Bài giảng địa chất công trình cho công trình ngầm

Mọi ý kiến xin gửi vào tuhuongdcct36@gmail.com Bài 1: Khái niệm và phân loại hố móng Khi thi công các công trình hay một bộ phận của công trình nằm dưới mặt đất, người ta thường tiến hà

Trang 1

Biên soạn: ThS Phan Tự Hướng (tuhuongdcct36@gmail.com) Page 1

Contents

Bài 1: Khái niệm và phân loại hố móng 3

1.1 Hố móng nông 3

1.2 Hố móng sâu 3

Bài 2: Thực trạng xây dựng CTN ở Việt Nam 5

Bài 3: Các sự cố liên quan đến điều kiện ĐCCT khi xây dựng CTN 11

3.1 Các sự cố ở nước ngoài 11

3.1.1 Heathrow Express Link, Anh, 1994 11

3.1.2 Vành Trude của tàu điện ngầm thành phố Muenchen (Munich), Đức, 1994 11

3.1.3 Tàu điện ngầm tại Đài Bắc, Đài loan, 1994/1995 12

3.1.4 Đường hầm thoát nước tại Hull, Anh, 1999 13

3.1.5 Tàu điện ngầm ở Taegu, Hàn Quốc, 2000 14

3.1.6 Tuyến đường MTRC Tseung-Kwan-O, Hồng Kông, 2001 15

3.1.7 Đường ô tô vành đai A86 Paris, Pháp, 2002 15

3.1.8 Tàu điện ngầm Thượng Hải (Shanghai), Trung Quốc, 2003 16

3.1.9 Tàu điện ngầm Glion trong đường cao tốc N9, Pháp, 2005 17

3.2 Các sự cố ở trong nước 19

3.2.1 Hầm Hải Vân 19

3.2.2 Cao ốc Pacific trên đường Nguyễn Thị Minh Khai, 2007 20

3.2.3 Cao ốc Saigon Residences, 2007 21

3.2.4 Cao ốc văn phòng cho thuê tại số 102 Cống Quỳnh 22

3.2.5 Cao ốc Vĩnh Trung Plaza (Đà Nẵng) 23

3.2.6 Toà nhà Keangnam (Hà Nội) 24

3.2.7 Trạm tiếp nhận thạch cao Nhà máy xi măng Ninh Bình 25

3.3 Đánh giá sự cố các CTN hiện nay ở trong nước 25

Bài 4: Các vấn đề ĐCCT khi xây dựng CTN 28

4.1 Vấn đề sụt vòm 28

4.2 Vấn đề bùng nền 29

4.2.1 Bùng nền trong đất loại sét 29

4.2.2 Bùng nền trong đất loại cát 30

4.3 Vấn đề sụt lún mặt đất do khai đào kín 32

4.4 Vấn đề lún mặt đất xung quanh hố đào hở 34

4.5 Vấn đề của nước đối với ổn định CTN 35

4.6 Vấn đề ổn định của vách 36

4.7 Vấn đề ổn định của đất đá xung quanh CTN khi đi qua vùng có điều kiện ĐCCT không đồng nhất 36

Trang 2

4.8 Ảnh hưởng của khí cháy, khí độc trong CTN 37

Bài 5: Các thiết bị công trình tiêu nước và phương pháp tháo khô 37

5.1 Các thiết bị tiêu nước cho CTN 37

5.2 Các thiết bị tiêu nước đặt trên mặt đất 37

5.3 Các công trình tiêu nước chuyên dụng 37

5.4 Phương pháp tháo khô 37

Bài 6: Khảo sát ĐCCT cho CTN 37

6.1 Những vấn đề cần lưu ý khi khảo sát ĐCCT cho xây dựng CTN 39

6.1.1 Địa hình, địa mạo 39

6.1.2 Cấu tạo địa chất 40

6.1.3 Tính chất cơ lý của đất đá 41

5.1.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 44

6.2 Các giai đoạn khảo sát ĐCCT cho CTN 44

6.2.1 Khảo sát ĐCCT sơ lược 44

6.2.2 Khảo sát ĐCCT sơ bộ 45

6.2.3 Khảo sát ĐCCT chi tiết 46

6.2.4 Khảo sát ĐCCT bổ sung 49

Trang 3

Đây là nội dung môn học ĐCCT cho công trình ngầm Phần lớn nội dung từ các

tài liệu thu thập được của đồng nghiệp, nhà khoa học trong nước, tài liệu của nước ngoài, internet, Do biên soạn gấp cho công tác giảng dạy nên tôi chưa thống kê được hết các tác giả và nguồn dẫn, tài liệu còn có sai sót, mong được sự

bổ sung đóng góp Mọi ý kiến xin gửi vào tuhuongdcct36@gmail.com

Bài 1: Khái niệm và phân loại hố móng

Khi thi công các công trình hay một bộ phận của công trình nằm dưới mặt đất, người ta thường tiến hành đào hết phần đất ở trên mức đáy móng hay đáy công trình trước rồi mới xây dựng công trình Khi đó, hố được đào lộ thiên được gọi là

hố móng hay hố đào Tuỳ theo đặc điểm của từng loại công trình, hố móng sẽ được thi công với chiều sâu và quy mô khác nhau Chiều sâu của hố móng càng lớn thì việc tính toán, thiết kế và thi công hố móng càng phức tạp Dựa vào những đặc điểm này, người ta chia hố móng ra thành hai loại là hố móng nông và hố móng sâu

