NHỮNG VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT
KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐÀO HỐ MÓNG SÂU
TẠI KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

PGS. TS. ĐẶNG HỮU DIỆP
Giám đốc Liên hiệp Đòa chất Công trình
xây dựng và môi trường

Trong điều kiện ở thành phố, mặt bằng công trình chật hẹp, khi xây dựng các công
trình cao tầng, đường xe ngầm, bãi đậu xe ngầm… thường phải bắt buộc thi công đào hố
móng sâu, các kỹ sư phải đối mặt với nhiều bài toán phức tạp, nếu không thận trọng sẽ có
những sự cố xảy ra, nhiều khi gây ra hậu quả nghiêm trọng. Những sự cố công trình đã
xảy ra trong thời gian gần đây ở TP. Hồ Chí Minh đã cho thấy rõ điều đó.

I. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐÀO HỐ
MÓNG SÂU.
I-1. Thiết kế thi công đào hố móng sâu:
Khi thi công đào hố móng sâu, trạng thái ứng suất trong nền đất sẽ thay đổi, từ đó
đất nền sẽ biến dạng dẫn tới khả năng mất ổn đònh. Thêm vào đó nước ngầm trong nền
đất cũng là một yếu tố tạo nên trạng thái mất ổn đònh. Chính vì vậy mà khi tiến hành đào
hố móng sâu bắt buộc phải thiết kế các kết cấu chống đỡ vách hố móng và đáy hố móng.
Tác dụng qua lại giữa áp lực đất và nước ngầm với hệ thống tường chắn và kết cấu khung
chống đỡ vách sẽ có thể dẫn đến những trạng thái giới hạn khác nhau. Yêu cầu hàng đầu
đối với thiết kế tường chắn và khung chống đỡ vách hố móng là không để xảy ra phá hoại
trạng thái cân bằng giới hạn, từ đó gây mất ổn đònh bản thân vách và đáy hố móng, đồng
thời còn có thể làm mất ổn đònh các công trình kề cận. Biểu hiện chủ yếu của trạng thái
cân bằng giới hạn bò phá hoại là mất cân bằng tónh lực, kết cấu chống đỡ bò phá vỡ, kể cả
việc không khống chế được tác dụng của nước ngầm. Hình vẽ dưới đây cho thấy những
trường hợp trạng thái cân bằng giới hạn bò phá hoại.



 a


(a) (b)
Hình vẽ 2. Sự phân bố ứng suất ở vách hố móng
a) Trường hợp kết cấu chống đỡ cứng
b) Trường hợp kết cấu chống đỡ mềm Tóm lại sơ đồ phân bố áp lực đất theo chiều sâu chòu ảnh hưởng của nhiều yếu tố
như tính chất cơ – lý của đất, độ cứng của hệ kết cấu chống đỡ, chất lượng thi công công
trình… Vì vậy không nên máy móc áp dụng công thức sách vở để tính toán thiết kế như
nhau trong mọi trường hợp, mà phải xem xét từng trường hợp cụ thể. Đặc biệt là đối với
những trường hợp thiết kế thi công đào hố móng sâu trong nội thò, chẳng những chòu tác
dụng tải trọng của các công trình cận kề, mà còn chòu tác dụng của xe cộ vật tư tập kết
trên thành hố móng để thi công công trình.
Cho đến hiện nay người ta chưa tìm được một phương pháp tin cậy để tính đúng
mức độ chuyển vò của vách hố móng và kết cấu chống đỡ. Chỉ biết rằng những chuyển vò
này thường chòu ảnh hưởng của các yếu tố như tính chất cơ – lý của đất tạo vách và đáy
hố móng, chiều sâu của vách hố móng, loại hình kết cấu chống đỡ và chất lượng thi công
lắp đặt các kết cấu chống đỡ. Kinh nghiệm ở nhiều nước cho thấy có thể khống chế mức
độ chuyển vò của các kết cấu chống đỡ ở mức thấp nhất bằng các biện pháp như sau:
1. Thi công lắp đặt các kết cấu chống đỡ thật kòp thời và nhanh chóng.
2. Nâng cao chất lượng thi công lắp đặt kết cấu chống đỡ.
3. Cố gắng áp dụng hệ kết cấu dự ứng lực.
Ngoài vấn đề chuyển vò mất ổn đònh ở vách hố móng sâu, người ta còn chú ý đến
ổn đònh ở đáy hố móng. Đối với vấn đề này có 2 trường hợp khác nhau: trường hợp hố
móng sâu trong đất sét và trường hợp trong đất cát.
Khi đào hố móng sâu trong đất sét sẽ làm cho trạng thái ứng suất trong nền đất

C
Fsb


)7,0)((
)7,0)((


Tức

(2)

