Tiểu luận môn thi công đường hầm

Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

TIỂU LUẬN
THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM (NHÓM 4)

Giảng viên hướng dẫn: GS.TS. Vũ Thanh Te
Học viên: Trương Văn Hân
Mã học viên: 1582850302069
Lớp: 23QLXD22

Hà Nội, tháng 8 năm 2016
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

Đề bài: Đường hầm có bán kính R = 3m; Fk = 1-4; chiều dài L = 4km.
Thi cơng hầm và cơng trình ngầm.
Nội dung yêu cầu:
1. Tổng quan về đường hầm và quản lý chất lượng thi công đường
hầm
- Tổng quan về các loại đường hầm.
- Tình hình quản lý chất lượng trong thi cơng đường hầm hiện nay.
- Một số cơng nghệ chính và ảnh hưởng của nó đến cơng tác quản lý chất
lượng thi công đường hầm.
- Những vấn đề đặt ra cho xây dựng điều kiện kĩ thuật quản lý chất lượng
thi công đường hầm.
2. Phạm vi ứng dụng và tài liệu trích dẫn

3. Quản lý chất lượng trong cơng tác khoan nổ mìn (hoặc đào bằng
máy TBM, hoặc đào bằng khiên).
4. Quản lý chất lượng trong gia cố đường hầm.
- Chọn được giải pháp gia cố, yêu cầu quản lý chất lượng trong thi công
gia cố, khoan cắt trong gia cố.
- Xử lý số liệu và đánh giá kết quả quan trắc.
5. Công tác quản lý chất lượng thi công vỏ hầm (chất lượng thi công
bê tông và xi măng hóa sau khi thi cơng vỏ hầm.
6. Xác lập tiến độ cho một chu kì làm việc trên cơ sở quản lý chất
lượng cơng trình.

Học viên: Ngơ Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

TRẢ LỜI
1. Tổng quan về đường hầm và quản lý chất lượng thi công đường
hầm
a) Tổng quan về các loại đường hầm
1. Cơng trình ngầm
- Định nghĩa: cơng trình ngầm là cơng trình nhân tạo, xây dựng dưới mặt
đất nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau của con người.
- Phân loại: Cơng trình ngầm có các dạng: Thẳng đứng, nằm ngang, nằm
xiên.
2. Hầm
Định nghĩa: Là dạng phổ biến nhất của cơng trình ngầm được bố trí nằm
ngang hoặc nghiêng nhưng có độ dốc nhỏ ( i<15%) và ,có chiều dài lớn hơn
nhiều so với các kích thước cịn lại được xây dựng nhằm mục đích giao thơng
thủy lợi, bố trí các mạng lưới hạ tầng kĩ thuật của thành phố

- Phân loại hầm:
a. Phân theo mục đích sử dụng:
- Cơng trình hầm giao thông.
- Hầm thủy lợi.
- Hầm kĩ thuật đô thị.
- Hầm mỏ.
- Hầm có mục đích đặc biệt: hầm phục vụ cho mục đích quân sự, nhà máy
, kho tàng, bể chứa ngầm.
b. Phân theo địa hình và khu vực xây dựng cơng trình:
- Hầm qua núi.
- Hầm dưới nước.
- Hầm thành phố.
c. Phân loại theo độ sâu cơng trình
- Hầm nằm nông: h<20m hoặc 2-3 lần bề rộng hầm.
- Hầm nằm sâu.
d. Phân loại theo phương pháp thi công
- Đào hở.
- Đào kín.
- Hầm dìm.
2. Vai trị của hầm và cơng trình ngầm trong giao thơng vận tải:
Hầm là cơng trình vượt qua các chướng ngại vật trên đường giao thơng,
mở rộng khả năng vạch tuyến trong những địa hình khó khăn:
Học viên: Ngơ Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

- Hầm vượt qua các chướng ngại cao: núi, đồi.
Xây dựng hầm sẽ cho tuyến có chiều dài ngắn nhất có các điều kiện phục
vụ giao thông tốt nhất, khả năng thông xe lớn nhất.

- Hầm vượt qua các chướng ngại nước: sông hồ, eo biển.
Xây dựng hầm không cản trở giao thông đường thủy, khơng bị ảnh hưởng
của gió, bão, dễ dàng kết nối mạng lưới giao thơng 2 bên bờ, có thể cho chiều
dài ngắn hơn (so với trường phương án cầu) trong trường hợp bãi sông rộng,khổ
thông thương đường thủy cao.
- Hầm vượt qua chướng ngại trong điều kiện thành phố: Hầm là một giải
pháp rất tốt để giải quyết các vần đề đơ thị tại các ngã tư, đường phố…
Giải phóng diện tích xây dựng mặt đất nhanh tạo điều kiện sử dụng đất tốt
hơn cho khai thác giao thơng, ít tác động xấu đến môi trường( tiếng ồn, bụi…),
không phá hoại cảnh quan thành phố.
- Có thể sử dụng cho quốc phịng.
b) Tình hình quản lý chất lượng trong thi cơng đường hầm hiện nay
Trước tiên phải nói đến sự tiến bộ trong việc xây dựng và hoàn thiện thể
chế về quản lý đầu tư xây dựng đặc biệt trong đó có việc xây dựng và hồn thiện
nhiều văn bản quy phạm pháp luật (VBQPPL) về quản lý CLCTXD. Trước năm
2003, khi chưa có Luật Xây dựng, cơng tác QLCLCT XD mới chỉ có các điều lệ,
quy chế quản lý đầu tư và xây dựng được quy định tại một số Nghị định của
Chính phủ như Nghị định 232-CP năm 1981, 385-HĐBT năm 1990, NĐ177-CP
năm 1994, NĐ 42-CP năm 1996, NĐ92-CP năm 1997, NĐ52/1999/NĐ-CP. Có
thể thấy, vấn đề bất cập trong công tác QLCLCTXD trước đây là thiếu, không
đồng bộ, không rõ trách nhiệm, mức độ chế tài thấp… Sau khi có Luật Xây
dựng và các VBQPL hướng dẫn Luật Xây dựng, tuy cịn có những hạn chế
nhưng những vấn đề trên đã từng bước được khắc phục. Năm 2004, lần đầu tiên,
Chính phủ đã ban hành một Nghị định riêng về quản lý chất lượng cơng trình
xây dựng và sau đó đến năm 2013 có NĐ 15/2013/NĐ-CP. Có thể nói NĐ 209
và NĐ 15 sau này là NĐ 46 là một bước tiến dài và quan trọng trong việc hoàn
thiện thể chế về QLCLCTXD. Với NĐ 46 mới được ban hành, đã tăng cường
hơn về quản lý Nhà nước và bước đầu rõ hơn về nội dung quản lý theo các
nguồn vốn khác nhau.
Bên cạnh q trình hồn thiện của hệ thống VBQPPL thì 55 năm phát

triển ngành Xây dựng cũng đánh dấu sự trưởng thành về năng lực của các chủ
thể đối với từng lĩnh vực xây dựng. Hiện nay chúng ta đã có thể tự thiết kế và thi
công xây dựng các nhà cao trên 30 tầng, các đập lớn có chiều cao trên 100m, các
hồ chứa nước với dung tích trên 1 tỷ m3; các cầu có nhịp lớn trong khu vực (cầu
Bãi Cháy kết cấu dây văng một mặt phẳng nhịp trên 400m, cầu Vĩnh Tuy kết cấu
thông thường nhịp trên 150m)… Đến thời điểm hiện tại, những cái tên như Sông
Đà, Vinaconex, HUD, Licogi, Cienco1, VIETSOVPETRO… luôn được nhắc tới
mỗi khi đảm nhiệm những cơng trình dân dụng, cơng trình cầu đường, thủy lợi,
khai thác dầu khí quy mơ lớn trên cả nước.
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

Cùng với những tiến bộ về năng lực chủ thể, công nghệ thi công xây dựng
của nước ta từ lúc phải nhờ sự hỗ trợ của chun gia nước ngồi cho một số
cơng trình trọng điểm như thủy điện Hịa Bình, Thủy điện Yaly… đến nay,
chúng ta đã gần như tiếp cận và làm chủ công nghệ mới. Công nghệ mới trong
thi công xây dựng hiện nay mà chúng ta đang làm chủ có thể kể đến như: Công
nghệ mới về xử lý nền đất yếu bằng phương pháp cố kết chân không, công nghệ
thi công cọc ống thép bằng búa rung, bê tông đầm lăn (RCC – Roller Compacted
Concrete), công nghệ thi công sàn ứng lực trước…
Hình thức đầu tư đã có sự chuyển biến, khi mà trước kia, chúng ta chỉ có
thể xây dựng hầu như bằng vốn Nhà nước hoặc viện trợ của nước ngồi, thì hiện
tại, trên cả nước, chúng ta đã có rất nhiều cơng trình được đầu tư bằng các
nguồn vốn khác nhau.
Ở lĩnh vực xây dựng thủy lợi - thủy điện – giao thông, sau tổ hợp ngầm
của thủy điện Hịa Bình, đến nay nước ta đã xây dựng hàng trăm km đường hầm
có tiết diện khác nhau, nhiều hầm dài hàng chục km. Hầm trong xây dựng thủy
điện là hầm núi, nằm trong đá, thi công chủ yếu bằng các phương pháp mỏ.

