Ảnh hưởng của thi công hố đào sâu tới sụt lún của công trình lân cận

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 19 
ẢNH HƯỞNG CỦA THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU TỚI 
SỤT LÖN CỦA CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 
ĐỖ TUẤN NGHĨA*, NGUYỄN VĂN HÙNG**, 
TRỊNH XUÂN HƢNG***, TỐNG HUY MẠNH**** 
The influences of deep excavation construction in adjacent structures 
Abstract: The paper deal with the influences of deep excavation 
construction in adjacent structures. Soils behave is stumulated by Mohr-
Coulonb and Hardening models. The prediction results from calculation are 
correspondent to the mesured. In the study, for soil setlment Hardening 
model is more exactly than Mohr-Coulonb and the structures with piles 
foundation are influenced a little. 
1. GIỚI THIỆU CHUNG * 
Do nhu cầu sử dụng không gian ngầm ngày 
càng lớn, các hố đào trong quá trình thi công 
công trình ngày càng sâu và rộng hơn. Tuy 
nhiên, việc thi công hố đào sâu gây ra rất nhiều 
vấn đề đặc biệt là sụt lún mặt đất trong quá trình 
đào có thể gây nghiêng, thậm chí sụp đổ công 
trình lân cận. Về cơ bản, có 2 kiểu sụt lún là 
kiểu dốc và kiểu lòng chảo. Sụt lún kiểu dốc 
xuất hiện với độ sụt lớn nhất nằm ngay cạnh 
khu vực đào trong khi sụt lún kiểu lòng chảo sẽ 
tạo ra máng lún bên cạnh khu vực đào. Bởi vậy, 
* Khoa Công trình-Đ i h c Thủy lợi 
 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội 
 Email: dotuannghia@tlu.edu.vn 
** 55C-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 
 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội 
 Email: hungnv333@wru.vn 
*** 55C-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 
 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội 
 Email: hungtx333@wru.vn 
**** 56CX-ĐKT-Đ i h c Thủy lợi 
 175 Tây Sơn-Đ ng Đa-Hà Nội 
 Email: huymanhcbn@gmail.com 
mỗi kiểu sụt lún sẽ có các ảnh hƣởng khác nhau 
tới công trình lân cận. 
Sụt lún do đào sâu đã đƣợc nghiên cứu bởi 
khá nhiều nhà nghiên cứu (nhƣ Hashash và 
Whittle, 1994). Tuy nhiên, do một thực tế là kết 
quả phân tích chịu ảnh hƣởng bởi rất nhiều yếu 
tố, bao gồm mô hình đất, chất lƣợng thi công, 
loại móng của công trình lân cận, v.v., sụt lún 
do đào sâu rất khó có thể dự đoán chính xác. 
Bởi vậy, ảnh hƣởng của việc thi công hố đào 
sâu tới công trình lân cận vẫn cần đƣợc phân 
tích thêm. Trong nghiên cứu này, sụt lún của 
công trình lân cận gây bởi việc thi công hố đào 
sâu sẽ đƣợc khảo sát, trong đó có xét tới vị trí và 
loại móng của công trình. 
2. ẢNH HƢỞNG CỦA MÔ HÌNH ĐẤT 
LÊN PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG 
GÂY BỞI ĐÀO SÂU 
2.1. Hố đào TNEC 
Hố đào TNEC là hố đào sâu 19.7 m và rộng 
43 m, đƣợc thi công theo phƣơng pháp top-
down. Nhƣ trình bày trong Hình 1, hệ thống 
chắn giữ hố đào gồm tƣờng chắn bê tông cốt 
thép dày 0.9 m và dài 35 m và 7 tầng chống 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 20 
gồm sàn và thanh chống thép. Địa chất trong 
phạm vi công trình chứa phần lớn là đất sét yếu 
với NSPT từ 2 tới 5. 
