209
NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM
về
công trình ngầm đô thò
HỘI THẢO
22-10-2008
RỦI RO VÀ CÁC BIỆN PHÁP
PHÒNG TRÁNH TRONG XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH NGẦM THÀNH PHỐ
Nguyễn Quang Phích
Dương Khánh Toàn
TGĐ - Tổng Công ty Sông Đà
Trường Đại Học Mỏ Đòa Chất
rong thế giới phát triển hiện nay, mọi người đều nhận thức được rằng một hệ thống hạ
tầng cơ sở hiện đại và có năng lực sẽ có tính quyết đònh cho việc phát triển bền vững
của đất nước về các mặt kinh tế, văn hóa, xã hội. Nhận thức này có ý nghóa tổng quát
cả với hệ thống hạ tầng cơ sở của các thành phố.
Trong thời gian ngắn khoảng 10 năm lại đây các thành phố Việt nam đã thể hiện sự tăng
trưởng đáng kể về mọi mặt. Nhưng cũng qua đó bộc lộ sự hạn chế của hạ tầng cơ sở. Ùn tắc giao
thông, tiếng ồn, bụi, khí thải độc hại đều vượt quá ngưỡng cho phép. Lụt lội khi có mưa kèm theo
ứ đọng của nước thải không xử lý hết là mối nguy không chỉ đối với giao thông, đi lại mà còn là
nguồn gây dòch bệnh đối với con người, đồng thời cũng thể hiện sự không hợp lý của hệ thống
cống thoát thải nước. Các hệ thống cáp điện, viễn thông trên mặt đất vừa không an toàn trong
sử dụng, vừa làm mất mỹ quan của các thành phố. Các hệ thống cống, ống dẫn không được quy
hoạch trước thận trọng đã luôn gây ra các hiện tượng đào bới thiếu nguyên tắc, nhiều khi phá hoại
cả hệ thống đường hiện tại.
Phát triển hạ tầng cơ sở của nước ta, đặc biệt trong các thành phố, đã đến lúc cần phải
quan tâm nhiều hơn nữa đến hệ thống công trình ngầm.
Cũng trong thời gian qua, nhiều hệ thống công trình ngầm thành phố đã được chú ý phát
triển, xây dựng đặc biệt ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, nhằm giải quyết dần
những bất cập về giao thông, thoát thải nước, cải tạo cảnh quan và môi trường đô thò. Tuy nhiên

đúc rút kinh nghiệm.
Mặc dù công tác thi công hầm dẫn thử nghiệm đã thành công và sau đó nhiều đoạn hầm
cũng được xây dựng không xảy ra vấn đề gì, nhưng vào ngày 21 tháng 10 năm 1994 đã xảy ra sự
cố. Đầu tiên người ta phát hiện có vết nứt và tách vỡ vỏ bê tông phun tại một trong ba gương thi
công. Sau đó xuất hiện phễu lún sụt trên mặt đất. Tiếp đó sự cố lan dần ra cả hai gương còn lại .
Cuối cùng cả ba đoạn hầm bò sập lở, kế tiếp nhau và nhiều ngôi nhà trên mặt đất bò phá hủy.
Sau khi sự cố xảy ra, người ta đã lấp đầy các khoảng trống bằng bê tông bọt. Các ngôi
nhà lân cận có thể bò nguy hại, đều được bảo vệ. Trong quá trình khắc phục, đầu tiên đào một
giếng tiết diện tròn (đường kính 50m, sâu 40m), sử dụng tường cọc khoan nhồi cắt nhau (các lỗ
khoan giao cắt nhau). Phần đất các đoạn hầm bò phá hủy phía trong giếng lại được đào bằng
phương pháp thông thường.
VÀNH TRUDE CỦA TÀU ĐIỆN NGẦM THÀNH PHỐ MUENCHEN (MUNICH), ĐỨC, 1994
Tuyến tàu điện ngầm U1 được kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm tại phía đông
Muenchen. Các đường hầm của công đoạn thi công “vành Trude”được thi công bằng phương
pháp bê tông phun. Một đề nghò đặc biệt của các nhà thầu là nên đào đường hầm phía dưới lớp
sét cách nước, để không gây ảnh hưởng đến
khối nước ngầm phía trên.
Sau khi bắt đầu công tác đào đã xảy
ra hiện tượng sập lở tại một gương. Các thợ đào
hầm không còn khống chế được nước và vật
chất sập vào và do vậy đã rời khỏi hầm sau thời
gian ngắn. Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố
đã xuất hiện nhanh một phễu lún sụt, cũng bò
nước ập vào nhanh. Một xe buýt, đang đứng chờ
tại ngã tư, không kòp chạy ra khỏi khu vực sập
đất và bò tụt xuống phễu lún. Ba hành khách đã
bò chết “đuối” (hình 1). Để không gây nguy hại
cho khu vực xung quanh, người ta đã lấp đầy
phễu sập đất bằng bê tông.
Để khắc phục, nhà thầu đã tiến hành

