Post on 07-Dec-2014
82
Chương 3 Một số phương pháp pháp thi công công
trình ngầm
3.1 Thi công công trình ngầm theo phương pháp đào mở
3.1.1 Yêu cầu thi công theo loại hình của hệ kết cấu chống giữ
Hệ kết cấu chống giữ thành vách hố đào có thể thấy như hình 3.1, còn
tường chắn đất quanh hố đào thường gồm các loại như trên hình 3.2.
Thi công CTN bằng phương pháp đào mở, về đại thể, theo các công
đoạn chính như trình bày trên hình 3.3. Tuỳ theo loại hình của hệ kết cấu
chống giữ mà các yêu cầu thi công khác nhau.
Hình 3.1 Hệ kết cấu thường dùng đẻ ổn định tường chắn hố đào
1. Cọc bản làm tường chắn
Khi dùng cọc bản thép (còn gọi là cừ ván thép) hoặc cọc bản bê tông cốt
thép (tiết diện chữ nhật hay tiết diện chữ V,chữ U…) để làm tường chắn phải
chú ý:
- Độ thẳng đứng và độ phẳng của mặt tường không quá 0,5% ;
- Chọn trình tự hạ và các điểm hợp long (2 đến 4 điểm ) vào các góc
để đảm bảo độ kín khít và ngăn được nước;
- Khi thu hồi/nhổ cọc bản thép phải kịp thời chèn đất đầm chặt (với hệ
số đầm chặt k>0,95) hoặc bơm vữa bê tông có phụ gia nở vao khe hở quanh
công trình ngầm nhằm ngăn ngừa sự chuyển vị đất ảnh hưởng đến công trình
lân cận..
KHÔNG CHỐNG BỜ ĐẤT THANH CHỐNG NEO ĐẤT
83
Hình 3.2. Một số loại tường chắn hố đào thường dùng
a) Tường trụ đứng + bản cài, b) tường trụ đứng + bêtông phun, c) tường cọc bản thép, d)
tường cọc nhồi tiếp giáp, e) tường cọc giao cắt nhau, f) tường cọc cứng + mềm chèn
nhau, g) tường liên tục trong đất
Hình 3.3. Các công đoạn chính trong thi công CTN bằng phương pháp đào
mở. a) Thi công hệ thống chống giữ thành hố đào và trình tự đào đất AB,C;
b)Thi công CTN bằng phương pháp đổ bê tông tại chỗ; c) Thi công CTN bằng phương
pháp lắp ghép
2. Cọc khoan nhồi làm tường chắn
- Sai sè vÞ trÝ cäc kh«ng vît qu¸ 50mm. Dung sai ®é th¼ng ®øng
kh«ng qu¸ 0.5%;
84
- §é cặn l¾ng ở đáy cọc kh«ng qu¸ 200mm;
- Thi c«ng cäc theo kiÓu cäc c¸ch qu·ng, sau khi ®æ bª t«ng 24 giê
míi tiÕn hµnh thi c«ng lç cäc tiÕp theo,
- Khi tiÕn hµnh buéc, cÈu l¾p vµ h¹ lång thÐp cã cèt thÐp bè trÝ kh¸c
nhau, ph¶i b¶o ®¶m ph¬ng ®Æt lång thÐp theo yªu cÇu thiÕt kÕ .
3. Tường liên tục trong đất làm tường chắn
Tường liên tục trong đất có thể thi công theo phương pháp đổ bê tông
tại chỗ hoặc bê tông đúc sẵn lắp /ép vào đất. Khi thi công theo phương pháp
đổ bê tông tại chỗ cần chú ý một số yêu cầu chính sau đây:
- Căn cứ tình hình công trình lân cận để chọn kết cấu tường dẫn;
- Ph©n chia ®o¹n têng dùa trªn tÝnh æn ®Þnh cña v¸ch/ hào vµ kh¶
n¨ng cÈu l¾p cña lång thÐp, thêng lµ 4~8m và đào đất gián cách từng đoạn
tường;
- Tríc khi thi c«ng ®¹i trµ, cÇn tiÕn hµnh thi c«ng thö hào têng, x¸c
®Þnh quy tr×nh c«ng nghÖ thi c«ng, lùa chän c¸c th«ng sè kü thuËt thÝch hîp.
ChiÒu dµi, chiÒu dµy, chiÒu s©u vµ ®é nghiªng cña ®o¹n têng ph¶i
phï hîp c¸c yªu cÇu sau:
- Dung sai cho phÐp cña chiÒu dµi ®o¹n têng (däc theo ®êng trôc):
50mm;
- Dung sai cho phÐp cña chiÒu dµy ®o¹n têng : 10mm;
- §é nghiªng : 1/150.
4. Yêu cầu trong thi công thanh / văng chống và neo
Thanh /văng chèng thÐp ph¶i tháa m·n c¸c quy ®Þnh sau:
- Liên kÕt gi÷a c¸c cÊu kiÖn b»ng kÕt cÊu thÐp cã thÓ sö dông liªn kÕt
hµn hoÆc bu l«ng cêng ®é cao;
- §iÓm nèi dÇm gi÷a nªn bè trÝ gÇn ®iÓm chèng, kh«ng ®îc vît qu¸
1/3 kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thanh chèng;
- Nªn dïng bª t«ng ®¸ d¨m m¸c kh«ng thÊp h¬n C20 ®Ó chÌn vµo
kho¶ng gi÷a dÇm gi÷a vµ cäc cõ, têng liªn tôc; cÇn ph¶i l¾p thªm tÊm gia
cêng t¹i nót liªn kÕt gi÷a dÇm víi thanh chèng thÐp;
85
- Tríc khi th¸o dì hÖ chèng cÇn l¾p ®Æt c¸c cÊu kiÖn truyÒn lùc ®¹t
tiªu chuÈn hoÆc lÊp ®Êt ®Çm chÆt vµo c¸c kho¶ng c¸ch/trống gi÷a kÕt cÊu
chÝnh vµ kÕt cÊu chèng gi÷.
+ Thi c«ng neo ®Êt ph¶i ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu sau:
+ Sai sè cña kho¶ng c¸ch lç neo ®Êt kh«ng lín h¬n 100mm, sai sè ®é
xiªn kh«ng qu¸ 3%;
+ Ống ®æ bª t«ng nªn buéc liÒn víi th©n neo ®Êt, ®æ bª t«ng lÇn mét
èng c¸ch ®¸y lç kho¶ng 100 ~200mm, cöa èng ®æ khi ®æ bª t«ng lÇn hai cÇn
ph¶i xö lý theo ph¬ng ph¸p ®æ bª t«ng bÞt kÝn;
+ V÷a b¬m trén theo cÊp phèi thiÕt kÕ quy ®Þnh, b¬m lÇn mét dïng
v÷a xi m¨ng c¸t tû lÖ xi m¨ng-c¸t 1:1 ~1:2, tû lÖ níc-xi m¨ng 0.38~0.45
hoÆc v÷a xi m¨ng cã tû lÖ níc - xi m¨ng 0.45 ~ 0.5. V÷a b¬m cao ¸p lÇn hai
dïng v÷a xi m¨ng tû lÖ níc - xi m¨ng 0.45 ~ 0.55; áp lùc b¬m v÷a lÇn hai
®iÒu chØnh trong kho¶ng 2.5 ~ 5.0MPa, thêi gian gi÷a hai lÇn b¬m ph¶i c¨n
cø vµo thÝ nghiÖm c«ng nghÖ b¬m hoÆc sau khi cêng ®é v÷a b¬m lÇn mét
®¹t 5MPa;
- Lùc c¨ng trong thÐp neo ®Êt ph¶i ®¸p øng quy ®Þnh sau:
+ Cêng ®é v÷a bầu neo ®Êt lín h¬n 15MPa vµ ®¹t ®îc 75% gi¸ trÞ
thiÕt kÕ míi ®îc tiÕn hµnh kÐo c¨ng;
+ Tr×nh tù kÐo c¨ng neo ®Êt ph¶i xem xÐt ¶nh hëng ®Õn neo ®Êt bªn
c¹nh;
+ Khi kÐo c¨ng thanh ®Õn 0.9~1.0 lÇn t¶i thiÕt kÕ tiÕn hµnh khoá ®Çu
neo ®Êt; øng suÊt khèng chÕ kÐo c¨ng neo ®Êt kh«ng vît qu¸ 0.75 lÇn cêng
®é tiªu chuÈn.
3.1.2. Thi công hệ chống đỡ thành hố đào
3.1.2.1 Đào không cần chống đỡ thành
Trong điều kiện đất trống trải và đủ rộng thì cho phép đào hố với độ
dốc tự nhiên mà không cần chống đỡ thành hoặc chỉ cần bảo vệ mặt dốc
bằng lớp xi măng lưới thép để phòng mất ổn định. Yêu cầu chính là độ
nghiêng thành hố đảm bảo đựoc ổn định và độ sâu không vượt qúa độ sâu
86
giới hạn hgh=4c/, trong đó c là lực dính đơnvị và là trọng lượng thể tích
của đất đá. Có thể tra cứu tỷ lệ độ dốc này trong các sổ tay thi công nền
móng. Khi độ sâu lớn hơn hgh thì tạo ra một số sân nghỉ. Hố đào không cần
chống giữ thành được dùng trong trường hợp sau:
- Thích hợp với hố đào có mức an toàn thấp;
- Hiện trường thi công đáp ứng các yêu cầu để tạo mái dốc ;
- Có thể dùng độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp chống giữ
khác;
-Khi mực nước ngầm cao hơn đáy hố, nên dùng các phương pháp hạ
mực nước ngầm .
3.1.2.2 Trụ đứng có bản cài ngang (Soldier piles with Lateral laggings)
Hình 3.4.Hệ kết cấu tường chống
bằng trụ đứng có bản cài ngang
Hình 3.5. Ví dụ về hệ tường chắn
gồm trụ/cọc đứng với bản cài ngang
bằng gỗ
Hệ chống giữ này gồm trụ/cọc (bằng thép hình hoặc bê tông cốt thép
đúc sẵn ) khoảng cách giữa các cọc xác định theo tính toán, thường từ 1,0-
2,0m, thanh chống /văng chống ngang (có khi thay bằng neo đất ), dầm giữa
ở lưng tường và bản cài ngang bằng gỗ dày từ 7-10cm (có khi thay bằng bê
tông phun). Loại tường này dùng cho những hố móng không sâu (<12m),
vùng đất khô ráo hoặc phải hạ mực nước ngầm, thi công đơn giản: đóng
hoặc ép các trụ quanh hố đào,đào đất từng lớp dày khoảng 1m, cài bản gỗ
ngang giữa các trụ/cọc, độn bằng vật liệu rời sau lưng tường dể tạo phẳng
mặt tường phía hố đào và đặt thanh chống hoặc neo theo thiết kế. Trên hình
3.4 trình bày các cấu kiện của loại tường vừa nêu còn trên hình 3.5 trình bày
87
một ví dụ dùng loại tường này cho công trình đường vượt ngầm trong đô thị
ở Pháp.