- Hệ thống bể chứa và xử lý nước thải

Khi tính toán và thi công hố móng nông, cần quan tâm đến các vấn đề như ổn định thành hố móng, nước chảy vào hố móng Do hố móng nông có chiều sâu nhỏ nên việc tính toán, thiết kế và thi công tương đối đơn giản (so với hố móng sâu)

Trang 4

- Ống góp kỹ thuật chung, trong đó đặt các đường ống cấp nước, khí đốt, điện, và cáp thông tin

- Nút vượt ngầm cho người đi bộ hoặc phương tiện giao thông nhẹ (kết hợp các ki

ốt thương mại, dịch vụ, )

- Bãi đậu xe ôtô, kho hàng

- Ga và đường tàu điện ngầm

- Tầng hầm kỹ thuật hoặc dịch vụ dưới các nhà cao tầng

- Hệ thống hầm lò trong khai thác khoáng sản

- Công trình phòng vệ dân sự

Như vậy, công trình ngầm (CTN) là một dạng hố móng sâu Đó là những công trình nằm sâu trong lòng đất Chúng có hình dáng khác nhau (hầm ngang, giếng đứng, buồng, ) tuỳ thuộc vào mục đích xây dựng công trình như khai thác mỏ (đường hầm, lò), giao thông (hầm đường ô tô, hầm đường sắt, tàu điện

ngầm, ), thủy lợi (kênh dẫn nước ngầm), thuỷ điện (gian máy, hầm dẫn, ) Hiện nay trên thế giới, việc xây dựng các công trình nằm sâu trong lòng đất là một trong những biện pháp được ưa chuộng nhằm giải toả sự đông đúc dân cư và trở thành một xu hướng tất yếu:

- Thượng Hải là một trong những thành phố lớn trên Thế Giới, ở đó người ta thường xây nhà cao tầng có 2- 3 tầng hầm, có nhà thiết kế đến 5 tầng ngầm kích thước mặt bằng lớn nhất đến 274 x 187m diện tích khoảng 51.000m2 Hố móng sâu tới 32m

- Ở Maxcơva, một gara lớn có kích thước 156 x 54 x 27m gồm 7 tầng đã được xây dựng, gần khu triển lãm thành tựu kinh tế quốc dân (VDNK) có sức chứa 2000 xe ôtô con (nếu đặt trên mặt đất cần 50.000m2)

Việc xây dựng các công trình nói trên đã dẫn đến việc phải thi công các hố móng sâu, nó đòi hỏi thiết bị và công nghệ hiện đại, các giải pháp kỹ thuật chống sạt lở

hố đào, giải quyết vấn đề nước chảy vào hố móng, mất ổn định đáy hố móng do thấm, khí độc, khí cháy,

Trang 5

Bài 2: Thực trạng xây dựng CTN ở Việt Nam

Trong những năm gần đây ở nước ta, các thành phố lớn như Hà Nội và Hồ Chí Minh thường sử dụng 2 đến 3 tầng hầm cho các nhà cao tầng Ví dụ như toà Harbour View Tower (TPHCM) cao 19 tầng và 2 tầng hầm có hố móng sâu tới 10m, dùng tường trong đất sâu tới 42m, dày 0.6m Trụ sở Vietcombank Hà Nội cao 22 tầng và 2 tầng hầm có hố móng sâu 11m, dùng tường trong đất sâu 18m, dày 0.8m Trung tâm Thương mại Chợ Mơ - Hà Nội được xây dựng với 3 tầng hầm, hố móng sâu 18m, dùng tường vây sâu 32m kết hợp xử lý bằng cọc ximăng đất ở đáy hố móng Toà nhà Pacific Place - 83 Lý Thường Kiệt (Hà Nội) có 5 tầng hầm, thi công bằng tường barrette và công nghệp Top-Down Dự án Hanoi City Complex trên đường Liễu Giai có quy mô cao 65 tầng với 4 tầng hầm,

Hà Nội đã triển khai dự án thí điểm là đường sắt đô thị đoạn Nhổn – ga Hà Nội (Tuyến 1) và Nam Thăng Long - Thượng Đình (Tuyến 2) Hai dự án này đã hoàn thành giai đoạn lập dự án khả thi Tuyến 1 gồm 9.6km cầu cạn từ Nhổn đến đường Kim Mã (trước cửa khu Ngoại giao đoàn, quận Ba Đình) và 2.9km đoạn đi ngầm từ đó đến ga Hà Nội, tức là tổng cộng có độ dài 12.5km với 15 ga Hiện nay mới giải phóng được mặt bằng khu đất có diện tích khoảng 15ha để chuẩn bị xây dựng nhà ga tại Nhổn

Hình 1: Tuyến đường sắt đô thị đoạn Nhổn - ga Hà Nội

Tuyến 2 có chiều dài 17.2 km, phần đi ngầm khoảng 12 km ở khu vực phố cổ và Trung tâm Thành phố (hình 2)

Trang 6

Hình 2: Tuyến đường sắt đô thị đoạn Nam Thăng Long - Thượng Đình

Hà Nội cũng đã và đang xây dựng một số hầm đường bộ qua nút giao thông lớn hoặc đường giao thông chính Một số hầm đường bộ ở đường Phạm Hùng được xây dựng gần như xong (từ năm 2003), nhưng cho đến nay một số vẫn đóng cửa

để đấy! Hầm đường bộ qua nút Ngã Tư sở đang được khai thác, nhưng quản lý và

sử dụng chưa được tốt lắm Hầm đường bộ qua nút Kim Liên đã xây dựng xong vào tháng 6/2009