Mô hình phần tử hữu hạn (PTHH) 
Trong phân tích, sét yếu bão hòa nƣớc đƣợc 
mô tả theo cả 2 mô hình Mohr-Coulomb và 
Hardening Soil để so sánh. Với mô hình Mohr-
Coulomb, sét bão hòa nƣớc đƣợc giả sử là vật 
liệu không thoát nƣớc và không lỗ rỗng 
(undrained non-porous). Để mô phỏng vật liệu 
này, 5 thông số đầu vào sẽ đƣợc sử dụng bao 
gồm mô đun Young (Eu), hệ số Poison (nu = 
0.495), góc ma sát (fu = 0
0), lực dính đơn vị (cu 
= su), và góc nở của đất (yu = 0
0
). 
GL.-2.8
GL.-4.9
GL.-8.6
GL.-11.8
GL.-15.2
GL.-17.3
GL.-19.7
1FL GL.+0.0
B1F GL.-3.5
B2F GL.-7.1
B3F GL.-10.3
B4F GL.-13.7
B5F GL.-17.1
H300x300x10x15 GL.-2.3
H400x400x13x21 GL.-16.5
GL.-35.0
CL =30º
 =33%-38%
LL=33-36 
PI=13-16
Gravel
GP N>100
SM N=4-11
 =31º
CL 
 =32%-40%
LL=29-39
PI=9-23
 =29º
SM N=22-24 =31º
CL N=9-11
 =29º
SM
N=14-37
 =32º
GL.-35.0
GL.-46.0
GL.+0.0
GL.-2.0
GL.-8.0
GL.-5.6
GL.-33.0
GL.-37.5
 

 
 

 
 
 
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Giai đoạn 3
Giai đoạn 4
Giai đoạn 5
Giai đoạn 6
Giai đoạn 7
Hình 1. Mặt cắt h đào TNEC 
Bảng 1. Thông số đầu vào 
của lớp đất sét chính 
Thông 
số 
Đơn vị 
Mô 
hình 
MC 
Mô hình HS 
Eref kN/m
2 
450su 
E50
ref
 kN/m
2
 Eur
ref
/3 
Eoed
ref
 kN/m
2
 Eur
ref
/3 
Eur
ref
 kN/m
2
pref kN/m
2
 100 
n 0.495 
nur 0.2 
c kN/m
2
 su 
f độ 0 
y độ 0 0 
Chú thích: Kur là mô đun khối gia/dỡ tải 
đƣợc tính toán từ kết quả thí nghiệm 
Bảng 2. Thông số đầu vào của kết cấu 
chắn giữ chính 
Thông 
số 
Đơn vị Sàn Tƣờng 
EA kN/m
2
 2.5x10
6 
1.5x10
7
EI kNm
2
 10
6
w kN/m
2
 6.8 
n 0.15 
Với sét yếu, giá trị Eu đƣợc lấy bằng 450su 
(Do et al., 2016) với su đƣợc xác định từ thí 
nghiệm. Với mô hình Hardening Soil, vật liệu 
không thoát nƣớc đƣợc sử dụng để mô phỏng 
sét yếu ngập nƣớc. Mô hình này sử dụng các 
thông số sau: E50
ref
 = Eoed
ref
 = 1/3 Eur
ref
 (pref = 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 21 
100 kN/m
2
), nur = 0.2, f' = 29
0, c‟ = 0 kPa. Do 
tính chất đối xứng, chỉ một nửa hố đào TNEC 
đƣợc mô hình nhƣ thể hiện trong Hình 2. Mô 
hình PTHH có bề rộng 100 m và dày 45 m. Các 
phần tử tấm và neo 1 đầu cố định lần lƣợt đƣợc 
sử dụng để mô phỏng ứng xử của tƣờng và 
sàn/thanh chống. 
2.2. Kết quả và thảo luận 
Hình 3 là kết quả chuyển vị tƣờng và sụt lún 
mặt đất. Với mục đích so sánh, dữ liệu quan trắc 
chuyển vị và lún cũng đƣợc thể hiện trong hình. 
