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 HP 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.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

TP. HCM, ngày . . . tháng . . . . năm 2007

NHIỆM 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


Ts. Lê Thị Bích Thuỷ
Ngày

TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH.

tháng

năm 2007

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH.
CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
TS. PHÙNG MẠNH TIẾN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. BÙI ĐỨC TÂN

Luận văn thạc só được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày. . . . . . tháng . . . . .năm . . . . . .



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 tøng 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
trong đất.
Nêu cơ sở lý thuyết của việc ổn định mái dốc, lý thuyết tải trọng tác động
lên kết cấu chắn giữ. Nguyên lý áp lực đất chủ động, bị động. Lý thuyết tính toán
công nghệ tường trong đất, lý thuyết tính kết cấu neo giữ.


Chương 3: Nghiên cứu chọn chiều sâu đặt tường hợp lý và tính toán nội lực,
biến dạng của tường trong quá trình đào mở .
Nghiên cứu các loại tải trọng tác dụng lên kết cấu, chọn chiều sâu đặt
tường hợp lý, dùng nguyên lý cơ học kết cấu tính nội lực và chuyển vị của thân
tường. Tính nội lực trong kết cấu neo giữ.

Chương 4: p dụng chọn chiều sâu đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng
cho hệ thống Metro tại Thành phố Hồ Chí Minh.
Nghiên cứu khảo sát địa chất khu vực 02 tuyến Metro tại Thành phố Hồ
Chí Minh. Dùng lý thuyết trình bày trong chương 3 để nghiên cứu chọn chiều sâu
đặt tường và tính toán nội lực, biến dạng cho một đoạn tuyến lựa chọn.

Phần kết luận và kiến nghị


LUẬN VĂN THẠC SĨ


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 dùng 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.


HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ


LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.3.3.1. Phân chia đoạn hào

20

1.3.3.2. Độ dài hào nhỏ nhất của máy đào.

21

1.3.3.3. Ổn định thành hào.

21

1.3.3.4. Những điều cần chú ý khi đào.

22

1.3.4. Trình tự thi công.

22

1.3.5. Ưu nhược điểm.

24

1.4. Một số phương pháp khác.


1.4.1.1.6. Phòng nước cho hầm.

27

1.4.1.2. Ưu và nhược điểm.

27

1.4.2. Phương pháp khiên đào.

28

1.4.2.1. Khiên không cơ giới hóa.

28

1.4.2.2. Khiên thường.

28

1.4.2.3. Khiên cơ giới hóa.

29

1.4.3. Phương pháp hạ giếng chìm.

36

1.4.3.1 Phương pháp hạ giếng chìm và giếng chìm hơi ép.

45

2.1.2.1. Hệ số an toàn của mái đất rời đồng nhất.

46

2.1.2.2. Hệ số an toàn về ổn định của mái đất rời không đồng nhất.

47

2.2. Lý thuyết tải trọng tác dụng lên kết cấu chắn giữ.

49

2.2.1. Lý luận áp lực đất của C.A. Coulomb.

49

2.2.1.1. Nguyên lý tính toán áp lực đất chủ động.

49

2.2.1.1.1. Trường hợp đất rời.

49

2.2.1.1.2. Trường hợp đất dính

51.


59

2.4.4.3. Tính độ dài đoạn tự do.

60

Chương 3: Cơ sở tính toán chiều sâu đặt tường, nội lực, biến dạng của tường
trong quá trình đào đất
3.1. Các dạng tải trọng và phân loại.

61

3.1.1. Các dạng tải trọng có thể tác động lên công trình bao gồm

61

3.1.2. Theo tiêu chuẩn, các tải trọng và tác động có thể là tải trọng
cố định, tải trọng tạm thời và tải trọng đặc biệt.
3.2. Các vấn đề chung về tính toán áp lực đất lên kết cấu tường chắn
HVTH: PHAN TÔ ANH VUÕ

62


LUẬN VĂN THẠC SĨ

của các công trình khác nhau.

66


89

3.3.2.4.2. Xét trường hợp tường 3 thanh chống.

91

3.4.2.4.2.1. Tải trọng tập trung

92

3.4.2.4.2.2. Tải trọng hình thang

93

Chương 4: Nghiên cứu tính toán cho một đoạn tuyến Metro tại Thành phố
Hồ Chí Minh.
4.1. Tổng quan về dự án Metro.

96

4.2. Bình đồ tuyến và mặt cắt ngang tuyến.

98

4.2.1. Bình đồ tuyến.

98

4.2.2. Mặt cắt ngang tuyến.


4.4.3. Nghiên cứu địa chất.

106

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ


LUẬN VĂN THẠC SĨ

4.4.4. Các trường hợp nghiên cứu

106

4.4.5. Kết quả tính toán cho trường hợp z=12m, d=80cm.

107

4.4.6. Kết quả tính toán các trường hợp khác

116

4.4.7. Chọn kích thước tường và chiều sâu đặt tường hợp lý.

127

4.4.7.1. Biểu đồ quan hệ giữa mômen và chiều sâu tường

127

4.4.7.2. Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị và chiều sâu tường,

dựng các màn chống thấm, trong công trình ngầm, công trình đào sâu,...
- 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
phương pháp này cho phép giảm những công việc xây dựng đắt tiền như: công tác
cọc, việc hạ mực nước ngầm, ..
- Thường được áp dụng trong điều kiện chật hẹp của khu vực công trình
xây dựng, khu vực đông dân cư,…
1.2. Giới thiệu sơ bộ về điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh.
- 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,…

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

- 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 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

khác như: NATM, Giếng chìm, Khiên đào,…
- Phân tích và tìm hiểu sâu hơn các lý thuyết liên quan đến phương pháp
đào mở, phương pháp đào mở kết hợp với công nghệ tường trong đất.
- Phân tích tình hình và khả năng ứng dụng phương pháp đào mở kết hợp
với công nghệ tường trong đất cho việc xây dựng hệ thống Metro tại Thành phố
Hồ Chí Minh.