Còn trong xây dựng giao thông những năm qua đã xây dựng hàng chục
hầm đường bộ. Hiện tại, hầm dài nhất là hầm Hải Vân 6,4km. Ở lĩnh vực xây
dựng dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là ở các thành phố lớn cơng trình ngầm
thường gặp ở hầu hết các nhà cao tầng (1 - 3 tầng, cá biệt có cơng trình có 5 - 6
tầng), ở các gara, bãi đỗ xe và các cơng trình hạ tầng kỹ thuật đơ thị. Hầu hết các
tầng hầm của nhà cao tầng được xây dựng bằng phương pháp “tường trong đất”,
một vài cơng trình được xây dựng bằng phương pháp đào lộ thiên kết hợp mái
dốc với tường cừ.
Theo TS. Nguyễn Thế Phùng - Đại học Xây dựng Hà Nội thì hiện nay,
việc khảo sát thiết kế và thi cơng cơng trình ngầm, về cơ bản đã cập nhật được
các công nghệ tiên tiến trên thế giới và khu vực. Các phương pháp thiết kế, các
phần mềm và mơ hình tính tốn, các thiết bị, phương tiện và phương pháp khảo
sát địa vật lý; các công nghệ thi công tiên tiến như NATM, TBM, cốp pha di
động và tự bước, hầm dưới nước thi công bằng phương pháp hạ đoạn đã được áp
dụng.
Hầu hết các công trình do Việt Nam tự thiết kế và xây dựng đều có chất
lượng đảm bảo, được vận hành hiệu quả và an tồn. Các mơ hình quản lý xây
dựng, quản lý chất lượng các cơng trình xây dựng cập nhật trình độ và phương
pháp của thế giới, đã được vận hành trơn tru và có hiệu quả.
c) Một số cơng nghệ chính và ảnh hưởng của nó đến cơng tác quản lý
chất lượng thi công đường hầm
* Phương pháp thi công lộ thiên
Phương án thi công lộ thiên bao gồm các phương pháp sau đây :
- Phương pháp đào hố móng.
- Phương pháp dùng vì kèo di động.
- Phương pháp thi công tường trong đất.
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

- Phương pháp hạ đoạn.
* Phương pháp đào hố móng
Đầu tiên từ mặt đất tiến hành đào hố móng có vách xiên hoặc thẳng đứng
với hệ thống chống vách đến độ sâu cần thiết đặt hầm. Sau đó tiến hành lắp đặt
các cấu kiện BTCT định hỡnh sẵn hoặc đổ bê tơng tồn khối tại chỗ, xây dựng
kết cấu chống thấm rồi lấp đất trở lại, khôi phục mặt đất tự nhiên hoặc xây dựng
những cơng trình ngầm trên mặt đất như đường xá vỉa hè…. Để chống đỡ vách
hố móng thẳng đứng dùng cọc cừ hoặc cọc cừ kết hợp với neo.
Phương pháp thi cơng dùng hố móng đặc trưng bằng việc cơ giới hóa cao
q trình thi cơng, cho khả năng áp dụng các kết cấu kiểu cơng nghiệp hóa, các
máy làm đất và các thiết bị nâng hạ có cơng suất lớn. Tuy nhiên trong điều kiện
thành phố có cơng trình xây dựng dày đặc, mật độ giao thông lớn không phải lúc
nào cũng áp dụng phương pháp cũng có hiệu quả. Việc đào các hố móng rộng
kéo dài trên đoạn 100m-150m sẽ dẫn đến phá hoại giao thông đường phố trong
suốt thời kỳ xây dựng, gây khó khăn cho cuộc sống bỡnh thường của đô thị. Khi
thi công hầm bằng phương pháp hố móng thường địi hỏi chi phí lớn về kim
loại, gỗ gia cố tạm. Ví dụ để gia cố hố móng sâu 6 - 7m rộng 8 - 10m sẽ chi phí
250 - 300 tấn thép và 60 -70m3 gỗ.
* Phương pháp dùng vì kèo di động
Để cơ giới hóa tối đa cơng tác đào, xúc đất và xây dựng vỏ hầm trong
điều kiện thành phố có thể sử dụng vì chống di động bằng kim loại có tiết diện
hở. Vì chống di chuyển bằng cách đẩy kích khiên lên vỏ hầm lắp ghép (hoặc
vách đào) phía sau.Việc sử dụng vì chống di động cho phép:
- Khơng cần sử dụng vì chống tạm và giảm nhẹ khó khăn khi xây dựng vì
chống tạm.
- Giảm khối lượng cơng tác đất khi đào hố móng và lấp trở lại sau khi
xây dựng xong kết cấu (do giảm khe hở thi công giữa kết cấu và vách hố móng).
- Giảm chiều dài của đoạn thi cơng có phá hoại do điều kiện bề mặt
xuống đến 30-40m.

- Nâng cao mức độ cơ giới hóa, giảm khó khăn trong thi cơng.
- Nâng cao tốc độ xây dựng hầm.
- Giảm tiếng ồn và chấn động.
- Giảm nguy hiểm do chuyển vị, biến dạng bề mặt, nhà cửa và những
cụng trình dọc theo tuyến hầm.
Việc thi cơng có sử dụng vỡ chống di động có thể tiến hành trong bất cứ
loại đất không cứng nào, loại trừ bùn và cát chảy. Khi có mực nước ngầm cao
phương pháp này cũng có thể áp dụng cùng với việc hạ mực nước ngầm nhân
tạo.
* Phương pháp tường trong đất

Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

Khi bố trí cơng trình ngầm đặt nơng, gần các cơng trình nhà cửa cũng như
trong điều kiện giao thơng thành phố dày đặc có thể áp dụng phương pháp tường
trong đất.
Đầu tiên ở những chỗ sẽ xây dựng tường của cơng trình ngầm, người ta
đào hào và gia cố nó theo từng bước, rộng 0,6 - 0,8m sâu đến 18 - 20m trong đó
sẽ xây dựng kết cấu tường của cơng trình ngầm. Sau đó tiến hành đào hố móng
đến cao độ nóc cơng trình rồi đặt tấm trần đó xây xong được bảo vệ bằng phịng
nước rồi lấp đất trở lại, khơi phục các cơng trình trên mặt đất như mặt đường,
vỉa hè. Dưới sự bảo vệ của tường và trần đó tiến hành đào đất trong lừi, xây
dựng tấm đáy và các vách ngăn …
Việc xây dựng các kết cấu tường công trình ngầm có thể từ BTCT tồn
khối hoặc áp dụng công nghệ tường lắp ghép trong đất tạo điểu kiện giảm bớt
khối lượng cơng tác đất giảm chi phí bê tông cốt thép, giảm thời hạn và giá
thành xây dựng.

Phương pháp tường trong đất có ưu điểm hơn phương pháp hố móng là
khơng địi hỏi dựng tường cừ, đảm bảo ổn định cho nhà cửa và các cơng trình
bên cạnh. Phương pháp này có thể áp dụng trong đất khơng cứng dạng bất kỳ
(kể cả đất rời lẫn đất sét chặt) trừ loại đất bùn chảy, đất có lỗ rỗng lớn hoặc có
Kast .
Phương pháp này có hiệu quả nhất khi chiều sâu hố đào lớn hơn 5 - 6m
cũng như bố trí cơng trình ngầm gần sát nhà cửa và các cơng trình khác.
* Phương pháp hạ đoạn (Kenson Method)
Phương pháp hạ đoạn được áp dụng trong các điều kiện thành phố, điều
kiện địa chất công trỡnh và điều kiện thủy văn trong môi trường đất mền yếu,
trong các vùng có chứa nước sâu 6 - 40m và nó đặc biệt có hiệu quả khi xây
dựng hầm trong mơi trường đất có phát sinh tình trạng cát chảy, bùn chảy hoặc
khi làm đường xe điện, ôtô điện qua đáy sông, hồ.
Về nguyên tắc phương pháp này cũng thuộc quy trình thi cơng đào lộ
thiên rồi lấp phủ nhưng để tăng tốc độ làm kết cấu vỏ hầm, hạn chế biến dạng,
lún sụt đất ở hai bên tuyến hầm và giảm ảnh hưởng của nước ngầm đối với thời
gian xây dựng và chất lượng kết cấu vỏ hầm, người ta đúc sẵn những khoang
hầm bằng BTCT rồi dùng hệ thống thiết bị chuyên dùng hạ xuống hố đào.
Phương pháp hạ đoạn đó được các nước trên thế giới áp dụng nhiều.
Trong tương lai ở Việt Nam có thể áp dụng để thi cơng Metro qua sơng Hồng
hoặc những cơng trình ngầm qua những nơi có chiều sâu nước ngầm lớn, đất
yếu không ổn định. Gần đây nhất là dự án vượt sông Sài Gũn bằng đường hầm
Hàm Nghi qua Thủ Thiêm do cơng ty Anh Quốc Maunsell thiết kế đó áp dụng
phương pháp hạ đoạn để thi công phần hầm qua sơng.
* Phương pháp thi cơng kín
Phương pháp thi cơng kín có nhiều phương pháp thi cơng song ở đây ta
chỉ xét phương pháp phổ biến nhất mà các nước trên thế giới đó sử dụng thi
cụng đó là phương pháp khiên đào.
Học viên: Ngô Văn Hải

Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

Khiên đào là một máy thi công chuyên dụng để làm đường hầm trong
thành phố, khi có yêu cầu phải giữ nguyên hiện trạng kết cấu đơ thị (các cơng
trình hạ tầng kỹ thuật và các cơng trình kiến trúc) ở trên mặt đất. Phương pháp
khiên đào áp dụng trong những điều kiện địa chất cơng trình và địa chất thủy
văn phức tạp nhất, đất đá mềm yếu, khơng ổn định, chiều dài cơng trình lớn, tiết
diện ngang không đổi.
Khiên đào là một máy liên hợp được trang bị các hệ thống cơ giới để đào,
bốc dỡ đất đá, lắp ghép vỏ hầm đồng thời là vỏ chống tạm vững chắc dưới sự
bảo vệ của nó tiến hành tất cả các cơng việc đào hầm chính. Một số nước trên
thế giới như Anh, Pháp, Mỹ, Nhật …áp dụng phương pháp này từ lâu. Trong khi
phần lớn các đường hầm đường sắt được xây dựng trong đất đá núi cứng chắc
thỡ cỏc đường hầm ô tô và tàu điện ngầm trong đô thị được xây dựng trong điều
kiện đất đá yếu bằng các máy đào dạng khiên. Hiện nay tại châu Âu đang thực
hiện một số dự án rất lớn xây dựng đường tàu điện ngầm như ở Barcelona,
Valencia, Sevilla, Milan, Turin, Roma, Malme, Lisbon, Porto và Praha…. Phần
lớn số cụng trỡnh trờn được thi công bằng máy đào dạng khiên kích thước lớn
do các cơng ty Lovat, Wirth/NFM và Herrenknecht sản xuất. Đường ô tô vành
đai M30 ở Manrid sẽ được thi công bằng các khiên đào đường hầm lớn nhất thế
giới. Một trong số đó có đường kính 15 m do cơng ty Herrenknecht chế tạo và
đó hoạt động từ cuối năm 2005. Cỗ máy độc nhất vô nhị này được trang bị các
lưỡi cắt bên trong và bên ngồi và chúng có thể quay theo các hướng ngược
nhau. Khiên đào đường hầm do công ty Wirth - Tunnel Bore Extender (TBE)
chế tạo cũng được xem là một cỗ máy độc đáo. Thiết bị được sử dụng thành
công trong đào đường hầm Uetliberg - một công trỡnh trọng điểm trên đường ô
tô vành đai xung quanh thành phố Zurich. Thiết bị này phá huỷ đất đá không
phải bằng sự va đập vào đất đá mà bằng sự “kéo căng” đất đá mà xét về mặt
cơng nghệ thì hiệu quả hơn và giảm tiêu thụ năng lượng.

