Trường ĐH GTVT
Bộ môn CTGTTP và CTT
----------------------

PHÂN TÍCH KẾT CẤU
HẦM GIAO THÔNG

1


CIV.Phân tích kết cấu hầm giao thông

1. Khái niệm chung
2. Hầm xuyên núi dạng Vòm tựa trên đất đá
3. Hầm xuyên núi dạng Vòm kê trên tường thẳng đứng
4. Hầm dạng kết cấu vùi trong đất (272-05) .

2


1.Khái niệm chung
 Phức tạp phụ thuộc nhiều yếu tố: địa chất, dạng kết cấu, công nghệ….
Cơ sở là môn cơ học vật rắn biến dạng, cơ học kết cấu, đặc điểm của sự
tác dụng tương hỗ giữa kết cấu và khối địa tầng bao quanh công trình hầm:
- Nhóm 1: Không xét đến sự tác động tương hỗ, kết cấu được tính
với những tải trọng đã biết.
- Nhóm 2: Tải trọng do đất đá xung quanh được chia làm tải trọng
chủ động, tải trọng bị động (lực kháng đàn hồi) và tải trọng đặc biệt. áp lực
đất đá coi như đã biết còn lực kháng đàn hồi được xác định bằng tính toán
tuỳ thuộc vào sơ đồ tác dụng của tải trọng và quan hệ giữa các đặc trưng
biến dạng của kết cấu và địa tầng.

- Nhóm 3: Tải trọng tác dụng lên vỏ hầm do áp lực đất đá không giả
thiết trước mà được xác định do kết quả giải bài toán tiếp xúc về tác dụng
tương hỗ của vỏ hầm và địa tầng.
PP nhóm 1 và phần lớn các PP nhóm 2 dựa trên Cơ học kết cấu.
PP nhóm 3 dựa trên các lời giải cổ điển hoặc các lời giải số của môn Cơ học
vật rắn biến dạng.

3


do

do

2. Hầm xuyên núi dạng Vòm tựa
trên đất đá

Dạng vòm có chiều dày không đổi

Dạng vòm có chiều dày thay đổi

4


1.1.1. Các yêu cầu cơ bản về sử dụng không gian ngầm
Khi thiết kế và xây dựng công trình hầm giao thông:
phải sử dụng không gian ngầm tiết kiệm,
chi phí xây dựng thấp
khai thác công trình đạt hiệu quả cao.
a)Đối với hầm đường ô tô và hầm đường sắt

bố trí đủ yêu cầu khổ giới hạn thông xe trên tuyến
xét đến nhu cầu mở rộng trong tương lai
xét bố trí hệ thống thiết bị phụ trợ và hệ thống vận hành bảo dưỡng hầm
Việc mở rộng kết hợp với mục tiêu khác phải được chủ đầu tư chấp thuận.

5


1.1.1. Các yêu cầu cơ bản về sử dụng không gian ngầm
b) Đối với hầm giao thông đô thị
Khi không có yêu cầu đặc biệt, không gian trong hầm đường sắt và hầm đường ô tô
trong đô thị phải tuân thủ các yêu cầu chung.
Hầm cho người đi bộ ngoài các yêu cầu nêu trên, khi thiết kế và xây dựng nên xem
xét đến việc sử dụng không gian trong hầm cho các mục tiêu khác kết hợp và phải
được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

6


1.1.2. Các yêu cầu cơ bản về chỉ giới xây dựng công trình hầm
giao thông
phạm vi chỉ giới xây dựng công trình hầm do các cấp có thẩm quyền phê duyệt
 Chỉ giới xây dựng hầm qua núi:
Khi xây dựng hầm đường ô tô và hầm đường sắt qua núi
a)Chỉ giới giới xây dựng công trình hầm đặt nông:
cho khu vực cửa hầm
đoạn hầm đặt nông
(bao gồm hầm chính, hầm lánh nạn, hầm phụ trợ khác)
được xây dựng theo công nghệ thi công đào hở.
b) Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt sâu:

cho khu vực hầm và hệ thống công trình phụ trợ ngầm trong lòng núi
công nghệ thi công NATM hoặc công nghệ thi công hầm bằng máy TBM.
7


1.1.2. Các yêu cầu cơ bản về chỉ giới xây dựng công trình hầm
giao thông
 Chỉ giới xây dựng hầm giao thông đô thị
Khi xây dựng hầm đường ô tô và hầm đường sắt trong đô thị
a)Chỉ giới giới xây dựng công trình hầm đặt nông:
cho hệ thống công trình hầm
(hầm giao thông, hầm phụ trợ và cửa hầm)
được xây dựng theo công nghệ thi công đào hở.
b) Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt sâu:
cho khu vực hầm và hệ thống công trình phụ trợ ngầm
theo công nghệ thi công máy TBM….
c) Đối với hầm qua sông được xây dựng theo công nghệ thi công hầm dìm
theo chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt nông
mặt đất được tính từ đáy sông.
8


1.1.3. Yêu cầu về xây dựng liên quan đến chỉ giới xây dựng

 Đối với các hầm giao thông qua núi
Không cho phép xây dựng bất cứ công trình trên mặt đất hoặc công trình ngầm
vi phạm hành lang bảo vệ công trình ngầm.
Trong trường hợp cần thiết phải có các giải pháp kỹ thuật đặc biệt đảm bảo an
toàn cho công trình hầm đã xây dựng.


