AN TO N V Vệ SINH
TRONG QUá TRìNH THI CÔNG
CÔNG TRìNH NGầM
Ngời soạn : PGS Lê Kiều
Trờng Đại học Kiến trúc Hà nội
CHNG 1: TNG QUAN V AN TON V V SINH TRONG THI
CễNG CễNG TRèNH NGM
1.1 S phỏt trin cụng trỡnh ngm trờn Th Gii
Thi xa xa con ngi ó bit o cỏc hm c bit khai thỏc qung m
v than ỏ. Ngi La Mó ó xõy dng ng hm ngm thu li n nay vn
cũn tt. Tỏc phm u tiờn vit v xõy dng cỏc ng hm l cun De la
mộtallica do mt ngi c Georg Bawer vit v xut bn vo nm 1556. Cụng
trỡnh ngm hin i u tiờn l ng hm Malpas, di 155 m c xõy dng t
nm 1676 n nm 1681 cho kờnh o Mdi Phỏp [11].
n th k th XIX, c bit vo th k XX, do yờu cu m giao thong
ng b, ng thu, ng st v giao thụng thnh ph mi phỏt trin mnh
m, nht l giao thụng hm ng b, ng thu, ng st hm cho tu in
ngm.
Hm ng b Simplon qua dóy nỳi Alpes-Penins nm gia Valacs (Thy
S) v Piemonte (í) di 19.730m cao 2.009m. ú l ng hm trờn nỳi
cao c xõy dng sm nht v di nht trờn th gii vo thi ú.
Vo th k XX cỏc th ụ ln trờn th gii ó xõy dng mng li tu
in ngm ụ th hin i c bit, Moskva.
Trung Quc, sau ngy gii phúng 1949 n nay ó xõy dng hn
4000km hm ng st di vo loi nht th gii .
Nm 1995 Trung Quc ó xay dng hm ng b Tn Lnh di 19,45
km ó to mt bc t phỏ mi v k thut xõy dng trong nc.
Vo cui th k XX k thut xõy dng hm ngm qua sụng, qua eo bin
t bc phỏt trin mi ó cú nhiu phng phỏp thi cụng hu hiu. Nm 1984,
Nht Bn ó xõy dng ng hm Thanh Hm xuyờn qua eo bin Tõn Hi Hip
di 53,85 km. Nm 1991, nc Anh v nc Phỏp hp tỏc xõy dng ng hm

công vào tháng 11/2005 cũng được xem là mốc khởi đầu cho công cuộc xây dựng
ngầm của không chỉ Thành phố Hồ Chí Minh mà còn của cả nước [14].
2
Trong tương lai không xa hầm và công trình ngầm ở đất nước ta sẽ có
bước phát triển mới rất to lớn khi các tuyến đường giao thông phải đi vào các
vùng đối núi hiểm trở hoặc vùng đô thị lớn.
1.3. Một số công nghệ thi công đường hầm.
1.3.l Đào hầm bằng phương pháp truyền thống
Phương pháp mỏ là phương pháp truyền thống được áp dụng sớm nhất để
xây dựng hầm. Tuỳ theo tình hình địa chất cụ thể, người ta có thể thực hiện đào
hầm theo các cách khác nhau.
Trong đất đá cứng chắc có thể tiến hành đào toàn tiết diện mà không cần
chống đỡ. Phương pháp mỏ tuy ra đời đã lâu nhưng vẫn không mất đi vị trí của
nó trong thời đại ngày nay, nó là phương pháp chủ lực được áp dụng để xây
dựng hầm trong các tầng đá cứng chắc ổn định, đặc biệt là các hầm qua núi.
Trong đất đá mềm yếu, phương pháp mỏ vẫn có thể để áp dụng tuy nhiên
trong trường hợp này ưu thế (như về giá thành, tiến độ, khả năng cơ giới hoá thi
công …) thường nghiêng về các phương pháp khác. Vì vậy ngày nay trong đất
yếu thông thường chi sử dụng phương pháp mỏ để xây dựng các hầm hoặc các
đoạn hầm ngắn (không quá 300m) khi mà các phương pháp khác trở nên không
kinh tế. Theo phương pháp này người ta tiến hành đào hang, chống đỡ tạm vách
hang và sau đó xây dựng vỏ hầm.
Có nhiều biện pháp thi công hầm theo phương pháp truyền thống, tùy theo
điều kiện địa chất người ta có thể áp dụng các phương pháp thi công tác nhau.