3.1.2.3 Tường chắn bằng cọc bản
Các dạng cọc bản thường dùng hiện nay, theo vật liệu có thể chia ra :
- Cọc bản bằng gỗ ( ít dùng nên không trình bày);
- Cọc bản bằng bê tông cốt thép;
- Cọc bản bằng thép;
- Cọc bản bằng chất dẻo PVC.
a) Cọc bản BTCT (concrete sheet piles)
Gồm 2 loại : BTCT không ứng suất trước và BTCT ứng suất trước.
Loại cọc bản BTCT không ứng suất trước có cấu tạo như trình bày trên hình
3.6 và loại cọc bản BTCT ứng suất trước xem hình 3.7. Loại tường bằng cọc
bản bê tông cốt thép có độ cứng lớn, đầu cọc dịch chuyển nhỏ, không bị ăn
mòn nhanh, có thể được dùng như một kết cấu vĩnh cửu .
(a) (b)
Hình 3.6. Cấu tạo cọc BTCT thường của tường cừ
a) Cách bố trí mộng lồi - lõm (âm - dương); b) Chi tiết cấu tạo cọc
Hai bên cọc bản BTCT không ứng suất trước thường làm thành mộng
lồi lõm, như hình 3.6a. Cũng có thể làm thành các dạng miệng hình chữ Z
hoặc các hình thức miệng ghép khác. Kích thước các chiều của mộng dương
phải nhỏ hơn mộng âm 55mm. Đầu nhọn của cọc bản phải làm hình nêm
theo chiều dày của cọc. Đầu cọc của cọc góc và cọc định vị làm thành hình
đối xứng. Mặt cắt cọc bản chữ nhật thường có bề rộng 50 -80cm, bề dày 25-
50 cm. Cọc bản mặt cắt chữ T thường có sườn dày 20 -30 cm, sườn cao 50 -
75 cm, cấp cường độ bê tông không nên nhỏ hơn C25.
88
Hình 3.7. Một số hình
dạng mặt cắt ngang cọc bản
BTCT ứng suất trước
Hình 3.8. Ứng dụng cừ bản BTCT ứng
suất trước ở công trình kênh dẫn nước
hoàn lưu của nhà máy điện Phú Mỹ (Bà
Rịa - Vũng Tàu)
Cọc bản ứng suất trước không nên nhỏ hơn C40. Xét đến ứng suất khi
đóng cọc, đầu cọc phải đặt 4 - 6 lớp lưới thép. Trong phạm vi 1 - 1,5m kể từ
đầu cọc trở xuống và từ mũi cọc trở lên khoảng cách cốt đai không được lớn
hơn 100mm. Phần giữa cọc khoảng cách cốt đai 200 - 300mm. Khi cọc bản
phải đóng vào tầng đất cứng thì đầu mũi cọc phải có mũi bằng thép. Ở thành
mộng ghép của cọc phải đặt cốt thép cấu tạo. Ở chỗ góc quay của hố móng,
phải căn cứ vào hình dạng mặt bằng của góc quay để làm thành loại cọc góc
quay có hình dạng tương ứng. Độ dài của cọc góc quay hoặc cọc định vị
phải dài hơn cọc ở các chỗ bình thường khác 1 - 2m. Trên hình 5b trình bày
một ví dụ về cấu tạo chi tiết cọc bản BTCT vừa nêu. Loại cọc này đã được
Tổng công ty VINACONEX sản xuất tại Xuân Mai và thi công một số công
trình ở Hà Nội. Cọc bản BTCT ứng suất trước có nhiều loại kích thước và
hình dạng khác nhau, thường có chiều dày t = 150 - 300mm, rộng b=500 -
1000mm, chiều dài L = 6 - 20m, bề dày lớp bê tông bảo vệ a = 3-5 cm .
Trên thế giới, cọc bản BTCT ứng suất trước được sử dụng từ những
năm 60 của thế kỷ trước. Ở Việt Nam, lần đầu tiên vào năm 2000 cừ BTCT
ứng suất trước được dùng cho kênh dẫn nước hoàn lưu của nhà máy nhiệt
điện Phú Mỹ (Bà Rịa - Vũng Tàu) dài 2000m, với chiều dài cừ 14- 20m
(hình 3.8) và sau đó cho nhiều công trình khác ở các tỉnh phía nam và sản
xuất tại khu công nghiệp Biên hoà. Dựa theo tiêu chuẩn Nhật Bản JIS.A
5354 (1943) yêu cầu cường độ bê tông Rb 725 kg/cm2 và mô men chống
89
uốn Mc cho loại cừ BTCT dự ứng lực thông thường Mc = 15 - 500 KN.m và
đối với loại cừ BTCT dự ứng lực loại đặc biệt Mc = 54 - 1549 KNm tuỳ theo
loại hình. Thép dự ứng lực có thể là cốt thép dự ứng lực hoặc cáp dự ứng
lực.
Thi công hạ cọc bằng thiêt bị rung, nếu gặp nền sỏi sạn thì thêm biện
pháp xói nước có áp qua các ống đặt sẵn trong thân cọc như trên hình 3.9.
Cấu tạo khớp nối để liên kết cừ bản thép BTCT ứng suất trước kiểu
âm dương để tạo thành kết cấu vững chắc (hình 3.10a) và khi để đảm bảo
kín nước thì mối nối này bằng nhựa tổng hợp ( elastic vinyl cholorite) (hình
3.10b).
Hình 3.9. Hạ cọc bản BTCT ứng suất
trước bằng búa rung có xói nước
Hình 3.10. Các kiểu khớp nối.
a) âm dương và b) khớp nối kín nước
b) Tường chắn bằng cọc bản thép (steel sheet piles)
Thường có 4 loại cừ bản thép sau đây (hình 3.11):
Hình 3.11. Các loại cừ bản thép
a) Cừ phẳng , b) Cừ hình máng, c) Cừ chữ Z; d) Cừ larssen
90
Cừ thép bản phẳng : Ký hiệu SP-1, loại cừ này có mô men kháng
uốn không lớn, chiều dài chế tạo 8 - 22m (hình 3.115a).
Cừ máng thép : Ký hiệu SP-2, chiều dài chế tạo 8 - 22m thường
sử dụng cho các loại kết cấu chống thấm (đê quai, móng đập) công trình xây
dựng (hình 3.11.b).
Cừ thép chữ Z : Ký hiệu SK-1, SK-2, SĐ-5 (hình 3.11.c).
Cừ Larssen : Thường chế tạo 4 loại cừ: IV, V, VI, VII có chiều
dài từ 8 - 22m với liên kết móc rắn chắc , tạo ra mô men kháng uốn lớn, đây
là loại cừ đang được sử dụng phổ biến hiện nay (hình 3.11.d).
Cừ bản thép được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành xây dựng
trên thế giới cũng như ở Việt Nam: công trình kè chống sạt lở bờ sông,
tường chắn hố đào, móng các công trình xây dựng, đê quây thi công trụ cầu
giao thông...
Mép của mỗi thanh cọc thép thường có khoá miệng để cho 2 cọc kề
nhau có thể móc chặt vào nhau, tạo ra tác dụng chống thấm và cách nước.
Khi dùng cọc bản thép hình, tính năng và các đặc trưng hình học của chúng
có thể tra cứu từ các hãng chế tạo hoặc có thể xem trong các sổ tay thi công.
Khi dùng thép ống hoặc thép hình khác để làm tường vây thì ở hai mép bên
cũng phải hàn móc khoá miệng chạy suốt chiều dài. Cọc bản thép có khoá
miệng có thể có tác dụng cách được nước, nhưng xét đến nhân tố bất lợi cho
thi công, ở vùng có mực nước ngầm cao, yêu cầu bảo vệ môi trường nghiêm
ngặt thì cũng giống như loại tường vây bằng dãy cọc, ở phía sau các cọc bản
thép phải làm thêm 1 màng cách nước bằng cọc xi măng đất.
Tường cừ bằng cọc bản thép có thể dùng cho loại hố móng có mặt bằng
hình tròn, chữ nhật, đa giác vv...; ở chỗ góc quay của các hố móng hình chữ
nhật, hình đa giác phải căn cứ vào hình dạng mặt chỗ góc quay để làm các cọc
có hình góc quay tương ứng. Nếu không có cọc góc thành phẩm, có thể lấy cọc
bản thép thông thường cắt đi rồi hàn thêm thép hình hoặc thép bản vào để làm
thành cọc góc. Cọc góc phải tăng thoả đáng chiều dài cọc.
Cọc bản thép có thể được hạ bằng phương pháp đóng, rung hoặc ép.
Phương pháp hạ theo từng tấm (gồm từ 15-20 cọc) có giá đỡ định vị sẽ bảo
đảm tường phẳng, cọc ít bị cong vênh theo trình tự như trình bày trên hình
3.12; trình tự đóng/hạ và việc hợp long có quan hệ với nhau: khi số điểm
91
hợp long ít (hình 3.13 a,b) thì sai số tích luỹ và sai số trục lớn còn khi số
điểm hợp long nhiều (hình 3.13c) thì sai số tích luỹ ít.
Hình 3.12. Trình tự hạ cọc bản thép theo từng
tấm (15-20 cọc) có giá định vị
Hình 3.13 . Trình tự thi công hạ
cọc bản thép và bố trí các điểm hợp
long a) Hạ cọc theo 1 hướng; b) Hạ cọc theo
2 hướng, c) Hạ cọc theo 4 hướng
Hiệu chỉnh trục tường và hợp long: trước khi hợp long (mỗi cạnh
khoảng 8 cọc) phải xác định khả năng lệch trục qua đo đạc và độ dài còn lại
tính đến điểm dự định hợp long tại góc hố đào. Thông thường, để không
phải thay đổi chiều dài của thanh chống ngang nên thực hiện việc hiệu chỉnh
trục (dùng kích để đẩy giá định vị ra phía ngoài hố) ở bên phía cạnh ngắn
của hố đào. Việc đóng tiếp nên dồn về phía cạnh ngắn cho đến hết cọc và
sau cùng mới hạ cọc hợp long.