Để có thể thi cơng bằng phương pháp khiên đào, trước hết phải thi công
các giếng đứng (giếng thi cơng) để đưa máy móc thiết bị xuống. Giếng đứng
được thi công bằng dàn khoan cơ giới hạng nặng hoặc có thể bằng các phương
pháp đào hố móng thơng thường có sử dụng neo gia cố, thi cơng theo cơng nghệ
tường trong đất, công nghệ top - down. Giếng đứng thường được sử dụng để làm
ga, thơng gió… sau này.
Trong thời gian khiên đào phá theo chiều sâu thì kết hợp hạ các vòm
giếng kết cấu BTCT hoặc loại thộp đặc biệt. Khi đạt đến độ sâu thiết kế và sau
khi gia cố kết cấu thành giếng, tiếp theo là lắp đặt giá đỡ vũng khiên ngang và
bắt đầu thi công mở rộng đường hầm. Đồng thời gian với tiến độ dịch chuyển
khiên ăn sâu vào lòng đất là vận chuyến các khối BTCT lắp ghép vỏ hầm vào
trong miệng giếng thi công. Các khối vỏ hầm lắp ghép được sản xuất hàng loạt
trong nhà máy. Sau khi đưa các khối vào trong hầm tiến hành xếp đặt lắp ráp và
vị trí liên hồn giữa giá đế tựa thủy lực bằng vì kèo thép đặc biệt và vịng khiên
đào phá, cùng với tác dụng lực ép thủy lực việc vận chuyển của các phay khiên
vào lũng đất. Hệ thống liên hoàn vừa đào phá vừa lắp đặt khối BTCT lắp ghép
vũ hầm vào đường hầm là quá trình làm việc liờn tục cho đến khi khiên đào đi
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

hết đoạn đường giữa 2 giếng công trường. Việc theo dõi định vị đường đi của
khiên đào hoàn toàn được điều khiển bằng hệ thống tự động trên mặt đất.
Thi cơng bằng TBM có ưu điểm là tốc độ thi công nhanh, thi công liên
tục, trình độ cơ giới hóa cao, cường độ lao động thấp, địa tầng ít bị lay động,
chất lượng che chắn vỏ hầm tốt, điều kiện thơng gió tốt, giảm hầm lị phụ, có thể
áp dụng xây dựng các hệ thống Tunel kỹ thuật, các hầm đặt sâu trong lòng đất
mà không ảnh hưởng đến kiến trúc ở bên trên, hoặc cải tạo hệ thống cơ sở cho
các khu phố cũ mà quy hoạch không cho phép thay đổi kiến trúc. Tuy nhiên khi

thi công bằng TBM và lựa chọn máy phụ thuộc vào địa chất tương ứng, kích
thước định hình sẵn theo đường kính hầm, khó khăn khi thi cơng trong đoạn
hầm có bán kính nhỏ, chiều dài đoạn thi công lớn (>750m).
Đánh giá lựa chọn phương án thi công.
Trên cơ sở đánh giá các phương án thi công và dựa vào điều kiện địa chất
cơng trình, địa chất thủy văn và điều kiện xã hội khu vực xây dựng ta chọn
phương án thi cơng bằng khiên đào vì quan trọng nhất là nó đảm bảo khơng thay
đổi kiến trúc khu vực xây dựng, không ảnh hưởng nhiều đến điều kiện và cuộc
sống sinh hoạt xã hội của dân cư khu vực xây dựng.
d) Những vấn đề đặt ra cho xây dựng điều kiện kĩ thuật quản lý chất
lượng thi công đường hầm
Tuy nhiên, trong lĩnh vực xây dựng ngầm ở nước ta hiện nay cịn có một
số vấn đề cần được quan tâm nhiều hơn.
Nhìn lại từ một số sự cố về cơng trình ngầm trong thời gian qua như sự cố
tại cơng trình Pacific (TP. HCM); cao ốc Sài Gòn MC; cao ốc Lim Tower... Ths.
Thân Đức Quốc Việt - Cty CP Kiểm định xây dựng Sài Gòn cho rằng, có nhiều
nguyên nhân dẫn đến sự cố này, trong đó có thiếu thơng số đất nền phù hợp cho
việc tính tốn thiết kế các hố đào; thiếu sự ghi nhận mực nước ngầm qua các
mùa hoặc là mực thủy triều nếu ở gần song; khảo sát mực nước ngầm qua hố
khoan khảo sát địa chất chưa phù hợp… Ngồi ra cịn có sự cố về kỹ thuật khác.
Từ những nguyên nhân này, đã cho thấy, công tác lựa chọn kỹ sư địa kỹ
thuật có năng lực tốt hoặc chun gia cơng trình ngầm để tham gia tư vấn cho
việc xây dựng phần ngầm có vai trị rất quan trọng. Bên cạnh đó, cần có số liệu
khảo sát địa chất cần đầy đủ, chính xác để tư vấn thiết kế phần ngầm đủ các
thơng số tính tốn, kiểm tra.
Cần lắp đặt đầy đủ các thiết bị quan trắc để theo dõi, kiểm tra mực nước
ngầm, biến dạng của công trình ngầm, nền đất và các cơng trình lân cận. Ngồi
ra, khi chọn nhà thầu thi cơng phần ngầm, chủ đầu tư cần chú trọng xem xét
năng lực, kinh nghiệm nhà thầu hơn là về giá. Cơ quan chuyên môn về xây dựng
nên có tài liệu hướng dẫn việc thiết kế phần ngầm trong đô thị. Các trường đại

học về xây dựng nên mở chuyên ngành kỹ thuật để đào tạo thành những kỹ sư
chun về nền móng, cơng trình ngầm, xử lý nền.
Theo TS. Nguyễn Thế Phùng thì chúng ta đang có chương trình, nội dung
đào tạo lạc hậu, không cập nhật được kiến thức và công nghệ hiện đại, thiếu
chuyên sâu. Điều này ảnh hưởng nhiều đến năng lực tiếp cận và áp dụng công
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

nghệ mới của đội ngũ cán bộ, kỹ sư hoạt động trong lĩnh vực xây dựng cơng
trình ngầm. Ngồi ra, chất lượng một số quy chuẩn, tiêu chuẩn trong lĩnh vực
xây dựng ngầm thấp; nội dung lạc hậu và thiếu đồng bộ. Thiếu các tài liệu kỹ
thuật, các tiêu chuẩn chuyên nghành, đặc biệt là trong lĩnh vực duy tu bảo
dưỡng, sửa chữa, cải tạo, xây dựng lại hầm và cơng trình ngầm. Những quy định
đã có về vấn đề này cịn chung chung, thiếu những quy định cụ thể.
Do đó, để đáp ứng yêu cầu tất yếu của một đơ thị hiện đại, thì cơng trình
ngầm sẽ cịn phát triển. Nếu khắc phục được những bất cập hiện tại và học tập
kinh nghiệm quốc tế, chúng ta sẽ có nhiều cơng trình ngầm mới hiện đại và đảm
bảo chất lượng trong tương lai.
Theo đà phát triển kinh tế, kĩ thuật khoa học của thế kỉ 21 trên tồn thế
giới, giao thơng vận tải, thủy lợi, thủy điện,… đặc biệt giao thông ngầm cho đến
lợi dụng không gian trong các vùng thành phố càng đề ra các yêu cầu càng ngày
càng cao, càng ngày càng lớn, càng ngày càng khó đối với đường hầm và cơng
trình ngầm. Việc xây dựng đại quy mơ cơng trình ngầm đã đẩy mạnh tiến bộ
khoa học kĩ thuật xây dựng đường hầm. Thực tiễn cơng trình che chắn phần lớn
bằng cắm neo và sự phát triển nhanh chóng cơ học đất đá dẫn dên tạo thành lí
luận che chắn hiện đại, trên cơ sở đó đã xuất hiện nhiều phương pháp thi cơng
mới càng có hiệu quả như: phương pháp Áo mới, phương pháp Nauy, phương
pháp đào ngầm chôn cạn. Sử dụng các máy đào, máy khiên với trang bị kĩ thuật

hiện đại có thể thích ứng với việc đào các loại địa tầng đá rắn hay đất mềm có
nước; tính tin cậy, tính bền lâu, tính cơ động và năng suất cao của chúng đã làm
cho chúng trở thành các loại máy càng ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Việc
cải tiến các mũi khoan và việc xuất hiện các cỗ xe khoan thủy lực, việc khai
triển các trang thiết bị bóc đá và vận chuyên đá năng lực lớn, việc sáng chế ra
vật liệu nổ loại mới và việc hoàn thiện kĩ thuật nổ phá, các tiến bộ kĩ thuật cải
thiện môi trường đất đá và kĩ thuật che chắn, cải thiện hoàn cảnh và điều kiện thi
công, đã nâng cao được tốc độ đào hầm rất nhiều làm cho kĩ thuật đào hầm bằng
phương pháp khoan lỗ nổ mìn càng thêm đổi mới. Việc phát triển kĩ thuật thi
cơng đường hầm bằng hạ chìm xuống đáy nước đã cung cấp một phương pháp
mới có hiệu quả để đường hầm xun qua đáy sơng, ngịi, eo biển. Tiến bộ về kĩ
thuật xây dựng dường hầm đã tạo ra cơ sở phát triên cơng trình đường hầm dài
và lớn đồng thời là nền móng lợi dụng và khai phá không gian ngầm dưới đất.
Cùng với việc xây dựng hầm và cơng trình ngầm đại quy mơ càng dịi hỏi các
yêu cầu mới ngày càng cao đối với kĩ thuật xây dựng đường hầm. Để đáp ứng
yêu cầu phát triển xây dựng đường hầm đại quy mô từ nay về sau và triển vọng
phương hướng phát triển thi công đường hầm các nhà thi công đường hầm, cần
tập trung triển khai mấy mặt công tác như sau:
a. Tăng cường công tác điều tra kháo sát địa chất trong thi công đường
hầm.
Công tác khảo sát diều tra địa chất trong giai đoạn thiết kế đường hầm có
ý nghĩa trọng yếu trong việc quyết định phương án, nhưng chi cung cấp một số
mơ tả khái qt về tình hình địa chất cho vị trí hầm thì khơng thể chỉ dạo dầy đủ
thi công dược, cần phải tiến hành thèm một bước diều tra khảo sát địa chất sau
khi dã dào dất dể thi cơng. Vì thế, phải có nhiều loại biện pháp diều tra khao sát
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