Hình 1.3.1 : Trình tự đào hầm theo các phương pháp khác nhau
a- Phương pháp đào toàn tiết diện; b- Phương pháp bậc thang;
c- Phương pháp vòm trước tường sau; d- Phương pháp nhân đỡ;
e- Phương pháp phân mảnh đào toàn tiết diện
Trong điều kiện địa chất tốt có hệ số kiên cố f≥4, có thể tiến hành thi công -
đào toàn tiết diện (hình l.3.la) hoặc đào bằng phương pháp bậc thang (hình 1 3.l b).

đất đá xung quanh hang đào và dễ dàng thực hiện che chống cục bộ. Đào từng
bộ phận nên mặt bằng công tác bị thu hẹp, các dây chuyền cản trở lẫn nhau, khó
khăn cho việc cơ giới hoá, công tác đào hầm bằng thủ công vất vả nặng nhọc,
tiến độ thi công chậm, hiệu quả kinh tế thấp.
1.3.2.Phương pháp đào mở thi công công trình ngầm
Phương pháp đào mở là những biện pháp hay dùng để thi công những
công trình ngầm đặt nông
4
Ưu điểm : Phương pháp đào mở có thể sử dụng máy làm đất và các máy
thi công khác nhau với mức độ cơ giới hoá cao có thể thi công sát với tường
ngoài của công trình hiện hữu, thi công chống thấm còng trình ngầm đơn giản
hơn và có chất lượng hơn.
Nhược điểm :
- Chiếm không gian, ồn ào và để gây ách tắc giao thông.
- Vạch tuyến khó khăn và bị gò bó.
- Nhiều phát sinh trong quá trình thi công dấn tới phá vỡ tiến độ thi công
dự kiến và tăng vốn đầu tư.
- Chuyển vị lớn các công trình lân cận hiện hữu.
- Các vấn đề liên quan đến kinh tế - xã hội như di dân giải phóng mặt bằng
dành không gian phục vụ xây dụng, tổ chức lại các tuyến giao thông,… là các vấn
đề luôn luôn nan giải khó giải quyết nhanh gọn để thi công đúng thời hạn.
* Một số phương pháp chống giữ hố đào thi cóng công trình ngầm .
- Thi công công trình ngầm trong các hố đào mở cho các công trình dân
dụng và công nghiệp thường gồm 2 giai đoạn chính.
- Giai đoạn 1 : Thi công tường chắn, đào đất, chống giữ tường theo trình
tự đào che đến đáy hố đào của công trình.
- Giai đoạn 2: Thi công công trình ngầm (theo phương pháp truyền thống)
bắt đầu từ đáy lên trên song song vời tháo dỡ dần các kết cấu chống đỡ tạm cùng
với việc chèn lấp để chung quanh và trên não công trình ngầm. Khi công
trình nắm được thi công theo phương pháp từ trên xuống, hệ thanh chống được

450, 600, 700 mm. Máy khoan Benoto có thể thi công cọc đến 880, 1080, 1180
mm còn máy khoan BG của hãng Bauer có thể 600-1500mm. Độ sâu cọc hiện
nay đã vượt quá 30-40m.
Cọc xi măng - đất cũng có thể sử dụng làm tường cho một số công trình
đô thị đơn giản hoặc cho các công trình ngầm đô thị có độ sâu không lớn . Cọc
xi măng-đất cũng có thể thi công theo phương pháp mới hiện đại là phương
pháp trộn sâu và phương pháp phun ép vữa áp lực cao.
Chống giữ hố đào bằng tường BTCT liên tục.
Tường liên tục BTCT đỗ tại chỗ cho độ cứng rất lớn và khi kết hợp với neo
đất sẽ tạo thành trong đất một loại công trình ngầm rất ổn định vì thế loại tường này
thường được sử dụng làm tường ngoài cho nhiều loại công trình ngầm như tầng
hầm các nhà cao tầng, cho các nhà ga tầu điện ngầm, cho các giữa ô tô ngầm .
Tường liên tục BTCR đúc sẵn : Yêu cầu kỹ thuật quan trọng của tường
BTCT đúc sẵn - lắp ghép là sự liên tục của công nghệ, tuân thủ nghiêm ngặt tiến độ
nhằm đảm bảo chất lượng các mối nối. Các điểm nhấn mạnh của công nghệ này là:
- Giảm thiểu tính phức tạp của quá trình thi công hiện trường, tiến độ thi
công nhanh, thường lắp ghép theo trình tự tấm 1 và 2 trước, còn tấm 3 lắp giữa
hai tấm đã thi công trước.
- Giảm thiểu và tránh được công tác bê tông, đóng nhổ hiện trường.
