ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHAN TÔ ANH VŨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ
KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT
CHO METRO CHUYÊN NGÀNH: CẦU, TUY-NEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT
MÃ SỐ NGÀNH: 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 07 NĂM 2007.

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


TP. HCM, ngày . . . tháng . . . . năm 2007NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ tên học viên: PHAN TÔ ANH VŨ Phái: NAM
Ngày tháng năm sinh: 30/12/1280 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH
Chuyên ngành: Cầu, tuynen và các công trình xây dựng khác trên đường ôtô và đường sắt.
MSHV: 00104040.
I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ
KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO.
II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. NHIỆM VỤ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG
NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT CHO METRO.
2. NỘI DUNG.
Phần mở đầu: Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của luận văn.
Chương 1: Phương pháp đào mở và công nghệ tường trong đất.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất.
Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng của
tường trong quá trình đào đất .
Chương 4: Ap dụng chọn chiều sâu đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng cho hệ thống
Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Phần kết luận và kiến nghị.
III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY; TS. PHÙNG MẠNH TIẾN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN.


Thủy đã giúp đỡ, tận tình hướng dẫn và cung cấp các thông tin cần thiết để tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong Bộ môn
Cầu đường và Khoa Sau Đại học của Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí
Minh trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh khỏi những hạn chế
và thiếu sót. Tôi rất mong được sự đóng góp của quý Thầy cô giáo và bạn bè đồng
nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn. TÓM TẮT
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÀO
MỞ KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT
CHO METRO”

Phần mở đầu: Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của luận văn.
Xác định mục tiêu nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu
luận văn, nêu được ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận văn.

Chương 1: Phương pháp đào mở và công nghệ tường trong đất.
Giới thiệu phương pháp đào mở không dùng hệ thống chống đỡ và có dùng
hệ thống chống đỡ tạm bằng nhiều kiểu chống khác nhau. Giới thiệu công nghệ
tường trong đất, phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất.
Chương này nêu nội dung của công nghệ thi công tuờng trong đất, nêu các
yêu cầu kỹ thuật khi thi công tường trong đất. So sánh phương pháp đào mở kết hợp
công nghệ tường trong đất với một số phương pháp thi công khác như: NATM,
khiên đào, giếng chìm,…

Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường

5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn. 03
6. Hạn chế của luận văn nghiên cứu. 04
Chương 1: Phương pháp đào mở kết hợp công nghệ tường trong đất
1.1. Phương pháp đào mở. 05
1.1.1. Phương pháp đào mở không cần hệ thống chống đỡ. 06
1.1.2. Phương pháp đào mở có vách thẳng, có chống đỡ tạm. 08
1.2. Công nghệ tường trong đất. 12
1.2.1 Khái niệm. 12
1.2.2. Phạm vi áp dụng. 14
1.3. Phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất. 15
1.3.1 Tổng quan. 15
1.3.2. Thiết bị thi công. 18
1.3.2.1. Thiết bị đào. 18
1.3.2.2. Hệ thống dung dịch sét. 19
1.3.2.2. Hệ thống đổ bêtông. 20
1.3.3. Các yêu cầu kỹ thuật khi thi công. 21
1.3.3.1. Phân chia đoạn hào. 21
1.3.3.2. Độ dài hào nhỏ nhất của máy đào. 21
1.3.3.3. Ổn định thành hào. 22
1.3.3.4. Những điều cần chú ý khi đào. 22

- 2 -
1.3.4. Trình tự thi công. 22
1 3.5. Ưu nhược điểm. 24
1.4. Một số phương pháp khác. 25
1.4.1. Phương pháp NATM (New Austrian Tunneling Method). 25
1.4.1.1. Đào hầm chính trong đá. 25
1.4.1.2. Chống bằng giá vòm thép. 25
1.4.1.3. Mạng lưới cốt thép. 26
1.4.1.4. Phun bêtông. 26

