Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 1
CHỈ DẪN THIẾT KẾ HẦM ĐI BỘ
1. Các thuật ngữ
1.1 Mác bê tông là cường độ nén mẫu tiêu chuẩn bê tông tại thời điểm 28 ngày sau
khi đổ.
1.2 Hệ số phản lực nền đất là trị số thể hiện áp lực đất tác dụng trở lại kết cấu do đất
bị biến dạng.
1.3 Góc nội ma sát đất là trị số thể hiện ma sát giữa các hạt đất.
1.4 Áp lực đất chủ động: dưới tác dụng của đất phía sau, tường bị chuyển dịch hoặc
bị quay về phía trước nhằm giảm bớt áp lực dẫn tới hình thành một nêm đất trượt
dọc mặt sau tường, tạo ra một sự cân bằng mới. Chính khối đất này đã tạo ra một
áp lực ngang sau lưng tường và được gọi là áp lực đất chủ động.
1.5 Áp lực đất tĩnh: dưới tác dụng của đất phía sau nhưng do tường quá vững chắc
nên nó không bị dịch chuyển hay bị quay và vẫn tạo được sự cân bằng. áp lực đất
tác dụng nên tường khi đó được gọi là áp lực đất tĩnh. Như vậy áp lực đất tĩnh
lớn hơn áp lực đất chủ động.
1.6 Áp lực thuỷ tĩnh: là áp lực nước tác dụng lên kết cấu.
1.7 Cấp chống thấm: là trị số áp lực nước tính bằng át mốt phe tác dụng trên bề mặt
mà kết cấu vẫn chịu được không cho nước thấm qua.
1.8 Tải trọng xe thiết kế: là trọng lượng của loại xe giả định dùng để thiết kế kết cấu.
1.9 Tổ hợp tải trọng là nhóm các tải trọng có thể xảy đồng thời tại một thời điểm nào
đó trong suốt quá trình thi công và sử dụng kết cấu.
1.10 Hệ số tải trọng: là các trị số xét tới các khả năng bị sai khác giữa thực tế sử dụng
và giá trị tính toán.
1.11 Thân hầm: là phần chính nằm ngang dưới lòng đường
1.12 Cửa hầm: là phần nằm trên vỉa hè có bố trí cầu thang lên xuống hầm
1.13 Mái hầm là phần mái che đường xuống hầm.

2. Nghiên cứu đầu tư xây dựng hầm đi bộ
2.1 Nghiên cứu quy hoạch xây dựng đô thị
Cần phải nghiên cứu quy hoạch một cách đầy đủ để có cơ sở hình thành ý tưởng
đầu tư. Quy hoạch đô thị nghiên cứu phải được lập cho tương lai với khoảng thời
gian tối thiểu 10 tới 20 năm.
2.2 Điều tra lưu lượng người đi bộ
Việc điều tra lưu lượng người đi bộ phải dựa trên cơ sở quy hoạch chung hạ tầng,
liên quan tới các chính sách phát triển vận tải của đô thị. Ví dụ chiến lược hạn
chế giao thông cá nhân, phát triển giao thông công cộng có ảnh huởng rất lớn tới
số lượng người đi bộ.
2.3 Lựa chọn quy mô và vị trí đặt hầm đi bộ
Quy mô hầm đi bộ dựa trên việc phân tích lưu lượng người đi bộ tại các giờ cao
điểm và khả năng thông qua của đường hầm. Theo các nghiên cứu thì khả năng
thông qua đường hầm rộng 4m là 2000người/giờ, còn tại cầu thang rộng 2.5m là
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 2
1500 người/giờ. Tuy vậy kích thước tối thiểu đường hầm theo phương ngang
không nhỏ quá 3m còn theo phương đứng không nhỏ hơn 2.3m.
Vị trí đặt hầm trên nguyên tắc tạo sự thuận tiện nhất cho người đi bộ. Hầm
thường bố trí tại các nút giao lớn, nhà ga, bến tàu xe, các khu thương mại, trường
học hay nơi tập trung đông dân cư.