- Chất lượng bê tông được kiểm soát chặt chẽ nên có thể giảm được bề
dày của tường, chống thấm tốt hơn và bề mặt tường hoàn thiện hơn.
Thi công ngầm bằng phương pháp " trên - xuống ".
Một trong các ưu điểm của phương pháp này là có thể thi công đồng thời
phần ngầm và phần nổi của công trình xây dựng . Trong phương pháp "trên -
xuống” có thể thay việc làm bằng làm neo hoặc làm các dầm ngang BTCT với
các trụ chống trung gian đỡ sàn và dầm.
Do khi thi công phần phía đuôi sàn tầng trệt đều phải thực hiện ở bên dưới
sàn và tường cừ được thực hiện từ trên mặt nên phương pháp này còn
được một số tác giả gọi là phương pháp bán mở.
1.3.3. Phương pháp khiến đào

thủ công và khiên cơ giới. Về cơ bản hai loại khiên này chỉ khá biệt nhau về cơ cấu
đào đất.
- Khiên thủ công: với loại khiên này, đất được đào bằng thủ công nhờ các
dụng cụ cơ giới cầm tay.
- Khiên cơ giới: được trang bị các thiết bị tự hành để đào đất, ngày nay bộ
phận đào thường có cấu tạo dưới dạng mâm quay, ngoài ra khiên còn được trang
bị cơ cấu tự đồng vận chuyển đất ra bên ngoài. Trong các khiên cơ giới, mức độ
nặng nhọc giảm đi rất nhiều, tốc độ mở hầm tăng, đảm bảo chu tuyến hầm đào
phẳng cho phép sử dụng các dạng vỏ hầm hợp lý.
Hình 1.3.4: Cấu tạo khiên thủ công
8
Khiên đào
Khiên hở Khiên có
buồng tạo áp
Khiên cơ giới Khiên thủ công Khiên tạo áp
bằng đất đào
Khiên tạo áp
bằng khí nén
Khiên tạo áp
bằng vừa sét
Hình 1.3.5: Cấu tạo khiên cơ giới
1-Phần đầu khiên; 2-Mâm quay; 3-Lưỡi cắt đất; 4-Thân khiên;
5-Bộ phận truyền động; 6-Kích đẩy khiên; 7-Phần đuôi khiên
Theo phương pháp tạo áp bảo vệ mặt gương đào, người ta phân ra khiên tạo áp
bằng dung dịch vữa sét, khiên tạo áp bằng đất và khiên tạo áp bằng khí nén.
1.4.2.1 Khiên tạo áp bằng dung dịch vữa sét
Khiên tạo áp bằng dung dịch vữa sét là loại khiên sử dụng dung dịch vữa
sét nhằm tạo ra áp lực cân bằng với áp đất và nước ngầm tại gương đào.
Hình 1.3.6: Sơ đồ cấu tạo khiên tạo áp bằng dung dịch vữa sét
Nguyên tắc: Khi đào hầm trong địa tầng mềm yếu, dung dịch vữa sét

Hình 1.3.8. Cấu tạo của khiên đào cân bằng áp lực bằng đất
Nguyên tắc: Trong quá trình đào, đất vụn liên tục bị xén trong khoang
đào. Khi lượng đất trong khoang đào đạt tới một lượng nhất định sẽ gây ra áp
lực đủ lớn để chống lại áp lực đất và áp lực nước ngầm, đảm bảo giữ ổn định
cho gương trong quá trình đào. Khi đó chỉ cần khống chế cho lượng đất mà máy
đào được cân bằng với lượng đất đưa ra khỏi khoang thì công tác đào có thê tiến
hành một cách nhịp nhàng.
Hình 1.3.9. Sơ đồ nguyên tắc tạo áp lực bằng vụn đất
Ưu điểm: Khiên sử dụng cân bằng áp lực đất không có thiết bị xử lý bùn
sét, tốc độ thi công khá cao. So với khiên nén vữa sét thì giá thấp hơn, hiện
tượng sụt lún bề mặt đất tương đối nhỏ.
Nhược điểm: Do máy có tấm ngăn bịt kín mặt đào, do đó quan sát trực
tiếp tình hình mặt đào và loại trừ sự cố mặt đào tương đối khó khăn. Mũi dao và
mâm cắt bị ma sát tương đối khi cắt qua địa tầng nên tuổi thọ lưỡi dao ngắn hơn
so với khiên bùn vữa sét.