Hình 3: Hầm chui Ngã Tư Sở

Trang 7

Hình 4: Hầm đường bộ qua nút Kim Liên đang được thi công

Hình 5: Hầm đường bộ qua nút Kim Liên đã hoàn thành

Trang 8

Hình 6: Mô hình xây dựng tầu điện ngầm ở HN trong tương lai

Thành phố Hồ Chí Minh đã lập dự án chuyển 4 nút giao thông cùng mức thành nút giao thông khác mức, bằng hình thức giao chui, bao gồm:

- Nút Nam Kỳ Khởi Nghĩa - Lý Chính Thắng

- Nút Điện Biên Phủ - Hai Bà Trưng

- Nút Xô Viết Nghệ Tĩnh - Cách Mạng Tháng Tám

- Nút quảng trường Dân chủ

Theo thiết kế ban đầu, hệ thống TĐN tại TP HCM có tổng chiều dài 54 km, 6 đường ray và 22 nhà ga và 4 tuyến Nhà ga trung tâm đặt ở Công viên 23/9, quận

1 Các tuyến TĐN sẽ được xây dựng cuốn chiếu và dự kiến đến 2010 thành phố sẽ

có 2 tuyến đưa vào hoạt động Dự án sẽ hoàn tất vào năm 2020 Mục tiêu của hệ thống TĐN nhằm thay thế 25% lượng xe gắn máy lưu thông trên đường đến năm

2010 Vào giai đoạn cuối 2020, giao thông công cộng bằng tàu điện ngầm sẽ giúp

TP HCM giảm một nửa lượng xe gắn máy lưu thông trên đường

Trang 9

Hình 7: Thi công đường hầm lò

Hiện TP HCM gọi vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài cho dự án metro thành phố Hồi giữa năm ngoái, Tập đoàn Siemens của Đức dự kiến sẽ đầu tư 2 tuyến metro tại

TP HCM, vốn tổng vốn đầu tư khoảng 800 triệu euro Trong đó, TP HCM chịu 30% vốn, còn lại vay với 100 triệu euro từ nguồn vốn viện trợ phát triển chính thức (ODA) của Đức và 20 triệu euro từ Áo Hệ thống TĐN bao gồm các tuyến:

- Bến Thành - Bình Tây - Phú Lâm - An Lạc: dài khoảng 15km, ưu tiên thực hiện trước đoạn Bến Thành - Bình Tây dài 5km

- Bến Thành - Gò Vấp: dài khoảng 11km, ưu tiên một cho đoạn Bến Thành - công viên Chiến Thắng (quận Tân Bình) dài 5km

- Bến Thành - Thủ Đức - Biên Hòa: dài khoảng 23km, ưu tiên làm trước phần Bến Thành - Thủ Đức dài 11 cây số

- Tuyến Bến Thành - Thủ Thiêm đến vùng trung tâm khu đô thị tương lai là Xóm Chông, Xóm Mới: dài khoảng 5km

Trong tương lai xa, các tuyến TĐN sẽ phát triển dần thành tuyến vòng tròn khép kín như nhiều thành phố lớn trên thế giới, đáp ứng nhu cầu đi lại ngày càng cao trong nội thành cũng như các vùng phụ cận, nhất là trên các tuyến trục trọng yếu Ngoài ra, trên tuyến hành lang Đông - Tây đang thi công hầm Thủ Thiêm chui dưới lòng sông Sài Gòn

Trang 10

Năm 2004 đã có quy hoạch xây dựng 8 bãi đỗ xe ngầm tại các địa điểm: Công trường Lam Sơn, công viên Chi Lăng, công viên Lê Văn Tám, công viên Bách Tùng Diệp, sân vận động Hoa Lư, sân bóng đá Tao Đàn, đại lộ Nguyễn Huệ (sau

chuyển về dọc đường Tôn Đức Thắng) và bãi đỗ xe số 116 – Nguyễn Du Không hiểu vì lý do gì, cho đến nay, hầu như chưa có dự án bãi đỗ xe ngầm nào tiến hành

Trên đây là một số nét về thực trạng xây dựng CTN ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh

Hình 8: Mô hình bãi đỗ xe ngầm

Hình 9: Bãi đỗ xe ô tô ngầm

Trang 11

Bài 3: Các sự cố liên quan đến điều kiện ĐCCT khi xây dựng CTN

3.1 Các sự cố ở nước ngoài

Trong mục này xin giới một số sự cố trong xây dựng CTN thành phố với các

nguyên nhân rất đa dạng và các hậu quả rất nghiêm trọng, đã xảy ra trên thế giới

từ 1994 lại đây Kinh phí xử lý khắc phục trong nhiều trường hợp đã đạt đến trên trăm triệu đô la Các ví dụ sẽ cho thấy mức độ quan trọng của công tác quy

hoạch, thiết kế, công tác khảo sát ĐCCT và công tác thi công

3.1.1 Heathrow Express Link, Anh, 1994

Tuyến Heathrow Express Link là tuyến tàu nhanh nối sân bay London với ga tàu hỏa Padington Trong khi đường hầm được thi công bằng TBM (Tunnel Boring Machine), thì hai ga tại sân bay cũng được xây dựng bằng phương pháp bê tông phun Vì phương pháp này được sử dụng lần đầu tiên để thi công trong đất sét London, do vậy người ta đã tiến hành đào hầm dẫn thử nghiệm, để có thể chứng minh là phương pháp này cũng thích hợp cho nền đất khó khăn của London và cũng để đúc rút kinh nghiệm

