1
Chơng 1. Mở đầu

1.1 Khái niệm và định nghĩa
Một công trình ngầm đợc hiểu là một khoảng không gian trống, đợc
thi công xây dựng trong lòng vỏ trái đất (kể cả trong nớc hoặc dới nớc).
Cho đến nay có nhiều loại công trình ngầm, với các mục tiêu hay chức năng sử
dụng khác nhau. Tùy theo mục đích và phạm vi sử dụng có thể phân ra các loại:
Công trình ngầm khai thác khoáng sản,
Công trình ngầm thủy lợi, thủy điện
Công trình ngầm giao thông,
Công trình ngầm công nghiệp,
Công trình ngầm quốc phòng,
Công trình ngầm dân dụng,
Công trình ngầm đặc biệt.
Sau đây, để cho đơn giản, sẽ phân ra hai nhóm lớn là
Công trình ngầm trong các mỏ hầm lò, gọi là công trình ngầm mỏ
(CTNM)
Công trình ngầm dân dụng, quốc phòng và công nghiệp, gọi chung
là công trình ngầm dân dụng và công nghiệp (CTNDD&CN)
Giữa hai nhóm công trình ngầm này có những đặc điểm khác biệt rõ rệt,
thông qua bảng so sánh đơn giản nh trong bảng 1-1.

Bảng 1-1. Một số đặc điểm liên quan với nhóm cong trình ngầm

CTNM
CTNDD&CN
Chức năng sử dụng
Nhóm ngời sử dụng
Thời gian sử dụng

đợc phát triển, có thể phân ra hai nhóm chính là:
Các phơng pháp thi công ngầm (cũng còn gọi là phơng pháp mỏ)
Các phơng pháp thi công lộ thiên
Thi công ngầm có đặc điểm là mọi công tác tách bóc đất/đá và lắp
dựng kết cấu nhân tạo đều đợc thực hiện trong lòng đất. Theo phơng thức
hay phơng pháp đào, tách bóc đất/đá có thể phân các phơng pháp thi công
ngầm ra hai nhóm, nh trên sơ đồ hình 1-1).
đào
toàn
gơng
đào từng
phần
gơng
kích
ép
ống,
đào
hầm
nhỏ
máy khoan
hầm TBM
hở
có
khiên
Các phơng pháp
thi côn
g
n
g
ầm

3
công thông thờng là các phơng pháp cho phép tách phá đất/đá tạo nên
khoảng trống ngầm có tiết diện với hình dạng và kích thớc bất kỳ. Các
phơng pháp thi công bằng máy thờng cho phép tạo nên các khoảng trống
ngầm với tiết diện có dạng xác định (chủ yếu là hình tròn), ít biến động trong
quá trình thi công. Trong thực tế cũng còn nhiều cách phân nhóm khác nhau,

ban đầu và do vậy trong khối đất/đá xung quanh khoảng trống ngầm sẽ diễn ra
những quá trình biến đổi cơ học khác nhau. Các kết quả nghiên cứu, phân tích
của cơ học đất/đá đã chứng tỏ rằng hậu quả của các quá trình biến đổi đó sẽ
dẫn đến các dạng biểu hiện khác nhau là:
khối đất/đá có thể vẫn ở trạng thái ổn định hoặc
Phơng pháp đào
Đào theo chu kỳ Đào liên tục
khoan-nổ mìn máy đào xúc máy đào từng phần máy đào toàn gơng
má
y
khoan hầm
TBM
má
y
khiên đào
SM
Hình 1-2. Phân nhóm
theo quy trình đào

4
khối đất/đá chuyển sang trạng thái mất ổn định với các mức độ thể hiện
đa dạng.
nghĩa là toàn bộ hay một bộ phận của khối đất/đá cũng đợc coi là một bộ
Hình 1-3. Các phơng pháp thi công lộ thiên
Phơng pháp thi công lộ thiên
Thi công hở H
ạ
dần hạ chìm

5
phận của kết cấu công trình ngầm. Cũng vì vậy, thông thờng sẽ sử dụng khái
niệm kết cấu chống, nếu chỉ đề cập riêng đến các kết cấu nhân tạo. Khái niệm
kết cấu công trình ngầm đợc sử dụng mang tính tổng quát hơn. Các loại kết
cấu chống cùng với các phơng pháp lắp dựng cũng đợc hiểu với khái niệm
phơng pháp chống.
Cho đến nay có nhiều dạng kết cấu công trình ngầm đã đợc phát triển
với những đặc thù sử dụng khác nhau. Nói chung các kết cấu đợc hình thành
trớc hết phụ thuộc vào điều kiện ổn định của khối đất/đá vây quanh khoảng
trống, phụ thuộc vào phơng pháp thi công và phụ thuộc vào chức năng của
công trình ngầm.
Với những đặc điểm khác nhau về mục tiêu sử dụng, thời hạn sử dụng,
nên các công trình ngầm trong ngành mỏ và các công trình ngầm trong xây
dựng dân dụng và công nghiệp đợc quy hoạch, thiết kế và thi công xây dựng
với những quan điểm và yêu cầu khác nhau. Do vậy những yêu cầu và đòi hỏi
về loại hình và quy mô các kết cấu công trình ngầm cũng có những đặc thù
riêng.
Cơ học công trình ngầm (chính xác hơn là Cơ học kết cấu công trình
ngầm) đợc coi là một lĩnh vực chuyên môn với các nhiệm vụ:
nghiên cứu và phát triển các loại hình kết cấu công trình ngầm
nghiên cứu và phát triển các phơng pháp tính toán, thiết kế các kết
cấu công trình ngầm.
Nếu nh trong xây dựng thờng nói đến môn kết cấu công trình và cơ
Hình 1-4 . Phơng thức đào và bảo vệ hào bằng phơng pháp hở

1.2 Nhiệm vụ và yêu cầu cơ bản đối với kết cấu công trình ngầm
Mục đích chung của việc lắp dựng kết cấu công trình ngầm là để đảm
bảo an toàn, bền vững và ổn định khoảng không gian ngầm, cụ thể nhằm bảo
vệ, đảm bảo an toàn, đảm bảo điều kiện hoạt động bình thờng cho con ngời,
các trang thiết bị, phơng tiện kỹ thuật trong không gian ngầm. Tuy nhiên
các nhiệm vụ cụ thể của từng loại kết cấu công trình ngầm cũng còn phụ thuộc
cả vào các yêu cầu riêng, mục tiêu sử dụng riêng.
Trong lĩnh vực khai thác mỏ hầm lò, nhiệm vụ chủ yếu của kết cấu công

khoan nhồi
Tờng hào
nhồi
Khung
chống