Trong đó C
s
và C
b
là trò trung bình lực dính kết của đất nằm trên và nằm dưới mặt
đáy hố móng.
Thực chất công thức trên là để kiểm tra ổn đònh trượt dưới tác dụng gây ra bởi
trọng lượng H của khối đất MNOP cộng với tải trọng phụ gia q
s
tác dụng trên bề mặt MN
(hình vẽ 3).
Trong trường hợp đất cát thì mất ổn đònh của đáy hố móng là do không khống chế
được tác dụng của nước ngầm. Việc khống chế tác dụng của nước ngầm có 2 trường hợp.
Trường hợp thứ nhất khi độ dốc thủy lực của dòng thấm nước ngầm ở đáy hố móng lớn
hơn độ dốc thủy lực giới hạn, từ đó gây ra hiện tượng xói ngầm bục đáy (hình vẽ 4a) ở
trường hợp này hệ số an toàn được tính theo công thức dưới đây và giá trò của nó là 2.5.


.


H
h

Hình 4b. Trường hợp đáy hố móng có lớp sét cách ly tầng chưá nước

Trong trường hợp này sự mất ổn đònh đáy hố móng dẫn đến bục dáy được kiểm tra
bằng phương trình cân bằng giữa bề dày lớp đất cách nước ở đáy hố móng với chiều cao
cột nước có áp, tức

b
H = 
w
h
hoặc

từ đó ta có thấy (4)
nếu

đáy hố móng sẽ ổn đònh (5)

nếu

đáy hố móng mất ổn đònh, xảy ra bục đáy (6)

Trong các công thức trên H là bề dày lớp đất sét cách nước ở đáy hố móng; h là




thấp chiều cao cột nước có áp xuống thấp hơn mặt đáy hố móng, sau đó mới tiến hành thi
công đào hố móng.
Trong thiết kế thi công hố móng sâu cần phải chú ý đến sự ổn đònh an toàn của
những công trình cận kề. Để khẳng đònh sự cần thiết hay không phải có những giải pháp
kỹ thuật cụ thể để chống đỡ nền móng của các công trình cận kề cần phải đánh giá mức
độ quan trọng của chúng, vò trí tương đối của chúng so với vò trí hố móng sâu, dồng thời
phải căn cứ vào mặt cắt đòa chất và tính chất cơ lý của đất nền. Trường hợp không có kinh
phí thí nghiệm thì có thể dựa vào sơ đồ như sau (hình vẽ 5) để đi đến quyết đònh.
1
1
1
2
A
B
C
Tường chắn đỡ kiên cố
Đáy hố móng
0.6mMột khi cần thiết phải chống đỡ nền móng của công trình cận kề lọt vào phạm vi
của khu A và B thì thiết kế phải xét đến tác dụng của tải trọng của nền móng cận kề đối
với kết cấu tường chắn chống đỡ vách hố móng sâu.
Yêu cầu cần thiết phải xử lý gia cố trước đối với các công trình nằm trong các
vùng chòu ảnh hưởng của thi công hố móng sâu

Cấp mức độ quan trọng

liệu khảo sát đòa kỹ thuật, trong đó cần chú ý những điểm như sau:
1/ Cần phải tiến hành khảo sát sơ bộ để biết cần thiết hay không để ra giải pháp
tøng chắn chống đỡ giữ ổn đònh khi thi công đào hố móng sâu. Ở giai đoạn khảo sát tỉ mó
tiếp theo cần phải tiến hành khảo sát thí nghiệm chuyên biệt cho thiết kế thi công đào hố
móng sâu.
2/ Quyết đònh phạm vi khảo sát phải dựa vào qui mô kích thước rộng hẹp và chiều
sâu khai đào, đồng thời phải dựa vào điều kiện đòa chất công trình của đòa điểm công
trình. Vò trí các hố khoan khảo sát thí nghiệm phải có những hố khoan đặt ra ngoài phạm
vi đào hố móng sâu tương đương 1-2 lần độ sâu đào hố móng, nếu đất nền mếm yếu thì
phạm vi mở rộng khảo sát có thể xem xét nới thêm đến 4 lần chiều sâu. Bởi vì đất sét yếu
bão hòa chòu nhiều ảnh hưởng của thi công đào hố móng và sự biến đổi của nước ngầm ví
chúng sẽ biến đổi tính chất cơ lý ở những mức độ khác nhau, đặc biệt khi thiết kế kết cấu
vì neo chống đỡ. Chiều sâu khảo sát phải đáp ứng yêu cầu của tíinh toán đánh giá ổn đònh
và thiết kế tưởng chắn kết cấu chống đỡ.
3/ Kết quả khảo sát cho biết rõ cấu tạo đòa tầng, tính chất cơ lý của đất, căn cứ đòi
hỏi của thiết kế để xác đònh cường độ kháng cắt thoát nước hay không thoát nước của đất,
nhiều trường hợp phải xác đònh cường độ kháng cắt của đất theo phương pháp hữu hiệu.
Tuy việc thiết kế thi công đào hố móng sâu không dùng trực tiếp các chỉ tiêu nén lún và
đàn hồi nở của đất nhưng những tính chất này có tính chất tham khảo rất lớn trong việc
đánh giá khả năng bùng nền đáy hố, khả năng trương nở đàn hồi, đánh giá ảnh hưởng của
thi công đào hố móng sâu đối với công trình cận kề. Có điều kiện thì cần phải tiến hành
thí nghiệm tại hiện trường xác đònh hệ số áp lực ngang tónh. Phải xác đònh sự biến đổi tính
chất cơ lý của đất do trạng thái ứng suất ở vách hố biến đổi và trạng thái của nước ngầm
biến đổi. Những trường hợp hiện diện các loại đất đặc biệt như đất lún ướt, đất trương nở,
đất yếu bão hòa… Cần đánh giá đầy đủ sự biến đổ tính chất của chúng.
4/ Khảo sát cần làm rõ các đặc trưng của nước ngầm, bao gồm quy luật phân bố
tầng chứa nước, chiều sâu mực nước, tốc độ vận động, hướng vận động, hệ số thầm,
nguồn bổ cập và điều kiện thoát. Những số liệu này là căn cứ quan trọng để thiết kế biện
pháp khống chế ảnh hưởng của nước ngầm.
5/ Công tác khảo sát còn phải chú ý đến các công trình cận kề hiện hữu, nội dung