Mặc dù công tác thi công hầm dẫn thử nghiệm đã thành công và sau đó nhiều đoạn hầm cũng được xây dựng không xảy ra vấn đề gì, nhưng vào ngày 21 tháng

10 năm 1994 đã xảy ra sự cố Đầu tiên người ta phát hiện có vết nứt và tách vỡ

vỏ bê tông phun tại một trong ba gương thi công Sau đó xuất hiện phễu lún sụt trên mặt đất Tiếp đó sự cố lan dần ra cả hai gương còn lại Cuối cùng cả ba đoạn hầm bị sập lở, kế tiếp nhau và nhiều ngôi nhà trên mặt đất bị phá hủy

Sau khi sự cố xảy ra, người ta đã lấp đầy các khoảng trống bằng bê tông bọt Các ngôi nhà lân cận có thể bị nguy hại, đều được bảo vệ Trong quá trình khắc phục, đầu tiên đào một giếng tiết diện tròn (đường kính 50m, sâu 40m), sử dụng tường cọc khoan nhồi cắt nhau (các lỗ khoan giao cắt nhau) Phần đất các đoạn hầm bị phá hủy phía trong giếng lại được đào bằng phương pháp thông thường

3.1.2 Vành Trude của t{u điện ngầm thành phố Muenchen (Munich), Đức, 1994

Tuyến tàu điện ngầm (TĐN) U1 được kéo dài để khai thác khu hội chợ nằm tại phía đông Muenchen Các đường hầm của công đoạn thi công "vành Trude" được thi công bằng phương pháp bê tông phun Một đề nghị đặc biệt của các nhà thầu

Trang 12

là nên đào đường hầm phía dưới lớp sét cách nước, để không gây ảnh hưởng đến khối nước ngầm phía trên

Sau khi bắt đầu công tác đào đã xảy ra hiện tượng sập lở tại một gương Các thợ đào hầm không còn khả năng khống chế được nước và đất sập vào Do vậy họ đã rời khỏi hầm ngay lập tức Trên mặt đất, gần ngã tư đường phố đã xuất hiện nhanh một phễu lún sụt, cũng bị nước ập vào nhanh Một xe buýt đang đứng chờ tại ngã tư, không kịp chạy ra khỏi khu vực sập đất và bị tụt xuống phễu lún Ba hành khách đã bị chết (hình 10) Để không gây nguy hại cho khu vực xung quanh, người ta đã lấp đầy phễu sập đất bằng bê tông

Hình 10: Sự cố sập tàu điện ngầm tại Munich 1994

Để khắc phục, nhà thầu đã tiến hành thi công một vòng tường vây quanh bằng cọc khoan nhồi và đào xúc đất phía trong thận trọng, trước hết là để đào lấy thi thể người chết Khi đào, người ta phát hiện rằng chiều dày lớp đá phấn (Mergel) nằm giữa hai lớp cuội chứa nước, mỏng hơn so với trong tài liệu thiết kế Ngoài ra các khe nứt trong đá phấn chứa cát đã dẫn đến hiện tượng thấm nước và đó là nguyên nhân của sự cố

Sau đó tuyến hầm được thi công bằng cách sử dụng phương pháp buồng khí nén

3.1.3 T{u điện ngầm tại Đ{i Bắc, Đ{i loan, 1994/1995

Vào năm 1990, có năm tuyến của mạng tàu điện ngầm của thành phố Đài Bắc được tiến hành xây dựng Thoạt đầu đường hầm được thi công bằng máy khiên đào cân bằng áp lực đất, trong đất sét mềm Trong khi khởi đầu đào và khi kết

Trang 13

thúc đi ra các giếng và các các ga đã gây ra sập lở hầm vào những năm 1994 và

1995 Các sự cố này đã gây ra thiệt hại lớn về kinh tế và gây ra hư hỏng các ngôi nhà lân cận Ngoài ra một số máy khiên đào phải bỏ lại trong lòng đất

Nguyên nhân của phần lớn các sự cố là do các khối bê tông nén ép (khối bê tông

sử dụng làm tấm đệm để kích đẩy máy khiên đào), tại các tường của giếng và các hào thi công ga, đã được thi công không đảm bảo kỹ thuật Đúng ra các tấm này phải đảm bảo an toàn trong khi đẩy các đầu khiên vào và ra Các khối bê tông đặc này đã cho thấy không đủ kín nước, vì chất lượng kém và phát hiện thấy có các thứ bỏ thải trong đất (như tất, các dụng cụ bằng thép,…) Vì thế nước và vật liệu

đã xâm nhập vào tường và gây ra sập lở

Công tác khắc phục đã gặp nhiều khó khăn và gây nhiều thiệt hại về kinh tế Người ta đã sử dụng nhiều giải pháp khác nhau, như khoan phụt, đóng băng và

cả phương pháp đào sử dụng buồng khí nén

3.1.4 Đường hầm thoát nước tại Hull, Anh, 1999

Để thi công đường hầm thoát nước dài 10.5km trong khu vực phía đông của Hull, người ta sử dụng một máy khiên cân bằng áp lực đất, đường kính 3.85m Vỏ chống phía trong của đường hầm là bê tông cốt thép lắp ghép (tubing) Trong một chu trình đào, gần ngay giếng khởi hành (giếng bắt đầu để đẩy máy khiên đào) vỏ hầm phía nền đã bị biến dạng Nước và cát đã chảy vào hầm qua khe hở của vỏ tubing Để tránh gây sập lở người ta đã làm ngập toàn bộ đoạn hầm Do khối đất tụt lở vào trong đường hầm nên đã gây ra lún sụt trên mặt đất, gây hư hỏng đáng kể các ngôi nhà, đường phố và hệ thống cấp nước Kết quả đo đạc cho thấy rằng tại vị trí xảy ra sự cố các đường hầm đã lún sụt sâu đến 1.2m về phía máy khiên đào Vì vậy máy khiên đào cũng bị bỏ lại (hình 11) Công tác điều tra