9


1.1.3. Yêu cầu về xây dựng liên quan đến chỉ giới xây dựng
 Đối với các hầm giao thông đô thị đặt nông.
a) Có thể xây dựng đường giao thông, các công trình công cộng như công
viên, bãi đỗ xe và các công trình cộng cộng khác trên mặt đất trong phạm vị
hành lang bảo vệ công trình hầm
nhưng không cho phép xây dựng kết cấu móng có tải trọng tập trung gây ảnh
hưởng đến công trình hầm bên dưới.
b) Khi xây dựng các công trình bên cạnh hành lang bảo vệ công trình ngầm có
móng đặt sâu phải xét đến các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công trình đó.

10


1.1.3. Yêu cầu về xây dựng liên quan đến chỉ giới xây dựng
 Đối với các hầm giao thông đô thị đặt sâu.
a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông đô thị phải xác định chỉ giới kiểm soát an
toàn hầm không vi phạm nền móng các công trình đã xây dựng trước đó. Trường hợp vi
phạm trong giới hạn cho phép (không phạm chí giới xây dựng công trình hầm đặt sâu)
có thể thực hiện được nhưng phải có các giải pháp kỹ thuật đặc biệt nhằm không ảnh
hưởng đến công trình đã xây dựng.
b) Không được xây dựng cắt qua các hành lang bảo vệ công trình ngầm phục vụ quốc
phòng hoặc các công trình đặc biệt quan trọng khác.
Trong trường hợp cần phải cắt qua phải được Thủ tướng chính phủ cho phép.
c) Khi xây dựng các công trình trên mặt đất, nền móng các công trình không được vi
phạm chỉ giới kiểm soát an toàn hầm và phải xét đến các ảnh hưởng tương hỗ giữa các
công trình đó.
11



1.Nguyên tắc thiết kế chung
1.2.

Yêu cầu về vật liệu thi công công trình hầm

 Yêu cầu chung
phải tuân theo những yêu cầu chung về vật liệu xây dựng
phải phù hợp với công nghệ xây dựng hầm và các yêu cầu khác
nhằm tạo ra hệ thống kết cấu công trình bền vững

12


1.2.

Yêu cầu về vật liệu thi công công trình hầm

đảm bảo các nguyên tắc sau:
• Ưu tiên sử dụng vật liệu xây dựng sẵn có trong nước,
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.
• Vật liệu không gây độc hại, ô nhiễm môi trường,
hạn chế gây ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm.
• Phế thải trong xây dựng phải tính đến hậu quả kinh tế và phương pháp xử lý.
• Vật liệu xây dựng đảm bảo yêu cầu chống ồn và bụi
ảnh hưởng đến cư dân ở phạm vi xây dựng.
• Toàn bộ các phần lộ ra trong hầm phải sử dụng vật liệu chống cháy nổ.
• Tuổi thọ của vật liệu xây dựng dùng trong công trình hầm giao thông
ít nhất phải bằng tuổi thọ công trình.

13


1.2.

Yêu cầu về vật liệu thi công công trình hầm

 Yêu cầu về vật liệu thông thường:
bao gồm kết cấu thép, neo thép,
bê tông phun, bê tông và bê tông cốt thép,
kết cấu chống đỡ bằng gang, vữa xi măng và phụ gia cho bê tông…
dùng trong hầm giao thông, hầm đô thị (địa chất yếu, nước ngầm cao)
vật liệu xây dựng phải đảm báo các yêu cầu sau:
- Nên chọn vật liệu bê tông mác không thấp hơn 28Mpa
có độ chống thấm cao để xây dựng kết cấu vỏ hầm.
- Kết cấu mặt đường bê tông xi măng được sử dụng trong hầm đường ô tô,
với hầm đường sắt phải dùng tà vẹt bê tông cốt thép
hoặc kết cấu ray đặt trực tiếp, không được dùng tà vẹt gỗ hoặc vật liệu dễ cháy.
- Hệ thống kết cấu phụ trợ trong hầm phải chọn loại vật liệu
có khả năng chống cháy nổ cao.
14


1.2.

Yêu cầu về vật liệu thi công công trình hầm

 Yêu cầu về vật liệu đặc chủng:
bao gồm bê tông tự chống thấm, vật liệu phòng nước,
vật liệu khe nối cho kết cấu vỏ hầm,

vật liệu gia cố đất trong quá trình đào hầm.
Khi sử dụng vật liệu đặc chủng phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Phụ gia dùng cho bê tông và vữa xi măng
không gây tác dụng có hại đối với môi trường.
- Vữa hoặc hóa chất sử dụng gia cố nền đất khi đào hầm
và bơm sau vỏ hầm phải chọn loại không độc hại
với môi trường nước ngầm, đặc biệt khi xây dựng hầm giao thông trong đô thị.