Một số dạng bố trí hầm đi bộ tại các nút giao
3. Công tác khảo sát địa hình
3.1 Phạm vi đo vẽ bình đồ

Bình đồ được lập tỷ lệ 1/500. Phạm vi đo vẽ tối thiểu 50m ra hai bên tính từ tim
hầm. Bình đồ cần phải thể hiện chi tiết địa hình địa vật phục vụ cho công tác
thiết kế và tổ chức thi công.
3.2 Đo vẽ trắc dọc và đóng cọc tim hầm
Trắc dọc hầm được đo với tỷ lệ1/200. Phạm vi đo vẽ 20m về hai phía tính từ
tường đầu hầm. Cần phải đóng cọc tim hầm, với hầm thẳng tối thiểu đóng hai
cọc. Độ chính xác cọc tim hầm tương đương các điểm đường chuyền cấp II.
3.3 Lập lưới khống chế
Lập lưới tam giác giải tích cấp I phục vụ cho công tác định vị hầm.
4. Công tác thăm dò địa chất và nước ngầm
4.1 Khoan địa chất
Công tác khoan được thực hiện bằng máy khoan xoay kết hợp lấy mẫu thí
nghiệm. Số lượng lỗ khoan trên cơ sở quy mô hầm và tính đồng nhất của địa
tầng. Việc khoan thường được kết hợp với xuyên tiêu chuẩn SPT. Chiều dài lỗ
khoan về nguyên tắc phải vào tầng đất chịu lực có SPT lớn hơn 30 từ 5 tới 8m.
Trường hợp chưa gặp nền đá hoặc cuội sỏi thì chiều sâu khoan không nên nhỏ
hơn 5 lần bề rộng đáy hầm. Để có đầy đủ số liệu đánh giá chính xác hơn về nền
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 3
đất có thể dùng thêm xuyên tĩnh. Lỗ khoan còn được dùng để xác định cao độ
mực nước ngầm và lấy mẫu nước.
4.2 Lấy mẫu thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm gồm có mẫu phá huỷ và mẫu không phá huỷ. Các mẫu lấy cần
phải được bảo quản và đánh dấu cẩn thận trước khi gửi về phòng thí nghiệm. Số
lượng mẫu thí nghiệm phải đảm bảo mô tả được toàn bộ các lớp đất đá. Thông
thường khoảng cánh lấy mẫu thí nghiệm: 02m/1mẫu còn khoảng cách lấy mẫu hồ
sơ: 0.5m/1 mẫu.

4.3 Các chỉ tiêu cần đánh giá.
Đối với đất dính: Xác định thành phần hạt P%, các chỉ tiêu vật lý, các giới hạn
chảy, dẻo, hệ số thấm K, lượng tiêu hao, nén 1 trục nở hông tự do, nén cố kết Cv
(cho một số mẫu đại diện).
Đối với đất rời: Xác định P%, các góc nghỉ, eMax , eMin
Công tác thí nghiệm sẽ được lựa chọn và yêu cầu riêng cho từng mẫu.
5. Các yêu cầu về cấu tạo
5.1 Tĩnh không hầm
Đối với hầm đi bộ tĩnh không đứng không nhỏ hơn 2.3m còn tĩnh không ngang
không nhỏ hơn 3m.
5.2 Độ dốc trong hầm
Độ dốc hầm tạo điều kiện thoát nước tốt về hố tụ nước. Độ dốc dọc và ngang lớn
nhất không nên quá 1%.
5.3 Cầu thang lên xuống hầm
Bề rộng cầu thang không nhỏ hơn 2.5m. Độ dốc cầu thang không nên quá 1:2.
Chiều cao bậc thang không quá 20cm. Khi số bậc nhiều hơn 16 bậc sẽ phải bố trí
chiếu nghỉ. Mặt bậc thang phải được tạo nhám hoặc có gờ chống trượt.
5.4 Cấu tạo mái hầm
Trong điều kiện mưa nhiều như nước ta thì nên làm mái che hầm. Mái che phải
gọn nhẹ, thông thoáng, không làm mất tầm nhìn tại các nút giao. Mái che phải có
kiến trúc đẹp và hài hoà đối với cảnh quan xung quanh.















Một số dạng kiến trúc mái hầm bằng khung kính
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 4

5.5 Cửa thoát hiểm
Khi hầm dài nên bố trí cửa thoát hiểm phòng khi có sự cố.
6. Các yêu cầu bảo đảm khai thác
6.1 Chống thấm
Chống thấm là điều kiện bắt buộc đối với công trình hầm đi bộ. Việc chống thấm
tốt sẽ vừa bảo đảm tuổi thọ của công trình đồng thời không gây mất mỹ quan
trong đường hầm.
6.2 Chiếu sáng
Độ chiếu sáng trong hầm phải đủ để phục vụ cho khai thác. Hệ thống chiếu sáng
cần phải được bố trí gọn gàng, dễ thay thế và sửa chữa.
6.3 Thông gió
Tính toán thông gió bảo đảm thoát hết khí thải, hơi nước và luôn cung cấp không
khí sạch cho hầm.
6.4 Thoát nước
Hệ thống thoát nước cần phải đủ khả năng thoát nước trong các điều kiện thông
thường.
6.5 Phòng chống cháy nổ
Phải bố trí các thiết bị phòng chống cháy nổ

