ĐỊA MÔI TRƯỜNG VỚI KHAI THÁC
VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ KHÔNG GIAN NGẦM ĐÔ THỊ HÀ NỘI
ThS. NCS. NGUYỄN ĐỨC MẠNH
Bộ môn Địa Kỹ thuật
Khoa Công trình
KS. NGUYỄN NGỌC LÂN
Bộ môn Vật liệu Xây dựng
Viện KH&CNXD GT
Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Việc khai thác và sử dụng không gian ngầm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với
những đô thị như thủ đô Hà Nội. Những đặc điểm đặc thù của không gian ngầm vùng Hà Nội và sự
biến đổi địa môi trường do hoạt động khai thác lãnh thổ của con người, có ảnh hưởng lớn đến sự
an toàn và ổn định khi thi công cũng như khai thác các công trình ngầm và công trình trên mặt
Summary: The exploitation and use underground space mean special important for
municipalities as the Hanoi capital. The particular characteristics of underground space in Hanoi
and the variation in local geological environment due to mining activities of human territory, have
a great influence safety and stability when construction as well as exploitation of the underground
and on the surface.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Không gian ngầm Hà Nội là nguồn tài
nguyên đất xây dựng rất quan trọng, đã, đang
và sẽ được khai thác sử dụng với các mục
đích khác nhau như: bố trí các công trình hạ
tầng ngầm (thoát nước, cấp nước, cáp điện

…), phần kết cấu ngầm hay tầng hầm các tòa

nằm kẹp giữa các đứt gãy sâu Sông Chảy ở

phía Tây Nam và Sông Lô phía Đông Bắc,
đồng thời cắt qua cấu trúc Trung Tâm và
Đông Bắc thuộc hệ chuẩn uốn nếp Đông Việt
Nam, còn phía Tây Nam giáp với hệ uốn nếp
Tây Việt Nam. Với đặc điểm như vậy, lãnh
thổ Hà Nội gắn liền các đặc điểm chung của
trũng Hà Nội, với cấu trúc kiến tạo rất phức
tạp, mức độ động và dập vỡ vỏ trái đất mạnh.
Nguồn gốc của mọi vận động nội sinh lãnh
thổ Hà Nội chịu ảnh hưởng của sự vận hành
hai hệ đứt gãy Sông Hồng và Đông Triều.
Trên mặt cắt Kainozoi lãnh thổ Hà Nội
phát triển đầy đủ các thành tạo Oligocen (E
3
),
Neogen (N) và đệ Tứ (Q). Với nền trầm tích
đệ Tứ khá dày, có thể đạt trên 120m, đến nay
và trong tương lai đối tượng này chủ yếu được
khai thác và sử dụng cho mục đích xây dựng
công trình tại Hà Nội. Từ dưới lên trên, các
thành tạo đệ Tứ vùng Hà Nội gồm hệ tầng Lệ
Chi (aQ
1
1
lc), Hà Nội (a,apQ
1
2-3
hn), Vĩnh Phúc

ra trên mặt ở Đông Anh, Sóc Sơn và diện nhỏ
ở Cổ Nhuế - Xuân Đỉnh và khu vực Nghĩa
Đô, gồm có hai tập trầm tích. Tập dưới là các
trầm tích rời, gồm cát nhỏ đến thô, có khi lẫn
sạn sỏi, còn tập trên gồm cát pha, sét pha hoặc
sét màu loang lổ đặc trưng có chỗ lẫn tàn tích
hữu cơ. Những thành tạo trầm tích cuội, sỏi và
cát của các hệ tầng Lệ Chi, Hà Nội và Vĩnh
Phúc là tầng chứa nước Pleistocen (qp) phong
phú và quan trọng của Hà Nội. Các thành tạo
Holocen dưới - giữa hệ tầng Hải Hưng có
nguồn gốc hồ-đầm lầy, biển và đầm lầy.
Thành phần gồm sét, sét pha dẻo chảy đến
chảy lẫn tàn tích hữu cơ, sét xám xanh đặc
trưng và than bùn. Các thành tạo chứa hữu cơ
Hải Hưng có tính dị hướng cao, mức độ thành
đá thấp, thường nằm trên bề mặt không bằng
phẳng của các trầm tích sét bột tầng Vĩnh
Phúc và phân bố không liên tục, tạo nên tính
phức tạp của điều kiện địa chất công trình tại
những nơi chúng có mặt. Hệ tầng Thái Bình là
trầm tích đệ Tứ trẻ nhất, phân bố rộng rãi,
gồm hai phụ hệ với tổng bề dày có thể đạt
46m. Phụ hệ tầng Thái Bình dưới là các thành
tạo trầm tích sông, sông - hồ - đầm lầy, phân
bố rộng rãi ở bề mặt đồng bằng trong đê,
thành phần gồm cát thô, cát vừa có khi lẫn
sạn, cát nhỏ và cát bột (nằm dưới) và bột sét,
sét bột hay cát sét có nơi lẫn tàn tích hữu cơ
(nằm trên). Phụ hệ tầng Thái Bình trên là các