22-10-2008
Công tác khắc phục đã gặp nhiều khó khăn và gây nhiều thiệt hại về kinh tế. Người ta
đã sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, như khoan phụt, đóng băng và cả phương pháp đào sử
dụng buồng khí nén.
ĐƯỜNG HẦM THOÁT NƯỚC TẠI HULL, ANH, 1999
Để thi công đường hầm thoát nước dài 10,5 km trong khu vực phía đông của Hull, người
ta sử dụng một máy khiên cân bằng áp lực đất, đường kính 3,85m. Vỏ chống phía trong của đường
hầm là bê tông cốt thép lắp ghép (tubing). Trong một chu trình đào, gần ngay giếng khởi hành
(giếng bắt đầu để đẩy máy khiên đào) vỏ hầm phía nền đã bò biến dạng. Nước và cát đã chảy
vào hầm qua khe hở của vỏ tubing. Để tránh gây sập lở người ta đã làm ngập toàn bộ đoạn hầm.
Do khối đất tụt lở vào trong đường hầm nên đã gây ra lún sụt trên mặt đất, gây hư hỏng đáng kể
các ngôi nhà, đường phố và hệ thống cấp nước. Kết quả đo đạc cho thấy rằng tại vò trí xảy ra sự
cố các đường hầm đã lún sụt sâu đến 1,2m về phía máy khiên đào. Vì vậy máy khiên đào cũng
bò bỏ lại (hình 2).
Công tác điều tra đã cho thấy rằng, khi đẩy đầu đào đã gây biến động cao độ của mực
nước ngầm. Điều này dẫn đến hiện tượng dòch chuyển đường hầm theo phương thẳng đứng mà
đã không được tính đến trước đó. Dòch chuyển này đã làm mở rộng khe nối giữa các tấm tubing
và đã gây nên ụp nước, cát vào trong đường hầm.
Để khắc phục sự cố, người ta đã tiến hành đóng băng khối đất xung quanh đường hầm dưới
sự bảo vệ của khí nén; tiếp đó đã thi công lại các đoạn hầm bằng phương pháp bê tông phun.
TÀU ĐIỆN NGẦM Ở TAEGU, HÀN QUỐC, 2000
Khi xây dựng tuyến tàu điện ngầm ở Taegu đã gặp phải tai nạn nghiêm trọng vào ngày
22 tháng 1 năm 2000. Sự cố gây phá hủy một tường hào nhồi đã dẫn đến trượt lở một phần hào
thi công ga và đã vùi một xe buýt (hình 3). Ba hành khách bò chết và lái xe bò thương nặng, các
ngôi nhà ở vùng lân cận bò hư hỏng nặng.
Nguyên nhân được phát hiện là khi thiết kế đã không chú ý đến một trường hợp tải trọng,
do không chú ý hết điều kiện của khối đất nền. Đó là biến động mạnh của mực nước ngầm đã
gây ra dòch chuyển của các lớp cát, cuội không được khảo sát. Trường hợp tải trọng này đã không
được tính đến khi thiết kế tường hào nhồi.
Biện pháp được sử dụng ngay là lấp đầy toàn bộ đoạn hào có sự cố và khoan phụt xi măng