6.6 Biển báo chỉ đường
Đối với đường hầm có rẽ ngoặt cần phải đặt biển báo chỉ đường theo đúng quy
định.
7. Các yêu cầu về mỹ thuật
Hầm đi bộ là công trình công cộng phục vụ cho người đi lại hàng ngày nên vấn đề
thẩm mỹ là rất quan trọng. Mái hầm không gây cản trở tầm nhìn và phải phù hợp
với cảnh quan đường phố. Màu sắc trong hầm phải hài hoà, có thể kết hợp trình
bầy tranh phong cảnh.
8. Các vấn đề về tính toán
8.1 Triết lý thiết kế
Đã có nhiều triết lý được áp dụng trong tính toán thiết kế công trình như theo ứng
suất cho phép, theo nội lực cho phép và ở nước ta cũng như rất nhiều nước hiện
đang áp dụng rộng rãi triết lý thiết kế theo trạng thái giới hạn. Theo triết lý này
kết cấu được xem xét tại các trạng thái giới hạn có thể xảy ra mà vượt quá các
trạng thái đó là coi kết cấu bị phá hoại. Thông thường có ba trạng thái giới hạn:
trạng thái giới hạn cường độ có liên quan tới cường độ và độ ổn định của kết cấu,
trạng thái giới hạn sử dụng có liên quan tới ứng suất, biến dạng và vết nứt trong
kết cấu, trạng thái giới hạn cực hạn do các tải trọng đặcbiệt như động đất, va tàu,
xe, Các trạng thái giới hạn đều được xem xét theo phương trình sau
S h
i
Y
i
Q
i
≤ fR
n
=R
r


Đối với các tải trọng khi dùng giá trị cực đại của Yi thì h
i
=h
D
h
R
h
L
>0.95
Đối với các tải trọng khi dùng giá trị cực tiểu của Yi thì
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 5
0.1
1
£=
lRD
i
hhh
h

Yi là hệ số tải trọng.
F là hệ số sức kháng.
hi là hệ số điều chỉnh tải trọng: hệ số liên quan tới tính dẻo, tính dư và tầm quan
trọng trong khai thác.
h
D
là hệ số liên quan tới tính dẻo

h
R
là hệ số liên quan tới tính dư
h
l
là hệ số liên quan tới tầm quan trọng khai thác
Qi là nội lực
Rn là sức kháng danh định của cấu kiện
Rr là sức kháng tính toán
8.2 Tải trọng
Kết cấu hầm đi bộ thi công đào và lấp cần phải được thiết kế đủ để chịu các tải
trọng hiện tại và các tải trọng có thể xuất hiện trong suốt quá trình khai thác hầm
như là sự thay đổi của mực nước ngầm, của áp lực đất hay của sự đào bới sau này
dọc theo thân hầm. Kết cấu hầm cần phải chịu các tải trọng sau đây:
- Tĩnh tải (DC) gồm có tĩnh tải bản thân kết cấu, tĩnh tải các thiết bị phục vụ trong
khai thác, lực kéo dự ứng lực.
- Áp lực đất theo phương thẳng đứng (EV)
- Áp lực đất đắp gia tải (ES)
- Áp lực đất ngang (EH)
- Lực đẩy nổi (WA)
- Hoạt tải người đi bộ (PL).
- Áp lực thẳng đứng do hoạt tải trên mặt đường (LS)
- Động đất (EQ)
- Lực co dãn do ảnh hưởng của nhiệt độ (TU), co ngót (SH) và từ biến (CR)

Tải trọng đất theo phương đứng
Tải trọng đất theo phương thẳng đứng bằng tích số của chiều dầy lớp phủ và trọng
lượng đơn vị đất đắp có xét tới ảnh hưởng do biến dạng của đất xung quanh. Áp
lực thẳng đứng do đất đắp có thể tính theo công thức sau:


hp
v

ga
= (tf/m
2
).
Trong đó:
- g là trọng lượng đơn vị thể tích đất đắp trên đỉnh hầm (tf/m3).
- h là chiều dầy lớp đất trên đỉnh hầm (m).
- a là hệ số áp lực đất thẳng đứng phụ thuộc vào bề rộng hầm, chiều dầy đất đắp
trên đỉnh hầm và điều kiện đỡ dưới đáy móng hầm, có thể tính theo quy trình
22TCN-18-79 như sau.
a=1+A.m.tgj
m=tg
2
(45
o
-j/2)