tính đến khi vạch chiến lược khai thác không
gian ngầm trong vùng này, đồng thời chính nó
tạo kênh dẫn nguồn ô nhiễm xuống các nước
và đất bên dưới. Hai trận động đất cường độ
5,1 Richter (8/1278 và 10/1285) và rất nhiều
trận nhỏ hơn đã được ghi nhận trên địa bàn Hà
Nội, rõ ràng hiện tượng động đất và hậu quả
thảm họa của nó luôn thời sự và rất quan trọng
đối với xây dựng, đặc biệt là xây dựng công
trình ngầm. Sự có mặt các thành tạo đất loại
cát chứa nước, đặc biệt cát kém chặt hệ tầng
Thái Bình phân bố gần mặt đất, mực nước
ngầm nông và với hàm lượng hạt bụi khá cao
(22,5 - 68,3%), chúng hoàn toàn có thể xảy ra
sự hóa lỏng khi xảy ra động đất cấp 7 - 8
. Tại
các khu vực phân bố thành tạo hồ-đầm lầy
(đất yếu tầng Vĩnh Phúc, Hải Hưng, Thái
Bình), tính chất bất lợi địa chấn sẽ tăng lên
đáng kể đối với nền đất và công trình khi
động đất. Theo ý kiến của một nhà địa chất, vị
trí vỡ đê (1915) sau đó hình thành đầm tại
Thanh Trì và nhiều điểm sạt lở bờ sông
Hồng
nhiều năm qua nằm trong phạm vi đới phá
hủy của đứt gãy kiến tạo.
Với sự có mặt các trầm tích cát (Thái
Bình, Vĩnh Phúc) dọc theo sông Hồng và
Sông Đuống, nhiều trường hợp nằm ngay
dưới các lớp đất loại sét có bề dày nhỏ (2 -

21,7). Nghĩa là, khi khai đào ngầm, hố móng
hay khoan cọc nhồi trong các tầng đất cát ở
Hà Nội, quá trình biến dạng thấm (cát chảy,
xói ngầm) hoàn toàn có thể xảy ra khi thỏa
mãn điều kiện áp lực thấm, gây trở ngại khi
thi công, đòi hỏi biện pháp thi công chuyên
biệt và có thể gây biến dạng hay phá hủy nền
đất. Chính sự hình thành những mạch đùn,
mạch sủi ở nền đê sông Hồng trong mùa mưa
những năm qua, là dạng biểu hiện của biến

Như nhiều nghiên cứu đã cho biết, tốc độ
lún mặt đất do hạ thấp mực nước ngầm (khai
thác nước ngầm) những năm qua diễn ra với
tốc độ khá lớn (5
- 35mm/năm), các phễu hạ
thấp mực nước ngày càng mở rộng và độ hạ
thấp ngày càng lớn. Sự biến đổi môi trường
địa chất này, không chỉ gây biến dạng các
công trình trên mặt, vô hiệu hóa các hệ thống
thoát nước, ngập úng cục bộ trong thành phố,
mà sẽ là một trong những nguyên nhân quan
trọng gây biến dạng các công trình ngầm, đặc
biệt với các hệ thống đường ngầm
Metro hay
các nút giao thông ngầm sẽ xây dựng tại Hà
Nội. Có lẽ, chính nguyên nhân này gây ra sự
biến dạng không đều hầm Kim Liên, làm nứt
khe co giãn dẫn đến rò rỉ nước ngầm như hiện
nay.