đã cho thấy rằng, khi đẩy đầu đào đã gây biến động cao độ của mực nước ngầm Điều này dẫn đến hiện tượng dịch chuyển đường hầm theo phương thẳng đứng

mà đã không được tính đến trước đó Dịch chuyển này đã làm mở rộng khe nối giữa các tấm tubing và đã gây nên ụp nước, cát vào trong đường hầm

Để khắc phục sự cố, người ta đã tiến hành đóng băng khối đất xung quanh đường hầm dưới sự bảo vệ của khí nén Tiếp đó đã thi công lại các đoạn hầm bằng

phương pháp bê tông phun

Trang 14

Hình 11: Sụt lún mặt đất và giếng thi công tại đường hầm thoát nước ở Hull

3.1.5 T{u điện ngầm ở Taegu, Hàn Quốc, 2000

Khi xây dựng tuyến TĐN ở Taegu đã gặp phải tai nạn nghiêm trọng vào ngày 22 tháng 1 năm 2000 Sự cố gây phá hủy một tường hào nhồi đã dẫn đến trượt lở một phần hào thi công ga và đã vùi một xe buýt (hình 12) Ba hành khách bị chết

và lái xe bị thương nặng, các ngôi nhà ở vùng lân cận bị hư hỏng nặng

Nguyên nhân được phát hiện là khi thiết kế đã không chú ý đến một trường hợp của điều kiện ĐCTV Đó là biến động mạnh của mực nước ngầm đã gây ra dịch chuyển của các lớp cát, cuội Trường hợp này đã không được tính đến khi thiết kế tường hào nhồi

Biện pháp được sử dụng ngay là lấp đầy toàn bộ đoạn hào có sự cố và khoan phụt xi măng vào khối đất trên diện rộng Các đoạn tường không bị phá hủy cũng được gia cường, để tránh bị phá hủy khi đào lại đoạn hào Một số phần của ga được đào lại bằng phương pháp ngầm

Trang 15

Hình 12: Sụt lún mặt đất tại Taegu (Hàn Quốc)

3.1.6 Tuyến đường MTRC Tseung-Kwan-O, Hồng Kông, 2001

Tuyến đường MTRC Tseung-Kwan-O là tuyến mở rộng mạng TĐN ở Hồng Kông Khi đường hầm được xây dựng xong và công tác lắp đặt các thiết bị cơ, điện đang triển khai tại các ga ngầm, đường hầm thì xảy ra một cơn bão tràn qua khu vực Bão đã gây ra mưa to, gió lớn và một cơn sóng ập lên bờ biển vào sáng ngày 6 tháng 7 năm 2001

Phía nóc của đường hầm giữa các ga Hang Hau và Tseung-Kwan-O có một cửa, được sử dụng để vận chuyển vật liệu vào đường hầm Mặc dù cửa này được vây quanh bằng tường bê tông đề phòng nước tràn vào, nhưng khối nước vẫn đã tràn qua và làm ngập công trường Vì không có cửa ngang chắn nước nên toàn bộ 75% tuyến đường tàu điện ngầm đã bị ngập nước Các thiệt hại chính là hệ thống điện, cơ đã lắp ráp, bao gồm các tủ điện, trạm biến thế, dây dẫn, hệ thống tín hiệu cũng như các cửa ra vào ga, các cầu thang cuốn và thang máy

3.1.7 Đường ô tô v{nh đai A86 Paris, Pháp, 2002

Tuyến đường ô tô vành đai A86 phía bắc thủ đô của Pháp được triển khai trong

dự án "SOCATOP" Bộ phận chính là một đường hầm có đường kính 11m, được thi công bằng máy khiên đào hỗn hợp (Mixshield) Người ta đã chọn loại máy này do điều kiện ĐCCT rất không đồng nhất Trong đường hầm bố trí hai tầng đường với

ba làn xe và các khoang thông gió phía nóc và nền Đặc điểm thi công tại đường

Trang 16

hầm này là nền của đường xe phía dưới được thi công bằng bê tông đổ tại chỗ, cách máy khoan hầm khoảng 600m Việc cung cấp vật liệu cần thiết cho máy khoan hầm và thoát thải từ máy khoan hầm được thực hiện bằng goòng, khi nền của tầng đường phía trên đã được thi công

Ngày 5 tháng 3 năm 2002 một trong các đoàn tàu phục vụ trên đường đến gương đào bốc lửa và lan nhanh sang thùng dầu của đầu tàu điêzen Đoàn tàu được hãm dừng tự động và đội thợ tìm cách dập lửa Nhưng lửa đã không được dập tắt mà lại lan sang hệ thống băng tải, ống thông gió, xe cốp pha cho bê tông nền đường cũng như cốp pha của lớp vỏ trong Vì khói và sức nóng lan nhanh nên đường ra cửa bị chặn lại, đội thợ đã tự cứu mình bằng cách chạy vào buồng khí nén của máy khiên đào Máy khiên đào không bị phá hủy nhờ có thiết bị phun nước ở phía cuối của bộ phận kéo theo sau máy