II. KHẢ NĂNG XẢY RA SỰ CỐ CÔNG TRÌNH TẠI KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH:
II-1. Điều kiện đòa chất công trình khu vực TP. Hồ Chí Minh:
Trên bản đồ phân vùng đòa chất công trình khu vực TP. Hồ Chí Minh do PGS. TS.
Đặng Hữu Diệp thành lập lần đầu tiên vào năm 1982 đã chỉ rõ đặc điểm nổi bật của điều
kiện đòa chất công trình khu vực TP. Hồ Chí Minh là thể hiện tính phân vùng rất rõ rệt,
gồm 3 vùng được ký hiệu bằng kí tự A, B và C. Vùng A được cấu tạo bằng đá gốc, tuy
nhiên là đòa hình đồi dốc với diện tích phân bố nhỏ hẹp, nên không có ý nghóa về mặt quy
hoạch xây dựng công trình. Vì vậy trên toàn bộ diện tích khu vực TP. Hồ Chí Minh chủ
yếu gồm 2 vùng B và vùng C.

Hỡnh 6. Baỷn ủo phaõn vuứng ẹCCT khu vửùc TP.Ho Chớ Minh Cấu tạo đất nền của vùng B thường gặp đất sét, sét pha cát, cát pha sét và đất cát.
Ở đây hiện diện tầng nước ngầm khá phong phú, có nơi là nước có áp nhẹ, mực nước
ngầm ở độ sâu 0,5 mét, 2,0 mét 5 mét và 10 mét tùy theo cao độ đòa hình, độ pH=6, có
khả năng ăn mòn CO
2
. trong vùng B khá phổ biến các hiện tượng rửa trôi bề mặt tạo
mương xói, hiện tượng lún ướt, hiện tượng xói ngầm và cát chảy. Điều kiện đòa chất công
trình vúng B được đánh giá là thuận lợi, tuy nhiên cũng cần phải có những biện pháp kỹ
thuật tương ứng để loại trừ ảnh hưởng của các hiện tượng đòa chất như mương xói, lún ướt,
xói ngầm, cát chảy để đảm bảo sự ổn đònh của công trình xây dựng.
Cấu tạo đất nền của vùng C gồm đất sét, sét pha cát, cát mòn và cát thô chúng
phần lớn đều có trạng thái bảo hòa nước, đây là những loại đất yếu, độ rỗng lớn, xốp, có
khả năng chòu tải rất thấp. Trong vùng C có tầng nước ngầm với mức độ chứa nước không
phong phú, mực nước ngầm nông gần sát bề mặt đòa hình, chủ yếu là nước Cl-Na, hàm
lượng sắt cao, độ pH rất thấp, chòu ảnh hưởng sâu sắc của nước phèn và mặn, có khả năng
ăn mòn CO