Dựa vào hình vẽ, ta nhận thấy rằng cả mô hình 
Mohr-Coulomb và 
Hardening Soil đều dự đoán tƣơng đối chính 
xác chuyển vị tƣờng khi so với dữ liệu quan 
trắc. Với sụt lún mặt đất, mô hình Hardening-
Soil có thể dự đoán tốt hơn cƣờng độ của sụt lún 
so với mô hình Mohr-Coulomb. Lý do là vì mô 
hình Hardening-Soil có nhiều cải tiến hơn so 
với mô hình Mohr-Coulomb, chẳng hạn mô đun 
đàn hồi là hàm phụ thuộc vào áp lực buồng 
(s3‟), v.v. Tuy nhiên, cả 2 mô hình đều dự đoán 
đúng kiểu sụt lún là kiểu lòng chảo với sụt lún 
lớn nhất nằm cách tƣờng khoảng 15 m. Theo 
nghiên cứu của Ou, C. Y. (2006), vị trí sụt lún 
lớn nhất có thể đƣợc xác định bằng 1/3 phạm vi 
vùng sụt lún chính (PIZ) nhƣ sau: 
Với 
21.5 m 78.5 m
1
9
.7
 m
2
5
.3
 m
100 m
4
5
 m
Hình 2. Mô hình h đào TNEC 
14 12 10 8 6 4 2 0
Chuyển vị tƣờng (cm)
36
32
28
24
20
16
12
8
4
0
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Khoảng cách tới tƣờng (m)
10
8
6
4
2
0
Mô hình MC
Quan trắc
14 12 10 8 6 4 2 0
Chuyển vị tƣờng (cm)
36
32
28
24
20
16
12
8
4
0
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Khoảng cách tới tƣờng (m)
10
8
6
4
2
0
Mô hình HS
Quan trắc
C
h
iề
u
 s
â
u
 (
m
)
L
ú
n
 (
c
m
)
L
ú
n
 (
c
m
)
C
h
iề
u
 s
â
u
 (
m
)
1
Bƣớc đào
2
3
4
5
6
7
2
3
4
5
6 7
1
2
3
4
5
6
7
2
3
4
5
6 7 Bƣớc đào
Hình 3. Chuyển vị t ng và sụt lún mặt đất 
Trong đó, He là chiều sâu đào cuối cùng (m); 
Hg là chiều sâu tầng đất cứng; Hf là chiều sâu 
lớp sét yếu; và B là chiều rộng hố đào. 
Với trƣờng hợp hố đào TNEC, ta có: He = 
19.7 m; Hg = 46 m; Hf = 33 m; B = 41 m. Do 
đó, PIZ 1 = 39.4 m và PIZ2 = 41 m. Phạm vi 
vùng sụt lún chính PIZ = 41 m. Kết quả là vị trí 
sụt lún lớn nhất nằm cách tƣờng 13.7 m. Ta có 
thể thấy kết quả này khá sát với kết quả phân 
tích trong hình 3. 
3. NGHIÊN CỨU THAM SỐ 
3.1. Các trƣờng hợp giả sử 
Hố đào TNEC đƣợc lựa chọn để tiến hành 
nghiên cứu tham số nhƣ thể hiện trong Hình 
4. Công trình lân cận là các tòa nhà 1 tầng, 7 
tầng, và 20 tầng nằm cách hố đào 1 m (Hình 
4a). Giả sử rằng tòa nhà 1 tầng đƣợc đặt trên 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 22 
móng nông có bề rộng 5 m. Tòa nhà 7 tầng 
đƣợc đặt trên móng cọc ép 30x30 cm dài 15 
m với bề rộng móng 10 m. Tòa nhà 20 tầng 
đƣợc đặt trên móng cọc khoan nhồi đƣờng 
kính 1 m dài 40.5 m với bề rộng móng 35 m. 