15


1.2.

Yêu cầu về vật liệu thi công công trình hầm

 Yêu cầu về vật liệu đặc chủng:
- Hạn chế sử dụng tấm chì chèn khe nối trong kết cấu vỏ hầm lắp ghép.
Trong trường hợp có yêu cầu sử dụng, không được để mối nối thi công
có tấm chì chèn khe lộ ra bên trong hầm.
- Vật liệu PVC hoặc các loại vật liệu khác làm lớp phòng nước
chỉ được lắp đặt sau kết cấu bê tông vỏ hầm.
- Vật liệu cao su, tấm chặn nước (Waterstop) bằng vật liệu PVC
lắp đặt trong khe nối kết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép,
hoặc các khớp nối các đoạn hầm dìm phải thiết kế cấu tạo đảm bảo chống cháy.

16


1.Nguyên tắc thiết kế chung
1.3. Yêu cầu cơ bản khi thiết kế và thi công công trình hầm giao

thông
 Khi lựa chọn vị trí tuyến hầm phải xem xét:
các điều kiện địa hình, địa kỹ thuật, khí tượng thủy văn
phù hợp với quy hoạch tổng thể khu vực,
tổng thể tuyến đường, quy hoạch mạng lưới giao thông
(chủ đầu tư phê duyệt)
 Hầm giao thông phải đảm bảo các yêu cầu:
về kỹ thuật, khai thác sử dụng,
vệ sinh công nghiệp, phòng chống cháy nổ, an toàn giao thông,
chi phí thấp cho công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình sử dụng.

17


1.Nguyên tắc thiết kế chung
1.3. Yêu cầu cơ bản khi thiết kế và thi công công trình hầm giao
thông
 Khi lập thiết kế :
giải pháp phù hợp cũng như giải pháp công nghệ thi công hợp lí
hạn chế thấp nhất các khó khăn gặp phải khi đào hầm
kiểm soát chất lượng công trình và giá thành xây dựng.
 Hầm giao thông được xây dựng phải đảm bảo luôn khô ráo:
phải thiết lập các giải pháp như lớp phòng nước,
kết cấu ngăn cách nước hoặc các giải pháp kỹ thuật đặc biệt khác
trong mọi trường hợp không cho nước thấm chảy vào hầm.
 Bề mặt bê tông trong hầm phải đảm bảo:
phẳng nhẵn, không cho phép dùng vữa trát hoàn thiện.
Khi có yêu cầu bề mặt bê tông trong hầm sơn bằng loại sơn chịu nước.
18



2. Thiết kế mặt bằng công trình
• Ưu tiên hướng tuyến thẳng hoặc đường cong bán kính lớn
(chiều dài công trình là ngắn nhất, kích thước tiết diện nhỏ nhất, thi
công dễ và vận hành thuận tiện).
• Hầm đường ô tô trên đường cong, bán kính đường cong nằm tối
thiểu ngoài yêu cầu về cấp đường phải thỏa mãn tầm nhìn 2 chiều
cho xe với tốc độ thiết kế. Đường cong đó nên bố trí gần các cửa
hầm.
• Cấu tạo mặt bằng của một công trình hầm:
- một hầm chính phục vụ cho phương tiện đi lại và các
buồng kỹ thuật để phục vụ cho công tác vận hành, duy tu, sửa chữa
công trình.
- nhiều hầm với đảm nhiệm các chức năng khác nhau(có
thêm các hầm phụ, hầm lánh nạn, hầm ngang… )
19


2. Thiết kế mặt bằng công trình
HTG

HN
HLN

HC

20


2. Thiết kế mặt bằng công trình


•Khi phải xây dựng hai hầm gần nhau hoặc xây dựng hầm gần các
công trình khác, phải xem xét các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công
trình đó.
•Đối với hầm cho người đi bộ, không gian trong hầm ngoài yêu cầu
đảm bảo giao thông, nên xem xét đến các yêu cầu khai thác các
dịch vụ khác kết hợp như khu bán hàng, trưng bày sản phẩm…
nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm cũng như đảm bảo môi
trường và an toàn giao thông.

21


2. Thiết kế mặt bằng công trình

2.1. Hầm đường sắt và mêtro
2.2. Hầm đường bộ

22


3. Thiết kế mặt cắt dọc công trình

3.1. Hầm đường sắt và mêtro
3.2. Hầm đường bộ

23


4. Thiết kế Mặt cắt ngang


4.1. Các dạng mặt cắt ngang cơ bản
của công trình hầm giao thông
4.2. Hầm đường sắt và mêtro
4.3. Hầm đường bộ và hầm chui đô thị

24


Nguyên tắc thiết kế hầm giao thông
5.

Thiết kế kết cấu vỏ hầm

5.1. Nguyên lý chung
5.2. Cấu tạo vỏ hầm
6.

Cao độ và vị trí cửa hầm

6.1. Xác định cao độ của hầm
6.2. Lựa chọn vị trí cửa hầm
7.

Bố trí tuyến giao thông trong hầm
25