Để ổn định tường cọc bản thép, tuỳ theo bề rộng hố đào,mặt bằng và
điều kiện hiện trường mà dùng thanh chống ngang (hình 3.14a) hoặc neo đât
(hình 3.14b). Việc thu hồi cọc bản thép sau khi thi công xong kết cấu công
trình ngầm thường theo trình tự ngược lại so với lúc đóng/hạ: cọc đóng sau
được nhổ trước khi đã tạo các điểm chống tạm mới và chèn đất đầm chặt
(dung trọng khô của đất đầm không nhỏ hơn 1,75 tấn/m3 với hệ số đầm chặt
không nhỏ hơn 0,9) có khi phải bơm vữa nở khe trống giữa công trình ngầm
và đất chung quanh.
a)
b)
Hinh 3.14.Cách ổn định tường cọc bản thép. a) bằng thanh chống, b) bằng neo
92
Chất lượng tường cọc bản: bảo đảm độ thẳng đứng, phẳng để dễ lắp
hệ thống chống giữ phía trong hố đào (văng chống, neo đất, dầm giữa ở lưng
tường...), kín khít ngăn được nước
c. Tường chắn bằng cọc bản vật liệu nhựa composite (Vynyl sheet
piles)
Trong những hố đào nông dùng cho công trình ngầm đặt nông như
colectơ, đường cấp thoát nước phụ vv... hoàn toàn có thể dùng cọc bản nhựa
composite để làm tường chắn; do loại cọc này có tính chống xâm thực/ăn
mòn tốt trong môi trưòng chua mặn (có thể bền đến 30-50 năm),sản xuất
công nghiệp, kiểm soát chất lượng dễ, nhẹ (nhẹ hơn thép 70-75% và nhẹ hơn
bê tông 40-50%), thuận tiện trong vận chuyển và bảo quản, tăng mỹ quan
cho công trình trong đô thị (tường kè chống xói lở vùng ven biển,tường chắn
đất,công trình cầu cảng...)
Tường chắn bằng vật liệu composite thường có cấu tạo như cọc bản
thép (hình 3.15). Các công ty hàng đầu thế giới đã sản xuất loại sản phẩm
này như Geoflex (Hà Lan), North Star , Materials ... (Mỹ). Trong bảng 3.1
trình bày các đặc trưng kỹ thuật một số loại cừ nhựa của hãng North Star
(Mỹ). Như thấy từ số liệu của bảng 3.1: tường cọc bản nhựa composite có
khả năng chịu lực không cao (mô men chống uốn) so với thép và bê tông cốt
thép nên hạn chế phạm vi sử dụng.
Hình 3.15. Tường cừ bằng cọc bản
nhựa composite
Hình 3.16 Tường kè bờ bằng cọc bản
nhựa composite ở Mỹ
Người Mỹ đã dùng cừ bản nhựa để bảo vệ bờ biển ở Virginia hoặc
bảo vệ xói lở bờ sông, xem hình 3.16. Kinh nghiệm này sẽ giúp ta suy nghĩ
93
về các giải pháp kè bờ các sông hồ trong các đô thị của Việt nam. Ở Việt
Nam, Viện kỹ thuật nhiệt đới và Bảo vệ môi trường (Bộ Quốc phòng) đã chế
tạo thành công một số loại cừ bản nhựa (BN03 - BN04 - BN05) bước đầu
cung cấp cho yêu cầu xây dựng có qui mô nhỏ. Tuy nhiên loại cừ này sẽ có
triển vọng lớn khi nền công nghiệp hoá chất phát triển.
Bảng 3.1. Các đặc trưng kỹ thuật một số loại cừ nhựa của hãng North Star
Đặc trưng cơ bản Đơn
vị
Series 9400 Series 3800 Series 3700 Series 2500 Series 1900
Màu sắc Xám Xám Xám Xám Xám
Trọng lượng kg/m 10,94 5,59 5,40 5,00 3,80
Độ dãn dài % 18,00 12,00 12,00 12,00 12,00
Chiều dày nhỏ nhất tmin mm 10,16 6,35 6,35 6,3 5,08
Chiều dày lớn nhất tmax mm 20,32 12,70 12,70 10,16 10,16
Môdun chống uốn cho phép (w) cm3 715,75 181,91 278,53 189,80 147,51
Mô men chống uốn cho phép (M) KN.m 12,77 5,19 5,09 3,49 2,65
3.1.2.4. Tường chắn bằng hàng cọc
Như đã biết, cọc nhồi bê tông cốt thép hoăc cọc nhồi bê tông cốt thép
kết hợp với cọc xi măng đất có thể dùng để làm tường chắn thành hố đào.
a) Tường cọc xi mămg đất
Tường cọc xi măng được dùng trong trường sau:
Thích hợp với hố đào mức an toàn cấp II, III ,
Sức chịu tải của đất nền trong phạm vi thi công cọc xi măng
đất không nên vượt quá 150kPa;
Chiều sâu của hố đào không nên vượt quá 6m .
Cách bố trí cọc như trên hình 3.17.
(a) (b) c) (d)
Hình 3.17.Cách bố trí cọc đất xi măng
quanh hố đào: (a) Dạng khối; b) Dạng lưới; c)
Dạng hàng; d) Dạng đơn
Hình 3.18.Tường chắn bằng
cọc xi măng đất có cốt thép
cho công trình côlectơ ở
Rôma, Italia
94
Thi công và kiểm tra
Khi thi công tường đất xi măng phải áp dụng biện pháp thi công
liên tiếp. Khi trụ trước xi măng chưa ninh kết, tiến hành thi công trụ tiếp
theo. Tại vị trí nối giữa đoạn sau của trụ trước và đoạn đầu của trụ sau phải
áp dụng biện pháp gia cường và xử lý khe rãnh của mối nối.
Trước khi thi công trộn sâu, phải tiến hành thí nghiệm công
nghệ và hàm lượng xi măng, hoặc thí nghiệm cấp phối để xác định tỷ lệ hỗn
hợp tương ứng hoặc tỷ lệ cấp phối nước - xi măng, hàm lượng xi măng trộn
sâu thường chiếm 13%~18% trọng lượng đất gia cố.
Trước khi thi công phun vữa cao áp, nên thí nghiệm phun thử
để xác định đường kính nhỏ nhất của khối gia cố phun xoáy ở các lớp đất
khác nhau và thông số kỹ thuật thi công phun cao áp. Tỷ lệ nước - xi măng
của vữa phun 1.0 ~ 1.5.
Sai số vị trí không quá 50mm, sai số độ thẳng đứng không quá
0.5%.
Nếu dùng cốt thép, phải tiến hành hạ lồng thép kịp thời ngay
sau khi trộn hoặc phun. Diện tích thép, chiều dài chôn và chiều dài chờ của
cốt thép phải xác định theo yêu cầu cấu tạo và tính toán.
Công tác thi công bơm phun cao áp phải tuân theo các thông số
kỹ thuật đã được xác định khi tiến hành thí nghiệm phun thử, chiều rộng mối
nối phải thỏa mãn các quy định sau:
+ Khối gia cố phun xoáy không được nhỏ hơnn 150mm;
+. Khối gia cố phun vẩy không nhỏ hơn 150mm;
+ Khối gia cố phun cố định không được nhỏ hơn 200mm.
Sau khi thi công một tuần cần tiến hành đào kiểm tra hoặc khoan lõi
để kiểm tra chất lượng, nếu không phù hợp với yêu cầu thiết kế phải lấp tức
điều chỉnh công nghệ thi công. Cần lấy mẫu kiểm tra thân tường tại thời
điểm khởi công đào, số lượng trụ khoan không nhỏ hơn 2% tổng số trụ và
không dưới 5 trụ, số lượng mẫu trong một trụ thỏa mãn yêu cầu thí nghiệm.
Trên hình 16 là một ví dụ về công trình colectơ với tường bằng cọc ximăng
đất có cốt thép và nền được gia cường bằng cọc xi măng đất không thép bố
trí kiểu dạng khối.
95
b. Tường cọc nhồi bê tông cốt thép
Thân tường vây bằng cọc khoan nhồi bố trí thành hàng có thể thi công
theo các yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn thi công cọc khoan nhồi thông
thường .
Khi khoan lỗ, để đề phòng làm sụt lở hoặc làm hỏng bê tông của cọc lân
cận, thời gian gián cách để thi công cọc lân cận không được dưới 72 giờ. Trong
thực tế thi công, thường áp dụng biện pháp thi công nhảy cách 2 - 3 cây cọc.
Khi đó, trong mỗi khoảng nhảy cách luôn có 1 cây cọc được thi công xen vào
khi bên trái bên phải đã có cọc. Để có thể xác định vị trí cọc được chính xác,
yêu cầu sai số thi công cho phép của cọc làm tường vây phải nhỏ hơn cọc công
trình bình thường. Sai lệch vị trí của cọc phải khống chế trung bình ~ 30mm.
Sai lệch độ thẳng đứng thân cọc nhỏ hơn 1/200. Biến đổi đường kính thân cọc
phải khống chế trong 5/100. Vì thế, trong vùng đất yếu có mức nước ngầm
cao, khi làm lỗ bằng máy khoan xoay thông thường , ngoài việc phải dùng
dung dịch sét chất lượng cao để giữ thành ra, đường kính cần khoan không đ-
ược nhỏ hơn 89mm, tốt nhất là dùng loại cần khoan 114mm; khi cần có thể cho
thêm phối trọng vào đầu khoan để đảm bảo độ thẳng đứng của lỗ khoan. Ngoài
ra, tốc độ quay của đầu khoan phải khống chế trong phạm vi 40 - 70 vòng/phút,
trong đất bùn, phải nhỏ hơn 40 vòng/ph. Tốc độ tiến vào tầng đất của mũi
khoan phải khống chế trong khoảng 4 5 m/giờ.
b)
a)
Hình 3.19. Trình tự thi công cọc nhồi
bêtông cốt thép của tường chắn
a) Cách thi công cọc nhồi làm tường chắn
(cọc số lẻ làm trước, số chẵn làm sau),
b) Một số cách đặt thép trong cọc nhồi
96
Trên hình 3.19 trình bày các bước thi công tường cọc nhồi bê tông
cốt thép như sau :
Lần đầu làm cọc số lẻ A và lần 2 làm cọc số chẵn B :
(a) Khoan guồng xoắn; (b) Rút khoan và bơm/rót vữa;
(c) Kết thúc bơm vữa ; (d) Đặt đốt cốt thép hoặc thép hình;
(e) Khoan guồng xoắn giữa các cọc đã làm; (f) Rút khoan và bơm vữa;
(g) Kết thúc bơm vữa ; (h) Đặt cốt thép hoặc thép hình
Hãng Bauer (CHLB Đức) có sản xuất loại máy khoan guồng xoắn
gồm 3 - 5 đầu khoan một lúc nên công nghệ tường chắn bằng cọc có ưu thế
hơn so với tường liên tục trong đất.