)

2(
.
2
h
HDS
h
HS
A -=

Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 6

khi
D
h
h
HS
³
.
lấy
D
h
A = .
+ Góc ma sát trong của đất đắp trên đỉnh hầm j=30
o
.
+ H là chiều cao hầm (m).
+ B là bề rộng hầm (m).
+ S là hệ số phụ thuộc đất nền được lấy như sau:
Nền rất cứng (đá, móng cọc): S=15.
Nền chặt (cát, trừ cát xốp, sét pha cát, sét từ dẻo cứng tới cứng): S=10
Nền mềm yếu (cát xốp, sét cát và sét dẻo mềm): S=5.

Tải trọng xe trên mặt đường
Tải trọng xe cộ trên mặt đường tác dụng theo phương đứng được xem xét thông
qua sự phân bố của tải trọng bánh xe qua lớp đất đắp. Khi chiều dầy lớp đất đắp

nhỏ hơn 600mm thì có thể bỏ qua ảnh hưởng phân bố tải trọng của đất đắp mà
tính kết cấu như đặt trực tiếp bánh xe. Trường hợp chiều dầy lớp đất đắp lớn hơn
600mm thì tải trọng bánh xe được xem phân bố đồng nhất trên một diện tích hình
chữ nhật có các cạnh bằng kích thước của diện tích tiếp xúc của bánh xe và tăng
thêm 1.15 lần chiều dầy lớp đất đắp nếu đắp bằng vật liệu dạng hạt hoặc bằng 1
lần nếu đắp bằng vật liệu khác. Tại các vùng tải trọng bánh xe phân bố chồng lên
nhau thì tải trọng sẽ được cộng lại. Ảnh hưởng của hoạt tải có thể bỏ qua đối với
hầm một thân nếu chiều dầy lớp đất đắp lớn hơn 2400mm và lớn hơn chiều dài
nhịp bản, còn đối với hầm có từ hai thân trở lên nếu chiều dầy lớp đất đắp lớn hơn
khoảng cách giữa các tường hai đầu hầm. Trị số mô men trong bản bê tông do tải
trọng và xung kích tính toán theo phân bố qua lớp đất đắp sẽ không được lấy lớn
hơn trị số đó tính trong trường hợp đặt xe trực tiếp.
Kết cấu hầm còn có thể phải chịu các tải trọng vượt quá do sự phát triển của tải
trọng tương lai như trục các xe chở máy biến thế, chở đầu máy xe lửa, chở các kết
cấu lớn Do vậy mà hầm sẽ được thiết kế với một tải trọng tối thiểu bằng
2400mm đất đối với bất kỳ chiều dầy lớp phủ hiện tại nào.

Áp lực đất ngang
Áp lực đất ngang phụ thuộc vào mặt đất tự nhiên tại vị trí hầm cắt qua. Cần phải
xem xét những thay đổi áp lực đất ngang trong suốt thời gian khai thác và chia
thành áp lực trong điều kiện ngắn hạn và áp lực lâu dài. Thí dụ sự tăng áp lực đất
từ áp lực chủ động ngay sau khi thi công cho tới áp lực đất tĩnh về sau này, hay sự
thay đổi mực nước ngầm, Khi có hố đào ở song song và gần cạnh hầm thì có thể
gây ra mất cân bằng đối với áp lực ngang ở mỗi bên thành hầm. Trong trường hợp
này hầm có thể phải được neo giữ hoặc hệ thống chống vách của đường hầm đào
bên cạnh phải được gia cố tốt. Vì những lý do này mà hầm cần phải được thiết kế
để chịu được áp lực đất ngang không cân bằng. Áp lực đất giảm bớt do việc thi
công đường hầm bên cạnh được xác định bằng tích số của áp lực ngang EH với hệ
số triết giảm. Giá trị triết giảm này thường lấy bằng 0.5.
Dưới đây là các sơ đồ áp lực đất tác dụng lên kết cấu trong điều kiện ngắn hạn và

lâu dài. Trong mỗi trường hợp đó có áp lực lớn nhất và nhỏ nhất có thể xảy ra. Về
ti nghiờn cu ng dng cụng ngh
thit k v xõy dng hm GTT Vit Nam


Ch dn thit k Hm i b 7
nguyờn tc trong trng hp kt cu hm ngm thỡ ỏp lc t ngang ln nht
khụng vt quỏ ỏp lc t tnh. Tuy nhiờn khi tớnh toỏn an ton thỡ cú th xột ti
giỏ tr ỏp lc ngang bng vi ỏp lc thng ng cú hiu.

