Hang động

Hang động là một hiện tượng nước làm tan đá ra hình thành hang rãnh.
Nham thạch bị hoà tan gồm có: đá vôi, đấ hoa, thạch cao, đá muối V. V… bị tác dụng cơ giới, hoá học của nước sinh ra hang động, vết nứt, có khi do bộ phận đỉnh của hang động sập xuống, mặt đất đá phát sinh hầm hố, đất trũng và một số hiện tượng lồi lõm khác. Miền Bắc và miền Trung nước ta có diện phân bố đá vôi rất rộng, thường hay gặp hang động, vì thé xây dựng hầm trong các vùng ấy phải hết sức chú ý.
.1. Các loại hang động và ảnh hưởng đến thi công đuởng hầm.
Hang động nói chung có mấy loại: loại đã bị ngừng hoạt động, loại còn đang hoạt động, loại khô, loại ướt, loại to, loại nhỏ v.v… Loại hang động đã ngừng hoạt động, loại khô, loại nhỏ xử lý tương đối dễ, những loại đang hoạt động, loại ướt, loại lớn thì phương pháp xử lý khá phức tạp.
Khi đường hầm xuyên qua tầng đá hoà tan, có nơi chất đá hang động đã vụn nát, rất dễ phát sinh sụt lở. Có nơi hang động nằm dưới đáy hầm, vật chất lấp lại mềm dễ rời và rất dày, làm cho việc xử lý đáy hầm rất khó khăn. Có nơi đã gặp ngòi rãnh đá bị vật chất bão hoà nước lấp đầy, khi đào đường hầm đến mép của chúng, vật chất lấp chứa nhiều nước sẽ đổ xô không ngừng vào hầm, rất khó ngăn chặn, thậm chí làm cho mặt đất nứt vỡ lún sụt, áp lực khối đất đá trên núi tăng lên đột ngột. Có khi đã gặp túi nước lớn hoặc sồng ngầm, nước cộng với nham thạch hoà tan hoặc nước lẫn bùn cát ồ ạt đổ vào đường hầm không gì ngăn cản nổi (như đã từng xẩy ra tại hầm đường bộ số 1 đèo Hải Vân). Có nơi sông ngầm uốn lượn quanh co trở đi trở lại rất phức tạp, xử lý rất khó khăn.
2. Biện pháp xử lý hang động
(1) Khi đường hầm đi qua vùng hang động cần điều tra cho rõ phạm vi phân bố và loại
hình hang động, mức độ ổn định của nham thạch, tình hình vật chất lấp hầm và nước ngầm, làm căn cứ để xác định phương pháp thi công. Đối với khu vực nham thạch bị hoà tan đang phát triển hoặc khu vực nghi ngờ có túi nước hay sông ngầm và vùng địa chất phúc tạp khác cần điều tra, xác minh cẩn thận tình hình để lựa chọn phương pháp thi công. Đối với vùng có khả năng phát sinh đột nhiên nước ùa vào ồ ạt, bùn chảy, sụt lở, đá roi V.V…. cần có biện pháp dự kiến trước, bảo đảm cho thi công an toàn.
(2) Đường hầm xuyên qua vùng nham thạch hào tan trong nước nếu tầng đá tương đối hoàn chỉnh, ổn định, hang động đã ngừng phát triển, lại có chất độn khá rắn chắc và nước ngầm nhỏ, có thể dùng phương pháp lỗ khoan hay hố đào để thăm dò điều tra rõ tình hình địa chất. Nếu có thay đôi thì phải dùng biện pháp tương ứng thoả đáng. Nếu hang động vẫn đang phát triển hoặc gặp khu vực có túi nước, sông ngầm thì phải thăm dò xác minh rõ lượng nước lớn hay nhỏ, phương hướng dòng nước v.v… Trước tiên phải giải quyết vấn đè thoát nước trong thi công, nói chung phải dùng phương án thi công đường hào song song, dùng làm phương pháp khoan thăm vượt lên trước, và đào tiến lên. Khi xuất hiện tình huống nước ào vào quá mạnh, lại có dòng đá chảy, dòng bùn chảy hoặc sụt lở đá rơi nhiều, đường hào song song sẽ biến thành đường thông nước, và khi đường hầm chính phải bịt kín thì có thể lợi dụng đường hào song song mở mặt đào mói để tiến vào hầm chính không đến nỗi phải ngừng công ở hầm chính.