bốc lửa và lan nhanh sang thùng dầu của đầu tàu điêzen. Đoàn tàu được hãm dừng tự động và
đội thợ tìm cách dập lửa. Nhưng lửa đã không được dập tắt mà lại lan sang hệ thống băng tải, ống
thông gió, xe cốp pha cho bê tông nền đường cũng như cốp pha của lớp vỏ trong. Vì khói và sức
nóng lan nhanh nên đường ra cửa bò chặn lại, đội thợ đã tự cứu mình bằng cách chạy vào buồng
khí nén của máy khiên đào. Máy khiên đào không bò phá hủy nhờ có thiết bò phun nước ở phía cuối
của bộ phận kéo theo sau máy.
TÀU ĐIỆN NGẦM THƯNG HẢI (SHANGHAI), TRUNG QUỐC, 2003
Trong chương trình mở rộng mạng tàu điện ngầm của thành phố Thượng Hải, năm 2000
Hình 3. Sụt lún mặt đất tại Taegu, Hàn Quốc gây nứt vỡ các tòa nhà, thậm chí sập cả một đoạn phố
213
NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM
về
công trình ngầm đô thò
HỘI THẢO
22-10-2008
người ta bắt đầu thi công tuyến đường số 4, gọi là ’đường ngọc trai’. Đoạn hầm cơ bản là đoạn qua
sông Hoàng Phố, chạy từ trung tâm kinh tế mới Phố Đông về phía nội thành.
Trong khi hai đường hầm đã được thi công bằng máy khiên đào áp lực đất, thì xảy ra sự
cố khi đào đường hầm ngang dưới lòng sông, đoạn gần bờ. Trước khi đường hầm ngang ở độ sâu
gần 35m bò sập lở, nước và vật liệu đã ụp vào đến mức những người thi công không thể ngăn cản
nổi. Trong khi họ đang tìm cách tự bảo vệ, đã xuất hiện lún sụt mạnh trên mặt đất, gây hư hại lớn
đến các ngôi nhà lân cận và các công trình xây dựng khác. Một số tòa nhà cao tầng, thương mại
đã bò hư hại nặng, bò sập hoặc có nguy cơ sập đổ nên đã được kéo đổ (Hình 4). Đê ngăn nước lũ
trên bờ cũng bò phá hoại mạnh. Nhiều thời điểm đã có nguy cơ bò ngập lụt vì sông Hoàng phố có
lượng nước lớn trong thời kỳ này. Cả hai đường hầm lún sâu hàng mét và bò ngập nước, vỏ hầm
bò phá hủy.
Người ta xác đònh nguyên nhân của sự cố là khối đất được đóng băng nhằm đảm bảo an
toàn cho công tác thi công đường hầm ngang đã bò phá hủy. Công tác khắc phục đã được triển
khai rất phức tạp, tốn kém, mất nhiều thời gian, do quy mô rộng của sự cố.


trong quá trình thi công, cũng như theo dõi những biến đổi trạng thái cơ học trong khối đất đá, cho
phép điều chỉnh biện pháp thi công, điều chỉnh thiết kế cho phù hợp với điều kiện thực tế.
Mặt khác công tác thăm dò cũng cần chú ý đến việc xác đònh, cung cấp các dữ liệu tương
ứng cho việc xây dựng các mô hình tính.
Công tác thiết kế
Hiện tại, ở nước ta công tác thiết kế thường vẫn được tiến hành với các mô hình cổ điển.
Cần thiếp phải áp dụng các tiến bộ khoa học trong lónh vực này. Trong quá trình thiết kế cần phải
chú ý phân tích các tổ hợp tải trọng khác nhau, các ảnh hưởng đa dạng của yếu tố thiên nhiên;
cần phân tích dự báo các rủi ro có thể có sự chuẩn bò thích hợp trong quá trình thi công. Phân tích
rủi ro cần được xem là một bộ phận của công tác thiết kế.
Lựa chọn phương pháp thi công, giải pháp kỹ thuật
Ngày nay có khá nhiều phương pháp thi công đã được phát triển và hoàn thiện để xây
dựng các công trình ngầm. Mỗi phương pháp đều có phạm vi và điều kiện ứng dụng xác đònh.
Trên các sơ đồ (hình 5 đến 10) và bảng 1 đến 4 chúng tôi tổng hợp các phương pháp thi công
ngầm và thi công lộ thiên, cùng với những điều kiện áp dụng, tổng hợp các chỉ dẫn lựa chọn tương
ứng với các điều kiện và mục tiêu cụ thể, các giải pháp thích hợp theo các yêu cầu phải bảo vệ,
mục tiêu bảo vệ. Bảng 5 phân tích so sánh khả năng và mức độ có thể gặp rủi ro khi áp dụng các
phương pháp thi công khác nhau.
Phương pháp thi công
thông thường
Phương pháp thi công
bằng máy
máy khiên
đào SM
kích
ép
ống,
đào
hầm
nhỏ