D
H
h2
h1
hd
Mặt đất thiên nhiên
Tải trọng rải đều
Mặt n-ớc ngầm tạm thời
áp lực đất tĩnh áp lực do n-ớc ngầm
Kết cấu hầm
Mặt n-ớc ngầm ban đầu
áp lực đất chủ động
áp lực do n-ớc ngầm
áp lực ngang cực tiểu áp lực ngang cực đại
Sơ đồ áp lực đất ngắn hạn
D
H
Sơ đồ áp lực đất lâu dài
áp lực đất tĩnh
áp lực do n-ớc ngầm

áp lực ngang cực tiểu
Kết cấu hầm
áp lực do n-ớc ngầm
áp lực đất thẳng đứng
áp lực ngang cực đại
h1
hd
h2
Tải trọng rải đều
Mặt n-ớc ngầm ban đầu
Mặt đất thiên nhiên


y ni
Khi mc nc ngm nm cao hn ỏy hm thỡ phi xột y ni. Lc y ni trờn
mt n v chiu di hm bng ỏp lc y ni nhõn vi b rng ỏy hm. T s
gia tng trng lng kt cu hm v t p trờn nh hm vi lc y ni gi l
h s an ton SF. Kt cu c xem l n nh khi tr s SF=1.1
Trong tớnh toỏn cn quan tõm ti vic thay i cao mc nc ngm trong tng
lai.

Lc do co ngút v nhit
Lc do co ngút v nhit s do ct thộp dc trong kt cu chu. Nú s khụng
c a vo s phõn tớch kt cu khung ca v hm.

Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 8

Động đất
Nói chung đối với kết cấu ngầm ảnh hưởng của động đất là không lớn như đối với
kết cấu trên mặt đất. Theo quy trình 22TCN272-01 thì không cần xem xét ảnh
hưởng đó, trừ khi kết cấu ngầm cắt ngang qua vùng đứt gẫy đang hoạt động.
Trong quá trình động đất, nền đất bị dao động và hoá lỏng. Khi đó đất hai bên kết
cấu được xem như chất lỏng có trọng lượng đơn vị bằng với trọng lượng đất ở
trạng thái bão hoà. Tải trọng tác dụng lên kết cấu gồm hai phần: Thành phần tĩnh
giống như áp lực nước tĩnh tác động ngược chiều lên kết cấu và thành phần động
giống như áp lực nước động tác dụng cùng chiều lên kết cấu. Lực động đất tác
dụng lên bản thân kết cấu bằng tích số của hệ số động đất ngang với trọng lượng
cấu kiện.

8.3 Hệ số tải trọng và các tổ hợp tải trọng
Hệ số tải trọng và các tổ hợp tải trọng được cho trong bảng sau:

Các TTGH DC
EH
EV
ES
PL
LS
WA TU
CR
SH
EQ
Cường độ n 1.75 1.00 0.5/1.2

-
Cực hạn n nq 1.00 - 1.00
Sử dụng 1.00 1.00 1.00 1.0/1.2


-

Đối với các tải trọng lâu dài hệ số n có thể có các giá trị như sau

Loại tải trọng Hệ số n
Cực đại Cực tiểu
DC 1.25 0.9
EH
- Chủ động
- Tĩnh


1.5
1.35


0.9
0.9

EV 1.3 0.9

Đối với tổ hợp Cực hạn khi xét dùng hệ số nq=0.5 cho các tải trọng PL và LS

Ngoài các trường hợp tải trọng đặc biệt như động đất, mất cân bằng áp lực do có
đường hầm đào song song bên cạnh hay các tải trọng phục vụ thi công khác thì
kết cấu hầm tối thiểu cần phải xem xét chịu được các trường hợp tải trọng sau:
- Trường hợp 1: Bao gồm toàn bộ tải trọng đứng và tải trọng ngang xét trong
điều kiện lâu dài.
- Trường hợp 2: Bao gồm toàn bộ tải trọng đứng. Tải trọng ngang xét trong điều

kiện lâu dài ở một phía còn phía kia là tải trọng ngắn hạn. Do chịu tải trọng
ngang không cân bằng như vậy nên khi tính toán đối với kết cấu hộp cần xét
tới hai trường hợp cho tấm đỉnh hầm là có liên kết chống chuyển vị ngang và
trường hợp không có.
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 9
- Trường hợp 3: Bao gồm toàn bộ tải trọng đứng, áp lực đất ngang xét trong điều
kiện ngắn hạn, không xét nước ngầm.
- Trường hợp 4: Bao gồm chỉ trọng lượng đất đắp theo phương đứng, áp lực đất
ngang trong điều kiện lâu dài có xét nước ngầm.