3.1.8 T{u điện ngầm Thượng Hải (Shanghai), Trung Quốc, 2003

Trong chương trình mở rộng mạng TĐN của thành phố Thượng Hải, năm 2000 người ta bắt đầu thi công tuyến đường số 4, gọi là "đường ngọc trai" Đoạn hầm

cơ bản là đoạn qua sông Hoàng Phố, chạy từ trung tâm kinh tế mới Phố Đông về phía nội thành

Trong khi hai đường hầm đã được thi công bằng máy khiên đào áp lực đất thì xảy

ra sự cố khi đào đường hầm ngang dưới lòng sông, đoạn gần bờ Trước khi đường hầm ngang ở độ sâu gần 35m bị sập lở, nước và vật liệu đã ụp vào mạnh đến mức những người thi công không thể ngăn cản nổi Trong khi họ đang tìm cách tự bảo vệ mình thì xuất hiện lún sụt mạnh trên mặt đất, gây hư hại lớn đến các ngôi nhà lân cận và các công trình xây dựng khác Một số tòa nhà cao tầng, thương mại đã bị hư hại nặng, bị sập hoặc có nguy cơ sập đổ nên đã được kéo đổ (hình 13) Đê ngăn nước lũ trên bờ cũng bị phá hoại mạnh Nhiều thời điểm đã có nguy

cơ bị ngập lụt vì sông Hoàng phố có lượng nước lớn trong thời kỳ này Cả hai đường hầm lún sâu hàng mét và bị ngập nước, vỏ hầm bị phá hủy

Người ta xác định nguyên nhân của sự cố là khối đất được đóng băng nhằm đảm bảo an toàn cho công tác thi công đường hầm ngang đã bị phá hủy Công tác khắc phục đã được triển khai rất phức tạp, tốn kém, mất nhiều thời gian, do quy

mô rộng của sự cố

Trang 17

Hình 13: Phá sập nhà sau khi xảy ra sự cố đường hầm tuyến TĐN số 4 Thượng Hải

3.1.9 T{u điện ngầm Glion trong đường cao tốc N9, Pháp, 2005

Ngày 22/2/2005, trong quá trình thi công tuyến mới M2 của TĐN Glion (thuộc dự

án đường cao tốc N9), khi thực hiện công tác đào hầm phía dưới cung điện

St.Laurent thì xảy ra sự cố Nước ngầm và đất chảy vào đường hầm làm cản trở quá trình thi công (hình 14) Đồng thời trên bề mặt xuất hiện hố sụt do nền đất

đã bị rỗng (hình 15) Khi nóc của đường hầm (chiều sâu 15m) được khai đào, các trầm tích không ổn định chứa đầy nước chảy vào hầm ngầm và tạo ra một hang lớn lên đến bề mặt Hai tòa nhà đã được tạm thời di tản vì lý do an toàn Nhiều biện pháp khác nhau đã thực hiện nhằm củng cố các khu vực bị sụp đổ và để bắt đầu lại với việc xây dựng đường hầm

Hình 14: Nước ngầm và đất chảy vào phần ngầm dưới cung điện St.Laurent

Trang 18

Hình 15: Hố sụt trên tuyến M2 tại cung điện St.Laurent

Hình 16: Gia cố tường chắn bê tông sau sự cố

Trước tiên, hang đã được ổn định bởi phương pháp đông lạnh đất với nitơ lỏng Sau đó, để ngăn chặn dòng chảy của đất và nước, người ta tạo ra một rào chắn nhân tạo thành đường hầm Từ bề mặt, với một máy khoan, người ta duy trì một bức tường các cột bê tông song song gia cố với thép nghiêng (hình 16) ở khoảng cách khoảng 17 m từ vị trí của bề mặt đường hầm tại thời điểm của sự cố Cuối cùng, họ lấp đầy hang bằng bê tông và cát

Các ví dụ trên cho thấy các sự cố xảy ra trong xây dựng CTN thành phố trên thế giới do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong mọi khâu công tác từ khảo sát, thiết

kế đến thi công, cũng như sự phức tạp của điều kiện ĐCCT, ĐCTV

Trang 19

Khi thi công đào hố móng sâu, việc giữ ổn định vách và đáy hố móng hết sức phức tạp, quyết định tới sự ổn định công trình Và từ đó đã xảy ra nhiều sự cố liên quan đến hố móng sâu cho dù độ sâu nhỏ, phạm vi hẹp hơn nhiều so với bãi đỗ

xe ngầm hay TĐN Phần lớn các sự cố đó xảy ra phần lớn ở thành phố HCM, dưới đây là những sự cố tiêu biểu:

3.2.1 Hầm Hải Vân

Hầm Hải Vân nằm trong tuyến đường giao thông huyết mạch QL1, là ranh giới giữa tỉnh Thừa Thiên Huế và Đà Nẵng Hầm Hải Vân được thi công xuyên qua núi, bắt đầu từ tháng 5/2001 và hoàn thành vào 6/2005 Trong quá trình thi công, nhiều sự cố đã xảy ra và dưới đây là những sự cố tiêu biểu