Để nghiên cứu ảnh hƣởng của việc đào sâu 
lên vị trí của công trình lân cận, tòa nhà 7 
tầng sẽ đƣợc mô phỏng nằm cách hố đào lần 
lƣợt 1 m, 5 m, và 7 m (Hình 4b). Do mô hình 
Hardening Soil có thể dự đoán chính xác sụt 
lún mặt đất xung quanh hố đào nên mô hình 
này sẽ đƣợc sử dụng trong nghiên cứu tham 
số. Cọc trong móng đƣợc mô phỏng dùng 
phần tử plate của phần mềm, trong đó độ 
cứng chống uốn của cọc đƣợc khai báo rất 
nhỏ để khử hiện tƣợng ngăn chuyển vị của 
đất bởi cọc trong mô hình phẳng. 
3.2. Kết quả và thảo luận 
Hình 5 trình bày sụt lún mặt đất tại các công 
trình lân cận khác nhau nằm cách hố đào sâu 1 
m. Dựa vào kết quả trên hình vẽ, ta có thể thấy 
độ lún lớn nhất của công trình 1 tầng là 7 cm và 
nhỏ hơn công trình 7 tầng (16 cm). Tuy nhiên, 
công trình 20 tầng có độ lún lớn nhất 4 cm và 
cũng nhỏ hơn công trình 7 tầng. 
1 tầng
5m
20 tầng
(a)
(b)
7 tầng
7 tầng 7 tầng 7 tầng
1m 1m 1m
10m 35m
1m
5m 7m
10m 10m 10m
Hình 4. Các tr ng hợp giả sử 
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Khoảng cách tới tƣờng (m)
8
6
4
2
0
2
3 4
5 6
7
Bƣớc đào1m
1 tầng
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Khoảng cách tới tƣờng (m)
20
16
12
8
4
0
1
2 3
4 5
6 7
Bƣớc đào
7 tầng
1m
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
Khoảng cách tới tƣờng (m)
4
3
2
1
0
Bƣớc đào
20 tầng
1
2
3
4
5
6 71m
L
ú
n
 (
cm
)
L
ú
n
 (
cm
)
L
ú
n
 (
cm
)
(a)
(b)
(c)
Hình 5. Sụt lún mặt đất với các công trình 
lân cận khác nhau 
Nhà 1 tầng
Nhà 7 tầng
Nhà 20 tầng
(c)
(b)
(a)
Hình 6. Phổ chuyển vị của đất t i giai đo n đào 
cu i cùng với các công trình lân cận khác nhau 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 23 
Hình 6 trình bày phổ chuyển vị của đất tại 
giai đoạn đào cuối cùng. Dựa trên hình vẽ, ta có 
thể thấy móng của nhà 1 tầng hoàn toàn không 
có tác dụng ngăn cản sụt lún mặt đất do dòng 
dịch chuyển của đất xung quanh hƣớng vào hố 
đào. Với nhà 7 tầng, móng cọc cắm sâu vào đất 
và đã ngăn bớt chuyển vị lún. Tuy nhiên, do 
móng nằm sát trong chảo lún nên gây ra chuyển 
vị lún lớn hơn nhà 1 tầng. Cần chú ý rằng cọc 
trong mô hình đã bị loại bỏ khả năng chống uốn 
để không ngăn cản chuyển vị của đất qua cọc. 
Trái lại, mặc dù nhà 20 tầng nằm hoàn toàn 
trong chảo lún, do mũi cọc cắm sâu vào lớp đất 
cứng (lớp đất này không bị dịch chuyển nhiều 
do đào sâu) nên công trình chịu tác động nhỏ 
bởi sụt lún mặt đất. Do đó, bên cạnh yếu tố vị trí 
của công trình so với chảo lún, loại móng cũng 
đóng vai trò trong việc giảm lún của công trình 
lân cận gây bởi quá trình đào sâu. 