8.4 Kiểm toán các cấu kiện vỏ hầm và đất nền
Kiểm toán các cấu kiện vỏ hầm và đất nền theo quy trình 22TCN272-01 bao gồm
các việc sau:
8.4.1 Kiểm toán cường độ
- Kiểm toán theo mô men:
M
r
= j M
n
³ M
u

Trong đó
Mr là sức kháng mô men tính toán của mặt cắt
Mn là sức kháng mô men tiêu chuẩn của mặt cắt
Mu là mô men tính toán của mặt cắt do ngoại tải.

j là hệ số sức kháng mô men.
- Kiểm toán theo lực cắt:
V
r
= j V
n
³ V
u

Trong đó
Vr là sức kháng cắt tính toán của mặt cắt
Vn là sức kháng cắt tiêu chuẩn của mặt cắt
Vn=Vc+Vs
Vc là sức kháng cắt do bê tông
Vs là sức kháng cắt do cốt thép
Vu là lực cắt tính toán của mặt cắt do ngoại tải.
j là hệ số sức kháng cắt.

8.4.2 Kiểm toán nứt
Đối với nứt trong kết cấu bê tông cốt thép thường là khó tránh khỏi. Việc kiểm
toán nứt được thực hiện thông qua việc tính toán bố trí lượng cốt thép thường
để chống lại sự xuất hiện nhiều vết nứt và hạn chế bề rộng vết nứt. Để thực hiện
điều đó trong tính toán ta khống chế ứng suất trong cốt thép ở trạng thái sử
dụng không vượt quá trị số f
sa
.


y
c

a
s
f
Ad
Z
f 6.0
)(
3/1
£=

- dc là khoảng cách từ tim cốt thép tới mép ngoài chịu kéo. Trong tính toán lấy
dc £ 50mm
- A là diện tích bê tông có cùng trọng tâm cốt thép chịu nén được giới hạn bởi các
mép ngoài của mặt cắt ngang và một đường thẳng song song với trục trọng tâm.
Trong tính toán lấy chiều dầy lớp bê tông phủ nhỏ hơn 50mm.
- Z là thông số bề rộng vết nứt.
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 10
Trường hợp hầm bằng bê tông cốt thép đúc tại chỗ trị số Z được tính theo công
thức: Z=27500/b
Trong đó b=1+d
c
/(0.7d), với d là khoảng cách từ mặt chịu nén tới trọng tânm
cốt thép chịu kéo.

Trị số Z không lấy lớn hơn 17500N/mm.


8.4.3 Kiểm toán cường độ đất nền
- Điều kiện kiểm toán
q
r
= j q
n
³ q
u


trong đó
q
r
là sức chịu tải tính toán của nền đất
q
n
là sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất
q
u
là áp lực đáy móng do ngoại tải.
j là hệ số sức chịu tải.
Sức chịu tải danh định có thể tính theo công thức của Terzaghi
q
n
=cN
c
s
c
+qN
q

+0.5gBN
g
s
g



)2/45(cos
2
2
f
+
=
a
a
N
q



ffp
tan)2/75.0( -
= ea


f
cot)1( -=
qc
NN



÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-= 1
cos2
tan
2
f
f
g
g
p
K
N

trong đó
c là lực dính đơn vị của nền đất
f là góc nội ma sát của nền đất
s
c
=1.3 và s
g
=0.8 cho đáy móng hầm hình chữ nhật
K

pg
được tra bảng.

- Một cách khác có thể áp dụng tính cho nền đất bằng cách so sánh trọng lượng
khối đất trước khi đào nằm trong phạm vi kết cấu hầm với tổng trọng lương đất
đắp trên đỉnh hầm và trọng lượng bản thân kết cấu hầm. Trong trường hợp này
xét mực nước ngầm nằm dưới đáy kết cấu hầm.
Công thức kiểm toán
Wso ≥ Ws + Wc + PL
trong đó
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 11
Wso là trọng lượng khối đất trước khi đào nằm trong phạm vi hình chiếu
thẳng đứng từ mép ngoài kết cáu lên mặt đất
Ws là trọng lượng đất đắp trên đỉnh hầm
Wc là trọng lượng bản thân kết cấu hầm.
PL là trọng lượng người đi.