Việc kiểm tra chất lượng cọc làm tường chắn này cũng giống như đối
với cọc khoan nhồi, chỉ có khác là yêu cầu về sai số kích thước có nghiêm
khắc hơn.
Hình 3.20.Tường cừ bằng cọc nhồi bê tông cốt thép
kết hợp cọc xi măng đất để ngăn nước
Trong một số trường hợp có thể có thể kết hợp cọc xi măng đất để
ngăn nước còn cọc nhồi bê tông cốt thép để chịu lực (xem hình 3.20).
Việc kiểm tra chất lượng cọc nhồi bê tông được tiến hành theo các
quy định sau:
+ Dùng phương pháp biến dạng nhỏ để kiểm tra tính nguyên vẹn của
thân cọc, số lượng kiểm tra không nhỏ 10% tổng số cọc, và không ít hơn 5
cọc;
+Khi phát hiện khuyết tật của thân cọc có khả năng ảnh hưởng đến
khả năng chịu tải ngang của cọc, phải sử dụng phương pháp khoan lấy lõi để
kiểm tra bổ sung, số lượng kiểm tra không nên ít hơn 2% tổng số cọc và tối
thiểu là 3 cọc.
97
3.1.2.5. Tường liên tục trong đất
Tường liên tục trong đất có thể thi công bằng phương pháp đổ bê tông
tại chỗ hoặc lắp những tấm tường bê tông cốt thép đúc sẵn vào hào đào sẵn.
Có 3 giai đoạn cơ bản để thi công tường: làm tường dẫn, đào hào ,lắp
dựng tấm cốt thép và đổ bê tông ( hoặc lắp tấm bê tông cốt thép đúc sẵn )
vào hào.
a) Công nghệ thi công tương theo phương pháp đổ bê tông toàn khối
Công nghệ đổ bê tông tường toàn khối quyết định bởi kết cấu của
tường, kiểu máy đào hào và những điều kiện địa chất công trình của nơi thi
công. Công nghệ thi công tường trong đất theo phương pháp đổ bê tông toàn
khối gồm các công đoạn chính như hình 3.21.
Hình 3.21. Các giai đoạn chính trong thi công tường liên tục trong đất
Làm tường dẫn: độ chính xác (độ rộng, độ phẳng mặt, độ thằng đứng
và cốt cao) cùng cường độ khi làm tường dẫn có ảnh hưởng trực tiếp đến
chất lượng thi công làm hào tường dẫn. Tường dẫn thường làm bằng bê tông
đổ tại chỗ hay bê tông đúc sẵn vv... Cường độ bê tông không nên dưới C20,
độ sâu thường là 1 - 2m, khi gặp phải tầng đất lấp tạp đặc biệt rời rạc dễ sụt
Làm
tường
dẫn
Phân đoạn đào đất
thành
hào
Hút cặn
lắng ở đáy, nạp dịch sét
Lắp cấu kiện chặn 2 đầu
Lắp
khung cốt
thép
Đổ bê tông
qua 2 ống
đổ
Sản xuất dung dịch
sét
Nạp dung dịch sét vào
hào đào
Xử lý để tái dùng dung
dịch sét Thải nước
Lắp thiết bị
98
lở, phải vượt qua tầng này để tới tầng đất sét chặt hơn. Phía lưng của tường
dẫn phải lấp đầy đất sét đầm kỹ không dò nước, không dò vữa. Khi nước
ngầm cao, có thể nâng cao thích đáng độ cao của đầu tường dẫn, đảm bảo
cho mặt của vữa sét cao hơn mực nước ngầm không dưới 1m, để giữ ổn định
của thành hào. Mặt trong của tường dẫn song song với đường trục của tường
ngầm, sai số cho phép so với đường trục thường trong khoảng 10mm. Sau
đó dỡ cốp pha của bê tông tường dẫn phải làm ngay việc chống đỡ ở giữa
hai tường. Trong thời gian dưỡng hộ bê tông các máy nặng không được đi
lại, không được xếp vật nặng ở cạnh tường dẫn, đề phòng tường bị biến
dạng, bị nứt hoặc chuyển vị.
Trình tự làm tường dẫn như sau: 1. Làm mặt đất bằng phẳng 2.
Định vị bằng trắc đạc 3. Đào hào 4. Đặt cốt thép5. Ghép cốp pha6.
Đổ bê tông 7. Tháo cốp pha 8. Chèn đất mép ngoài.
Phân chia hợp lý độ dài của từng đoạn hào: Để giảm bớt đầu nối giữa
các đơn nguyên, nâng cao độ cứng và khả năng chống thấm của tường, nên
độ dài đơn vị đoạn tường phải được tính toán lựa chọn tổng hợp theo các
nhân tố: tình trạng tải trọng tĩnh và tải trọng động trên mặt đất ở gần tường,
kích thước, trọng lượng , độ cứng tổng thể của lồng cốt thép, năng lực của
thiết bị cẩu lắp, khả năng cung ứng và thời gian đổ bê tông, việc bố trí các
mối nối vv.... thường các đoạn tường có độ dài 4 - 6m (hình 3.22).
Hình 3.22.Cách phân chia tường liên
tục thành các đoạn/đơn nguyên để
đào
Hình 3.23.Trình tự thi công một đoạn
tường vây hố đào
Thi công đào hào: dùng dung dịch sét phù hợp với yêu cầu, bảo đảm
ổn định của thành hào. Mật độ dung dịch thường khống chế trong khoảng
1,05 - 1,20 kg/l, trong tầng đất cát đặc biệt dễ sụt lở có thể nâng cao thêm.
Sau khi kết thúc thi công, mật độ dung dịch trong hào khống chế không lớn
99
hơn 1,15 kg/l, còn ở đáy hào không nên lớn hơn 1,2 kg/l, độ nhớt không nên
nhỏ hơn 19 - 25s, lượng mất nước 20 ml/30 phút, pH < 11.
Khi đào phải luôn duy trì mặt dung dịch sét cao hơn miệng hào 0,2 m.
Trình tự đào: đơn nguyên đầu tiên đào 2 mép trước, đào phần giữa sau, đơn
nguyên nằm giữa 2 đơn nguyên đã đổ bê tông thì đào giữa trước, đào 2 mép
sau.Trên hình 3.23 trình bày trình tự thi công một đoạn tường liên tục trong
đất. Sau khi kết thúc việc đào hào, tiến hành dọn hào và thay dung dịch sét.
Cặn lắng dưới đáy hào dày không quá 200mm. Sai số cho phép về độ dài
đoạn hào là 50mm. Sai số cho phép về độ dày là 10mm, sai số cho phép
về chiều sâu là 100mm, sai số cho phép về độ thẳng đứng là 1/150 (cụ
thể hơn sẽ do người thiết kế quyết định).
Đầu nối của tường ngầm liên tục: rất đa dạng, có ống đầu nối, hộp
đầu nối, đầu nối hình nêm, đầu nối kiểu bản phẳng, đầu nối kiểu cài vào
v.v.... Trên hình 3.24 trình bày một số kiểu đầu nối thường dùng và cách thi
công. Điều chủ yếu khi lựa chọn hình thức đầu nối là phải đảm bảo sự liên
kết tin cậy giữa các đoạn tường, không xuyên nước , có thể truyền lực giữa
các đoạn mà không biến dạng, thi công thao tác thuận lợi vv.... Trước khi
đưa cấu kiện tạo đầu nối vào nối, phải dùng bàn chải sắt đánh sạch bùn đất
bám ở thành, hình thức bàn chải sắt và lông bàn chải phù hợp với từng thành
hào và hình dạng của đầu nối. Vật liệu làm đầu nối có thể ống thép, bản thép
hoặc đầu nối mềm (không nhổ ra khi đổ xong bê tông) bằng chất dẻo nằm
trong công trình (chủ yếu để chống thấm).
Hình 3.24 Quá trình thi công mối nối
bằng ống nối đầu a) Đào đoạn móng; b) Lắp ống nối đầu và lồng
cốt thép; c) Đổ bê tông; d) Nhổ ống nối đầu; e)
Hoàn thành một đoạn móng.
1. Tường dẫn; 2. Tường bê tông đã hoàn thành;
3. Đoạn hào đang đào; 4. Đoạn hào chưa đào;
5. ống nối đầu; 6. Lồng cốt thép; 7. Tường bê
tông đang hoàn thành; 8. Lỗ hổng sau khi nhổ
ống nối đầu
100
Chế tạo lồng cốt thép: Phải tính kỹ khả năng có thể xảy ra uốn cong
hoặc biến dạng trong quá trình chất xếp, vận chuyển, lắp đặt. Kích thước
tổng thể phải căn cứ vào kích thước của đoạn hào và khả năng của cần trục,
tốt nhất là có thể làm thành một chỉnh thể. Để tăng thêm độ cứng, mỗi vỉ
lồng cốt thép phải có không dưới 3 thanh cốt xương theo chiều đứng, đường
kính không dưới 16 mm, đường kính cốt chịu lực cắt ở tầng mặt không dưới
20mm. Tại ví trí lắp đặt ống dẫn thì xung quanh phải gia cố bằng cách tăng
thêm cốt đai và cốt liên kết. Độ thẳng đứng của lồng cốt thép trước khi lắp
phải kiểm tra bằng máy (sau khi hạ vào hào thì khó kiểm tra). Do đó, với
loại lồng đòi hỏi phải chia đoạn cho vào hào, có thể làm một số đường thẳng
đứng chính xác ( đường dưỡng ) ở các doạn lồng cốt thép trên và dưới, đồng
thời xác định một mặt phẳng ngang ở trên đỉnh của tường dẫn. Chú ý đặc
biệt các chi tiết thép chờ để liên kết với các cấu kiện bê tông cốt thép sẽ thi
công sau đó. Trước khi đổ bê tông ( sau khi đã lắp xong lồng cốt thép ) phải
đo lại cặn lắng, nếu dày quá qui định phải làm sạch lần nữa ( lần đầu sau khi
đào).