2.3.4. Tính toán chịu lực của thanh neo. 55
2.3.4.1. Cường độ chịu cắt của đất. 55
2.3.4.2. Tính độ dài bầu neo. 57
2.4.4.3. Tính độ dài đoạn tự do. 57
Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực,
biến dạng của tường trong quá trình đào đất
3.1. Các dạng tải trọng và phân loại. 59
3.2. Tải trọng thường xuyên và tạm thời khác. 64
3.3. Các vấn đề chung về tính toán áp lực đất lên kết cấu tường chắn 65
3.4. Chiều sâu đặt tường hợp lý. 76
3.4.1. Chiều sâu đặt tường dưới ảnh hưởng của sức chịu tải của đất nền. 77
3.4.2. Tính nội lực và chuyển vị của tường khi đào mở. 79
Chương 4: Ap dụng tính toán cho hệ thống metro tại Thành phố Hồ Chí Minh.
4.1. Tổng quan về dự án Metro. 100
4.2. Bình đồ tuyến và mặt cắt ngang tuyến. 102
4.2.1. Bình đồ tuyến. 102
4.2.2. Mặt cắt ngang tuyến. 103
4.3. Điều kiện khu vực tuyến đi qua. 103
4.3.1. Địa hình. 103
4.3.2. Địa chất. 104
4.3.3. Thủy văn. 107
4.4. Tính toán 108

- 4 -
4.4.1. Chọn đoạn tuyến metro. 108
4.4.2. Điều tra mặt bằng 108
4.4.3. Nghiên cứu địa chất. 109
4.4.4. Kết quả tính toán chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực, biến dạng
cho đoạn tuyến chọn. 109
Phần kết luận và kiến nghị. 119

- Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế xã hội của đất nước, mật độ xây
dựng dày đặc, dân cư đông đúc, phương tiện giao thông hỗn hợp thường xuyên xảy
ra tai nạn, ách tắt giao thông, môi trường ô nhiễm, hệ thống giao thông công cộng
yếu kém,…
- Để hạn chế ách tắc giao thông phải xây dựng hệ thống vận tải công cộng,
cụ thể như: Xe buýt, xe điện mặt đất, tàu điện ngầm (Metro) Trong đó quan tâm
nhất là hệ thống metro. Sau khi xây dựng các tuyến Metro với năng lực vận chuyển
- 2 -
lớn và tốc độ cao sẽ vận chuyển một lưu lượng lớn hành khách góp phần giải quyết
tình trạng nêu trên, đồng thời đem lại những lợi ích lâu dài về mặt kinh tế sau này.
- Việc xây dựng các tuyến metro của thành phố cũng đang được nghiên cứu
cấp bách, một trong những phương án có thể lựa chọn để xây dựng là phương pháp
đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất.
Do vậy, nội dung nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu ứng dụng phương
pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất để xây dựng cho Metro.

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
Thông qua việc nghiên cứu, so sánh ưu, khuyết điểm của các phương án thi
công vỏ hầm trên thế giới sẽ chứng minh tính phù hợp của phương án thi công mở
kết hợp với công nghệ tường trong đất để thi công vỏ hầm cho hệ thống Metro, đặc
biệt rất thích hợp trong điều kiện Tp. Hồ Chí Minh. Chính vì vậy mục tiêu luận văn
tập trung nghiên cứu công nghệ thi công, lý thuyết tính toán công nghệ đào mở kết
hợp tường trong đất. Phân tích chọn chiều sâu đặt tường một cách lợp lý, tính toán
nội lực, biến dạng trong quá trình đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất.
Nghiên cứu xem xét ứng dụng cho một đoạn tuyến Metro ở Thành phố Hồ Chí
Minh.

3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
Nội dung luận văn chỉ đề cập đến nghiên cứu công nghệ thi công và lý
thuyết tính toán của phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất để

công trình thực tế để so sánh với lý thuyết và kết quả nghiên cứu. - 5 -
CHƯƠNG 1
PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HP CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT

Mục tiêu: Nêu được các đặc điểm chính của phương pháp đào mở kết hợp
công nghệ tường trong đất, phạm vi ứng dụng, so sánh ưu khuyết điểm với các
phương án thi công khác.
Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp và phân tích các tài liệu có liên quan.
Kết quả đạt được: Thấy được phạm vi ứng dụng, ưu khuyết điểm và khả
năng áp dụng phương pháp đào hầm bằng phương pháp mở kết hợp công nghệ
tường trong đất cho việc thi công tuyến Metro tại Tp. Hồ Chí Minh, trình tự và
các bước thi công công nghệ tường trong đất.

1.1. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ.

Hình 1.1. Phương pháp đào mở
Phương pháp thi công công trình ngầm bằng cách đào mở khá phổ biến, đó
là phương pháp xây dựng kết cấu công trình ngầm trong hố móng đào lộ thiên
trên mặt đất, sau đó lấp đất trở lại để khôi phục hiện trạng như ban đầu (hình
1.1).