Phạm vi áp dụng: Khiên cân bằng áp lực đất có thể áp dụng với phạm vi
chất đất và điều kiện địa chất tương đối rộng. Có thể dùng trong tầng đá dính
kết, không dính kết, thậm chí có lẫn đá cục và nhiều tầng địa chất phức tạp khác
có hoặc không có nước. Phạm vi áp dụng của khiên được thể hiện trên sơ đồ
hình 1.26.
1.4.2.3. Khiên tạo áp bằng khí nén
Trong địa tầng ngậm nước hoặc cát chảy để bảo đảm độ ổn định của khối
đất, người ta sử dụng khiên tạo áp bằng khí nén áp lực cao nhằm cân bằng với
áp lực đất và nước ngầm tại gương đào.
11
Hình 1.3.10. Cấu tạo khiên tạo áp bằng khí nén
1-Vách ngăn có cổng; 2-Cổng người qua; 3-Cầu sự cố; 4-Thang;5 Cổng có
màng chắn; 6-Máy lắp có vì tubin; 7-Khiên; 8-Cổng vận chuyển; 9-Cổng sự cố;
10-Cổng ống;11-ống xi phông; 12-ống thoát nước; 13- Lỗ để rải mạng kỹ thuật.
Nguyên tắc: Không gian giữa buồng đào và gương đào được bơm không

Sau đó cường độ kéo tập trung tại đỉnh vòm và vòm ngược,
biến dạng của đá dần gia tăng tại đỉnh vòm và vòm ngược do
cường độ chịu kéo của đá thấp hơn nhiều so với cường độ chịu
nén.
Tập trung của ứng suất nén:
Do biến dạng kéo, cường độ kéo tại đỉnh vòm và vòm ngược
giảm, ứng suất nén có cường độ lớn sẽ tập trung ở vách hầm
Vách tường hầm bị nứt ra:
Vách tường hầm bị nứt dưới tác dụng của ứng suất chịu nén
cao
Gia tăng vùng biến dạng:
Khối đá nằm trên vòng hầm trở nên không ổn định do suy
giảm sức chịu tải tại chân vòm hầm. Cuối cùng thì vùng bị biến
dạng của vòm hầm sẽ diễn tiến theo đề suất của K.Tezaghi.
Chú thích: Lực kéo
Lực nén
Hình 1.3.12. Phân bố ứng suất xung quanh một hang ngầm dưới áp lực thủy
tĩnh
(theo Kastner, trích dẫn bởi Rabcewicz 1964)
Để tránh các hiện tượng trên xảy ra, sử dụng một lớp bê tông phun mỏng
và neo có thể hiệu quả hơn kết cấu chống đỡ bằng gỗ hoặc thép.
13
Các công trình nghiên cứu của Giáo sư L.V. Rabcewicz và tiếp độ là các
Giáo sư L.Muller và F.Pacher đã cho thấy rõ mối quan hệ giữa áp lực địa tầng
tác dụng lên kết cấu chống hầm và chuyển vị trí của vách hang đào và sự cần
thiết phải hạn chế và kiểm soát biến dạng này với mục đích tận dụng khả năng
chịu tai của khối đá xung quanh.
Hình 1.3.13. Các đường cong tương tác giữa đất nền-kết cấu chống
(theo L.Muller & Pacher, được Rabcewicz)
1.3.3.2. Khái niệm về NATM

- Sau khi đào phải tiến hành phun gia cố vách hang càng sớm càng tốt để
duy tư liên kết giữa các khối đất đá, tránh làm cho đất đá bị giảm yếu, lỏng lẻo
gây bất lợi cho độ ổn định của mang đào.
- Bê tông phun phải tạo ra một lớp vỏ mỏng, mềm có khả năng biến dạng
(có tính co dãn) và tiếp xúc chặt với vách hang. Tính mềm dẻo của lớp vỏ bê
tong phun là hết sức quan trọng, nó có tác dụng hạn chế nhưng vẫn cho phép đất
đá biến dạng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân bố lại ứng suất xung quanh
công trình, tạo ra trạng thái cân bằng mới và giảm thiểu nội lực trong kết cấu.
Như vậy chiều dày lớp bê tông phun không cần lớn, do đó có thể tiết kiệm vật
liệu và chi phí xây dựng công trình.
- Nhanh chóng lắp đặt neo tạo vòm đá để tăng khả năng chịu lực cho môi
trường đất đá xung quanh công trình.
Trong quá trình thi công hầm, thường xuyên kiểm soát trạng thái ứng suất
biến dạng của đất đá xung quanh công trình bằng cách đó chuyển vị ngang, chuyển
vị đứng của vách hang và ứng suất trong khối đá. Nhờ kiểm soát được trạng thái
biến dạng của đất đá có thể tăng giảm các biện pháp gia cố chống đỡ, điều chỉnh
theo tính chất đất đá gặp phải cũng như tối ưu hoá quá trình thi công hầm. Chính vì
vậy có thể nói rằng phương pháp NATM là phương pháp có tính mềm dẻo.