Đổ bê tông: Đổ bê tông tường ngầm liên tục phải dùng hai ống dẫn.
Khoảng cách giữa 2 ống dẫn không nên xa quá, nếu không thì bê tông ở
khoảng giữa sẽ dễ bị cuốn vào bùn hoặc vữa nổi, bê tông chỗ đầu nối có độ
lưu động kém hơn cho nên vị trí lắp đặt ống dẫn sao cho việc điều chỉnh cự
ly giữa chúng dễ dàng và hợp lý và hết sức cố gắng để ống dẫn càng gần chỗ
đầu nối, độ sâu của ống dẫn chôn vào trong bê tông thường là từ 1,5 -6m, cự
ly giữa 2 ống dẫn bằng 2 -3m.
b) Công nghệ thi công tường theo phương pháp đúc sẵn và đúc
sẵn + đổ tại chỗ
Căn cứ vào điều kiện đất nền, trang bị và khả năng kỹ thuật cũng như
một số yêu cầu về môi trường và an toàn cao của công trình ở gần để chọn
công nghệ làm tường trong đất bằng phương pháp đúc sẵn - lắp ghép - toàn
khối hoá (tức vừa có đúc sẵn vừa có đổ bê tông tại chỗ). Có thể kết hợp các
tấm tường với trụ đúc sẵn hoặc trụ đổ tại chỗ để liên kết chúng lại với nhau
tạo thành tường đúc sẵn kiểu sườn.
Công nghệ Panosol (của hãng Soletanche) và công nghệ Prefasil (của
hãng Bachy): lắp các cấu kiện đúc sẵn vào hào có vữa đóng rắn chậm, vữa
101
này sẽ lèn vào các mối nối giữa các cấu kiện và vào các khe hở giữa các cấu
kiện đúc sẵn với thành hào, làm chắc và liên kết các cấu kiện thành tường
liên tục (xem hình 3.25), cường độ vữa tới 5 MPa. Cường độ thiết kế của
vữa ở cuối thời kỳ đóng rắn phải lớn hơn cường độ của đất quanh công trình
(thường từ 0,5 - 1,0 MPa). Có thể tham khảo số liệu sau :
- Đơn 1 : trong 1m3 vữa cần 150 - 450 kg xi măng, 20 (30 kg sét
bentonite với phụ gia điều chỉnh thời gian ninh kết của vữa, độ sệt của vữa
không nhỏ hơn 1,5 - 1,6 g/cm3, có độ sụt cần thiết để dễ dàng chèn đầy vào
các mối nối và khe hở, không co ngót, chống thấm tốt, bền với ăn mòn.
- Đơn 2 : trong 1 m3 vữa cần 270 kg xi măng pudơlan, 0,296 m3 cát,
dung dịch sét có tỷ trọng 1,1 g/cm3 cần 0,46 m3.
Hình 3.25. Sơ đồ thi công tường BTCT đúc sẵn cho công trình ngầm
(a-b) Mối nối ướt (c ) và mối nối Prefasil (d)
1. Máy đào; 2. Hỗn hợp cát; 3. Cần trục bánh hơi; 4. Cần trục bánh xích; 5. Tấm
tường BTCT; 6. Thanh dẫn hướng ; 7. Phần hào giữ bằng dung dịch sét; 8. Máy đào tay
với; 9, Vữa xi măng; 10. Phễu; 11. ống phân phối; 12. Mối nối
Công nghệ thi công Panosol hay công nghệ Prefasil nói trên cần có sự
liên tục, tuân thủ nghiêm ngặt thời gian dừng theo yêu cầu công nghệ, văn
hoá thi công cao... nhằm không để xảy ra giảm chất lượng mối nối.Trên hình
3.26 trình bày loại tường lắp ghép tấm với tấm và giữa tấm với trụ cứng có
xẻ rãnh.
102
Các công nghệ thi công tường trong đất bằng các cấu kiện đúc sẵn có
thể thay đổi một ít để nâng cao chất lượng chịu lực cũng như chống thấm
bằng cách: phần chân công trình ngầm thì dùng tường bê tông đổ tại chỗ còn
phần phía trên thì dùng cấu kiện đúc sẵn lắp ghép hoặc dùng tường 2 lớp:
lớp ngoài thì tường đổ tại chỗ, lớp trong thì lắp ghép bằng tấm đúc sẵn, liên
kết giữa chúng bằng neo hoặc thép chờ.
Hình 3.26.Tường liên tục trong đất được thi công bằng phương pháp lắp
ghép. a )Lắp ghép tấm+tấm; b )Lắp ghép tấm+trụ có rãnh
3.1.2.6 Phương pháp giếng chìm
Như kinh nghiệm xây dựng của thế giới đã chứng tỏ phạm vi áp dụng
phương pháp giếng chìm rất rộng: xây dựng nhà máy bơm, bể chứa nước, bể
lắng có chức năng khác nhau đặt sâu của nhà máy điện nguyên tử, nhà ngầm
của nhà máy tuyển và làm giàu quặng, ga ra ô tô ngầm, tầng hầm của nhà
cao tầng, ga tàu điện ngầm nông v.v...
Thi công công trình ngầm bằng phương pháp giếng chìm phải dựa
trên so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án xây dựng khác nhau. Ưu
việt chính của phương pháp này so với phương pháp đào hở/mở ở là :
- Không cần chống giữ thành hố đào;
- Giảm tới tối thiểu khối lượng công tác đất;
- Loai trừ tác động động lực lên đất nền móng của những công trình
lân cận;
- Công trình ngầm có thể xây dựng trong những điều kiện địa chất
công trình và địa chất thuỷ văn phức tạp nhất;
103
- Công trình ngầm có thể xây dựng trong vùng chật hẹp kể cả khi cải
tạo những nhà máy đang hoạt động.
Giếng chìm bằng bê tông cốt thép toàn khối hoặc lắp ghép và giếng
chìm hơi ép tuy có sự khác biệt về công nghệ và cấu tạo nhưng có cùng tính
chất cấu trúc được đặc trưng bởi các giai đoạn công nghệ thi công chung
như :
(1) Giai đoạn chuẩn bị;
(2) Thi công công trình trên mặt đất;
(3) Hạ chìm công trình vào đất;
(4) Làm đáy và các kết cấu phụ;
(5) Thi công phần kết cấu phía trên mặt đất và hoàn chỉnh công trình
tiện ích chung của khu vực.
Trình tự công nghệ thi công giếng trên mặt đất và hạ giếng là như sau :
(1) Làm nền tạm;
(2) Thi công phần chân dao và tường của đốt giếng thứ nhất;
(3) Dừng thi công để bê tông cứng chắc (ở tường và ở mối nối);
(4) Hạ đốt giếng đầu đến phần nhô phía trên chân dao;
(5) Dừng hạ để làm bờ giếng giữ dung dịch sét;
(6) Hạ tiếp đốt thứ nhất;
(7) Dừng hạ để làm tường của đốt giếng thứ 2;
(8) Hạ đốt thứ 2 và tiếp tục như thế cho các đốt sau;
(9) Làm đáy và các kết cấu phụ.
3.1.2.7 Phương pháp ngược từ trên xuống (top - down)
Thi công công trình ngầm theo phương pháp từ trên xuống (ngược với
phương pháp truyền thống là từ dưới lên ) thường dùng cho những công
trình mà tường bao quanh là tường trong đất (cọc hàng ken dày hoặc tường
liên tục) thuộc loại kết cấu vĩnh cửu khi thay hệ thanh chống hoặc neo của
phương pháp truyền thống bằng hệ sàn hoặc dầm bê tông cốt thép, có thể có
trụ / cột chống trung gian. Sơ đồ thi công của phương pháp được mô tả trên
hình 3.27 khi dùng sàn thay cho thanh chống ngang và trên hình 3.28 có
dùng cột/ trụ trung gian để đỡ sàn.
104
Thi công trụ chống trung gian: Trụ chống trung gian có thể tỳ lên bản
đáy hoặc lên cọc và mang tải các tầng ngầm hay cả kết cấu trên mặt đất. Vị
trí của trụ theo vị trí của cột thuộc kết cấu công trình hoặc tại các điểm giao
cắt của tường dọc với tường ngang.
+ Khi công trình ngầm đặt trực tiếp lên nền tự nhiên thì trụ trực tiếp
chống lên bản đáy của móng bè hoặc móng hộp.
+ Khi móng đặt trên cọc khoan nhồi thì dùng thép hình chữ H hoặc
thép ống tròn đường kính nhỏ cắm sâu vào đầu cọc nhồi thấp hơn đáy bản
móng độ 1 1,5 m.
+ Khi móng bằng cọc đóng thì nên dùng trực tiếp cọc thép hình chữ H
hoặc cọc ống thép (bịt đáy ) làm trụ chống trung gian (dùng bê tông nở thể
tích đổ vào lòng trụ ống).
Hình 3.27. Trình tự thi công sàn tầng
ngầm theo phương pháp từ trên xuống
(top - down)
Hình 3.28. Trình tự thi công sàn
tầng ngầm có trụ/cột chống trung
gian theo phương pháp từ trên
xuống: 1. Tường liên tục trong đất;
2. Trụ chống trụng gian; 3. Nắp của
tầng ngầm; 4. Đáy của tầng ngầm.
Nên dùng thép bản hàn ngang chân trụ thép và chôn vào bản đáy để
cách nước, kiểm tra lực cắt và chọc thủng ở chân trụ với đáy công trình
ngầm.
105
Đào đất trong phương pháp thi công tử trên xuống: Khi dầm sàn bê
tông đạt cường độ 90% mới được đào;
- Chỗ cao thấp lúc đào cho một tầng không nên vượt quá 1m;
- Quanh trụ chống và gần tường chắn nên đào đều nhau, tránh va đập
vào trụ chống và gây biến hình trụ chống (thường dùng máy nhỏ hoặc đào
thủ công);
- Đào từ giữa ra 4 chung quanh sao cho cân bằng áp lực đất lên tường
chắn;
- Trong thời gian đào thực hiện đầy đủ quan trắc kết cấu ngầm và môi
trường chung quanh, thông tin kịp thời để làm căn cứ điều chỉnh phương
pháp đào, tốc độ và phương hướng đào một cách kịp thời;
- Chú ý điều kiện vệ sinh và an toàn lao động khi đào đất ở phía dưới
các sàn (thông gió, ánh sáng);
- Khi mực nước ngầm cao thì trước khi đào phải hạ thấp mực nước
ngầm trong hố đào.