- 6 -
Trên các tuyến tàu điện ngầm đặt nông, phương pháp thi công chủ yếu
được thực hiện là phương pháp đào mở. Bản chất của phương pháp là khi thi công
hầm tất cả các thao tác, các công nghệ hoặc phần lớn chúng được thực hiện trực
tiếp từ mặt đất, bằng cách đào hầm hoặc hệ thống đường hào kết hợp với việc
đắp đất trở lại cho đến khi công trình được hoàn thành.

δ

1. Mép ta luy; 2. Móng; 3. Tường nhà
Hình 1.2. Đào mở không cần chống đỡ.

a. Ưu điểm
- Thi công tương đối dễ dàng, mức độ cơ giới hóa cao, tốc độ thi công
nhanh, chất lượng đảm bảo.
- Không cần công nhân có trình độ kỹ thuật cao, có thể thi công đào nhiều
đoạn hầm khác nhau trên cùng một tuyến nếu cách thức tổ chức thi công hợp lý.
b. Nhược điểm
- Khối lượng đào đất lớn, do phải mở rộng hai bên hố móng, phải tốn công
vận chuyển nhiều, sau khi thi công kết cấu vỏ hầm xong phải đắp trả lại lớp đất
ban đầu. Do đó giá thành xây dựng công trình lớn.
- Khó thi công được ở khu vực đòa chất có nước mặt, nước ngầm.
- Làm ô nhiễm và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
- Phạm vi chiếm dụng mặt bằng lớn, không áp dụng được trong điều kiện
Thành phố Hồ Chí Minh.
c.Phạm vi áp dụng

- 8 -
- Đòa hình tương đối rộng, ở nơi có ít dân cư qua lại. Do vậy, phương pháp
này không thích hợp khi thi công trong thành phố, đặc biệt đôí với các thành phố
có dân cư đông đúc, mật độ xây dựng dày đặc.
- Thích hợp với khu vực đòa chất tương đối ổn đònh.
- Thi công ở nơi không có mực nước ngầm.
Khi lựa chọn phương pháp thi công và luận cứ công nghệ xây dựng trong
giai đoạn hiện nay, đơn giản và kinh tế nhất là phương pháp đào hào với mái dốc
tự nhiên. Tuy nhiên với mái dốc tự nhiên, diện tích để thi công công trình yêu
cầu rất lớn. Vì vậy trong điều kiện chật hẹp của khu vực đô thò, người ta xây

Khoảng cách từ vò trí đóng cọc đến vò trí mạng kỹ thuật đang hoạt động
(cáp điện, cấp nước, v.v…) cần ít nhất 3m. Trong những trường hợp cần tránh
tiếng ồn và rung, người ta không tiến hành hạ cọc vào các lỗ khoan trước và liên
kết ở phần dưới (đến cốt đáy hầm) bằng bêtông. Khoảng cách giữa các thành hố
khoan và cọc được nhồi cát.

- 10 -
Phương pháp này được áp dụng khi hố không sâu, áp lực đất nhỏ, không có
nước ngầm chảy mạnh.
b. Đóng ván cừ thép không chống làm việc dưới dạng công-xon.
p dụng khi hố đào nông, có nước ngầm. Ván cừ thép sẽ được thu hồi
bằng máy nhổ cọc hay cần trục tháp sau khi đã gia công. Các dạng tường cừ được
trình bày trên hình 1.4.
d)
c)
b)
a)
Cừ ván thép

a. Cừ Terres-Rouges; b. Cừ Rombas ; c. Cừ Larsen ; d. Cừ beval
Hình 1.4. Dùng tường cừ

c. Đóng cọc thép phun vữa bêtông giữ đất.
Cọc thép được đóng xuống đất hết chiều sâu thiết kế. Đào đến đâu ta tạo
ngay mặt vòm giữa các cọc bằng cách phun vữa bêtông lên vách đất tạo thành
những vòm nhỏ, chân đạp vào các cọc giữ đất không lở vào hố móng (hình 1.5).
Phương án này được áp dụng khi đất rời, không có mực nước ngầm hay đất dẻo.

