Bộ
mơn Xây dựng cơng trình Ngầm và Mỏ.
Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS.
Đào Văn Canh đã hết lòng hướng dẫn tạo mọi điều kiện để tác giả hồn thành cơng
việc nghiên cứu đề tài khoa học này.
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến người thân, bạn bè và đồng
nghiệp đã khích lệ, động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận
văn này!


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM ĐƠ THỊ
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.1. Tổng quan về cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm

Cơng trình ngầm đơ thị là những cơng trình được xây dựng ngầm dưới đất tại
đơ thị bao gồm cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm; cơng trình giao thơng ngầm; cơng
trình cơng cộng ngầm và phần ngầm của các cơng trình xây dựng.
Cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm bao gồm: các cơng trình đường ống cấp nước,
cấp năng lượng, thốt nước; cơng trình đường dây cấp điện, thơng tin liên lạc; hào,
tuynel kỹ thuật và các cơng trình đầu mối hạ tầng kỹ thuật được xây dựng ngầm.
Cơng trình đường dây, cáp, đường ống kỹ thuật ngầm” là các cơng trình
đường ống cấp nước, cấp năng lượng, thốt nước, cơng trình đường dây cấp điện,
thông tin liên lạc được xây dưới mặt đất .
Tuynel kỹ thuật là cơng trình ngầm theo tuyến có kích thước lớn đủ để đảm
bảo cho con người có thể thực hiện nhiệm vụ lắp đặt, sửa chữa các thiết bị, đường
dây đường ống kỹ thuật.
Hào kỹ thuật là cơng trình ngầm theo tuyến có kích thước nhỏ để lắp đặt các
đường dây, cáp và các đường ống kỹ thuật.
Cống, bể kỹ thuật là hệ thống ống, bể cáp để lắp đặt đường dây, cáp ngầm thông
tin, viễn thơng, cáp truyền dẫn tín hiệu, cáp truyền hình, cáp điện lực, chiếu sáng.
Hệ thống cấp nước là tập hợp các cơng trình thu, xử lý nước, điều hồ, vận
chuyển và phân phối nước tới các đối tượng dùng nước.
Hệ thống thoát nước là một tổ hợp các thiết bị, cơng trình kỹ thuật, mạng lưới
thốt nước và các phương tiện để thu gom nước thải từ nơi phát sinh, dẫn và vận
chuyển đến các cơng trình xử lý, khử trùng và xả nước thải ra nguồn tiếp nhận.
Hệ thống cung cấp điện đô thị là hệ thống cung cấp điện cho một đô thị, được
cấp điện từ hệ thống điện quốc gia, bao gồm các mạng lưới phân phối điện, các trạm
biến áp khu vực và trạm biến áp hạ áp.


5
Hệ thống thông tin đô thị là hệ thống bao gồm các đài, trạm, tuyến thông tin,
các thiết bị thông tin, các cáp thông tin thông thường và các cáp quang.
Hệ thống đường ống khí đốt đơ thị bao gồm đường ống vận chuyển, đường ống

chính và đường ống nhánh. Đường ống vận chuyển là đường ống vận chuyển khí đốt
từ nguồn khí đốt nằm ngồi đơ thị đến trạm khí đốt đơ thị. Đường ống nhánh là
đường ống phân phối khí đốt từ trạm khí đốt khu đơ thị đến các hộ tiêu thụ.
Ngày nay bên cạnh cơng trình đường dây, đường ống kỹ thuật đi ngầm dưới
đất ta cịn bố trí nhiều cơng trình hạ tầng kỹ thuật có quy mơ lớn cũng được bố trí
ngầm dưới đất: hệ thống xử lý nước thải đô thị, hầm chứa nước mưa quy mơ lớn
phịng tránh ngập lụt trong đơ thị... Như vậy, hệ thống các đường dây, đường ống
kỹ thuật quy mô lớn phục vụ sản xuất, sinh hoạt được bố trí dưới mặt đất, gọi chung
là các cơng trình hạ tầng kỹ thuật ngầm.
Tổng hợp đường dây, đường ống kỹ thuật ở các đô thị lớn thường được bố trí
trong hầm kỹ thuật( tuynel kỹ thuật), đó là cơng trình ngầm theo tuyến, có kích
thước lớn đủ để đảm bảo cho con người có thể thực hiện các nhiệm vụ lắp đặt, sửa
chữa và bảo trì các thiết bị, đường ống kỹ thuật.
Tuynel kỹ thuật được xây dựng một bên hoặc hai bên của đường phố tùy thuậc
vào chiều rộng của đường phố. Tuynel kỹ thuật cũng có thể xây dựng ở dưới phần
đường xe chạy, hè phố hoặc dải phân cách, khi xây dựng chúng cần tính đến việc
xây dựng hệ thống kết nối với các công trình ở hai nên đường phố...
Các cơng trình ngầm có thể được bố trí hồn tồn dưới mặt đất hoặc một phần dưới
mặt đất. Cơng trình ngầm đơ thị có thể phân chia thành các loại cụ thể như sau [18]:


6

Hình 1.1. PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH NGẦM ĐƠ THỊ

Hình 1.2. MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG NGẦM TRONG ĐÔ THỊ [20]


7

1.2. Tổng quan về xây dựng cơng trình ngầm trên thế giới
Việc xây dựng cơng trình ngầm ở những thời kỳ cổ đại chủ yếu làm bằng thủ
công với các biện pháp và cơng cụ rất thơ sơ. Vì vậy, chỉ làm được những hầm ngắn
và nông trong các núi đá. Tất cả các loại hầm này đều khơng có vỏ. Mãi đến giữa
thế kỷ 17, khi thuốc nổ đen được dùng vào hoạt động kinh tế, việc xây dựng hầm
ngầm mới được phát triển như hầm đường thủy dài 160m xây dựng năm 1680 tại
Pháp. Sau đó, hầm giao thông được phát triển nhiều trên các tuyến đường sắt.
Nhưng vì chỉ có khoan tay và thuốc nổ đen nên việc phát triển cũng chỉ ở mức độ
ngắn, chưa thể làm được những hầm dài. Bước sang thế kỷ 19, thuốc nổ amonit và
dinamit ra đời cùng với việc xuất hiện khoan xoay làm cho việc xây dựng hầm
ngầm được cải tiến một cách rõ rệt. Thời kỳ này các nước châu Âu đã xây dựng
nhiều đường hầm dài nổi tiếng như hệ thống hầm vượt qua dãy núi Anpơ, gồm 04
hầm liên tiếp.
Trong thế kỷ 19, vỏ hầm thường làm bằng đá xây. Sang thế kỷ 20, phần lớn vỏ
hầm làm bằng bê tông. Những năm đầu của thế kỷ này, hầm trên đường giao thông
phát triển rất mạnh. Những hầm dài đáng kể như hầm Shandaken (Mỹ) hoàn thành
năm 1922 dài 28km, hầm Florence Lake (Mỹ) hoàn thành năm 1925 dài 25km, hầm
Lochaber (Scotlan) dài 24km hoàn thành năm 1930, hầm đường đôi từ Florence đi
Bolona dài 18,5km, giữa có một nhà ga ngầm được hồn thành năm 1931. Tất cả
các hầm này được thi công bằng phương pháp mỏ, dùng khoan chạy bằng hơi ép
nên tiến độ so với các hầm trước kia nhanh hơn rất nhiều.
Song song với việc phát triển hầm qua các vùng núi đá, từ năm 1825, Brunel
đã đề nghị phương pháp thi công bằng khiên đào để xây dựng hầm qua vùng đất yếu
và đã ứng dụng vào việc xây dựng hầm qua sông Thames (Anh) giữa Wapping và
Rotherhithe (1825 - 1843), đó là hầm qua sơng đầu tiên. Sau cơng trình này khiên
đào được cải tiến hơn, Greathead đã ứng dụng vào việc thi công một hầm đi bộ qua
sông Thames (Anh) năm 1896 và về sau được ứng dụng trong xây dựng tàu điện
ngầm ở Luân Đôn. Phương pháp khiên đào sau này trở thành phương pháp chủ yếu
để xây dựng đường tàu điện ngầm và hầm qua sông ở nhiều nước trên thế giới.