để thu thập được dầy dủ thông tin tư liệu về địa chất càng nhiều càng tốt đó là
một vấn đề trọng yếu để tiến hành thi công một cách thuận lợi.
b. Tăng nhanh cơ giới hóa thi cơng đường hầm là biện pháp trọng yếu đẩy
nhanh tiến độ thi công, là một mặt quan trọng để rút ngắn khoảng cách thua kém
của thi công đường hầm giữa nước ta với nước ngoài.
Về mặt ứng dụng thao tác khoan nổ rộng rãi nhất tạo ra mấy dây chuyền
thao tác cơ giới hóa lấy các cỗ máy khoan làm trung tàm (dường dây thao tác
đào phá, vận chuyển đá ra; đường dây thao tác phun bê tông, dường dây thao tác
lắp vỏ và đổ bê tông…) có thể làm cho phương pháp lắp vỏ khoan nổ càng thích
ứng mạnh hơn, hiệu quả đầu tư rõ ràng hơn. Trong đường hầm đặc biệt dài, áp
dụng kĩ thuật cơ giới hóa tổng hợp tồn mặt cắt lấy máy đào hầm làm trung tâm
(từ khâu đào đá, vận chuvên đất đá ra và xây vỏ) để có đột phá tốc độ cao, hiệu
suất cao và chất lượng cao trong thi cơng các dường hầm dài. Phát triển cơ giới
hóa thi cơng bằng khiên và thi cơng bằng hạ chìm các ống, thi cơng tự động hóa
làm cho giao thơng ngầm dưới các thành phố và giao thông dưới đáy các sơng
càng phát triển nhanh chóng.
c. Tăng cường nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật thi công mới
Ứng dụng kĩ thuật mới thi cơng đường hầm có tác dụng rất rõ ràng trong
việc nâng cao chất lượng thi công và đẩy nhanh tiến độ thi cơng. Hiện nay có
mấy nghiên cứu ứng dụng chính như sau:
(1) Máy khoan đá hoặc cỗ xe khoan lỗ có năng lực khoan lỗ cao, vật liệu
hơp kim tót để làm mũi khoan, cải tiến hình dáng mũi khoan để tăng nhanh tốc
đỗ khoan lỗ; làm mới các vật liệu nổ phá càng có hiệu quả hơn; nghiên cứu thiết
kế nổ phá tối ưu dùng máy tính khống chế khoan lỗ; nâng cao năng lực khoan lỗ
nổ phá theo chương trình máy tính.
(2) Tăng cường nghiên cứu ứng dụng có chất lượng việc phun bê tơng
tươi và phun bê tơng sợi thép, hồn thiện cơng nghệ thi công, cải thiện điều kiện
thi công, nâng cao chất lượng hiệu quả, tốc độ che chống;
(3) Tăng cường nghiên cứu phương hướng phát triển ứng dụng vỏ hầm
đúc sẵn lắp ghép, làm cho vỏ bê tông đúc sẵn đạt được mác cao, sai số kích

thước nhỏ, điều kiện lắp ghép chính xác bám sát mặt đất đá mới đào ra.
(4) Tiến lên một bước nghiên cứu làm tốt công tác hoàn thiện đặc biệt là
nghiên cứu kĩ thuật phun vữa (thiết bị phun vữa, vật liệu, công nghệ) để nâng
cao năng lực đối phó với địa chất xấu.
d. Tăng cường hiện đại hóa thi cơng đường hầm
Phương thức ứng dụng quản lí hiện đại hóa thi cơng đường hầm có thể
phát huy hiệu suất cao, bảo đảm chất lượng cơng trình và an tồn thi cơng đến
mức tối da. Đó cũng là mặt trọng yếu để rút ngắn khoảng cách thua kém kĩ thuật
giữa thi công đường hầm nước ta và nước ngoài.
2. Phạm vi ứng dụng và tài liệu trích dẫn
a) Phạm vi ứng dụng: ứng dụng cho tồn bộ hầm giao thơng, thủy lợi,
thủy điện.
Học viên: Ngơ Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

b) Tài liệu trích dẫn
Tiêu chuẩn thiết kế 22TCVN-273-01.
Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường sắt và hầm đường ôtô TCVN 4054-2005.
Tiêu chuẩn thiết kế hầm đường bộ ( bản dự thảo).
Tiêu chuẩn làm hầm xuyên núi của Nhật.
TCVN 4528:1988 Hầm đường sắt và hầm đường ô tô - Quy phạm thi
công và nghiệm thu.
TCVN 9154:2012 Cơng trình thủy lợi - Quy trình tính tốn đường hầm
thủy lợi.
3. Quản lý chất lượng trong công tác khoan nổ mìn
a) Các điều kiện chi phối
Chịu ảnh hưởng nhiều của các điều kiện địa chất, địa chất thủy văn (nhất
là dọc theo tuyến đường hầm). Các yếu tố này có tác dụng quyết định phương án

đào, chống và gia cố… Do vậy việc thăm dò địa chất và địa chất thủy văn phải
rất kỹ lưỡng; trong quá trình thi cơng cần thường xun quan sát tình hình địa
chất thực tế để kịp thời có biện pháp xử lý thích đáng.
Bị hạn chế bởi bề mặt công tác. Đường hầm chỉ có hai mặt cơng tác là cửa
vào và cửa ra, nên mọi công việc phải tiến hành trong đường hầm nên tốc độ thi
công bị hạn chế. Để khắc phục vấn đề này, khi đào các hầm tương đối dài thì khi
thi cơng ta thường tìm thêm biện pháp tăng mặt công tác bằng cách đào thêm
hầm phụ, nghách hoặc giếng khối lượng lớn mà điều kiện địa chất và địa hình
cho phép.
Do hiện trường chật hẹp lại phải tiến hành đồng thời nhiều công việc nên
phải đảm bảo dây truyền công tác nhịp nhàng, chặt chẽ đồng bộ là biện pháp
tích cực để tăng tốc độ thi cơng.
Cần đặc biệt chú ý cơng tác an tồn, khi đường hầm đào sâu trong đất đá
dễ lở, dễ sinh bụi trong khi khoan nổ mìn, hoặc có thể gặp khí độc có sẵn trong
lịng đất hoặc hơi độc sau khi nổ… nên cần chú ý giải quyết vấn đề an toàn cho
người và thiết bị làm việc trong hầm.
* Khái niệm cơ bản thi công đường hầm
Thi công đường hầm là thuật ngữ gọi chung cho phương pháp thi công
xây dựng, kĩ thuật thi cơng và quản lí thi cơng các đường hầm và cơng trình
ngầm.
Lựa chọn phương pháp thi công chủ yếu phải dựa vào điều kiện địa chất
và địa chất thủy văn, kết hợp với kích thước mặt cắt đường hầm chiều dài, kiểu
vỏ, công năng sử dụng và trình độ kĩ thuật thi cơng cùng một số nhân tố khác
nghiên cứu cân nhắc tổng hợp lại để quyết định. Dựa vào tình hình tầng đất mà
đường hầm xuyên qua và sự phát triển phương pháp thi công đường hầm hiện
nay, phương pháp thi cơng đường hầm có thể phân loại theo các phương thức
sau đây:
Học viên: Ngô Văn Hải

Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

Phương pháp thi công đường hầm hầm trên núi:
- Phương pháp mỏ (Phương pháp khoan mổ):
+ Phương pháp mỏ truyền thống
+ Phương pháp Áo mới
- Phương pháp dùng máy đào các loại
Phương pháp thi công đường hầm nông và trong đất mềm:
- Phương pháp dùng máy đào các loại
- Phương pháp đào lộ thiên
- Phương pháp tường liên tục dưới đất
- Phương pháp đào dưới nắp
- Phương pháp đào ngầm nông
- Phương pháp khiên
Phương pháp thi công đường hầm dưới đáy nước:
- Phương pháp hạ chìm
- Phương pháp khiên
Kĩ thuật thi cơng đường hầm chủ yếu nghiên cứu giải quyết các phương
án và biện pháp kĩ thuật cần thiết cho các loại phương pháp thi cơng đường hầm
nói trên (như phương án và biện pháp thi công đào, tiến sâu, che chắn, xây vỏ);
Biện pháp thi công khi đường hầm đi qua các vùng địa chất đặc biệt như: Đất
trương nở, hang động caxto, đất sụt, cát chảy, tầng đất các khí mêtan…; Phương
pháp và phương thức thơng gió, chống bụi, phịng khí độc, chiếu sang thơng gió,
cung cấp điện nước và phương pháp đo đạc giám sát, khống chế đối với các thấy
đổi giới chất của hầm.
Quản lý thi công đường hầm chủ yếu giải quyết thiết kế tổ chức thi công
(như lựa chọn phương án thi công, biện pháp kĩ thuật thi công, bố trí hiện
trường, khống chế tiến độ, cung ứng vật liệu, bố trí lao động, máy móc…) và
một số vấn đề khác quản lý kĩ thuật, quản lý kế hoạch, quản lý chất lượng, quản
lý kinh tế, quản lý an toàn…

* Phương pháp Áo mới – NATM
Nguyên tắc cơ bản của thi công theo phương pháp Áo mới
Nguyên tắc cơ bản của thi cơng theo phương pháp Áo mới có thể quy nạp
như sau: ít làm lay động, phun neo sớm, chăm chú đo đạc, nhanh chóng khép
kín.
- Ít làm lay động: Khi tiến hành đào mở đường hầm, cần hết sức giảm
thiểu số lần lay động đất đá, cường độ lay động, phạm vi lay động và thời gian
lay độngliên tục kéo dài. Vì thế nên dùng máy đào đất đá mà không dùng
phương pháp khoan nổ để đào. Khi dùng phương pháp khoan nổ để đào, cần
phải nghiêm khắc tiến hành khống chế nổ phá dùng cách đào tiết diện lớn; căn
cứ loại đất đá, phương pháp đào, điều kiện che chống lựa chọn hợp lí chiều dài
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