- 11 -
Phương pháp này cũng giống như phương pháp đóng cọc thép có ván gỗ nhưng

- Khu vực có đòa chất yếu
- Trong điều kiện chật hẹp, tuy nhiên không sử dụng được trong thành phố
vì cản trở giao thông.
- p dụng được ở nơi có mực nước ngầm.
Xây dựng hầm đường tàu điện ngầm bằng phương pháp lộ thiên được tiến
hành theo công nghệ tiên tiến phương pháp dây chuyền. Trên đoạn dài 100-
120m, tiến hành công việc trong trình tự và khối lượng bao trùm toàn bộ chu kỳ –
từ đào đất, gia cường hầm đào, thi công và cách nước cho kết cấu đến việc đắp
đất trở lại cho công trình và xây dựng mạng công trình tiếp nối. Các thao tác
công nghệ riêng biệt được thực hiện trên các đoạn chiều dài ít nhất 6m. Vùng
hoạt động được chuyển dòch theo trục tổ hợp ga từ đầu này đến đầu kia. Dẫn đầu
dây chuyền xây dựng là các công tác chuẩn bò bao gồm gia cường móng nhà, đặt
lại hoặc treo mạng kỹ thuật ngầm và các tuyến giao thông mặt đất, hạ mực nước
ngầm nhân tạo hoặc đông cứng đất no nước không ổn đònh. Theo sau công tác
chuẩn bò là thực hiện các công việc chính: đào đất và gia cường hầm đào, thi
công kết cấu, làm lớp cách nước và đắp đất trở lại, khôi phục mạng lưới giao
thông hiện trường.

- 13 -
1.2. CÔNG NGHỆ TƯỜNG TRONG ĐẤT.
1.2.1 Khái niệm.
Phương pháp tường trong đất được áp dụng từ sau năm 1940, để xây dựng
các màng chống thấm, xây dựng các công trình ngầm và công trình đào sâu,
phương pháp này được phát triển vào khoảng 30-40 năm gần đây. Phương pháp
tường trong đất là một trong những phương pháp tiến bộ nhất để xây dựng các
công trình ngầm và công trình đào sâu. Việc áp dụng nó trong thực tế xây dựng
trong nhiều trường hợp cho phép loại trừ những công tác xây dựng đắt tiền như:
đóng cọc cừ, hạ mực nước ngầm, đóng băng đất. Trong vòng hàng chục năm
tường trong đất được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới, phương pháp này đã
được áp dụng rộng rãi trong khi thi công xây dựng các các công trình cũ ở Việt

trong các công trình thủy lợi, bến cảng, công trình xây dựng ở Trung Quốc. Trong

- 15 -
10 năm lại đây đã thu được rất nhiều thành tích về chế tạo thiết bò, ứng dụng
công trình và nghiên cứu lý luận về tường liên tục trong đất.
Ở Việt Nam hiện nay công nghệ này cũng được xây dựng tại nhiều công
trình: công trình Sài Gòn Center, tòa nhà Vietcombank ở Việt Nam,
Phương pháp tường trong đất có hàng loạt ưu điểm hơn so với các phương
pháp khác, một số trường hợp không thể thay thế bằng các phương pháp khác.
Đối với trường hợp xây dựng trong thành phố chật hẹp, khu công nghiệp, gần các
nhà xây dựng, khi mực nước ngầm cao và chiều sâu của các công trình lớn, hình
dạng phức tạp trên mặt bằng hoặc công trình kéo dài, khi mà các công trình hạ
đoạn và lộ thiên bò loại trừ cũng như hàng loạt trường hợp khác nữa. Tường trong
đất không thể áp dụng trong những trường hợp sau đây:
- Trong đất tảng lớn và có kastơ với các lỗ trống và mạch ngầm, khi mà
vữa sét chảy mất vào trong đất, vách hào bò phá hoại, tạo vách không được,
không đảm bảo độ ổn đònh của vách hào.
- Khi có trong đất các khối cứng tự nhiên (đà mồ côi lớn) hoặc khi có
phóng xạ (phá hỏng bêtông và kết cấu bêtông cốt thép, các dầm thép .v.v…)
- Trong bùn lỏng và cát chảy trên bề mặt hay khi có trong đất nước áp lực
với dòng thấm tốc độ lớn.

1.3. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO MỞ KẾT HP VỚI CÔNG NGHỆ TƯỜNG
TRONG ĐẤT.
1.3.1 Tổng quan.
Xuất phát trên cơ sở đào hố móng không cần sự chống đỡ, đến việc đào hố
móng có chống đỡ vì lý do đòa chất, lý do mặt bằng xây dựng và một số nguyên
nhân khác. Người ta đã ứng dụng phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ
tường trong đất. (hình 1.11)