Thi công dầm/sàn sau tầng ngầm: Thi công kết cấu của công trình
ngầm theo trình tự từ trên xuống là dựa trên sự vững chắc của lớp đất vừa
đào. Phải đáp ứng 2 yêu cầu : một là tìm biện pháp giảm độ lún của các trụ
chống và biến dạng của kết cấu, hai là giải quyết vấn đề liên kết các cấu kiện
phía trên và phía dưới cũng như phương pháp đổ bê tông.
- Dầm bản của các tầng ngầm tạo ngay trên mặt lớp đất vừa đào, dùng
nó làm cốp pha sau khi đã gia cố thích hợp (bê tông lót hay đệm cát đầm
chặt... hoặc dùng bản gỗ/ thép lót mặt hay thành rãnh đào để làm cốp pha
dầm...).
- Đề phòng lún mặt đất hoặc nứt do co ngót của bê tông : trên mặt cốp
pha nên chừa sẵn một số lỗ để sau đó bơm ép vữa vào nhằm khắc phục nứt
và bảo đảm tốt sự liên kết giữa các cấu kiện.
Đường vận chuyển đất và vật liệu: Chừa lỗ (một hay một số lỗ) thông
suốt từ bản đỉnh ở mặt đất tới đáy công trình ngầm để làm đường vận
chuyển đất đào cũng như vật liệu để thi công các phần ngầm ở bên dưới.
Thường lợi dụng buồng cầu thang cho mục đích này. Lỗ chừa này vừa phù
hợp yêu cầu thi công vừa theo yêu cầu chịu lực.
106
Thi công bịt đáy: Đáy công trình sẽ ở vị trí sâu nhất nên khi đào dễ gây
cho chân tường biến dạng lớn, vì vậy cần làm hệ thống chống tạm theo cách sau:
- Ở độ sâu khoảng 20 cm dưới mặt bản đáy, thi công trước hệ chống
chung quanh bằng hệ dầm bê tông cốt thép, khi thi công bản đáy thì hệ dầm
này nằm trong bản đáy;
- Dùng đảo ở giữa công trình ngầm làm chỗ tỳ cho các thanh chống
vươn ra 4 chung quanh, tức trước khi thi công các tấm sàn phải đào đất sâu
quá đáy và làm đảo này.
Trên hình 3.29 là là một cải tiến cách thi công tầng ngầm nhà hát
Winster Gardens (Lon don) với sàn và trụ trung gian đỡ sàn men theo chu vi
được thi công theo phương pháp Top-down còn phần sàn và cột ở giữa thì
thi công theo phương pháp truyền thống là từ dưới đáy móng lên nắp
sàn.Phương pháp vừa nêu có tên là nửa ngược (semi top-down).
Hình 3.29. Trình tự thi công tầng ngầm nhà hát
Winster Gardens Lon Đon theo phương pháp từ trên xuống
Ưu điểm của phương pháp semi Top-down cải thiện đáng kể điều kiện
lao động (ánh sáng và thông gió )vì không phải đào kín dưới nắp /sàn tầng
hầm,tăng năng suất đào đất vì có thể dùng máy móc cơ giới lớn .Vì vậy ở
nước ta nhiều tầng hầm của nhà cao tầng đã thi công theo phưong pháp này.
107
3.1.3 Thi công hố đào
3.1.3.1 Đào đất trong hố đào
§µo ®Êt trong hè mãng thêng gÆp ph¶i mét sè vÊn ®Ò ®Æc biÖt, nhÊt
lµ víi hè mãng s©u. Nh÷ng vÊn ®Ò nµy nhÊt thiÕt ph¶i ®îc xö lý tho¶ ®¸ng
míi cã thÓ b¶o ®¶m cho c«ng viÖc ®µo ®Êt ®îc tiÕn hµnh thuËn lîi. VÊn ®Ò
rÊt thêng hay gÆp lµ viÖc xö lý níc ngÇm vµ viÖc chèng gi÷ hè mãng, hai
vÊn ®Ò nµy cã khi song song tån t¹i, cã khi mét trong hai vÊn ®Ò ®ã l¹i næi
lªn thµnh chñ yÕu. Do ®ã, trong khi ®µo hè mãng, nhÊt thiÕt ph¶i kÕt hîp
chÆt chÏ víi t×nh h×nh ®Þa chÊt thuû v¨n ®Ó lùa chän ph¬ng ¸n ch¾n gi÷ hè
mãng vµ h¹ mùc níc ngÇm tho¶ ®¸ng.
1. Hố đào khi không cần chống giữ. §é dèc thµnh hè ®µo cã ¶nh
hëng rÊt lín ®èi víi æn ®Þnh cña thµnh. Trong quy ph¹m thi c«ng nghiÖm
thu ®· quy ®Þnh rÊt râ vÒ ®é dèc thµnh hè sö dông t¹m thêi trong mét thêi
gian t¬ng ®èi dµi. Thêng khi ®µo s©u tõ 5m trë l¹i víi lo¹i ®Êt cã ®é Èm tù
nhiªn, cÊu t¹o ®ång ®Òu, ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt thuû v¨n tèt l¹i kh«ng cã níc
ngÇm th× ®é dèc cña thµnh cã thÓ chän theo b¶ng 3.2 và 3.3.
B¶ng 3.2 §é dèc lín nhÊt cña thµnh hè đào cã ®é s©u 5m
(kh«ng cã chèng ®ì )
Tªn lo¹i ®Êt
§é dèc thµnh hè
§µo ®Êt b»ng nh©n c«ng
vµ ®æ ®Êt lªn miÖng hè
§µo ®Êt b»ng m¸y
§µo ®Êt ë ®¸y
hè mãng
§µo ®Êt ë trªn bê
m¸ng mãng
§Êt c¸t 1 : 1 1 : 0,75 1 : 1
§Êt bét c¸t 1 : 0,67 1 : 0,50 1 : 0,75
§Êt sÐt bét 1 : 0,50 1 : 0,33; 1 : 0,75
§Êt sÐt 1 : 0,33 1 : 0,25 1 : 0,67
§Êt cã sái, cuéi 1 : 0,67 1 : 0,50 1 : 0,75
Nham than bïn 1 : 0,33 1 : 0,50 1 : 0,67
B¶ng 3.3. M¸i dèc theo chÊt ®Êt
Lo¹i ®Êt §é chÆt hoÆc
tr¹ng th¸i
TrÞ sè dèc cho phÐp (tØ sè cao réng)
Dèc cao < 5m Dèc cao 5-10m
§Êt ®¸ sái ChÆt
ChÆt võa
1 : 0,35 1 : 0,50
1 : 0,50 1 : 0,75
1 : 0,50 1 : 0,75
1 : 0,75 1 : 1,00
108
H¬i chÆt 1 : 0,75 1 : 1,00 1 : 1,00 1 : 1,25
§Êt bét Sr 0,5 1 : 1,00 1 : 1,25 1 : 1,25 1 : 1,50
§Êt sÐt bét R¾n ch¾c
R¾n dÎo
Cã thÓ nÆn
1 : 0,75
1 : 1,00 1 : 1,25
1 : 1,25 1 : 1,50
§Êt sÐt R¾n ch¾c
R¾n dÎo
1 : 0,75 1 : 1,00
1 : 1,00 1 : 1,25
1 : 1,00 1 : 1,25
1 : 1,25 1 : 1,50
§Êt sÐt tµn tÝch
nham hoa c¬ng
R¾n dÎo
Cã thÓ nÆn
1 : 0,75 1 : 1,10
1 : 0,85 1 : 1,25
§Êt lÊp t¹p PhÕ th¶i x©y dùng chÆt
võa hoÆc chÆt ch¾c
1 : 0,75 1 : 1,00
§Êt c¸t 1 : 1,00 (hoÆc gãc nghØ tù
nhiªn)
Ghi chó: Sr - ®é b·o hoµ cña ®Êt.
2. Hố đào có chống đỡ. Sơ đồ thi công và máy đào đất khuyến nghị
được nêu ở bảng 3.4. Khi đào hố móng cần lưu ý một số việc sau:
- Việc đào hố móng phải được tính toán tổng hợp với việc chống đỡ
(hoặc neo giữ) tường chắn đất. Ví dụ, tầng đào đất thứ nhất phải đào sâu
xuống tới mức sâu hơn tầng thanh chống hoặc thanh neo thứ nhất một
khoảng nhất định (do thiết kế kết cấu chắn giữ xác định) thì phải ngừng đào
đất để chờ cho tầng thanh chống hoặc thanh neo thứ nhất thi công xong rồi
mới đào tiếp tầng đất thứ hai.
- Trong khi đào đất thì chỗ đống đất được đào vất lên phải tính đến
việc ổn đinh của thành hố móng.
- Khi đào hố móng tương đối sâu, đất có thể chuyển theo phân tầng
bằng xe hoặc bằng tay, máy đào đất và xe chuyển đất phải cố gắng vào hẳn
trong hố móng, phải có quy hoạch cho đường dốc để ô tô vận chuyển đất ra
vào và cuối cùng là việc chuyển đất của bản thân đường dốc, cố gắng không
phải dùng đường cầu tạm, vì chi phí cao.
- Nếu gần kề có móng của công trình khác thì khi đào hố móng phải
giữ một cự li nhất định.
- Khi thi công trong mùa mưa phải kiểm tra hệ thống thoát nước ở
hiện trường, bảo đảm thoát nước tốt và bảo đảm ổn định thành hố móng.
109
Bảng 3.4. Sơ đồ kiến nghị thi công đào đất trong hố đào
S¬ ®å thi c«ng Nhãm
®Êt
KÝch thíc c«ng tr×nh,
m Lo¹i m¸y
nªn dïng MÆt b»ng §é s©u
I-II 18 15 M¸y ®µo ngo¹m dung tÝch
gÇu 1,0 - 1,5m3
I-III 12 15 Nh trªn
I-III 12 - 30 15 Nh trªn, thªm m¸y xóc
I-IV 12 - 30 30
M¸y ®µo thuû lùc dung tÝch
gµu 0,15 - 0,65m3 vµ cÇn
cÈu b¸nh xÝch trªn m¸y
®µo
I - II 30 12 M¸y xóc vµ m¸y ®µo g¹t
I - IV 50 12 M¸y ®µo cã dung tÝch gµu
0,5 - 0,25 m3
I - IV 20 50
M¸y xãi níc, m¸y hót
b¬m bïn, cÇn trôc cã søc
n©ng 50 kN
I - II 10 - 20 15 M¸y xãi níc, M¸y n©ng
thuû lùc
110
3.1.3.2 Vận chuyển đất ra khỏi hố đào
Việc đưa đất ra khỏi hố đào bằng cơ giới phụ thuộc vào kích thước hố
đào và nhóm đất (phân loại theo thi công đào) như trình bày, về nguyên tắc ,
trong bảng3. 4. Cần chú ý rằng khi đào gần tường chắn hay trụ chống trung
gian phải dùng máy nhỏ, thậm chí dùng thủ công để đào nhằm tránh làm
hỏng kết cấu chấn giữ.