đào sâu một tuần hoàn; đối với đất đá tự ổn định kém chiều dài đào sâu tuần
hoàn nên ngắn lại; việc che chống phải khẩn trưởng theo kịp mặt đào, rút ngắn
thời gian để đất đá bị bong rời không che chống.
- Phun neo sớm: Sau khi đào xong cần che chống phun neo thời kỳ đầu,
làm cho ứng suất đất đá đi vào trạng thái khống chế ổn định. Làm như thế, một
mặt là ta khống chế cho đất đá biến dạng quá độ mà sinh ra sụt lở mất ổn định;
còn một mặt khác làm cho đất đá phát triển biến dạng vừa phải, để phát huy đầy
đủ năng lực tự chịu tải của mình. Khi cần thiết có thể có biện pháp che chống
trước.
- Chăm chú đo đạc: Lấy phương pháp đo đạc bằng máy hoặc trực quan và
số liệu đo đạc bảo đảm để đánh giá trạng thái ổn định của đất đá (hoặc đất đá đã
được gia cố hoặc phán đoán xu thế phát triển động thái của chúng, nhằm điều
chỉnh kịp thời hình thức che chống, phương pháp đào bới, bảo đảm thi công
được tiến hành thuận lợi và an toàn. Đo đạc trắc địa là một tiêu chí quan trọng

của lí luận hầm và cơng trình ngầm hiện đại, là biện pháp để nắm vững quá trình
thay đổi động thái của đất đá và là căn cứ, số liệu để tiến hành thiết kế, thi cơng
cơng trình.
- Nhanh chóng khép kín: một mặt là chỉ phải dùng biện pháp che chống
bằng phun bê tông ngay, tránh cho đất đá bị bóc trần dài ngày bị giảm sút cường
độ và tính ổn định, nhất là đối với địa tầng mềm yếu dễ bị phong hóa, cịn mặt
khác trọng yếu hơn là nếu kịp che chống bịt kín thì khơng chỉ ngăn khơng cho
đất đá biến dạng mà cịn làm cho lớp che chống và tầng đất ở vào trạng thái
cộng đồng hợp tác chịu lực tốt với nhau.
b) Công tác đào hầm
Thi công đường hầm là phải đào lấy đi khối đất đá trong phạm vi lòng
hầm và hết sức giữ độ ổn định đất đá trong đường hầm. Như vậy, công tác đào là
quan trọng nhất trong thi công đường hầm và là công tác mấu chốt. Trong q
trình đào đường hầm đất đá có ổn định hay không chủ yếu là do điều kiện địa
chất công trình của bản thân đất đá, nhưng việc đào đất đá cũng có ảnh hưởng
trực tiếp và trọng yếu đến trạng thái ổn định của đất đá xung quanh. Vì thế,
nguyên tắc cơ bản của công tác đào hầm là: Trên cơ sở bảo đảm ổn định đất đá
xung quanh hoặc giảm thiểu lay động đến đất đá vây quanh, lựa chọn phương
pháp đào và phương thức tiến sâu, tìm mọi cách nâng cao tiến độ đào sâu.
Mục này chủ yếu giới thiệu phương pháp thi công đào hầm, phương pháp
đào tiến sâu và nguyên tắc lựa chọn chúng, cùng với việc giới thiệu tương đối
chi tiết phương thức đào sâu bằng khoan lỗ nổ phá.
* Phưong pháp đào hầm
Trong thi công đường hầm, phương pháp đào là một trong những nhân tố
trọng yếu ảnh hưởng đến đất đá vây quanh. Vì thế, khi lựa chọn phương pháp
đào cần tiến hành phân tích tổng hợp các nhân tố có liên quan như: hình dạng
mặt cắt đường hầm to hay nhỏ, điều kiện địa chất cơng trình của đất đá xung
quanh, điều kiện che chống, yêu cầu về thời hạn, chiều dài cơng trường, năng
lực cơ giới được trang bị, tính kinh tế… trên cơ sở phân tích đó lựa chọn để
Học viên: Ngô Văn Hải

Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

dùng phương pháp đào thích đáng. Nhất là điều kiện che chống thích ứng với
nó.
Phương pháp đào đường hầm thực tế là chỉ phương pháp đào hầm thành
hình. Theo tình hình các bộ phận mặt cắt đường đào có thể chia ra làm: phương
pháp đào toàn mặt cắt, phương pháp đào bậc thang, phương pháp đào từng bộ
phận.
Phương pháp đào toàn mặt cắt
Phương pháp đào toàn mặt cắt là chỉ cách theo thiết kế đào tồn mặt cắt
để hình thành hầm.
Ưu khuyết điểm của phương pháp đào tồn mặt cắt:
a. Đào tồn mặt cắt có khơng gian cơng tác tương đối lớn thích hợp với
thi cơng cơ giới hóa đồng bộ loại lớn, tốc độ thi cơng tương đối nhanh và do chỉ
có một mặt công tác nên rất tiện cho việc tổ chức và quản lí thi cơng. Nói chung,
nên tăng cường sử dụng phương pháp đào toàn mặt cắt. Nhưng mặt đào tương
đối lớn, tính ổn định của đất đá giảm thấp và mỗi lượng tuần hồn cơng tác
tương đối lớn vì vậy yêu cầu năng lực đào, năng lực xuất đất đá và năng lực che
chống tương ứng tương đối mạnh.
b. Sử dụng đào tồn mặt cắt sẽ có được tỉ số thước đào mặt cắt khá lớn
(tức tỉ số giữa diện tích mặt cắt và số thước đào sâu) có thể đạt được hiệu quả nổ
phá khá tốt, vả lại số lần chấn động đối với đất đá xung quanh tương đối ít, có
lợi cho ổn định đất đá. Nhưng, cường độ mỗi lần chấn động khá mạnh, vì thế
yêu cầu khống chế chặt chẽ thiết kế nổ phá, nhất là đối với vùng đất đá có tính
ổn định tương đối kém.
Dùng phương pháp đào toàn mặt cắt cần chú ý các việc sau:
a. Điều tra rõ tình hình địa chất trước mặt đào, từng thời gian chuẩn bị tốt
các biện pháp đối phó (bao gồm thay đổi phương pháp thi cơng) để bảo đảm thi

cơng an tồn. Nhất là cần chú ý đến các điều kiện địa chất xấu đi phát sinh đột
xuất như dòng bùn chảy, đá chảy ngầm.
b. Máy móc thiết bị sử dụng cho mỗi dây chuyền công tác cần phải đồng
bộ để phát huy đầy đủ hiệu suất sử dụng của máy móc thiết bị và dễ tiến hành
phối hợp ăn khớp giữa các dây chuyền, với điều kiện đảm bảo an toàn và ổn
định cho thi công đường hầm, nâng cao tốc độ thi công.
c. Tại vùng đất đá mềm yếu nát vụn, khi sử dụng phương pháp đào toàn
bộ mặt cắt, cần tăng cường công tác thiết kế và kiểm tra hoạt động các phương
pháp đối với cơng tác bố trí thi cơng, cho đến cả công tác đo đạc và giám sát
khống chế động thái đất đá sau khi đã được che chống.
Phương pháp đào theo bậc thang
Phương pháp đào theo bậc thang là phương pháp đem chia mặt cắt thiết
kế ra làm 2 nửa: nửa trên, nửa dưới và dùng hai lần đào để hình thành.
Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp đào bậc thang:
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

a. Phương pháp đào theo bậc thang có khơng gian cơng tác đầy đủ và có
tốc độ thi cơng khá tốt. Nhưng khi thi cơng bộ phận trên thì bộ phận dưới có
phần cản trở.
b. Đào theo bậc thang tuy tăng thêm số lần lay động đối với đất đá vây
quanh, nhưng bậc thang có lợi về ổn định mặt đào, nhất là khi bộ phận trên được
che chống sau khi đào xong thi công ở bộ phận dưới sẽ tương đối an toàn, nhưng
cần chú ý khi đào ở bộ phận dưới tránh làm ảnh hưởng đến tính ổn định của bộ
phận trên.
Khi đào theo bậc thang cần chú ý các việc sau:
- Chiều dài bậc thang cần thích đáng. Theo chiều dài bậc thang chia ra
làm 3 loại: bậc dài, bậc ngắn, bậc nhẹ. Lựa chọn loại bậc thang nào cần căn cứ

vào 2 điều kiện sau để xác định: Điều kiện thứ 1 – u cần thời gian hình thành
khép kín che chống thời kì đầu, đất đá càng ổn định kém, yêu cầu thời gian khép
kín càng ngắn; Điều kiện thứ 2 – Khi thi công nửa mặt cắt trên, yêu cầu khơng
gian lớn hay nhỏ cần cho máy móc thiết bị đào, che chống xuất đất đá.
- Giải quyết vấn đề cản trở lẫn nhau giữa nửa trên và nửa dưới. Bậc thang
nhỏ căn bản hợp với một mặt đào sâu được tiến hành đồng bộ; bậc thang dài về
cơ bản thi cơng kéo rộng ra, vướng nhau ít; nhưng bậc thang ngắn cản trở nhau
tương đối lớn, cần chú ý tổ chức lao động. Đối với các loại đường hầm ngắn có
thể đào thơng nửa mặt cắt trên xong mới tiến hành thi công nửa mặt cắt dưới.
- Khi đào ở bộ phận dưới, cần chú ý ổn định cho bộ phận trên. Nếu đất đá
có tính ổn định tốt thì có thể phân đoạn đào theo thứ tự; nếu đất đá có tính ổn
định xấu thì cần rút ngắn số thước đào sâu theo tuần hoàn ở bộ phận dưới, nếu
tính ổn định càng kém thì đào xen kẽ bên trái và bên phải hoặc trước tiên đào
rãnh giữa tiếp sau đào hai bên cánh.
Phương pháp đào từng bộ phận
Là phương pháp chia mặt cắt ra từng bộ phận và dần dần tạo thành đường
hầm và đào trước một bộ phận nào đó cho nên cũng cịn gọi là phương pháp đào
trước một hào dẫn. Các phương pháp thường dùng là phương pháp đào dẫn trên
và hào dẫn dưới; phương pháp đào trước hào dẫn trên; phương pháp đào trước
hào dẫn bên vách đơn hoặc đôi.
Ưu và khuyết điểm của phương pháp đào từng bộ phận:
- Đào từng bộ phận, do việc giảm nhỏ khẩu độ chiều rộng của một hào
dẫn có thể làm tăng rõ rệt tính ổn định tương đối của đất đá vây quanh hào dẫn
và tiến hành che chống cục bộ, vì vậy phương pháp này chủ yếu thích hợp với
đường hầm có đất đá mềm yếu vụn nát hoặc đường hầm có mặt cắt thiết kế
tương đối lớn. Đào từng bộ phận do mặt công tác tương đối nhiều, các dây
chuyền cản trở nhau khá lớn và làm tăng số lần xáo động đất đá, nếu dùng
phương pháp đào sâu bằng khoan nổ thì càng bất lợi cho tính ổn định của đất đá,
khó khăn về tổ chức quản lí thi cơng càng nhiều.

Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

- Hào dẫn được đào vượt lên trước, có lợi cho việc thăm dị tình hình địa
chất để xử lí kịp thời nhưng nếu dùng mặt cắt hào dẫn q nhỏ thì tốc độ thi
cơng sẽ khá chậm.
Khi dùng phương pháp đào từng bộ phận cần chú ý các việc sau:
- Do mặt công tác nhiều, cản trở lẫn nhau khá nhiều, cần chú ý tổ chức
phối hợp, thực hiện thống nhất chỉ huy.
- Do đào nhiều lần làm lay động đất đá mạnh không lợi cho tính ổn định
của đất đá, cần đặc biệt tăng cường khống chế khi đào bằng khoan nổ.
- Cần hết sức tìm tịi điều kiện giảm thiểu số lần chia nhỏ, tận dụng khả
năng dùng đào theo mặt cắt lớn.
- Khi đào phần dưới, đều phải chú ý độ ổn định các che chống hoặc vỏ
xây, giảm thiểu lay động và phá hoại đối với vỏ xây đất đá và các che chống ở
phần trên, nhất là khi đào bới bộ phận cánh bên của hầm.
c) Phương thức đào sâu và phân cấp đá
Phương thức đào sâu
Phương thức đào sâu trong thi công đường hầm là chỉ phương thức phá
vụn và đào đất đá đi trong phạm vi đường hầm hào dẫn. Phương thức đào sâu có
3 loại: đào sâu bằng khoan nổ, đào sâu bằng máy đào một càng, đào sâu bằng
cơng nhân. Nói chung, đường hầm trên núi thường dùng phương pháp đào sâu
bằng khoan lỗ mìn và nổ phá.
- Đào sâu bằng khoan lỗ mìn và nổ phá là dùng thuốc nổ phá vỡ nham thể
trong phạm vi hào dẫn. Phương pháp này làm lay động và phá hoại đất đá tương
đối lớn, có khi do chấn động nổ phá làm cho đất đá sinh sụt lở, cho nên thích
hợp với đường hầm trong đá. Nhưng do phát triển kĩ thuật khống chế nổ phá nên
phạm vi ứng dụng phương pháp nổ phá này cũng dần dần mở rộng ra như: Dùng

phương pháp này để nổ phá làm tơi đá mềm và đất rắn. Phương pháp này là
phương thức dùng đào hầm trên núi.
- Đào bằng máy đào một càng và đào sâu bằng nhân công: Đào sâu bằng
máy đào một càng và đào bằng nhân công đều dùng phương thức cơ giới đào
bới phá nát nham thể trong phạm vi đường hầm để đưa ra ngoài. Đào sâu bằng
máy một càng sử dụng các đầu cắt gọt lắp trên giá máy có thể di động được để
phá nát nham thể; đào sâu bằng nhân công là dùng búa khoan chữ thập, khoan
gió và cơng cụ đơn giản khác để đào và đưa đất đá đi. Đào bằng máy đào một
càng và đào bằng nhân công làm rung động và phá hoại đất đá vây quanh tương
đối ít cho nên rất thích hợp với các đường hầm có đá mềm và các đường hầm
đất nói chung với chỗ đất đá có tính ổn định tương đối kém.
Khoan lỗ mìn nổ phá cần các thiết bị khoan lỗ chuyên dùng và tiêu hao
nhiều thuốc nổ, và chỉ có thể phân ra từng đoạn để đào sâu. Máy đào sâu một
càng có thể đào sâu liên tục nhưng chỉ thích hợp đường hầm có đá mềm và đất.
Đào sâu bằng nhân lực tốc độ chậm, cường độ lao động lớn.
Trong thi công đường hầm bằng phương thức đào sâu là một nhân tố
trọng yếu ảnh hưởng đến độ ổn định của đất đá vây quanh. Vì vậy khi quyết
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

định lựa chọn phương thức đào sâu cần căn cứ vào độ cứng rắn của đất đá cần
đào trong phạm vi đường hầm và mức độ làm rung động của các phương thức
đào sâu khác nhau đối với đất đá trong hầm, tính ổn định của đất đá, điều kiện
che chống, năng lực thiết bị máy móc, tính kinh tế và một số nhân tố tương quan
khác tiến hành tổng hợp phân tích, lựa chọn được phương thức đào sâu xác
đáng. Khi lựa chọn phương thức khoan lỗ mìn nổ phá làm phương thức đào sâu,
thì phải chú ý có biện pháp khống chế nổ phá để giảm thiểu rung động phá hoại
đối với đất đá xung quanh và ảnh hưởng đến hệ thống che chống vừa mới lắp

xong.
Phân cấp đất đá
Khi lựa chọn phương thức đào sâu, khơng những cần xem xét tính ổn định
của đất đá mà cịn cần phải xem xét tính kiên cố tức là mức độ đào sâu khó hay
dễ của đất đá trong đường hầm. Trong cơng trình đường hầm căn cứ vào mức
khó hay dễ khi đào.
* Khoan lỗ mìn nổ phá để đào sâu
Máy móc cơng cụ khoan lỗ
Máy khoan đá thường dùng trong cơng trình đường hầm gồm có máy
khoan đá chạy bằng sức gió và máy khoan đá chạy bằng thủy lực. Ngồi ra cịn
máy khoan đá chạy điện và máy khoan đá chạy diesel nhưng tương đối ít sử
dụng.
Ngun lí cơng tác của chúng đều là lợi dụng lưỡi khoan gắn vào đầu mũi
khoan quay và xung kích lặp đi lặp lại phá nát vụn nham thạch tạo thành lỗ. Các
loại máy có thể qua điều chỉnh lực xung kích to hay nhỏ và tốc độ chuyển động
thích hợp với độ cứng của đất đá, để đạt được hiệu quả đục lỗ tốt nhất.
Mũi khoan và cán khoan
Mũi khoan được trực tiếp lắp vào đầu cán khoan (loại tháo lắp) hoặc được
cố định vào đầu cánh khoan (loại cố định), đuôi cán khoan được lắp vào đầu
máy khoan, đầu mũi khoan được hàn lưỡi khoan bằng thép hợp kim có độ cứng
và chịu được mài mịn cao.
Theo hình dạng của chúng, lưỡi khoan có thể phân ra làm 2 loại: Lưỡi
khoan phiến liên tục và lưỡi khoan răng cột (khơng liên tục).
Lưỡi hình dạng phiến liên tục lại được phân ra mấy loại: loại hình chữ (chữ nhất); loại hình + (chữ thập); lưỡi răng cột phân ra: răng hình cầu, răng quả
chùy, răng hình chêm…
Lưỡi khoan liên tục hình phiến chữ nhất (-) chế tạo và tu sửa đơn giản,
năng lực thích ứng với đá rất tốt, thích hợp với loại máy khoan chạy bằng sức
gió cơng suất nhỏ, rất hợp với việc khoan lỗ mìn trong loại đá cứng vừa trở
xuống, song tốc độ khoan rất chậm và trong loại đá có nhiều vết nứt thì dễ bị kẹt
khoan.

Lưỡi khoan hình phiến liên tục hình chữ thập (+) và lưỡi khoan răng cột
chế tạo và tu sửa tương đối phức tạp, thích hợp với các máy khoan lớn chạy
bằng sức gió hoặc thủy lực công suất và tần số tương đối cao dùng để khoan lỗ
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

mìn trong các nham thạch, nhất là trong các loại đá có độ cứng cao hoặc nhiều
khe nứt, hiệu quả rất tốt và tốc độ cũng nhanh.
Đường kính của mũi khoan thường dùng khoan lỗ mìn có: 38mm, 40mm,
42mm, 45mm, 48mm,… Mũi khoan dùng để khoan lỗ mìn cịn có loại đường
kính đạt đến 102mm, thậm chí cịn lớn hơn. Mũi khoan và cán khoan đều có lỗ
phun nước, nước có áp suất có thể thơng qua lỗ đó để cuốn sạch bụi khoan.
Tốc độ khoan lỗ mìn chịu ảnh hưởng của các nhân tố sau đây: tần số xung
kích; cơng xung kích; hình thức mũi khoan; đường kính lỗ khoan; độ sâu lỗ
khoan và chất lượng đá… Ngồi ra trình độ lắp ráp giữa mũi khoan và cán
khoan, giữa đầu máy và cán khoan và chất lượng cán khoan to hay nhỏ cũng ảnh
hưởng đến chuyền lực của cơng xung kích. Nếu lắp ráp khơng sít sao, đường
trục cán khoan và đường trục đầu máy khoan khơng trùng hợp hoặc cán khoan
có độ cứng nhỏ, cán khoan hơi to, đều có thể tổn hao cơng xung kích và làm
giảm tốc độ khoan lỗ.
Máy khoan chạy bằng sức gió
Máy khoan chạy bằng sức gió thường gọi là máy khoan gió. Máy chạy
bằng sức đẩy của khí nén. Máy có ưu điểm là kết cấu đơn giản, chế tạo và tu sửa
cũng dễ dàng, thao tác tiện lợi, sử dụng an toàn. Nhưng việc cung ứng khí nén
tương đối phức tạp, hiệu suất máy thấp, tiêu hao năng lượng lớn, tạp âm nhiều.
So với máy chạy bằng thủy lực thì tốc độ chậm hơn.
Máy khoan thủy lực
Máy khoan đá thủy lực phải dùng sức điện chạy bơm cao áp dầu, thông

qua cải biến đường dầu, khiến cho pít tơng vận động qua lại thực hiện tác dụng
xung kích.
Vật liệu phá nổ
Trong hầm gặp đá phải sử dụng phương pháp khoan lỗ mìn phá nổ.
Nguyên lý của phương pháp là lợi dụng khi thuốc nổ trong lỗ mìn, sóng xung
kích và vật do nổ phá sinh ra tạo nên công phá nát nham thể trong phạm vi hầm.
4. Quản lý chất lượng trong gia cố đường hầm.
a) Chọn giải pháp gia cố, yêu cầu quản lý chất lượng trong thi công
gia cố, khoan cắt trong gia cố
Đường hầm thi công theo công nghệ NATM, hang đào được chống đỡ
bằng bêtông phun và neo, vỏ hầm bằng bêtông đổ tại chỗ. Dọc theo chiều dài
hầm, vỏ hầm được thiết kế theo một số dạng phù hợp với từng loại cấu tạo địa
chất
* Bêtông phun (Shotcrete):
Bê tông phun là một loại kết cấu chống đỡ kiểu mới, cũng là một loại
công nghệ mới. Người ta sử dụng máy phun bêtơng theo một trình tự hỗn hợp
nhất định, dùng bêtơng đá nhỏ trộn thêm chất ninh kết nhanh phun vào bề mặt
vách đá, sẽ nhanh chóng cố kết thành một tầng kết cấu chống giữ, do đó mà phát
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

huy tác dụng bảo vệ đối với vi nham. Công nghệ phun bêtông gồm 3 loại: Phun
khô, phun ướt, phun hỗn hợp. Lựa chọn công nghệ phun ướt.
Công nghệ phun ướt: là đem cốt liệu, ximăng và nước theo tỷ lệ thiết kế
trộn đều, dùng máy phun ướt đưa bêtơng đến đầu phun, tại đó gia thêm chất ninh
kết nhanh và phun ra, dây chuyền công nghệ.
Chất lượng bêtông phun ướt dễ khống chế, bụi bặm và lượng đàn hồi
trong q trình phun rất ít.