- Đo đạc thường xuyên tình trạng vách hang sẽ cho ta biểu đồ biến dạng
tắt dần của vách hang đào theo thời gian.
- Hầm phải kín bao gồm cả vòm ngược để tạo ra kết cấu dạng ống trụ, vì
kết cấu này chịu được áp lực cao. Do vậy khi thi công càng nhanh chóng đào và
xây dựng vòm ngược càng tốt vì điều này sẽ giúp cho biến dạng vách hang đào
nhanh chóng ổn định.
- Kết cấu vỏ hầm phía trong phải mỏng, mềm dẻo để giảm thiểu mô men
uốn trong kết cấu. Thời gian xây dựng vỏ hầm phải căn cứ vào kết quả đo đạc.
Thường là khi biến dạng đã tắt, hang đào đã ổn định và vỏ hầm được xây dựng
như để trang trí và làm tăng hệ số an toàn cho công trình.
1.3.3.4. Ưu nhược điểm của phương pháp NATM
Ưu điểm:

* Đào hầm trong đá khi gặp đá yếu và nước ngầm lớn tại Hải Vân.
16
Tại hầm ngầm phía Nam, hầm chính đoạn lý trình 6+198, 6+267 và
5+778, hầm lánh nạn đoạn 6+201 khi thi công đã gặp lượng nước ngầm lớn
phun ra từ mặt gương hầm qua các lỗ khoan gương. Nước ngầm kết hợp với đá
bị nứt nẻ nhiều làm cho công tác khoan rất khó thực hiện.
* Sụt lở khối nêm đá.
Tại lý trình 5+889 sau khi nổ mìn và xúc đá, Kỹ sư của Nhà thầu và Tư
vấn đã dự đoán khả năng sụt lở của khối nêm đá và quyết định khoan gia cố
ngay bằng các neo Swellex, nhưng sau khi chọc khoan và bặt đầu khoan neo thì
một khô đá lớn (~ 6m3) đá rơi xuống và rất may mà không có tai nạn xẩy ra.
* Sử lý sụt hầm trong điều kiện địa chất đặc biệt tại Hải Vân.
- Sạt lở tại lý trình 0+29 (0+00=7+897.825)
Khi đào đến lý trình 0+27 hầm chính, Nhà thầu đã tiến hành khoan phụt
tạo ô cho chu kỳ tiếp theo, sau khi xong công tác khoan phun tạo ô thì ngày
5/9/2001 có một khối lượng đất tại đỉnh hầm bị sụt lở kéo theo các ống tạo ô bị
gục xuống. Nhà thầu đã phun bê tông liên tục vào vùng bị sạt lở nhưng hiện
tượng sạt lỡ vẫn tiếp tục gia tăng và tạo thành hốc rỗng trên đỉnh hầm. Đất khu
vực này đất yếu và lượng nước ngầm lớn. Khi hiện tượng sụt lở vãn tiếp tục gia
tăng nhà thầu đã lấp lại gương hầm bàng đá, đồng thời dùng thiết bị nâng lưới
thép CQS6 vào và phun bê tông. Tuy nhiên biện pháp này chỉ ngăn được tạm
thời trong ngày 06/9/2001 và ngày 07/9/2001 . Đến ngày 08/9 và ngày 09/9 do
lường mưa lớn kéo dài làm cho mực nước ngầm tăng cao làm cho sát lở tiếp.
Sạt lở và bùng nền tại hầm dẫn trước Hải Vân.
Khi đào hầm dẫn trước đến lý trình 0+55 thì có hiện tượng đất bão hoà
chảy ra từ góc gương hầm dẫn, Nhà thầu đã chèn bao cát và phun bê tông. Sau
khi ban tra thì tại lý trình 0+55 trở ra đến 0+29 thì thấy ró vết nứt tại vị trí nền
hầm dẫn tại vị trí 0 + 35. Nền nhà thầu phải gia cố tăng cường dẫn bằng phun bê
tong dày 15cm có lưới thép d16mm đan 200x200. Tiếp theo là đào hầm dẫn
chia thành hai bậc để giảm diện tích lưu thong trong khi đào.

- Hơn nữa, tổng kết còn thấy hơn 1/3 sự cố nghiêm trọng trong thời kỳ này
xẩy ra trong nền đất đắp hoặc ở những nơi mà đất bị xáo trộn do thi công đất.
