Tính Toán Gia Cố Tạm Cửa Vào Hầm Qua Nền Đất Yếu

1. Định Hướng Tương Lai Cho Công Trình Hầm

Việc thi công hầm qua nền đất yếu luôn là thách thức lớn trong ngành xây dựng, đặc biệt tại các cửa vào hầm - nơi điều kiện địa chất thường phức tạp và biến đổi mạnh. Báo cáo này trình bày phương pháp tính toán gia cố tạm sử dụng phần mềm phân tích địa kỹ thuật PLAXIS 3D.

                Mục tiêu: Xác định giải pháp gia cố tạm hiệu quả cho cửa vào hầm khi thi công qua vùng
                đất yếu, đảm bảo an toàn và ổn định kết cấu trong suốt quá trình đào hầm.
            

2. Bối Cảnh Hiện Nay

2.1 Hình ảnh công trường thực tế

Hình I: Hầm qua tầng đất yếu - Đất dạng bùn

Hình II: Hầm qua Hang Karto - Đất cát pha

Hình III: Hầm qua nền đất thông thường

3. Trình Tự Thi Công Xử Lý Nền

Khảo sát địa chất chi tiết vùng cửa vào hầm

Thiết kế và thi công hệ neo vượt trước

Lắp đặt vì chống thép tạm thời

Khoan phụt gia cố nền hầm

Thi công vỏ hầm sơ cấp và thứ cấp

4. Giải Pháp Gia Cố

4.1 Thành phần kết cấu gia cố

Neo vượt trước cửa vào hầm

Hệ thống neo vượt trước được thiết kế để gia cường vùng đất phía trước gương đào, tạo điều kiện ổn định cho quá trình thi công.

Vì chống thép

Kết cấu vì chống thép được lắp đặt ngay sau khi đào để chịu tải trọng đất và đảm bảo ổn định tạm thời cho không gian hầm.

5. Mô Hình Tính Toán Bằng Phần Tử Hữu Hạn

5.1 Ví dụ mô hình tính toán - 10m đoạn cửa vào hầm

H1: Mô hình tính toán hầm 3D

H2: Mô hình kết cấu gia cố

H3: Trình tự thi công PLAXIS

5.2 Chỉ tiêu tính toán

                Lưu ý quan trọng: Chỉ tiêu nền thay đổi trước và sau khi khoan phụt - Các thông số về
                cường độ, module biến dạng được cập nhật theo kết quả thí nghiệm hiện trường.
            

6. Kết Quả Tính Toán

6.1 Kết quả chuyển vị hầm

Kết quả tính toán chuyển vị nền hầm: Hiện tượng đẩy trồi lên được quan sát tại đáy hầm do ứng suất dư trong nền đất yếu.

Vector chuyển vị: Phân tích vector chuyển vị cho thấy xu hướng đẩy trồi tại vùng nền hầm.

6.2 Kết quả ứng suất nền

                Nhận xét: Ứng suất kéo nền hầm do các phần tử chịu kéo gây ra có thể dẫn đến phá hoại,
                nên chiều dài thanh neo phải đủ lớn để chống chịu và truyền hết ứng suất kéo này vào nền.
            

7. Phân Tích Hệ Số An Toàn

7.1 Trước khi gia cố

Fs = 0.9 Hệ số an toàn tính toán

[Fs] = 1.15 Hệ số an toàn cho phép

                Nhận xét: Đào đến đâu gia cố đến đó và xét đến hệ số ổn định tổng thể của từng gương
                đào, hệ số an toàn tính toán Fs=0.9 nhỏ hơn hệ số an toàn cho phép [Fs]=1.15. Vì vậy phải cần
                    biện pháp gia cố.
            

7.2 Sau khi gia cố

Fs = 1.270 Hệ số an toàn tính toán

[Fs] = 1.15 Hệ số an toàn cho phép

                Nhận xét: Đào đến đâu gia cố đến đó và xét đến hệ số ổn định tổng thể của từng gương
                đào, hệ số an toàn tính toán Fs=1.270 đều lớn hơn hệ số an toàn cho phép [Fs]=1.15.
                Giải pháp gia cố đảm bảo yêu cầu.
            

8. Kiểm Tra Nội Lực Của Vì Chống Và Thép Neo

8.1 Kết quả nội lực

15.83 Tấn Lực dọc N_max

6.617 Tấn Moment M_max

3.8 Tấn Lực dọc neo N_max

8.2 Trình tự kiểm toán

Các giá trị nội lực được kiểm tra theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép và neo đất:

Kiểm tra khả năng chịu lực dọc của vì chống
Kiểm tra khả năng chịu moment uốn
Kiểm tra kéo sức neo

                Kết luận kiểm toán: Các giá trị nội lực đều nằm trong vùng bao an toàn. Sơ đồ kiểm toán
                các giá trị nội lực cho thấy kết cấu gia cố đáp ứng yêu cầu thiết kế.
            

9. Kết Luận & Kiến Nghị

Kết luận

Giải pháp gia cố tạm bằng hệ neo vượt trước kết hợp vì chống thép và khoan phụt nền là hiệu quả cho đoạn cửa vào hầm qua nền đất yếu
Hệ số an toàn sau khi gia cố đạt Fs=1.270 > [Fs]=1.15, đảm bảo yêu cầu ổn định
Các nội lực trong kết cấu gia cố đều nằm trong phạm vi cho phép

Kiến nghị

Tiếp tục theo dõi và quan trắc chuyển vị trong quá trình thi công
Điều chỉnh thông số nếu cần thiết dựa trên kết quả quan trắc thực tế
Áp dụng phương pháp tính toán PLAXIS 3D cho các đoạn hầm tương tự

10. Ứng Dụng Thực Tế

Phương pháp tính toán này đã và đang được áp dụng tại các dự án:

Nút giao hầm vận hành: Dự án cấp nước chuỗi đô thị Sơn Tây - Hà Nội cho thủ đô Hà Nội
Đường hầm vận hành tháp điều áp: Nhà máy thủy điện Bác Ái - Khánh Hòa

📑 Xem bản trình bày đầy đủ

Slide thuyết trình gốc trên Canva

Mở Canva →

Báo cáo được thực hiện bởi đội ngũ kỹ sư Công ty Cổ phần Tư vấn T27
Tháng 7/2025

Tính Toán Gia Cố Tạm Cửa Vào HầmQua Nền Đất Yếu