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN.
Giới thiệu được phương pháp mới có khả năng áp dụng trong điều kiện
thành phố. Nếu Tp. Hồ Chí Minh áp dụng phương pháp này để thi công thì có thể
giải quyết một số vấn đề sau:
- Thi công được trong điều kiện thành phố chật hẹp, dân cư đông đúc.
- Đảm bảo nhu cầu đi lại của người dân trong thành phố, không gây ách
tắc giao thông trong suốt quá trình thi công.
- Thích hợp trong điều kiện địa chất hiện tại của thành phố.
- Giảm kinh phí xây dựng.

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 3


LUẬN VĂN THẠC SĨ

6. HẠN CHẾ CỦA LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU.
Thời gian có hạn nên không đủ điều kiện để nghiên cứu vấn đề một cách
thấu đáo. Lần đầu tiên Tp. Hồ Chí Minh xây dựng công trình ngầm nên chưa có
công trình thực tế để so sánh với lý thuyết và kết quả nghiên cứu.

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ


LUẬN VĂN THẠC SĨ

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.
Khi khu vực thi công tồn tại khu đất trống đủ rộng để có thể đào mở và có
thể di dời đường trục giao thông hiện tại sang các phố lân cận, hầm được thi công
trên đường đáy hầm đào lộ thiên. Dựa vào điều kiện địa chất công trình hầm đào,
người ta xây dựng các công trình với mái dốc tự nhiên có dùng hệ thống thanh
chống hoặc không cần dùng hệ thống chống đỡ.
Hình dạng và kích thước hố đào trên mặt bằng và chiều sâu của chúng
cũng như hệ thống chống đỡ hố móng phụ thuộc vào kích thước, khuôn khổ của
kết cấu ngầm: Điều kiện địa chất công trình, điều kiện xây dựng các công trình
trên mặt đất.
Phương pháp đào mở phân theo 2 loại: Thi công khi có dùng hệ thống
chống đỡ và thi công không dùng hệ chống đỡ.
1.1.1. Phương pháp đào mở không cần hệ thống chống đỡ.
Trong điều kiện địa tầng ổn định, hầm đặt tương đối nông, mặt bằng đủ
rộng, ảnh hưởng môi trường xung quanh tương đối ít. Với điều kiện như vậy khi
thi công đào hố móng chỉ dựa vào mái dốc thích hợp của đất thì có thể giữ ổn
định nên có thể mở hố móng theo mái dốc tự nhiên mà không cần phải dùng một
loại hệ thống chống đỡ nào khác (hình 1.2).
3

1. Mép ta luy; 2. Móng;

B1

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

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 địa 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
- Địa 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 địa chất tương đối ổn định.
- 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 thị, người ta xây dựng các
hầm đào bằng các biện pháp gia cường khác bằng cách dùng vách thẳng có
chống đỡ tạm.

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

trong phần lớn các trường hợp, chiều dài theo thiết kế vượt chiều dài thép hình và
cọc buộc phải nối. Để làm điều đó cuối cọc để lại trên mặt đất 1-1,5m để hàn
tiếp cho đủ chiều dài và đóng cọc đến cao độ thiết kế.
Khoảng cách từ vị trí đóng cọc đến vị 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.
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.
a)

b)

Cừ ván thép

c)

d)

a. Cừ Terres-Rouges; b. Cừ Rombas ; c. Cừ Larsen ; d. Cừ beval
Hình 1.4. Dùng tường cừ
HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ




LUẬN VĂN THẠC SĨ

gia chịu lực cùng móng công trình nhưng ít khi sử dụng nó làm tường bao hầm vì
khả năng chống thấm của nó không tốt. Độ sâu của vách có thể thi công đến
chiều sâu cần thiết để không cần có biện pháp chống giữ vách.

Hình 1.6. Dùng nhiều cọc khoan nhồi tạo thành vách
¾ Ưu điểm
- Diện tích mặt bằng thi công chật hẹp, thi công tương đối ổn định.
- Thi công tương đối dễ dàng, mức độ cơ giới hóa cao, chất lượng đảm bảo.
- Giảm khối lượng công tác đất.
¾ Nhược điểm
- Khối lượng công việc tăng lên đáng kể, giá thành xây dựng tăng.
- Phải dùng nhiều máy móc thiết bị để thi công.
¾ Phạm vi áp dụng
- Khu vực có địa 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 100120m, 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 dịch theo trục tổ hợp ga từ đầu này đến đầu kia. Dẫn đầu
HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 11

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 12


LUẬN VĂN THẠC SĨ

nước, rất tiện lợi cho việc thi công móng sâu. Nếu tường liên tục trong đất được
xem như kết cấu chịu lực công trình xây dựng thì hiệu quả kinh tế càng cao hơn.

Hình 1.7. Đào hố dùng vữa bentonite

Hình 1.9. Đổ bêtông

Hình 1.8. Hạ lồng thép

Hình 1.10. Mặt bằng sau khi đổ bêtông

1.2.2. Phạm vi áp dụng.
Do độ cứng thân tường của kết cấu lớn, tính chống thấm tốt có thể thích
hợp với điều kiện địa chất mềm yếu, thi công ít ảnh hưởng đến kiến trúc lân cận,
thi công gây chấn động ít, không gây nhiều tiếng ồn, có thể thi công an toàn tại
điều kiện địa hình chật hẹp.

HVTH: PHAN TÔ ANH VŨ

Trang 13