thành phố bởi sự rò rỉ từ các hệ thống thoát
nước thải và các bãi rác thải sinh hoạt có ý
nghĩa địa môi trường quan trọng. Các hệ
thống thoát nước thải được xem như nguồn
cục bộ của sự ô nhiễm vô cơ, hữu cơ và vi
sinh của không gian ngầm thành phố.
Như đã biết, ở khu vực nội thành Hà Nội,
nhiều tuyến cống thải được xây dựng từ
những năm 30 thế kỷ trước, đến nay xuống
cấp nghiêm trọng. Sự rò rỉ thường xuyên từ
các hệ thống cống thải sinh hoạt, sự thẩm thấu
từ những hệ thống kênh mương và sông thoát
nước bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ô nhiễm
nước ngầm và đất trong không gian ngầm Hà
Nội ngày càng mạnh. Sự kéo dài và thường
xuyên bị nhiễm bẩn bởi các dòng nước thải
sinh hoạt, góp phần thúc đẩy quá trình thay
đổi bất lợi về thành phần hóa học của nước
ngầm, đồng thời tạo điều kiện thay đổi trạng
thái và tính chất của đất đá chứa nước đó. Sự
hình thành môi trường khử do sự ô xi hóa các
chất hữu cơ thường được phát hiện trong các
tầng trầm tích bị ô nhiễm bởi các dòng thải
sinh hoạt. Sự ô nhiễm không gian ngầm lãnh
thổ thành phố còn được tăng nhanh và làm
nghiêm trọng thêm từ pha lỏng giàu hữu cơ,
được thấm từ các bãi chôn lấp rác trước đây
(Thủ Lệ, Thành Công, Thái Hà, Ngọc Khánh,
Mễ Trì,
).

tính chất xúc biến và tăng độ nhạy của đất với
tải trọng động. Sự bão hòa khí trong các trầm
tích cát làm giảm góc ma sát trong của chúng,
điều này làm tăng sự chuyển tiếp cát sang
trạng thái lỏng.
lún bổ sung sau thời gian dài
ổn định của nhiều tòa nhà và công trình ở Hà
Nội
Hiện tượng
có liên quan đến sự suy giảm tính biến
dạng của đất nền do ô nhiễm đất gây ra. Ví dụ
công trình nhà 2 tầng 87 Hai Bà Trưng, xây
trên móng băng năm 1925, sau thời gian dài
ổn định đến đầu những năm 90 thế kỷ trước
xuất hiện lún bổ sung. Hiện tượng lún bổ sung
tương tự cũng xảy ra với tòa nhà trụ sở BCH
TƯ Đảng (xây năm 1910), tòa nhà thư viện
khoa học kỹ thuật và nhiều công trình khác.
Ngoài ra, khi phân tích nguyên nhân lún bổ
sung và lún quá giới hạn cho phép của các
công trình cũ xây trên móng cọc ở địa bàn Hà
Nội, sự giảm độ bền và tăng tính biến dạng
của đất do ô nhiễm không gian ngầm cần
được nghiên cứu và tính đến.
Sự xấu dần của tình trạng địa môi trường
trong không gian ngầm thành phố không chỉ
chuyển đổi trạng thái tiêu cực và tính chất của
đất, mà còn là sự nâng cao mức độ ăn mòn
của môi trường ngầm với các vật liệu xây
dựng. Sự dao động sinh hóa mạnh mẽ các chất

biệt là vi sinh vật từ những nguồn ô nhiễm
khác nhau thường chỉ được xem xét trong các
công trình nghiên cứu ô nhiễm nước ngầm
phục vụ sinh hoạt, còn ảnh hưởng của chúng
đến sự biển đổi môi trường đất cần phải được
nghiên cứu, nhằm khai thác an toàn và hiệu
quả không gian ngầm theo mục đích xây dựng
tại Hà Nội. Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Đức Đại và NNK. Báo cáo điều tra địa
chất đô thị thành phố Hà Nội, thuộc “chương trình
địa chất đô thị Việt Nam”. Tổng Cục địa chất Việt
Nam, Hà Nội, 1996.
[2]. Nguyễn Huy Phương và NNK. Thu thập, kiểm
chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ sung lập
bản đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát
triển bền vững Thủ đô, báo cáo đề tài trọng điểm
thành phố Hà Nội. ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội,
2005.
[3]. Vũ Công Ngữ và NNK. Nghiên cứu đánh giá
bổ sung điều kiện đất nền vùng Hà Nội và vùng
phụ cận và giải pháp nền móng công trình, báo cáo
khoa học tổng kết đề tài. Liên hiệp khoa học sản
xuất địa chất xây dựng và cấp nước, Hà Nội, 2007.
[4]. Terzaghi K., Peck R.B., Mesri G Soil
Mechanics in Engineering Prentice Hall. New
Jersy, 1996.
[5]. Научные основы обеспечения безопасности