Đào liên tục
Đào theo chu kỳ
khoan-nổ mìn máy đào xúc máy đào từng phần máy đào toàn gương
máy khiên đào
SM
máy khoan hầm
TBM
Hình 6. Phân nhóm theo quy trình đào ngầm
Hình 7. Chỉ dẫn phương pháp đào và chống tạm bằng phương pháp ngầm
Máy khiên đào
- Thuỷ lực
- Khí nén
- Cân bằng áp lực đất
Phương pháp đóng băng
Phương pháp khoan phun
Khiên hở sử dụng
vỏ tubing
Vỏ chống tubing
Phương pháp đào và chống
tạm trong đất bằng phương
thức đào
Đất rời, không dính kết Đất dính đến cứng
Thời gian tồn tại ổn
đònh không chống
rất ngắn
Thời gian tồn tại ổn đònh không
chống đủ lớn đến khi lắp kết
216
NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM
về
công trình ngầm đô thò
HỘI THẢO
22-10-2008
Mục tiêu sử dụng
Đường hầm
giao thông, cáp
Tiết diện
-hình dạng
-kích thước
Đặc điểm
-độ sâu
-độ cong
-chiều dài
Môi trường
-tiếng ồn
-chấn động
-lún sụt
Loại khối đất/đá
Phương pháp
đào
/thi công
chiều độ bền giảm
Đường hầm giao thông, cáp
máy
khoan
217
NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM
về
công trình ngầm đô thò
HỘI THẢO
22-10-2008
Phương pháp thi công hở
Hình 10. Các phương pháp bảo vệ thành hố đào khi thi công bằng phương pháp đào hở
Phương
thức thi
công
Thành
hào
nghiêng
Bê tông
phun
Tường
cọc-ván
Tường cừ
thép
Tường
hào nhồi
Tường cọc khoan nhồi
sát nhau giao cắt
Diện tích
sử dụng
Rất nhiều nhiều ít ít ít ít ít
Khả năng

Thành hào thẳng đứng, có
tường bảo vệ
Bờ dốc được
gia cố
Bờ dốc
tự nhiên
Tường có thể
thu hồi
Tường bảo vệ là bộ phận của
kết cấu công trình ngầm
Khung
chống
Tường
cọc-ván
Tường
cọc cừ
Tường cọc
khoan nhồi
Tường hào
nhồi
Neo, chốt
Các giải pháp gia
cường, tăng sức


pháp xây dựng
Các đấu hiệu về công trình ngầm Môi trường
Kích thước Hình dạng Chiều dài
CTN
Chống giữ
Mức
độ
c h í n h
xác
cao
Nước ngầm (N)
Nước có áp(CA)
Tiếng
ồn,
dao
động
Thải
khí,
thải
bụi
Khả
năng
bảo
vệ
con
người
Cố
đònh
Thay
đổ

chống “lưỡi dao”
Phương pháp “chống
trước - đào sau”
Đá mềm / đất
X
X
X
X
X
X
X
X
O
X
X
X
X
X
X
X
X
X
O
X
X
X
X
-
X
X

I
I
I
I
Nh
Nh
I
I
I
I
I
I
Nh
Nh
Phương pháp đào
bằng máy
Đá rắn cứng
Máy khoan hầm
Máy khiên đào
ép đẩy ống, cống
Nén ép trước
Đá mềm / đất
X
X
X
X
O
O
O
O

X
X
CAX
X
X
X
I
I
I
I
I
I
I
I
Nh
Nh
Nh
Nh
Máy đào nhỏ (micro)
X O tròn O X O O X X X - I I Nh
Bảng 2. Phân tích phạm vi áp dụng và tác động môi trường của các phương pháp thi cống ngầm
Khả năng áp dụng của phương pháp:
X - phù hợp tốt O- không phù hợp- không thông dụng
Mức độ tác động : I - ít, nhỏ Nh - nhiều, lớn
Bảng 3. Các giải pháp bảo vệ hay chống tạm khi thi công ngầm
Đá rắn cứng Đá bở rời/đất
Nứt nẻ
ít
Nứt nẻ
trung

Giảm thiểu
lún sụt
Chống xâm
nhập nước
Sơ đồ có nhân đỡ
Neo, cược gương
Cọc thép
Ván thép
Vòm, ô bảo vệ bằng
ống, khoan phun ép
Gia cố đất
Đóng băng
Sử dụng khí nén
Bảng 5. Mối quan hệ giữa phương thức thi công và khả năng xuất hiện rủi ro
Yếu tố rủi ro
Phương
thức thi công
Mối nguy
do thiên
nhiên
Đòa
chất/sập
lở
Cháy
Kế
hoạch
Sai sót
do con
người
Máy