Ở Trung Quốc trong những năm gần đây chỉ mới phân tích hơn 160 sự cố
hố đào đã cho thấy 5 vấn đề cần quan tâm theo bảng số liệu sau.
TT Nguyên nhân gây sự cố Số lần phát sinh Tỷ lệ % sự cố
1 Vấn đề thuộc quản lý 10 6
2 Vấn đề thuộc khảo sát 7 3,5
3 Vấn đề thuộc thiết kế 74 46
4 Vấn đề thuộc thi công 66 41,5
18
5 Vấn đề thuộc quan trắc 5 3
Qua đó ta thấy những sai lầm thuộc thiết kế chiếm 46% trường hợp và do
thi công chiếm 41,5% trường hợp, trong đó chú ý có đến 30% trường hợp là khi
thi công ở nền đất yếu với mực nước ngầm cao, gây tổn thất hàng triệu đến
hàng, chục triệu nhân dân tệ (Tiền Trung Quốc), có thương vong về người, làm
chậm tiến độ trực công, tăng giá thành công trình, ảnh hưởng xấu đến sinh hoạt
bình thường của nhân dân quanh vùng gây hậu quả không tết về mặt xã hội [5] .
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ AN TOÀN VÀ VỆ SINH
TRONG THI CÔNG ĐUỜNG NGẦM
2.1. Nghiên cứu một số vấn đề đặc thù trong thi công đường ngầm.
2.1.1. Sập vách đào.
Công tác thi công đào đất trong công tác thi công công trình ngầm khi mộ
lượng nhất định đất đá được đào, sẽ có sự phân phối lại ứng suất trong nền đất.
Điều này sẽ gây ra các dịch chuyển của nền đất, có thể xẩy ra nhanh đối với đá
cứng hoặc chậm đối với đất sét chối hoặc phát triền nhanh đối với đất sét mềm
hoặc rất mềm. Nếu các tác động và biến đổi này có thể xác định được vị trí thì
cần ngay hệ thống chống đỡ để ngăn chặn sự phát triển các phá huỷ hoặc hư
hỏng nếu không thì sẽ gây ra sập.
Trong trường hợp thi công bằng phương pháp đào hở nếu khối lượng đất
đắp gần thành hố đàn quá lớn không tính toán trước thì sẽ xẩy ra sập vách đào

ngột khi có sự thay đổi đột ngột lượng nước bên trong. Khi đó bề mặt phải
chống đỡ toàn bộ, hoặc dùng biện pháp máy TBM.
Đối với nền đất lấp và nền đất ô nhiễm : Nền đất lấp,.hay gặp khi thả các
giếng chìm, thường không ổn định và yêu cầu cần phải chống đỡ toàn bộ.
* Khi tiến hành thi công đường hầm băng phương pháp khiên trong đất
mềm, nói chung có thể làm cho mặt đất lún xuống và đường hầm lún sụt trong
giai đoạn thi công và giai đoạn vận doanh. Khi mặt đất lún xuống và đường hầm
lún sụt đạt đến mức độ nhất định sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng bình thường
của kiến trúc trên mặt đất, công trình ngầm dưới đất, và bản thân đường ngầm.
Khi thi công bằng biện pháp nhiên nguyên nhân dẫn đến mặt đất lún
xuống do các loại nguyên nhân sau.
- Thay đổi trạng thái ứng suất ban đầu của địa tầng : Khi dùng khiên loại
ngực trần thì lúc ban đầu đào, ứng suất trên mặt đào ở trạng thái bị phóng thích,
khối lượng đất trên mặt đào chịu ứng suất che chống ngang nhỏ hơn ứng suất
bên nguyên thuỷ, nên khối đất phía trên mặt đào bị mất cân bằng và chuyển
động vào phía trong khiến, dẫn đến lún sụt mặt đất phía trên của khiên. Đối với
khiến dập ép kẻo ngực bịt kín, do dồn đất quá nhiều hoặc quá ít hoặc khi do áp
suất đất trên mặt đào hờ nên long rời hoặc bị dồn ép, làm cho ứng suất ban đầu
của khối đất trên mặt đào thay đổi mà dẫn đến làm cho mặt đất lún xuống hoặc
vồng lên.
- Do sự thay đổi mực nước ngầm: Do mực nước ngầm bị thay đổi nên
sinh ra lún sụt.
Do phun vữa bịt khe hở sau đuôi khiên không đầy đủ. Khi phun vữa bịt
kín không kịp thời, ép lượng vữa không đủ. áp suất không thoả đáng sẽ làm cho
khối đất xung quanh phía sau đuôi khiến mất trạng thái cân bằng ban đấu mà di
động vào trong khe hở đuôi khiên tạo thành sụt địa tầng .