Chiều dày lớp bêtông phun từ 5-10cm. Trong trường hợp địa chất xấu thì
chiều dày bêtơng phun có thể lên đến 20cm.
Thành phần hỗn hợp bêtông phun bao gồm: Xi măng, nước, cát, đá dăm,
phụ gia.
Thành phần hỗn hợp bêtông phun phải thoả mãn các yêu cầu sau:
Xi măng ưu tiên sử dụng các ximăng silicat phổ thông, thứ đến là ximăng
silicat núi lửa mác 425 trở lên. Khi có yêu cầu sử dụng đặc biết thì sử dụng các
loại ximăng đặc chủng nhằm đảm bảo thời gian ninh kết của bêtơng phun và tính
hồ hợp tốt của chất ninh kết nhanh.
Cát: sử dụng cát hạt vừa có đường kính hạt nhỏ có độ mịn lớn hơn 2,5; có
đường kính 0-8mm, để đảm bảo cường độ của bêtông phun và giảm thiểu lượng
bụi khi thi công và giảm thiểu vết nứt do co ngót khi hố cứng.
Đá dăm lựa chọn đá dăm có đường kính hạt nhỏ khơng lớn hơn 15mm.
Nhằm ngăn ngừa việc tắc ống và giảm thiểu lượng đàn hồi trong q trình phun
bêtơng.
Nước: dùng nước sạch
Tỉ lệ N/X khống chế khoảng 0,47-0,48 đảm bảo độ sụt là 20cm, tỉ lệ mất
mát của vữa ướt dưới 20%.
* Neo:
Loại neo: Swellex là loại neo chêm, cấu tạo của neo là một ống thép vỏ
mỏng, hao đầu bị bịt kín. Phía đầu neo có mũ neo để ép vào vách hang và có lỗ
để lắp ống bơm. Vỏ thép thân neo cuộn nhỏ lại để đưa lọt vào trong lỗ khoan.
Sau khi đặt neo vào trong lỗ khoan người ta lấp máy bơm vào đầu mũ neo và
bơm nước với áp lực 30MPa vào trong thân neo, áp lực làm cho thân neo nở
tròn và ép chặt vào thành lỗ khoan. Neo sử dụng trong mơi trường có nước nên
thích hợp cho lớp địa chất thứ hai.
Đường kính: 41mm, chiều dầy vỏ là 3mm.
Chiều dài: 4m.
Cự li: theo phương dọc 1,2m và theo phương ngang 1,5m.
Những chỉ tiêu cơ học của neo: khả năng chịu kéo của neo 200kN/m, khả

năng chống cắt vào khoảng 2700kN.
Phương pháp thi công neo swellex :
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

· Tiến hành khoan lỗ neo bằng máy khoan.
· Rửa sạch lỗ neo bằng nước sạch nhờ máy bơm nước.
· Lắp neo vào lỗ neo và tiến hàn bơm nước áp lực cao 300bar vào neo
swellex làm neo nở ra áp sát vào thành lỗ neo. Khi đó neo bắt đầu tham gia chịu
lực.
· Tháo nước trong neo swellẽ và tiến hành đóng neo.
· Kiểm tra áp lực của neo.
· Hồn thiện q trình lắp neo (có hình minh hoạ dưới).
* Các dạng kết cấu vỏ hầm của hầm chính và hầm lánh nạn.
Kết cấu vỏ hầm được lựa chọn phải thoả mãn các điều kiện sau:
+ Kích thước sử dụng hợp lý.
+ Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất.
+ Bảo đảm khả năng chịu lực và ổn định.
+ Thốt nước, chiếu sang, thơng gió thuận lợi.
+ Thi công dễ dàng, sử dụng cơ giới hố thi cơng thuận tiện.
b) Xử lý số liệu và đánh giá kết quả quan trắc
- Trước khi thi công phải nghiên cứu tỉ mỉ điều kiện địa chất (chỉ tiêu cơ
lý của đá, thế nằm của các lớp đá, mức độ phong hố, sự tồn tại các đứt gãy)
thơng qua cơng tác thăm dị bằng các hố khoan, hầm và giếng, sử dụng các
phương pháp vật lý hiện đại và nghiên cứu trong phịng thí nghiệm. Đồng thời
cần làm rõ khả năng xuất hiện nước ngầm (vị trí, áp lực, lưu lượng, nhiệt độ và
thành phần hố học). Ngồi ra phải dự báo khả năng xuất hiện khí độc để bố trí
hệ thống thơng gió và các biện pháp an tồn cho thi cơng.

- Trong khi đào vẫn phải tíến hành khoan thăm dị để chính xác hố điều
kiện địa chất (nhất là những đường hầm nằm sâu tới 100m mà các lỗ khoan
thăm dị ban đầu khơng tới tuyến hầm) bằng các lỗ khoan nông vào trần, tường,
đáy, và một đôi khi khoan vào gương đào (đặc biệt khi có các lớp đá khác nhau,
trong vùng bị phá huỷ mà đường hầm đi qua). Đồng thời cần đánh dấu những
vết lộ của đá trên trần, tường, đáy khối đào bằng cách lấy mẫu. Ví dụ, khi gặp
vết lộ của đá là vỉa thạch anh, điều đó báo hiệu tuyến đường hầm sẽ gặp một đứt
gãy (đường hầm thuỷ điện Buôn Khốp, Tây Nguyên). Đường hầm Hải Vân ở
gần đoạn cửa ra gặp lớp đất yếu bão hoà nước nên bị bục đỉnh hầm lên tận mặt
đất, phải dừng thi công xử lý và chuyển sang phương pháp vừa phụt vữa sét nút
lỗ thủng, vừa nổ mìn với chiều sâu khoan nổ nhỏ (1m), vừa đào theo phân đoạn
nhỏ mặt cắt hầm để chống đỡ kịp thời.
Quan trắc trạng thái đường hầm trong qua trình thi cơng là một phần
thông nhất của NATM. Với các phương tiện đo đạc tại chỗ hiện đại như:
nghiêng kế, các tế bào theo dõi nội lực , máy đo áp suất và biến dạng, kinh vĩ
lade.v.v. và với việc theo dõi và diễn giải các biến dạng, ứng suất và lực căng,
người ta có thể tối ưu hố các phương pháp thi cơng và yêu cầu che chống.
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

- Sau khi đào đường hầm, thi cơng xong vỏ bê tơng, lại phải tíếp tục
khoan kiểm tra khối đá xung quanh vỏ hầm xem cịn những khe rỗng bỏ sót
trong q trình thi cơng (biểu hiện các thanh chống bị lực xô nghiêng) để tiến
hành phụt bù- contact grouting (áp lực thấp) lấp lại những đoạn đó, tạo ra sự
phân bố đều áp lực đá lên vỏ hầm. Ngồi ra cịn khoan thí nghiêm độ thấm của
đá xung quanh hầm để phụt vữa gia cố - consolidation grouting (áp lực cao)
nâng độ chống thấm cho khối đá xung quanh, giảm áp lực nước lên vỏ hầm.
Vì vậy với phương pháp NATM thì các nguyên tắc sau cần được tuân thủ:

+ Phải xem xét tới phản ứng đặc trưng của khối đá.
+ Phải tránh gây ra trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi bằng cách áp
dụng biện pháp chống giữ thích hợp tại đúng thời điểm.
+ Việc thi cơng vịm ngược phải đảm bảo trạng thái tĩnh cho đường hầm.
+ Kết cấu chống nên được sử dụng tối ưu theo mức độ biến dạng có thể
chấp nhận (nằm trong giới hạn cho phép).
+ Các cơng tác đo đạc chung và kiểm tra định kì phải được tiến hành.
5. Công tác quản lý chất lượng thi công vỏ hầm (chất lượng thi công
bê tông và xi măng hóa sau khi thi cơng vỏ hầm
Theo phương pháp NATM, điều quan trọng là phải duy trì cường độ
nguyên thủy của khối đá. Cách chống đỡ truyền thống bằng gỗ và hoặc bằng
vịm thép khơng thể giúp ngăn ngừa sự biến dạng của khối đá xung quanh hầm.
Bê tơng phải được phun ngay sau khi đào để có thể ngăn sự biến dạng của khối
đá một cách hữu hiệu.
Theo cơng nghệ thi cơng hầm truyền thống, vẫn có một khoảng trống giữa
hệ thống chống đỡ và khối đá. Khối đá xung quanh chỉ được chống đỡ thông
qua các điểm tiếp xúc nên có xu hướng biến dạng vào phía trong đường hầm
nhằm lấp đầy khoảng trống nói trên. Sự rời rạc (biến dạng) của khối đá sẽ có xu
hướng phát triển đến độ sâu h tính từ tường hầm. Theo phương pháp NATM, sử
dụng bêtông phun trực tiếp và bám chặt với bề mặt khối đá quanh đường hầm
nên ngăn không cho khối đá biến dạng.
- Biến dạng của khối đá phải được ngăn chặn hợp lý vì việc khối đá rời
rạc sẽ làm cho cường độ của nó bị giảm đi. Cường độ của khối đá, phụ thuộc
chủ yếu vào lực ma sát của mỗi phân khối đá, sẽ giảm xuống khi ma sát giảm.
Nguyên tắc này áp dụng chủ yếu đối với đá cứng. Đối với đá mềm, chẳng
hạn như lớp đá trầm tích sau Kỷ Đệ Tam đến Kỷ Đệ Tứ, đặc tính của chúng sẽ
phụ thuộc vào lực dính và góc nội ma sát.
- Khối đá phải được giữ trong các điều kiện ứng suất nén ba trục. Cường
độ của khối đá chịu ứng suất nén đơn trục và/hoặc hai trục thì thấp hơn cường
độ trong điều kiện ba trục.