Sáng 10/9/2001, khi đang khoan vào sâu trong lòng núi thì bất ngờ một sự cố đã xảy ra Sự cố sạt lở từ phần đỉnh vòm phía trước gương đào thông lên mái dốc cửa hầm tại lý trình +29m Cả công trường nháo nhào, máy móc ngưng hoạt động Khi nguy cơ sạt lở bên trong đường hầm mỗi lúc một cao thì bên ngoài cửa hầm trời vẫn mưa như trút nước khiến công việc khắc phục càng trở nên khó khăn Phương án xử lý là bịt kín phần hở dưới gương hầm bằng đá hộc đồng thời bơm bêtông từ trên xuống Sau 24 giờ bơm ròng rã, sự cố đã được khắc phục Ngày 20/1/2002, khi hầm thông gió đã đào được 600m thì nước ngầm đột nhiên phun ra từ gương và vòm hầm Lưu lượng của mạch nước ngầm ước tính đến 88.3 lít/giây đã khiến hơn 100m hầm thông gió chìm trong nước Hàng chục máy bơm được huy động, nhưng nước ngầm nhiều đến nỗi phía Nhật phải cử người bay về nước mang máy bơm qua ứng cứu Sau 15 ngày hụp lặn trong nước và rồi công trình lại tiếp tục được thi công

Trang 20

3.2.2 Cao ốc Pacific trên đường Nguyễn Thị Minh Khai, 2007

Theo thiết kế, cao ốc Pacific có quy mô 26 tầng và 3 tầng hầm Đơn vị thi công đã đào sâu khoảng 18m để xây dựng các tầng hầm, đồng thời làm các bức tường vây với khu nhà xung quanh Theo nhận định ban đầu, trong quá trình đổ bêtông tường vây có sót một lỗ thủng với đường kính khoảng 20cm ở độ sâu 20m so với mặt đất, cách đáy 25m Khi lỗ thủng này bị vỡ ra thì nước ngầm từ bên khu nhà hai tầng của Viện KHXH chảy sang, kéo theo cát làm toàn bộ phần móng của tòa nhà Viện KHXH (vốn là những khối nhà cũ, tồn tại từ khá lâu) bị hổng dẫn đến đổ sập dần (hình 17) Theo đánh giá của PGS.TS Đặng Hữu Diệp, tài liệu khảo sát ĐCCT có nhiều thiếu sót

"Hồ sơ khảo sát địa chất chỉ nêu ra mặt cắt ĐCCT cấu tạo đất nền và các tính chất thông thường của các lớp đất Về ĐCTV, trong hồ sơ chỉ nêu mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu 9.1-9.4m cách mặt đất, ngoài ra không có các thông số khác về nước ngầm Chính vì vậy khi thiết kế không dự báo được hiện tượng nước xói ngầm đã xảy ra

Về thiết kế hố móng của cao ốc Pacific có lẽ chỉ chú ý đến sự ổn định của vách hố móng, mà không quan tâm đến trạng thái giới hạn có thể xảy ra ở đáy hố móng (bùng nền) Chính vì vậy nên thiết kế khi sử dụng hồ sơ khảo sát địa chất có tầng chứa nước ngầm phân bố ở độ sâu 10.4-10.6m đến 42.9-44.1m, nhưng không dự báo được trạng thái giới hạn có thể xảy ra ở hố móng gây ra bục đáy và xói ngầm dẫn đến hậu quả nghiêm trọng

Trong quá trình thi công hố móng, hình như không thực hiện quan trắc theo dõi

và công tác giám sát công trình cũng không chu đáo Bằng chứng là khi đã phát hiện kết cấu công trình xung quanh lún nứt nhưng nhà thầu xây dựng vẫn không kịp thời chú ý phân tích để đánh giá khả năng xảy ra sự cố Chính vì vậy sự cố bục đáy xói ngầm xảy ra có vẻ như đột ngột nhưng sự thật hiện tượng này đã xảy ra trước đó một thời gian."

Ý kiến của GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng và KS Nguyễn Tráng về sự cố này như sau: "Tường tầng hầm bằng bêtông cốt thép dày 1m, thi công bằng công nghệ tường trong đất, khi đào đất để thi công tầng hầm thứ 5 thì phát hiện một lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có kích thước 0.2m x 0.7m, dòng nước rất mạnh kéo theo nhiều đất cát chảy từ ngoài vào qua lỗ thủng của tường tầng hầm Công

Trang 21

nhân đã dùng hết cách nhưng không thể bịt được lỗ thủng Nước kéo theo đất cát chảy ào ào vào tầng hầm, công nhân phải thoát khỏi tầng hầm để tránh tai nạn có thể xảy ra Theo chúng tôi, nguyên nhân chủ yếu của sự cố này là chất lượng thi công tường tầng hầm không tốt Lỗ thủng lớn ở tường tầng hầm có thể là do đổ

bê tông không đúng quy trình và dùng Bentonite không đúng yêu cầu gây sạt lở đất ở hố đào Đất cát sạt lở lẫn với Bentonite chèn vào bêtông làm cho bêtông bị rời xốp tạo nên lỗ thủng Đất bên ngoài tầng hầm là cát pha bão hoà nước, là loại cát chảy, nên phải dùng loại Bentonite đặc biệt có dung trọng = 1.15g/cm3