8
Một số đường hầm trên thế giới được xây dựng qua các thời kỳ:
- Hầm Mont Cenis dài 12.849m trên đường sắt từ Paris (Pháp) đi Brindisi
(Italia), có độ chênh cao giữa hai cửa là 132,28m. Hầm này được xây dựng trong 13
năm (1857 - 1870) và đưa vào sử dụng năm 1871. Trong quá trình xây dựng hầm
này đã sử dụng máy ép hơi để tăng tốc độ thi công.
- Hầm Sin Gotthord dài 14.984m nối liền Goschenen (Thụy sĩ) và Airolo
(Italia). Hầm được khởi công xây dựng năm 1872 dựa trên kinh nghiệm thu được từ
hầm Mont Cenis.
- Hầm Sinplon là hầm dài nhất trong dãy núi Anpơ (19.803m). Trước khi thời
Napôlêon đường qua núi Anpơ ở Sinplon là một sàn đạo được xây dựng từ năm
1801 đến năm 1805 theo lệnh của Napôlêon. Đoạn đường này dài 60km nhưng có
đến 600 cầu và cống, 7 đoạn đường có hành lang để chắn đá trượt. Có thể coi đó là
bảo tàng về di tích cầu cống La Mã. Từ năm 1852 đến năm 1893 đã có 30 phương
án thiết kế cho đường sắt vượt qua đoạn đường này, trong đó có 28 phương án hầm.
Phương án cuối cùng được chọn là một hầm đặt sâu 2.135m dưới núi cao nhất
Monte Leone trong dãy Sinplon. Khác với hai hầm trên là đường hầm đơi, hầm
Sinplon gồm hai hầm có đường kính cách tim nhau là 17m. Hầm thứ nhất được khởi
cơng năm 1898 và hồn thành năm 1905. Trong q trình thi cơng, hầm gặp rất
nhiều khó khăn vì địa chất phức tạp như gặp nước ngầm và nhiệt độ cao (56°C),
công nhân phải làm việc trong môi trường nước nóng. Để giải quyết khó khăn này,
người ta phải liên tục thơng gió và bơm nước lạnh nên kinh phí xây dựng tăng lên
rất nhiều. Sau khi xây dựng thành xong hầm thứ nhất, hầm thứ hai được tiến hành
ngay và đến năm 1921 thì hồn thành tồn bộ.
- Đường hầm cơ sở Gotthard:
Đây là đường hầm được xây dựng lớn nhất trong lịch sử châu Âu, với chiều
dài dự kiến 57km. Nếu thành công, đường hầm này sẽ trở thành hầm đường sắt dài
nhất trên thế giới. Đường hầm này được xây dựng ở Thụy Sĩ xuyên qua dãy Alps,
vốn được coi là rào cản giữa Bắc Âu và Nam Âu. Người ta sẽ xây một tuyến đường

ray cao tốc nối liền thành phố Zurich của Thụy Sĩ và Milan của Italy.


9

Hình 1.3. ĐƯỜNG HẦM CƠ SỞ GOTTHARD [20]
Tồn bộ tuyến này sẽ nằm trên cùng độ cao 500 m so với mực nước biển, bảo
đảm cho tàu hoả đạt đến tốc độ 240 km/h, rút ngắn thời gian di chuyển từ Zurich
đến Milan chỉ còn 2,5 giờ. Đường hầm này cịn nổi tiếng với khoản chi phí tăng vọt
từ 8 tỷ USD theo dự kiến ban đầu lên 15 tỷ USD. Dự kiến, dự án này sẽ hoàn thành
vào năm 2015.
- Đường hầm Seikan của Nhật Bản:

Hình 1.4. ĐƯỜNG HẦM SEIKAN [20]


10
Đường hầm Seikan là hầm đường sắt dài nhất thế giới với tổng chiều dài 53,85
km, trong đó phần chìm dưới biển có chiều dài 23,3 km. Nó nằm bên dưới eo biển
Tsugaru nối liền hai đảo Honshu và Hokkaido – một phần của tuyến Kaikyo thuộc
công ty đường sắt Hokkaido.
Hầm được xây dựng năm 1971 và bắt đầu khánh thành vào ngày 13/3/1988,
thuộc sở hữu của Cục Công nghệ, Vận tải và Kỹ thuật đường sắt Nhật Bản và chịu
sự điều hành của công ty đường sắt Hokkaido. Ban đầu, hầm chỉ có các rãnh đường
ray hẹp. Nhưng sau khi dự án Hokkaido Shinkansen được khởi công vào năm 2005,
nó đã được trang bị các rãnh kép và nối với hệ thống Shinkansen. Hầm có 52 km
đường ray liên tục với hai nhà ga đầu tiên trên thế giới được xây dựng dưới biển.
Hiện nay, đường hầm Seikan là đường hầm dài nhất Nhật Bản.
- Đường hầm Channel:

Hình 1.5. ĐƯỜNG HẦM CHANNEL [20]
Đường hầm Channel có chiều dài 49,94km, được xây dựng dưới La-Manche
giữa Folkstounom (Kent, Anh) và Calais (Pháp). Mặc dù, thực tế tổng chiều dài của
Channel không bằng đường hầm Seikan nhưng phần chìm dưới biển (gần 39km) dài
hơn phần chìm dưới biển của hầm đường sắt Seikan 14,7km. Đường hầm này chính
thức khánh thành vào năm 1994.


11
- Đường hầm Laerdalsky:

Hình 1.6. ĐƯỜNG HẦM LAERDALSKY [20]
Đường hầm Laerdalsky ở Na Uy là đường ôtô dài nhất trên thế giới, chiều dài
toàn bộ 24,5km, nằm ở hạt Sogn og Fjordane. Nó nối liền giữa Lerdahl và Eurlann,
chính thức khai trương vào năm 2000.
- Đường hầm ngầm dẫn nước của Lybia trong thời gian đang được thi công
hồi năm 1983 bằng phương pháp thi cơng lộ thiên.