2.1.2 Khí độc.
Trong công tác thi công hầm thường gặp phải rất nhiều loại khí độc, chất
gây ô nhiễm do tự nhiên trong lòng đất phát sinh ra hay do các thiết bị máy móc
làm ảnh hưởng nghiêm trọng sức khoẻ người lao động và có thể gây chết người.

Động cơ
Methane CH
4
0,55 Cháy nổ và ngạt thở Tự nhiên
Hydrogen Sufide H
2
S 1,19 Độc hại và cháy nổ Tự nhiên
Sulfur Dioxide SO
2
2,26 Độc hại Tự nhiên
Propane 1,55 Cháy nổ và ngạt thở Rò rỉ
Butane 2,05 Cháy nổ và ngạt thở Rò rỉ
Acetylene 0,91 Cháy nổ và ngạt thở Rò rỉ
Ammonia NH
3
0,59 Độc hại Vật liệu hữu cơ
Hợp chất hữu cơ cơ
thể hơi
Các
loại
Độc hại và cháy nổ Đất ô nhiễm
Chất hữu cơ
Các
loại
Độc hại Chất thải công nghiệp
Thiếu oxy O
2
Độc hại Tự nhiên sử dụng hết
Thừa oxy O
2

mức giữa 12.5% và 74.2%.
c) Khí Carbon Dloxide (CO
2
)
Khí carbon Dioxide có trong điều tiện tự nhiên, đặc biệt ở những nơi đá
núi lửa xuyên qua các vỉa than Carbon và ở nơi nước chứa Axits chảy vào mạch
cẩm thạch hay các loại đá vôi. Nó cũng xuất hiện tại nơi khí thổi ra của động cơ
đất trong khi chúng đất cháy nhiên liệu gốc Carbon và tại nơi tiến hành phá nổ.
Khí Carbon Dioxide nặng hơn không khí và do đó có thể tích tụ tại những nơi
trũng và thấp và các hố gas.
Khí Carbon Dioxide thường có tác dụng như một chất gây ngạt đơn giản.
Khi Carbon Dioxide xuất hiện tự nhiên dưới lòng đất, nó thường xuyên hiện
cùng với hiện tượng thiếu ôxy. Chất khí này không cháy nổ.
d). Các loại ôxit Nitơ
Các loại ôxit Nitơ cơ bản thường gặp là Nước Oxide (NO) và Nitrogen
Dioxide (NO
2
) chúng thường có tại nơi phá nổ, cắt hàn và khói thải động cơ. Tất
cả các hợp chất của chúng đều có độ độc cao, đặc biệt là Nitrogen
Dioxide, gây ra tác động xấu tới tế bào phối một cách lặng lẽ mà không có biểu
hiện lâm sàng lớn nào, nhưng có thể sẽ gây ra sự phá hủy nghiêm trọng ngay
sau đó qua các biểu hiện như viêm phổi cấp tính chưa có thuốc chữa trị.
e). Khí Methane (CH4) và các khí chứa Hydrocarbon khác
Khí Methane là một loại khí gas có khả năng cháy nổ can xuất hiện tự
nhiên trong mỏ than hoặc các vỉa than, và trong than bùn và có thể thấy cả trong
đá ngậm nước rỗng hoặc chúng tan trong nước. Nó cũng có thể được tạo ra từ
bất kỳ nền đất nào chứa chất hữu cơ như bùn sông suối và sự phân hủy sinh học
của chất thái hữu cơ, như rác thải sinh hoạt. Khí Methane được thấm vào nền đất
từ những ống dẫn khí gas phục vụ cho sinh hoạt bì vỡ nứt. Khi trộn lẫn với các
khí gas có khả năng cháy nổ khác, đặc biệt là với Hydrocarbon thì nó được gọi

nên hỗn hợp có khả năng gây nổ khi tiếp xúc với không khí. Những bình chứa
khí Gas này có thể nổ tung ở nhiệt độ cao hoặc tác động khác bên ngoài. Bình
chứa Acetylene có thể bị nổ nếu gặp nhiệt độ cao do sự phân tách nhiệt của
Acetylene.
Điều nguy hiểm này có thể tồn tại trong một độ cao khoảng thời gian sau
khi bình chứa đã được chuyển khỏi khu vực có nhiệt độ cao, thậm chí Propane
và Buttane chúng nặng hơn không khí nên có thể sẽ tích tụ lại tại các khu vực
thấp của đường ngầm.
i) Khói sinh ra tử việc cắt và hàn.