3.1.3.3 Một số giải pháp thi công hỗ trợ
Khi gÆp nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ ®Þa chÊt thuû v¨n bÊt
lîi hoÆc ®iÒu kiÖn x©y dùng ë hiÖn trêng lµ phøc t¹p, nhất là trong điều kiện
chật hẹp của đô thị, v.v..., kh«ng thÓ chØ cã vÊn ®Ò têng ch¾n vµ hÖ chèng
gi÷ gi¶i quyÕt ®îc vÊn ®Ò mà ph¶i dïng mét sè biÖn ph¸p bæ trî kh¸c nhau
kÕt hîp l¹i ®Ó xö lÝ nh»m ®¶m b¶o sao cho c¸c chuyÓn vÞ cña ®Êt theo
ph¬ng th¼ng ®øng, n»m ngang ë quanh hè mãng vµ díi ®¸y hè ®µo lµ nhá
nhÊt theo c¸c h¹n chÕ về biÕn d¹ng ®· cho nhằm đảm bảo an toàn cho công
trình lân cận.. C¸c biÖn ph¸p ®ã thường lµ:
a) Sö dông c¸c têng ch¾n ®Ó chèng ®ì ®Êt c¶ trong dµi h¹n vµ ng¾n h¹n;
b) Sö dông c¸c tÊm hay têng cã ®é cøng chèng uèn lín;
c) Tr¸nh lµm mÊt ®Êt bëi c¸c rung ®éng hay c¸c nguyªn nh©n kh¸c;
d) §¶m b¶o ®é ch«n s©u cña têng trong líp ®Êt tèt;
e) §¶m b¶o têng cã chèng ®ì t¹i c¸c t©m th¼ng ®øng vµ gi¶m c¸c t©m nµy
theo ®é s©u;
f) ThiÕt lËp sù chèng ®ì thÊp nhÊt gÇn cèt ®¸y hè mãng;
g) T¹o ®é cøng chèng nÐn trong c¸c thanh chèng;
h) Gi¶ t¶i tríc trong thanh chèng hoÆc kÐo tríc c¸c thanh neo;
i) Tr¸nh chËm trÔ trong viÖc l¾p ®Æt c¸c thanh chèng ngang vµ däc, tr¸nh
®Ó hë c¸c khèi panel têng ch¾n trong mét thêi gian dµi vµ tr¸nh chËm tiÕn
hµnh c¸c c«ng viÖc l¾p ®Æt thanh chèng hay neo t¹i c¸c cèt chèng ®ì cña hè
®µo;
j) Tr¸nh lµm mÊt ®Êt do ®µo lÑm hoÆc mÊt c¸c h¹t ®Êt mÞn trong qu¸ tr×nh
b¬m hót níc;
111
k) Tr¸nh bÞ xãi lë khi tho¸t níc ë ngoµi tÇng hÇm;
l) Trong ®Êt yÕu, viÖc gia cè ®Êt n»m díi ®¸y hè mãng ph¶i ®¶m b¶o sao
cho søc kh¸ng bÞ ®éng trong têng ch¾n c©n b»ng víi cêng ®é vµ ®é cøng
cao cña ®Êt (viÖc gia cè nµy cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸ch b¬m phôt tõng vïng,
®Çm rung hay thay thÕ rung).
a) Gi¶i ph¸p kÜ thuËt ®èi víi hè ®µo. Hè ®µo bÞ chuyÓn vÞ lín do kÕt
cÊu ch¾n gi÷ bÞ biÕn d¹ng nhiÒu hoÆc do ®¸y hè mãng mÊt æn ®Þnh sÏ g©y
cho ®Êt quanh mãng cã chuyÓn vÞ ngang lín vµ cã thÓ lµm cho c«ng tr×nh ë
gÇn bÞ sôp ®æ. §èi víi ®¸y hè ®µo: ®Ó phßng ngõa hè mãng bÞ ®Èy tråi, nhÊt
lµ trong ®Êt yÕu, ngoµi viÖc ph¶i kiÓm to¸n ®Çy ®ñ víi hÖ sè an toµn thÝch
®¸ng nh ®· tr×nh bµy ë phÇn thiÕt kÕ, cßn cÇn cã nh÷ng gi¶i ph¸p kÜ thuËt bæ
sung nÕu xÐt thÊy hÖ sè an toµn kh«ng ®ñ hoÆc kh«ng kinh tÕ nÕu kÐo dµi
têng ch¾n vµo ®Êt qu¸ s©u.
Dùng cọc xi măng đất hoặc cọc bơm ép vữa
Trong những trường hợp đó, người ta thường dïng cäc xim¨ng ®Êt phun Ðp
hoÆc trén s©u, nh c«ng nghÖ cña h·ng Hercules (Thuþ §iÓn) ®ang thùc hiÖn
nhiÒu c«ng tr×nh ë ViÖt Nam, ®Ó gi¶m ¸p lùc ®Êt chñ ®éng, t¨ng ¸p lùc ®Êt bÞ
®éng lªn têng cõ khi hè mãng s©u (h×nh 3.20.a) hoÆc gia cè toµn bé chu vi
hè mãng n«ng (h×nh 3.20.b).
H×nh 3.20 . Cäc xim¨ng ®Êt ®Ó c¶i thiÖn ®Êt quanh hè mãng a) Gi¶m ¸p lùc ®Êt chñ ®éng vµ t¨ng ¸p lùc ®Êt bÞ ®éng lªn têng ch¾n
®èi víi hè mãng s©u; b) Gia cè thµnh vµ ®¸y hè mãng n«ng.
Ngoµi ra, mét nguyªn nh©n mÊt æn ®Þnh cña hè ®µo thêng x¶y ra lµ
¸p lùc níc ngÇm cao h¬n ®¸y hè mãng vµ có lớp ®Êt c¸t mịn nằm quanh
tường chắn. Cäc xim¨ng ®Êt trén s©u cã t¸c dông gi¶m hoÆc ng¨n ngõa sù
112
mÊt æn ®Þnh ë ®¸y (vµ c¶ ë thµnh hè) do níc ¸p lùc g©y ra sù phun trµo ®Êt
vµo hè mãng (hình 3. 31).
H×nh 3.31. Ng¨n ngõa níc phun
trµo b»ng cäc ximăng đất
a) Tríc khi c¶i thiÖn ®Êt;
b) Sau khi c¶i thiÖn ®Êt b»ng
cäc xim¨ng ®Êt
HÖ thèng c«ng nghÖ ®Ó lµm cäc trén cã thÓ kh«ng dïng ¸p lùc khÝ nÐn
®Ó b¬m dung dÞch vµ cã lo¹i dïng khÝ nÐn ®Ó b¬m xim¨ng vµo ®Êt (ph¬ng
ph¸p kh«). Tuú theo ¸p lùc b¬m mµ ®êng kÝnh cäc b¬m sÏ thay ®æi tõ 60cm
®Õn 180cm vµ tuú theo tØ lÖ níc/xim¨ng mµ cêng ®é nÐn 1 trôc qu cña ®Êt
sau khi gia cè tõ 3 kg/cm2 ®Õn 10 kg/cm2 ë 14 ngµy tuæi.
b) Gi¶i ph¸p ®èi víi c«ng tr×nh l©n cËn. Khi nh÷ng gi¶i ph¸p tÝnh to¸n
vµ gia cè b¶n th©n hè ®µo kh«ng ®ñ ®Ó gi¶m nh÷ng chuyÓn vÞ cã thÓ cña
c«ng tr×nh l©n cËn th× cÇn ph¶i xem xÐt viÖc xö lÝ nÒn mãng cña nh÷ng c«ng
tr×nh Êy vµ thêng dïng mét sè biÖn ph¸p gia cêng nh lµ:
- Khi vËt liÖu mãng bÞ ph¸ ho¹i kh«ng lín vµ t¶i träng lªn mãng t¨ng
kh«ng nhiÒu th× thêng dïng ph¬ng ph¸p b¬m v÷a xi m¨ng để gia cường
kết cấu móng.
- Gia cêng th©n mãng hîp lÝ nhÊt lµ nªn ®µo tõng ®o¹n dµi 2 - 2,5m.
Cã thÓ gi¶m ¸p lùc b¬m nÕu trong vßng 10 - 15 phót vËt liÖu mãng kh«ng
hÊp phô hÕt v÷a b¬m. §é sÖt cña v÷a xi m¨ng tÝnh theo tØ lÖ níc/xi m¨ng
kho¶ng 2:1 - 0,6:1 ë m¸c xi m¨ng 300. Lîng v÷a b¬m gia cêng thÓ tÝch
mãng bÞ yÕu lÊy kho¶ng 25% thÓ tÝch mãng. Hîp lÝ nhÊt khi gia cè mãng cò
b»ng b¬m v÷a Polizosianit silicat v× nã thÊm tèt h¬n vµ æn ®Þnh h¬n v÷a xi
m¨ng.
113
H×nh 3.32. Dïng cäc rÔ
c©y ®Ó gia cêng mãng nhµ
gÇn ®êng tµu ®iÖn ngÇm
thi c«ng b»ng ph¬ng ph¸p
®µo më ë Italia
H×nh 3.33. Gia cêng c«ng tr×nh hiÖn h÷u
b»ng cäc khoan nhåi vµ têng trong ®Êt
b»ng cäc rÔ c©y khi x©y dùng ®êng
vît ngÇm ë CHLB §øc
I. Giai ®o¹n thi c«ng thø nhÊt (®êng nÐt ®øt lµ
®êng vît ngÇm ®îc thiÕt kÕ); II. KÕt thóc thi
c«ng; 1. Cäc khoan nhåi dïng ®Ó ®ì dÇm cét nhµ l©n
cËn; 2. Cét cña c«ng tr×nh ®ang sö dông; 3. HÇm
ngang t¹m ®Ó thi c«ng cäc rÔ c©y; 4. Têng trong ®Êt
b»ng cäc rÔ c©y; 5. DÇm BTCT chÞu lùc ë díi mãng
cét cña c«ng tr×nh cÇn gia cè; 6. HÇm ngang trë
thµnh phÇn ®Çu cña têng trong ®Êt b»ng cäc rÔ
c©y; 7. Neo ®Êt
- Lµm c¸c tÊm èp cã hoÆc kh«ng më réng ®¸y mãng. Cã thÓ dïng tÊm èp
mét bªn hoÆc 2 bªn b»ng bª t«ng hoÆc bª t«ng cèt thÐp ghÐp vµo mãng cò. NÕu
b»ng bª t«ng th× dµy 20 - 30cm, cßn nÕu b»ng bª t«ng cèt thÐp th× dµy kh«ng
nhá h¬n 15cm. Sau khi ®Æt xong c¸c tÊm èp cã thÓ ph¶i b¬m v÷a xi m¨ng hoÆc
v÷a tæng hîp vµo c¸c khe gi÷a mãng cò - míi.