Hình 1.7. ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC CỦA LYBIA [20]


12
- Hệ thống đường hầm giao thông và điều tiết lũ (SMART): Nằm dưới độ sâu
20m tại cửa ngõ phía Nam Thủ đơ Kuala Lumpur, Malaysia là một đường hầm
thốt lũ dài nhất Đơng Nam Á. Bên cạnh đó, với 2 tầng cho xe cộ qua lại và 1 kênh
thoát nước dưới cùng, đây là cơng trình đầu tiên trên thế giới kết hợp “hai trong
một” - hầm ngầm thoát nước và đường hầm xa lộ, thực hiện 2 mục tiêu cùng lúc:
chống lụt lội và tắc nghẽn giao thơng.
a)

b)

Hình 1.8. ĐƯỜNG HẦM SMART [20]
a) Mơ hình thiết kế đường hầm SMART
b) Đường hầm SMART tại giai đoạn thi công chính
Theo thiết kế, SMART có chiều dài 4,7 km (đường hầm xa lộ dài 3 km, 1,7
km đường dẫn), cao 13,2 m (2 tầng cho giao thông, 1 tầng cho thoát nước khi mưa
nhỏ) rộng 6,5 m (2 làn xe), 250 m có 1 cửa thốt lũ và thơng khí, 1 km hầm có độ
chênh 1 m; lưu lượng 30.000 xe/ngày, tốc độ xe thấp nhất 60 km/h; được điều khiển
từ trung tâm thông qua 220 camera và 72 màn hình. Với hệ thống cơng nghệ và kỹ
thuật hiện đại, mọi thơng tin liên lạc bằng di động và sóng radio đảm bảo tốt trong
SMART.
SMART cịn có những tính năng an tồn mà một đường hầm thơng thường
như: cổng kiểm soát nước lũ tự động; lối thoát hiểm; hệ thống thơng khí.
- Hệ thống cống ngầm ở Paris, Pháp:


13

Hình 1.9. HỆ THỐNG CỐNG NGẦM Ở PARIS, PHÁP [20]
Dự tính có khoảng 1,2 triệu mét khối nước thải hàng ngày đi qua hệ thống
cống ngầm dài 3.029 km này. Tại những đoạn đường ống lớn còn là nơi để đón tiếp
du khách. Thậm chí ở đây cịn có bày bán đồ lưu niệm cho du khách. Theo một
người hướng dẫn viên du lịch ở hệ thống cống ngầm này, thì mùi nước thải ở đây
khơng hề nặng như mọi người vẫn nghĩ.
- Dự án đường hầm xuyên eo biển Bering: Ý tưởng xây dựng đường hầm qua
eo biển Bering nối lục địa Á – Âu và Bắc Mỹ bằng một đường xe lửa xuyên lục địa
nảy sinh hơn 100 năm trước đây. Từ trước đến nay, việc đi từ Nga sang Mỹ chỉ
được thực hiện bằng đường không hoặc đường thủy. Tuy nhiên, các nhà khoa học ở
cả hai phía đại dương đều khẳng định rằng, ngồi đường khơng và đường biển, sẽ

có thêm đường sắt và đường bộ. Để thực hiện được điều này chỉ cần nối Chukhotka
(phía Nga) và Alaska (thuộc Mỹ) bằng một đường hầm qua eo biển Bering. Điều
khiến người ta nghi ngại là để thực hiện được kế hoạch này cần một chi phí khổng
lồ (ước tính đến 200 tỷ đơ-la). Đường hầm sẽ không chỉ là hành lang giao thông mà
trong hầm sẽ lắp đặt đường tải điện, nhờ đó 2 hệ thống năng lượng lớn nhất thế giới


14
sẽ liên kết với nhau. Ở vùng Sibêri của Nga có dư cơng suất phát điện và Nga có thể
bn bán thành công với mặt hàng này. Tất nhiên, trong đường hầm sẽ lắp đặt cả
các đường dây thông tin, và có thể cả đường dẫn khí, dầu mỏ. Điều này rất được
người Mỹ quan tâm.
Tại sao lại xây đường hầm mà không phải là một chiếc cầu? Do nhiệt độ lạnh
giá tại khu vực này sẽ hạn chế giao thông bằng cầu trong suốt 7 tháng trong năm.
Tuy nhiên, một khó khăn lớn khác trong việc triển khai dự án này, đó là điều kiện
thời tiết khắc nghiệt khiến cho việc thi cơng chỉ có thể thực hiện được trong 4-5
tháng trong năm.

Hình 1.10. ĐƯỜNG HẦM XUYÊN EO BIỂN BERING [20]

Hình 1.11. CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG KỸ THUẬT NGẦM TRÊN THẾ GIỚI [20]