chống đỡ, do đó đã tạo ra chênh lệch mực nước, tạo nên độ dốc thủy lực có giá trò lớn hơn
độ dốc thủy lực tới hạn, tạo điều kiện phát sinh hiện tượng xói ngầm, làm rỗng nền đất
xung quanh, gây mất ổn đònh cho các công trình hiện hữu cận kề, gây ra tổn thất nghiêm
trọng.
Một khả năng tiềm ẩn thứ hai có thể gây ra sự cố mất ổn đònh đáy hố móng cũng
trong vùng B của bản đồ phân khu đòa chất công trình 1/200.000 khu vực TP. Hồ Chí
Minh. Đó là trong khu vực B này nếu đáy hố móng nằm lọt trong tầng đất sét, nhưng gần
bên dưới đáy hố móng hiện diện tầng nước ngầm. Lúc bấy giờ nếu bề dày lớp sét cách
nước ở đáy hố móng không đủ để chống chòu lại lực đẩy của nước có áp bên dưới thì sẽ
xảy ra bục đáy, nước ngầm sẽ chảy vào làm ngập đáy hố móng, gây khó khăn cho công
việc thi công. Lúc ấy nếu dùng biện pháp bơm tháo khô đáy hố móng sẽ làm cho mực
nước ngầm xung quanh hố móng hạ thấp, mặt đất xung quanh đó sẽ ở trong trạng thái
thoát nước cố kết, hậu quả cuối cùng là nền đất xung quanh sẽ lún, gây ra các hiện tượng
mất ổn đònh mà biểu hiện cụ thể là nền móng của các công trình hiện hữu xung quanh sẽ
bò lún nghiêng, tường nứt, đường ống ngầm bò hư hại, mặt đất nứt nẻ… Ví dụ rõ ràng cho
trường hợp này là sự cố xảy ra tại công trình đào hố móng ở số 19 đường Thi Sách TP. Hồ
Chí Minh gây lún lệch nền móng tòa chung cư Residen bên cạnh.
Trong vùng C của bản đồ phân vùng đòa chất công trình khu vực TP. Hồ Chí Minh,
nếu thi công đào hố móng thì sẽ có khả năng xảy ra hiện tượng mất khả năng chòu tải âm
ở đáy hố móng, dẫn đến hiện tượng đất trồi trong đáy hố móng, mặt đất xung quanh sẽ
chòu ảnh hưởng tác động gây lún nghiêng, trường hợp nghiêm trọng sẽ bò sập đổ. Trong
vùng C, trên mặt cắt đòa chất công trình thường hiện diện tầng đất bùn sét dày 15 – 30
mét. Đất bùn sét luôn ở trạng thái bảo hòa, chưa được cố kết tự nhiên, độ rỗng lớn, cường
độ kháng cắt rất thấp, đặc biệt là có nơi loại đất này có tính hóa lỏng khi bò chấn động. Vì
vậy trong vùng C nếu thi công đào hố móng sâu, trong quá trình thi công xung quanh công
trường tập kết nhiều vật tư thiết bò hoặc có nhiều công trình hiện hữu, máy móc xe cộ hiện
hành gây chấn động càng dễ kích thích gây ra hiện tượng hóa lỏng.

II-3 Những bài học thực tế đối với khu vực TP. Hồ Chí Minh:
Nhìn lại những vấn đề đã nêu ở trên ta sẽ có câu trả lời cho câu hỏi: Vì sao tại TP.

hạ thấp mực nước ngầm bằng biện pháp bơm có thể làm phát sinh các hiện tượng đòa chất
gây mất ổn đònh công trình. Một khi thấy rõ tác động của nước ngầm đến ổn đònh công
trình, ta không nên áp dụng kỹ thuật bơm tháo khô, mà chỉ nên áp dụng giải pháp cách ly
ảnh hưởng của nước ngầm bằng cách tạo màng chống thấm.
Ở Việt Nam chúng ta chưa xem trọng chuyên ngành đòa kỹ thuật, thiếu những kỹ
sư giỏi chuyên ngành đòa kỹ thuật trong lónh vực xây dựng công trình. Công trình đòa kỹ
thuật (Geotecnical engineeging) là những công trình có liên quan trực tiếp đến môi trường
đòa chất (đất đá, nước ngầm, các hiện tượng đòa chất), như công trình nền móng, đường
hầm, cầu cống, bến cảng… Hiện nay ở các trường đại học trong nước đang tiến hành đào
tạo kỹ sư chuyên ngành đòa kỹ thuật, tuy nhiên chương trình giảng dạy và cơ sở kỹ thuật
cho đào tạo ngành nghề đang rất hạn chế. Chính vì vậy mà trong thực tế đang thiếu hẳn
đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp có kinh nghiệm và trình độ để phục vụ cho xu hướng phát
triển đô thò hiện nay, lên càng cao và xuống càng sâu dưới mặt đất. Xuống “cõi âm” đòi
hỏi kiến thức phải sâu rộng, kinh nghiệm nghề nghiệp phải dày dạn để tránh những rủi ro
như trong thời gian vừa qua tại TP. Hồ Chí Minh.