Cường độ chịu nén của khối đá ở điều kiện nén nhiều trục sẽ cao hơn khối
đá trong điều kiện nén một trục. Sau khi đào hầm, vách hầm sẽ ở trong trạng thái
nở hông cho đến khi hệ thống chống đỡ được lắp đặt. Để duy trì trạng thái ứng
Học viên: Ngơ Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

suất nén ba trục và sự ổn định của khối đá, vách hầm phải được phủ kín bằng
bêtơng phun.
- Biến dạng của khối đá phải được ngăn chặn hợp lý. Phải thiết lập hệ
thống chống đỡ để ngăn chặn sự giãn nở (tơi) hoặc nguy cơ đổ sập của khối đá.
Nếu hệ thống chống đỡ được thiết lập một cách thích hợp thì chất lượng của
việc đào hầm sẽ tăng đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Nếu biến dạng cho phép vượt quá giới hạn, vùng biến dạng dẻo quanh
hầm phát triển và khe nứt xuất hiện. “Ngăn chặn sự biến dạng” nghĩa là giảm
thiếu tối đa sự biến dạng xung quanh hầm do những biến dạng xảy ra trong khi
đào hầm là không thể tránh khỏi, ví dụ biến dạng đàn hồi và/hoặc biến dạng do
nổ mìn. Vì thế, giới hạn biến dạng cho phép cần được đề ra ứng mỗi loại hệ
thống chống đỡ và được cập nhật từ các kết quả đo đạc quan trắc Địa kỹ thuật.
- Hệ thống chống đỡ phải được lắp đặt kịp thời. Lắp đặt các hệ thống
chống đỡ quá sớm hay quá muộn sẽ đem lại kết quả bất lợi. Hệ thống chống đỡ
cũng không được quá mềm hay quá cứng. Các hệ thống chống đỡ cần có một độ
mềm dẻo thích hợp để duy trì cường độ của khối đá.
Nếu hệ thống chống đỡ được lắp đặt quá sớm, áp lực tác dụng lên kết cấu
chống đỡ sẽ rất cao. Mặt khác áp lực sẽ tiếp tục tăng lên khi lắp đặt hệ thống
chống đỡ chậm. Hệ thống chống đỡ được lắp đặt đúng lúc có khả năng giảm tải
trọng đến nhỏ nhất. Nếu hệ thống chống đỡ quá cứng sẽ đắt, quá mềm thì khối
đá biến dạng nhiều, tải trọng tác dụng lên hệ thống chống đỡ sẽ rất cao. Tải
trọng tác động lên hệ thống chống đỡ sẽ giảm đến nhỏ nhất khi hệ thống chống

đỡ có độ mềm dẻo thích hợp.
- Để đánh giá thời gian thích hợp khi lắp đặt hệ thống chống đỡ, cần
nghiên cứu khảo sát đặc tính biến dạng phụ thuộc thời gian của khối đá.
- Không chỉ dựa vào cơng tác thí nghiệm trong phịng mà còn phải tiến
hành đo đạc biến dạng đường hầm để đánh giá thời gian thích hợp lắp đặt kết
cấu chống đỡ. Thời gian tự đứng vững của vách hầm, tốc độ của sự biến dạng và
loại đá là những nhân tố quan trọng để tính tốn thời gian chống đỡ vách đào
của khối đá.
Đối với phương pháp NATM, công việc không thể thiếu được là đo đạc
quan trắc. Những nhân tố được nhắc đến ở trên được xác định từ kết quả đo đạc
quan trắc và những tính tốn mang tính thống kê dựa trên kết quả của việc đo
đạc quan trắc rất có ích cho việc dự đốn được sự biến dạng ở bước đào hầm
tiếp theo.
- Nếu sự biến dạng và/hoặc sự tơi của khối đá được dự đoán là rất lớn, bề
mặt hầm đã đào phải được phun bê tơng kín như là màn che. Kết cấu chống đỡ
bằng gỗ và thép chỉ tiếp xúc với bề mặt tường hầm ở các điểm chèn. Vì thế, đất
đá giữa các điểm tiếp xúc sẽ vẫn cịn khơng được chống đỡ nên sự biến dạng
và/hoặc tơi của khối đá sẽ phát triển.
- Vỏ hầm phải mỏng và có độ mềm dẻo thích hợp nhằm triệt tiêu mơ men
uốn và tránh được phá hoại do ứng suất uốn gây ra. Không chỉ lớp vỏ hầm ban
đầu (bêtông phun) mà cả lớp vỏ hầm hoàn thiện cũng cần phải mỏng.
Học viên: Ngô Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

- Trong trường hợp hệ thống chống đỡ (ban đầu) cần phải gia cường, các
thanh thép, khung chống thép và neo đá nên được sử dụng. Không nên tăng
chiều dày lớp bê tông vỏ hầm vì sẽ làm giảm diện tích tiết diện khai thác của
hầm.

- Thời gian và phương pháp thi công vỏ hầm được quyết định dựa trên kết
quả quan trắc của thiết bị.
Thông thường lớp bê tông vỏ hầm được thi công sau khi biến dạng của
hầm đã ổn định. Nếu sự biến dạng có xu hướng gia tăng, cần kiểm tra kỹ nguyên
nhân. Trong trường hợp này , lớp bê tông vỏ hầm phải được thiết kế đủ cường
độ chống lại áp lực của khối đá tác dụng lên.
- Về mặt lý thuyết, cấu trúc của hầm giống như một cái ống hình trụ dày
gồm hệ thống chống đỡ và vỏ hầm cùng với môi trường đất đá xung quanh. Các
cấu trúc này hợp lại với nhau làm cho hầm tự ổn định.
Hệ thống chống đỡ truyền thống gồm phần vòm và trụ đỡ, khối đá xung
quanh được xem như là tải trọng tác dụng lên hầm. Theo lý thuyết NATM, hầm
được xem như là một cấu trúc hỗn hợp gồm khối đá, hệ thống chống đỡ và vỏ
hầm.
- Việc cấu tạo mặt cắt hầm kín bằng vịm ngược tạo nên đường ống hình
trụ là cần thiết vì cấu trúc này có thể chịu ứng suất của đá cao hơn.
- Hành vi (trạng thái) của khối đá phụ thuộc vào tiến trình đào hầm và sự
lắp đặt hệ thống chống đỡ cho đến khi kết cấu của hầm kín được hình thành.
Mômen uốn bất lợi xuất hiện tại khu vực tiếp giáp của phần trên vòm hầm và
tường (bench) giống như kết cấu dầm hẫng khi khoảng cách giữa các bề mặt
gương hầm của phần vòm và phần tường là quá dài.
Ứng suất uốn như mô tả ở trên sẽ phát triển do lún tác động lên hệ thống
chống đỡ lắp đặt ở phần trên vòm hầm, khi sức chịu tải của móng hệ thống
chống đỡ nhỏ hơn tải trọng tác động lên.
- Từ quan điểm phân bố lại ứng suất, phương pháp đào toàn mặt cắt tốt
hơn các phương pháp khác. Chia gương hầm thành nhiều gương nhỏ sẽ khiến
cho chất lượng khối đá xung quanh hầm giảm đi nhanh chóng do phân bố lại
ứng suất.
Tuỳ thuộc vào q trình đào hầm, việc phân bố ứng suất của khối đá xung
quanh sẽ xảy ra và cuối cùng đạt đến một trạng thái ứng suất mới. Khối đá xung
quanh hầm gặp phải tình trạng có tải và khơng tải lặp đi lặp lại trong suốt quá

trình phân bố lại ứng suất. Đôi khi trạng thái này lặp lại dẫn đến kết quả khối đá
bị phá hoại. Tuy nhiên, rất khó thực hiện phương pháp đào toàn mặt cắt ở những
vùng đá xấu như đá phong hoá nặng và/hoặc đất. Trong các trường hợp như vậy
ta phải chia gương hầm thành những gương nhỏ và cần phải đo đạc kiểm tra tính
ổn định của mỗi phần hầm đó.
- Phương pháp đào hầm có ánh hưởng rất lớn đến khối đá xung quanh,
chẳng hạn chu kỳ và trình tự đào hầm, thời gian thi cơng vỏ hầm, thời gian đóng

Học viên: Ngơ Văn Hải


Giảng viên: GS.TS. Vũ Thanh Te

kín vỏ hầm, ... Các nhân tố này cần được kiểm soát để tạo ra tổ hợp kết cấu cũng
như thiết lập sự ổn định của đường hầm.
- Mỗi bộ phận hầm phải duy trì hình dạng trịn nhằm tránh sự tập trung
ứng suất bất lợi.
- Đối với hầm kết cấu vỏ đơi thì vỏ hầm bên trong phải mỏng. Bất kỳ lực
cắt tác động vào đuờng biên bên ngoài hầm và khối đá sẽ khơng truyền sang bê
tơng vỏ hầm. Chỉ có lực hướng tâm truyền đến kết cấu vỏ đôi của hầm.
- Kết cấu tổ hợp của khối đá và kết cấu chống đỡ bên ngồi (ban đầu) phải
hình thành trước khi thi công lớp bê tông vỏ hầm bên trong. Lớp vỏ hầm bên
trong chỉ có tác dụng làm tăng hệ số an toàn cho hầm. Tuy nhiên, độ ổn định của
kết cấu hầm cần được xem xét bao gồm cả lớp bê tông vỏ hầm khi hầm gặp một
lưu lượng lớn nước thấm vào và/hoặc dự báo sự ăn mòn của các neo đá.
- Thiết bị đo đạc, quan trắc đóng vai trị quan trọng đối với cơng tác thiết
kế và thi công hầm. Việc đo ứng suất tác động lên vỏ hầm và đo đạc sự dịch
chuyển của vách hầm là đặc biệt cần thiết khi thi công hầm.
- Giải phóng áp lực của nước ngầm xuất hiện trong khối đá bằng hệ thống
thoát nước.

Áp lực thủy tĩnh xung quanh đường hầm sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự biến
đổi mực nước ngầm. Hệ thống thoát nước ngầm là cách làm giảm áp lực thủy
tĩnh hữu hiệu nhất.
6. Xác lập tiến độ cho một chu kì làm việc trên cơ sở quản lý chất
lượng cơng trình.
a) Những cơng đoạn thi công
Từ lúc khoan đến lúc thi công xong vỏ bê tơng có những cơng đoạn sau:
1. Cơng đoạn khoan nổ T1
2. Cơng đoạn thơng gió T2
3. Cơng đoạn xúc, chuyển phế thải ra khỏi hầm T3
4. Công đoạn chống đỡ tạm T4
5. Công đoạn thi công vỏ bê tông T5
6. Những công đoạn này phải thi công tuần tự, trong đó cơng đoạn khoan
nổ là cơng đoạn có tính quyết định đến tốc độ thi công đường hầm.
7. Thời gian của một chu kỳ đào Tchu kỳ = Σ Ti
8. Bước tiến của đường hầm bằng chiều dài khoan nổ l
*1. các loại lỗ mìn trên gương hầm: có 3 loại lỗ mìn cơ bản .
- Lỗ mìn rãnh nhằm tạo mặt thống để đá văng ra. Lỗ mìn nằm ở giữa
gương hầm, có nhiều dạng như nêm, rãnh v.v.
- Lổ mìn phá chủ yếu dùng để phá đá. Loại này bố trí theo hình trịn, có
thể 1,2,3 vịng xung quanh lỗ mìn rãnh, tùy theo lượng đá cần phá nhiều hay ít.
Học viên: Ngơ Văn Hải