8.5 Tính toán lún nền đất
Công thức chung để tính toán lún nền đất

ò
=D
H
dHH
0
e


trong đó
H là chiều sâu tính lún
e là trị số ứng biến nền đất dưới tác dụng của tải trọng.
8.5.1 Lún tức thời
Lún tức thời thường được đề cập đối với đất hạt mịn như bùn, sét có độ bão hoà
nhỏ hơn 90% hay với đất hạt lớn khi hệ số thấm từ 10
-3
m/s trở lên. Từ kết quả
phân tích tương tác với nền đất ta có công thức tính độ lún tức thời nền đất như
sau:

Fs
s
o
ImI
E
BqH
2
1
'
m
-
=D
trong đó
q
o
là trị số ứng suất đáy móng
m là số nút có liên quan tới độ lún DH. Tạiđiểm giữa tấm m=4, tại biên
m=2 và tại góc m=1.

8.5.2 Lún cố kết
Lún cố kết thường được đề cập đối với các loại đất hạt mịn ở trạng thái bão hoà
hoặc gần bão hoà. Công thức tính lún cố kết trong đất có độ cố kết bình thường
như sau:


0
0
0
'
'
log
1 p
pp
e
HC
H
c
D
+
+
=D
trong đó
C
c
là chỉ số nén lún
e
o
là hệ số rỗng của nền đất tương ứng khi đạt trị số C
c

.
H là chiều dầy lớp đất tính toán. Khi lớp đất có chiều dầy lớn hơn 6m thì
được phân chia thành các lớp có chiều dầy 2 tới 3m. Độ lún của nền
sẽ được tính bằng tổng cộng độ lún của các lớp riêng rẽ.
p’
0
là áp lực có hiệu tại điểm giữa của H.
Dp ứng suất tăng trung bình trong lớp đất H do áp lực đáy móng công
trình.

Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 12
8.6 Tính toán trị số phản lực nền
Dưới tác dụng của tải trọng từ kết cấu hầm truyền xuống làm biến dạng nền đất.
Sự biến dạng đó gây ra phản lực. Trị số phản lực nền đất k
s
được xác định bằng tỷ
số giữa trị số biến đổi ứng lực nén Ds và trị số biến dạng tương ứng Dd theo
phương trình:

d
s
D
D
=
s
k (MN/m

3
)
Các giá trị này có thể có được từ thí nghiệm nén tấm phẳng. Mối quan hệ giữa
lực nén s và biến dạng d nói chung là không theo quy luật đường thẳng. Trị số
phản lực nền đất k
s
có thể lấy bằng độ dốc của đường tiếp tuyến với đường quan
hệ s-d tại gốc toạ độ hay độ dốc của đường cát tuyến cắt đường quan hệ tương
ứng với hai trị số d=0 và d=25.4mm.
Trị số phản lực có thể tính thông qua trị số mô đun đàn hồi nền đất


)1(
2
m
-
=
B
E
k
s
s
(MN/m
3
)
- Es là mô đun đàn hồi nền đất (Mpa)
- B là bề rộng móng (m)
- m là hệ số Poatxông. Đối với đất giá trị m thường được lấy bằng 0.35.
Nếu xét từ phương trình độ lún tức thời ta có



Fss
s
IIBEH
q
k
'
1
=
D
D
=
-
s
s
E
E
2
1
'
m
-
= (m
2
/MN)
- Is là hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào tỷ số L’/B’, chiều dầy địa tầng gây lún H, hệ
số Poát xông m và chiều sâu đặt móng D. Hệ số này được tính theo công thức


21

1
21
III
s
m
m
-
-
+=
Chiều dầy địa tầng gây lún thường được lấy bằng 5 lần kích thước cạnh nhỏ của
móng H=5B và bằng hằng số dùng chung để tính cho tất cả các hình chữ nhật có
kích thước nhỏ hơn được phân chia từ móng.
- I
F
là hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào tỷ số L/B, hệ số Poát xông m và chiều sâu
đặt móng D. Hệ số này phản ánh tới việc độ lún giảm đi khi móng đặt càng sâu.