, chứ không được dùng loại thông thường cho đất loại sét có = 1.04g/ cm3

Mặt khác, mực nước dưới đất bên ngoài tầng hầm rất cao (ở cốt –1.5m), lỗ thủng

ở tường tầng hầm nằm ở độ sâu 20m, tức là có cột nước với áp lực lớn chênh nhau đến 18.5m Với một cốt nước, có áp lực 18.5atm như vậy, chứa đầy trong tầng cát bồi tích hạt nhỏ và cát pha bão hòa nước, thì khi có lỗ thủng ở tầng hầm cho nó thoát, dòng chảy sẽ rất mạnh kéo theo đất cát chảy vào tầng hầm đồng thời làm rỗng xốp, làm xói lở và phá hoại đất nền của móng các công trình lân cận, khiến cho các công trình đó bị biến dạng, bị sụt lún, thậm chí bị phá hoại"

Hình 17: Khu nhà đã đổ sập hoàn toàn, khu nhà còn lại phía sau cũng bị nứt

3.2.3 Cao ốc Saigon Residences, 2007

Công trình cao ốc Saigon Residences (11 Thi Sách, Q.1, TP.HCM) đang thi công phần hố đào sát chân chung cư Cosaco (5 Nguyễn Siêu) thì phía dưới công trình

Trang 22

có túi nước phụt lên khá mạnh, làm hỏng đất khu vực, dẫn đến lún sụt nền đất khu vực Hàng trăm người sống ở chung cư Cosaco kinh hoàng khi cả 5 tầng lầu

và tầng trệt của chung cư cùng bị chấn động mạnh, tòa nhà nghiêng hẳn sang bên trái, độ nghiêng có thể nhìn thấy bằng mắt thường

Sự cố xảy ra khiến lề đường bị lún, sụt một hố sâu 4mx 6m ngay trước cửa chung

cư, một cột điện và một cây me bị gãy

Hình 18: Chung cư Cosaco số 5

Nguyên Siêu bị nghiêng chiều 31-10

Hình 19: Lề đường Nguyễn Siêu bị sụp một hố

sâu

3.2.4 Cao ốc văn phòng cho thuê tại số 102 Cống Quỳnh

Theo giấy phép xây dựng do UBND Q.1 cấp, công trình này có qui mô một tầng hầm, một tầng trệt, một tầng lửng và chín tầng lầu Trong quá trình thi công tầng hầm thì một khoảnh đất hơn 5m2 sát vách chung cư này bất ngờ đổ sụt xuống phần hầm công trình lân cận (hình 20) Khoảng đất bị sụt là phần diện tích sát vách căn hộ B001 của ông Nguyễn Hồng Quân Xung quanh hố sụt còn nhiều vết nứt dài tại phần lối đi phía sau chung cư và bên dưới căn hộ B001 còn có nhiều hàm ếch Trước đó, tại hầm thi công đã bị sạt lở một vệt dài khoảng 10m sâu vô trong gần 1m, đe dọa nghiêm trọng mặt đường còn lại

Trang 23

Hình 20: Phần đất bị sụt và đường nội bộ bị khoét sâu hư hỏng nặng

3.2.5 Cao ốc Vĩnh Trung Plaza (Đ{ Nẵng)

Vào ngày 01/03/2008, tại khu vực tiếp giáp giữa khu Thương xá Vĩnh Trung và khu vực dân cư thuộc phường Vĩnh Trung (quận Thanh Khê) đã xảy ra sạt lở đất tường vây tầng hầm dẫn đến nhà của một số hộ dân bị nứt, lún (hình 21)

Nguyên nhân của sự cố này được đơn vị thi công - Công ty Đức Mạnh - đưa ra là

ở khu vực thi công xuất hiện địa chất xấu?! Ông Lương Đức Trí - đại diện Công ty Đức Mạnh - cho biết: "Công ty đã dừng thi công và đang tiến hành đóng cọc, gia

cố nền đất, làm taluy tại khu vực sụt lún"

Dưới góc độ khoa học, các chuyên gia cho rằng nguyên nhân chính là do khảo sát không kỹ và thiếu giám định phản biện khoa học

Hình 21: Toàn cảnh công trình và khu vực sụt lún (bên phải)

Trang 24

3.2.6 Toà nhà Keangnam (Hà Nội)

Đoạn vỉa hè dài chừng 100m ngay phía trước công trình tòa nhà cao nhất Việt Nam (73 tầng) có dấu hiệu lún từ trước Tết Âm lịch 2010 Lúc này, nửa đoạn đường phía trong đã bắt đầu nghiêng, lớp gạch lát bị ép nứt vỡ và sụt lún Khu vực bị sụt lún đều nằm tiếp giáp tầng hầm, phần vỉa hè tiếp giáp tầng hầm bị lún mạnh nhất Ngoài ra phần nền đường tiếp giáp cũng bị lún, có thể thấy rõ bằng mắt thường Nhiều người đi bộ thường xuyên qua đoạn vỉa hè này phải tránh để không bước vào khu vực lún Ông Vũ Quốc Chinh (Tổng hội Xây dựng Việt Nam) cho rằng nếu vỉa hè bị lún ngay cạnh chân khu vực xây dựng khu nhà cao 73 tầng thì trách nhiệm chủ yếu vẫn phải thuộc về bên thi công Ông lý giải: "Kết cấu tầng đất nếu ảnh hưởng cũng chỉ một phần nhỏ Nguyên nhân chính có thể do khi thi công, họ đã tiến hành "kè" chống lún không chặt Bởi vậy, mặt đường khu vực này mới nghiêng và sụt sâu tới 30 cm" Cho đến nay, đơn vị thi công mới lát lại vỉa hè, còn đường chỗ lún nhiều bị đọng nước khi trời mưa (hình 22)

Hình 22: Đường Phạm Hùng bị võng lún đoạn giáp với tầng hầm Keangnam

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	2,29 MB