(3) Phương pháp thường dùng để xử lý hang động có bốn cách: “lái, lấp, vượt, vòng qua” đê đối phó
-Lái
Gặp sông ngầm hoặc hang động có nước nên thoát không nên lấp. Sau khi đã kiểm tra biết rõ hướng ngầm dòng chảy và mối quan hệ của nó với đường hầm xong, dùng ống ngầm, cống, cầu nhỏ V.V…. và công trình khác lái dòng nước hoặc đào hầm thoát nước ra khỏi hầm chính (hình 7.1).
Khi vị trí dòng nước trong hang nằm trên đỉnh hầm hoặc cao hơn đỉnh hầm thì nên dục hào dẫn xiên ở cự ly thích họp (hoặc rãnh lái dòng nước) để có độ cao cột nước hạ thấp hơn độ cao đáy hầm trở xuống mới lái thoát ra ngoài. Khi đường hầm chính có hào dẫn song song thì có thể lái dòng nước vào hào song song rồi cho thoát ra ngoài.
– Lấp
Đối với hang hầm đã ngừng phát triển, khẩu độ nhỏ hoặc hang không có nước, có thê dựa vào vị trí giao nhau với đường hầm và tình hình san lấp chúng, có thê dụng bê tông, đá hộc chèn vữa đê bịt kín và lấp đầy; hoặc dùng cách kéo dài móng tường bên sâu thêm để gia cố bộ phận đáy của hầm (hình 7-2). Khi đỉnh hầm gặp hang động trống không, thì cần xem tình hình nham thạch trên đỉnh để gia cố cũng có thể bố trí hệ neo hoặc phun mạng lưới neo để ra cố, khi 
Hình 7.2. Sơ đồ lấp bịt hang động Hình 7.3. Sơ đồ khoan neo và bố trí vòm bảo vệ
– Vượt
Khi mộ bên đường hầm gặp hang động hẹp nhưng dài và sâu có thê vượt qua bằng cách một bên thêm chiều sâu cho móng tường bên phía ấy (hình 7.4). Đáy hầm gặp hang động tương đói lớn và có nước chảy thì có thể xây tường chặn tại đáy bộ phận đường hầm để chống kết cấu đường hầm và xuyên qua thân tường chắn bố trí một ống cống dẫn thoát nước của hầm (hình 7.5). Ở vị trí tường bên gặp hang động vừa lớn vùa sâu của móng tường bên có thê xây gia cường vị trí tường bên hoặc gia cường phía dưới đường hầm và bố trí cầu vòm vượt qua (hình 7. 6).

Hình 7.4. Tăng chiều sâu móng tường bên. Hình 7.5. Sơ đồ bố trí tường chắn và ống cống.
Khi phía giữa và bộ phận đống của hầm ngặp hang động sâu nhưng hẹp, có thể gia cường móng hai bên và dựa vào tình hình cụ thể có thể bố trí dần cầu có sườn cứng thông qua (hình 7.7). Khi đường hầm xuyên qua hang động lớn tình hình có thể phức tạp, cần dựa vào điều kiện cụ thê có thê dùng dầm tường bên, dầm quân dụng v.v… do bên thiết kế phụ trách thiết ké riêng sau đó một bên nhận thi công. 

Hình 7.6. Sơ đồ xây vòm vượt qua. Hình 7.7. Sơ đồ dầm cầu vượt qua.
– Vòng qua

Thi công trong khu vực hang động, cá biệt có khi phải xử lý mất thời gian lại gặp khó khăn, có thê dùng hào dẫn vòng qua vùng đó, tiếp tục thi công đường hầm phía trước, đồng thời vẫn tiếp tục xử lý chỗ hang động ấy, nhằm để tiết kiệm thời gian, tăng nhanh tiến độ. Đào vòng qua phải chú ý giữ cho vách hang động khỏi mất ổn định.