Các hệ số I
1
và I
2
được xác định bằng các phương trình của Steinbrenner như sau


ú
ú
û
ù
ê
ê

ë
é
+++
+++
+
+++
+++
=
)1
11(
ln
)11(
)11(
ln
1
22
22
22
222
1
NMM
NMM
NMM
NMM
MI
p


Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam



Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 13

÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
++
=
-
1
tan
2
22
1
2
NMN
MN
I
p


'
'
B

L
M = ;
'
B
H
N =
- B’ và L’ là các kích thước nhỏ và lớn của diện tích phân bố áp lực. Đối với điểm
giữa diện phân bố thì B’=B/2, L’=L/2 còn với điểm góc thì B’=B, L’=L
Sau khi có trị số phản lực nền đất k
s
(MN/m
3
) ta tiến hành tính toán quy đổi về các
trị số Spring tại các nút của phần tử kết cấu được phân chia tương ứng.
Trị số spring SP=k
s
xA (MN/m)
- A là diện tích bao quanh nút (m
2
). Việc xác định trị số A theo nguyên tắc phân bố
như sau: Giả sử móng được chia làm n hình chữ nhật bằng nhau, mỗi hình có
diện tích A1 và có các đỉnh là các nút. Với nút nằm ở góc của móng thì diện
tích A=1/4A1. Với nút nằm trên biên móng A=2x(1/4)A1=1/2A1. Các nút nằm
trong thì A=4x(1/4)A1=A1.
Các trị số spring này sẽ là các điều kiện biên để giải kết cấu hầm.
9. Một số giải pháp xử lý nền móng
9.1 Móng cọc tre, cọc gỗ
Khi chiều dầy lớp đất yếu trong phạm vi nhỏ hơn 3m và điều kiện nước ngầm
cao thì có thể xem xét việc sử dụng móng cọc tre hay cọc gỗ. Mục đích của các
loại cọc này nhằm cải thiện các điều kiện làm việc như tăng sức kháng cắt cho

đất đồng thời chèn ép tạo độ chặt cho đất.
9.2 Móng cọc BTCT đúc sẵn
Loại móng này dùng khi chiều dầy tầng đất chịu lực ở sâu. Đầu cọc được ngàm
vào trong đáy hầm theo đúng quy định.
9.3 Móng thay đất
Khi chiều dầy lớp đất yếu <=3m và hầm đặt nông thì có thể xem xét giải pháp
thay phần đất yếu phía trên bằng vật liệu đất tốt (như cát hạt thô và đầm chặt).
















Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 14















MỤC LỤC
1. CÁC THUẬT NGỮ 1
2. NGHIÊN CỨU ĐẦU TƯ XÂY DỰNG HẦM ĐI BỘ 1
2.1 Nghiên cứu quy hoạch xây dựng đô thị 1
2.2 Điều tra lưu lượng người đi bộ 1
2.3 Lựa chọn quy mô và vị trí đặt hầm đi bộ 1
3. CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA HÌNH 2
3.1 Phạm vi đo vẽ bình đồ 2
3.2 Đo vẽ trắc dọc và đóng cọc tim hầm 2
3.3 Lập lưới khống chế 2
4. CÔNG TÁC THĂM DÒ ĐỊA CHẤT VÀ NƯỚC NGẦM 2
4.1 Khoan địa chất 2
4.2 Lấy mẫu thí nghiệm 3
4.3 Các chỉ tiêu cần đánh giá. 3
5. CÁC YÊU CẦU VỀ CẤU TẠO 3
5.1 Tĩnh không hầm 3
5.2 Độ dốc trong hầm 3
5.3 Cầu thang lên xuống hầm 3

5.4 Cấu tạo mái hầm 3
5.5 Cửa thoát hiểm 4
6. CÁC YÊU CẦU BẢO ĐẢM KHAI THÁC 4
6.1 Chống thấm 4
6.2 Chiếu sáng 4
6.3 Thông gió 4
6.4 Thoát nước 4
6.5 Phòng chống cháy nổ 4
6.6 Biển báo chỉ đường 4
7. CÁC YÊU CẦU VỀ MỸ THUẬT 4
8. CÁC VẤN ĐỀ VỀ TÍNH TOÁN 4
8.1 Triết lý thiết kế 4
8.2 Tải trọng 5
8.3 Hệ số tải trọng và các tổ hợp tải trọng 8
Đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ
thiết kế và xây dựng hầm GTĐT ở Việt Nam


Chỉ dẫn thiết kế Hầm đi bộ 15
8.4 Kiểm toán các cấu kiện vỏ hầm và đất nền 9
8.4.1 Kiểm toán cường độ 9
8.4.2 Kiểm toán nứt 9
8.4.3 Kiểm toán cường độ đất nền 10
8.5 Tính toán lún nền đất 11
8.5.1 Lún tức thời 11
8.5.2 Lún cố kết 11
8.6 Tính toán trị số phản lực nền 12
9. MỘT SỐ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG 13
9.1 Móng cọc tre, cọc gỗ 13
9.2 Móng cọc BTCT đúc sẵn 13

9.3 Móng thay đất 13