Khói sinh ra từ việc cắt và hàn thường chứa chất độc hại. Thành phần cấu
tạo và số lượng phục thuộc vào việc cắt hàn hợp kim nào và phương pháp cụ
thể, nhưng nói chung thành phần chủ yếu là oxit Nitơ, ozone, Carbon Dioxide,
Carbon Monoxide, Oxit kim loại và Florua.
k). Hơi xăng/diezel.
Hơi xăng/diesel có chứa chất độc hại, nguy hiểm về cháy nổ. Cặn xăng và
dầu diesel trong nền đất có thể còn có trong những khu vực lân cận của
kho hoặc
nơi sử dụng xăng dầu hiện tại.
h). Amonia.
Khí Amonia có thể xuất hiện khi sử dụng vữa hóa chất nào đó và chúng
cũng có trong đường ngầm xuyên qua bùn hữu cơ gần cửa sông, cũng có thể
xuất hiện từ phản ứng hóa học giữa vữa gốc xi măng và đất nền.
m). Hợp chất hữu cơ bay hơi (VOSs)
Một loại hợp chất hữu cơ bay hơi (VOSs) thường thấy trong đất ô nhiễm
do các quá trình sản xuất công nghiệp gây ra như sản xuất khí gas, than cốc hay
nhựa đường VOSs bao gồm Benlene, Toluene, Xylene và các hợp chất của
chúng. Chúng gây nguy hiểm cho sức khỏe, một vài loại VOSs còn gây ung thư,
và mức LRLs là tương đối thấp trong khoảng 1% thề tích. Khi VOSs được phát
hiện trong đường ngầm, cần phải xin ý kiến tư vấn của chuyên gia về cả vấn đề
rủi ro vệ sinh của người sử dụng và cả rủi ro xuất hiện cháy nổ.

dẻo của đất, áp lực địa tầng tăng nhanh .
- Một số loại địa tầng như đá vôi bùn, đất sét, cát khi gặp nước trở nên rời
rạc, thậm chí có khi thành bùn cát chảy mất hết khả năng chịu lực. Một số loại
khác có độ cứng lớn nhưng dưới tác dụng của dòng nước làm cho độ rỗng tăng
lên, đất đá trở nên rời rạc, độ cứng giảm xuống.
- Một số loại đất đá khác như:
Đất sét và thạch cao khan khi gặp nước thi phát sinh trương nở thể tích
làm tăng áp lực tác dụng lên vỏ hầm.
24
Lớp đất đá có thế nằm xiên, khi có nước ngầm thấm vào gây hiện tượng
trượt lở, tăng áp lực cục bộ ở các mặt xiên. Đặc biệt nước ngầm có chứa các
thành phần hoá học có tính chất ăn mòn bê tông gây phá hoại kết cấu vỏ hầm.
Nước ăn mòn có thể phá huỷ bê tông vỏ hầm, đòi hỏi bê tông phải có các thành
phần đặc biệt chống ăn mòn.
- Nước ngầm thường có nhiệt độ cao, làm cho hầm vừa nóng vừa ẩm gây
ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của công nhân trong quá trình thi công. Trong quá
trình khai thác, nếu không được phòng nước tốt cho vỏ hầm, nước ngầm sẽ làm
giảm độ bám của mặt đường, ở một số nước có nhiệt độ thấp còn xảy ra hiện
tượng đóng băng trong hầm vv… Vì vậy việc chống nước ngầm trong giai đoạn
thi công và khai thác là một vấn đề quan trọng đang được áp dụng ở nhiều nước.
Nước không những chỉ là một trong những nhân tố ảnh hưởng đến thi công bình
thường của đường hầm là mối hiểm hoạ cho công tác an toàn lao động. Nếu như
việc thi công đường ngầm được thi công từ hầm ngầm bị ngập thì mọi người có
thể bị cô lập bên trong và không thể thoát hiểm được. Nếu hầm ngầm dốc dần
xuống từ đáy ngầm đến mặt ngắm thì nước sẽ tích tụ ở đáy.
Trong công tác đào đường hầm nếu đàn đất dưới nước hoặc dưới mực
nước ngắm, luôn luôn có ngập lụt xuất hiện và làm rửa trôi nền đất tại mặt đào.
Ngập lụt có thể làm bỏng hay nứt vỡ lớp áo hầm, các rãnh chìm, hoặc do đặc
tính địa chất khác có liên quan đến nguồn nước ngầm.
Việc hố thăm không bịt kín hoàn toàn các lỗ thăm dò có thể gây ra nhiều