0 4 8 12 16 20
Chiều sâu đào (m)
20
16
12
8
4
0
A B
7 tầng
10 mL
ú
n
 (
c
m
)
1 m
A
B
0 4 8 12 16 20
Chiều sâu đào (m)
20
16
12
8
4
0
L
ú
n
 (
c
m
)
A B
7 tầng
10 m
5 m
A
B
0 4 8 12 16 20
Chiều sâu đào (m)
A
B
20
16
12
8
4
0
L
ú
n
 (
c
m
)
A B
7 tầng
10 m
7 m
(a)
(b)
(c)
Hình 7. Sụt lún mặt đất khi công trình lân cận 
nằm t i các vị trí khác nhau 
Hình 7 là sụt lún mặt đất khi công trình nhà 7 
tầng đƣợc đặt cách hố đào lần lƣợt là 1 m, 5 m, 
và 7 m (trong phạm vi máng lún). Lún tại 2 
điểm mép móng nhà (A và B) đƣợc vẽ theo 
chiều sâu đào trong hình. Dựa vào hình vẽ, ta 
thấy chênh lún giữa 2 điểm A và B tăng dần 
theo chiều sâu đào. Khi công trình nằm cách xa 
dần hố móng, chênh lún lớn nhất giữa 2 điểm 
giảm từ 6 cm xuống 2 cm. 
Phổ chuyển vị của đất tại giai đoạn đào cuối 
cùng khi công trình lân cận nằm tại các vị trí 
khác nhau đƣợc thể hiện trong Hình 8. 
Nhà 7 tầng
Nhà 7 tầng
(c)
(b)
Nhà 7 tầng
(a)
Hình 8. Phổ chuyển vị của đất t i giai đo n đào 
cu i cùng khi công trình lân cận nằm t i các 
vị trí khác nhau 
Căn cứ vào kết quả trên hình ta có thể thấy, 
khi công trình 7 tầng nằm cách hố đào 1 m, 
điểm B (bên phải móng) nằm trong lòng máng 
lún còn điểm A thì không do đó chênh lún giữa 
2 điểm là lớn nhất. Khi công trình nằm ra cách 
xa hố đào, cả 2 điểm A và B đều nằm trong 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 24 
máng lún do đó chênh lún giữa 2 điểm giảm 
dần. Cụ thể, khi công trình nằm xa nhất (cách 
hố móng 7 m), sụt lún tại vị trí công trình giảm 
dần do đó chênh lún giữa 2 điểm cũng giảm. 
4. KẾT LUẬN 
Dựa vào các kết quả trên, một số kết luận có 
thể đƣợc rút ra nhƣ sau: 
Mô hình đất Hardening-Soil có thể cho kết 
quả dự đoán sụt lún mặt đất tốt hơn mô hình 
Mohr-Coulomb. Lý do là vì mô hình đầu có 
nhiều cải tiến hơn so với mô hình sau nhƣ sự 
thay đổi độ cứng của đất theo ứng suất buồng 
(s3‟), v.v. 
Quá trình đào sâu có ảnh hƣởng rõ rệt lên lún 
của công trình lân cận khi công trình nằm trên 
móng nông và ảnh hƣởng không lớn với công 
trình nằm trên móng cọc đặt vào lớp đất cứng 
do lớp đất cứng ít biến dạng. Với công trình 
nằm trên móng cọc đặt vào lớp đất trung bình, 
độ lún phụ thuộc vào vị trí của công trình trong 
máng lún gây bởi đào sâu. 
Chênh lún của công trình lân cận sẽ giảm 
khi công trình nằm ra xa hố đào (nhƣng vẫn 
trong phạm vi máng lún) do độ lún tuyệt đối 
của các điểm trong móng công trình trở nên 
xấp xỉ nhau. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Do T.N., Ou C.Y., and Chen R.P. 
(2016). A study of failure mechanism of deep 
excavations in soft clay using the finite element 
method. Comp. Geotech., 73:153-163. 
2. Hashash Y.M.A. and Whittle A. J. 
(1994). Ground movement prediction for deep 
excavations in soft clay. J. Geotech. Engg., 
122(6):474-486. 
3. Ou C.Y., Liao J.T., and Lin H.D. (1996). 
Performance of diaphragm wall constructed 
using top-down method. J. Geotech. Geoenv. 
Engg., 124(9):798-808. 
Ng i phản biện: TS. NGUYỄN CHÂU LÂN