- Liªn kÕt tÊm èp vµo th©n mãng cò b»ng neo thÐp 20 c¸ch nhau
kho¶ng 1 - 1,5m. TÊm èp bª t«ng cèt thÐp thêng dïng thÐp líi 15 15cm cã
8 - 12 ë phÇn díi vµ 10 10cm ë phÇn trªn. Cét sên tÊm èp cã thÓ lµm
b»ng thÐp c¸n (thÐp b¶n, thÐp gãc,...).
- Mét trong nh÷ng nhiÖm vô chÝnh khi gia cêng b»ng tÊm èp lµ ®¶m
b¶o dÝnh kÕt bÒn v÷ng gi÷a bª t«ng míi vµ bÒ mÆt mãng cò. Muèn thÓ ph¶i
114
lµm s¹ch bÒ mÆt th©n mãng cÇn gia cêng kh«ng chØ lµ bôi, ®Êt, mì vµ c¸c
chÊt ho¸ häc kh¸c mµ nh÷ng chç h háng do bª t«ng cò chÊt lîng thÊp hoÆc
v÷a x©y kÐm. Dïng níc ¸p lùc cao hoÆc hçn hîp níc víi khÝ nÐn, röa b»ng
c¸c chÊt ho¸ häc (axÝt clohydric), dßng khÝ kh« hoÆc Èm, xö lÝ c¬ häc bÒ mÆt
®Ó t¹o ®é nh¸m.
- §én, ®Öm c¸c cÊu kiÖn chÞu lùc díi mãng c«ng tr×nh hiÖn h÷u, nh:
b¶n, trô, têng, v.v.. khi cÇn n©ng cao søc chÞu t¶i cña nÒn hoÆc ®a mãng
s©u h¬n.
- Thay móng cũ b»ng mãng míi, chñ yÕu lµ dïng cäc Ðp, cäc khoan
nhåi, khoan b¬m, khoan vÝt, v.v... ph¬ng ph¸p nµy ®îc sö dông khi t¶i
träng t¨ng lªn mãng lµ ®¸ng kÓ vµ líp ®Êt chÞu lùc ë kh¸ s©u (h×nh 3.32 vµ
3.33).
- ChuyÓn ®æi mãng trô thµnh mãng b¨ng hoÆc bÌ Ph¬ng ph¸p nµy
thêng dïng khi mãng cò ®· cã ®é lón lÖch lín do nÒn ®Êt kh«ng ®ång nhÊt,
do sù kh¸c nhau nhiÒu vÒ t¶i träng trªn mãng, do nÒn bÞ ít nh·o côc bé .
- Khi cÇn ®Æt mãng c¶i t¹o s©u h¬n th× dïng ph¬ng ph¸p g¸nh ®Ó
truyÒn t¶i träng cña têng lªn c¸c g¸nh t¹m thêi sau đó dùng các loại móng
khác thay thế (kể cả móng cọc).
- Mét sè ph¬ng ph¸p gia cè kÕt cÊu bªn trªn móng thêng dïng:
- Gia cêng nhµ cò b»ng thÐp kÐo c¨ng tạo thành đai däc hoặc
quanh nhµ;
- Chèng ®ì t¹m bé phËn c«ng tr×nh, nhµ ë gÇn hè ®µo;
- BÞt c¸c lç cöa cña têng ë gÇn hè ®µo b»ng c¸ch x©y chÌn
g¹ch.
Có thể tổng hợp các giải pháp vừa nêu bằng hình 3.34
115
Hình 3.34. Một số giải pháp bảo vệ công trình lân cận hố đào
3.2 Thi công công trình ngầm theo phương pháp đào kín
3.2.1 Khái quát
Trước khi thi công, cần phân tích kỹ lưỡng những phương pháp xây
dựng phù hợp, máy móc và thiết bị xây dựng, lập một kế họach thi công an
toàn, kinh tế có cân nhắc kỹ lưỡng tới quy mô của dự án, giai đoạn xây
dựng, các điều kiện địa kỹ thuật và điều kiện địa điểm.
Công tác khảo sát và theo dõi quan trắc được tiến hành định kỳ để bảo
đảm thi công đúng cách có chú ý đến những thay đổi về các điều kiện, trạng
thái của đất đá và môi trường xung quanh. Nếu trong khi thi công điều kiện
công trường cho thấy rằng phương pháp thi công ban đầu không phù hợp thì
cần phải đưa ra những bước đi hợp lý và thay đổi phương pháp thi công
càng sớm càng tốt.
Cần bảo đảm an toàn và chăm sóc sức khỏe của người lao động toàn
diện trong khi thi công phù hợp với luật pháp và các quy định nhằm tránh
xảy ra tai nạn. Nơi làm việc và lối đi bộ phải được chiếu sáng phù hợp và
đầy đủ nhằm bảo đảm môi trường làm việc an toàn. Nhằm bảo đảm môi
trường làm việc an toàn và vệ sinh, trong đường hầm phải thông gió đầy đủ
để cho khói mìn, bụi và khí thải của máy diesel có thể thoát ra ngoài. Phải
cẩn thận đối với các khí thoát ra từ đất đá và không khí thiếu ô-xi. Thực hiện
116
thông gió và các biện pháp phù hợp khác nếu cần. Các lối đi bộ để công
nhân đi lại an toàn được dành riêng trong hầm. Phải kiểm tra đất đá, các hệ
thống chống đỡ, môi trường làm việc, máy móc và thiết bị để đề phòng tai
nạn trong khi xây dựng. Đề phòng các rối loạn về sức khỏe và chăm sóc sức
khỏe cho công nhân được duy trì trong khi xây dựng.
Nhằm đề phòng hỏa họan phải theo dõi cẩn thận nguồn phát hỏa và
các chất dễ cháy và có các biện pháp đề phòng như có sẵn các bình cứu hỏa.
Nhằm đề phòng nổ do khí phải có những biện pháp phù hợp để phát hiện cẩn
thận loại khí đó, làm loãng hoặc cho khí thoát ra ngoài nếu cần.
Trường hợp sắp xảy ra nguy hiểm, phải nhanh chóng sơ tán công nhân
đến một nơi an toàn. Để giữ vững liên lạc và báo cáo, sơ tán công nhân
nhanh chóng và an toàn trong trường hợp khẩn cấp, phải thiết lập một hệ
thống giải quyết tình huống dự kiến với các phương tiện, thiết bị và dụng cụ
cần thiết.
3.2.2 Công tác khảo sát
Công tác khảo sát trong quá trình thi công là rất cần thiết, nó được
thực hiện nghiêm túc để đáp ứng độ chính xác yêu cầu của mục đích khảo
sát. Các phương pháp tiêu chuẩn để khảo sát đường hầm giới thiệu trong
bảng 3.5.
Bảng 3.5. Phân loại công việc khảo sát
Phân loại Thời gian khảo sát Mục đích khảo sát Nội dung Kết quả
Khảo sát
những điểm
bên ngoài
đường hầm
Sau khi thiết kế
xong và trước khi
xây dựng
Thiết lập các điểm kiểm
soát để khảo sát việc
khai đào đường hầm
Khảo sát tam giác,
tuyến ngang, cao
trình, GPS*
Thiết lập các điểm
kiểm soát và cọc
tiêu hướng cho
đường trục hầm
Khảo sát chi
tiết
Sau khi thiết lập các
điểm kiểm soát bên
ngoài và trước khi
xây dựng
Lập mặt bằng địa hình của
cửa hầm và mặt bằng
đường hầm giả thuyết
Toàn đạc, cao trình,
khảo sát tuyến ngang
Khảo sát
đường hầm
Trong khi xây dựng Thiết lập đường trục hầm
và các cao trình trong
đường hầm, kiểm tra sự
khai đào, hệ thống chống
đỡ và hình dạng, ván trượt,
ván khuôn
Tuyến ngang, cao
trình khảo sát con
quay, khảo sát bằng
tia laser
Thiết lập các điểm
kiểm soát trong
đường hầm và đánh
dấu
Khảo sát
đường lò
Sau khi hoàn thành
đường lò công tác
Đường trục và cao trình
chuyển từ đường lò công
Giống như trên hoặc
phương pháp khảo
Thiết lập điểm kiểm
soát trong đường hầm
117
công tác tác sát đặc biệt
3.2.3 Công tác khai đào
Trên cơ sở của kích thước, hình dạng mặt cắt ngang của đường hầm,
giai đoạn xây dựng, điều kiện địa kỹ thuật, điều kiện địa điểm, v..v.., trước
khi khai đào người ta chọn phương pháp đào đường hầm hợp lý. Các
phương pháp khai đào gương hầm có thể là phương pháp toàn gương,
phương pháp đào bậc cấp, phương pháp lò đuổi, v..v... Phương pháp đào
hầm nghĩa là cách khai đào như khoan và nổ mìn, khai đào bằng máy, khai
đào thủ công. Cần phải có sự xem xét đặc biệt đối với các mặt cắt khai đào
quá lớn hoặc quá nhỏ. Phương pháp được chọn cần sao cho đất đá không bị
xáo trộn, bảo đảm có khả năng chống đỡ ở mức tối đa và mặt cắt của gương
càng lớn càng tốt. Phân loại tiêu chuẩn những phương pháp khai đào được
nêu ở các bảng 3.6 và 3.7.
Trong quá trình thi công, sự ổn định của gương từ khi mở gương cho
đến khi lắp đặt các hệ thống chống đỡ tạm thời sau khi khai đào là điều tiên
quyết. Nếu gương hầm không thể đứng vững cho đến khi hoàn thành sự lắp
đặt hệ thống chống đỡ thì cần phải có những biện pháp ổn định gương, như:
rút ngắn chu trình vòng đào, cắt thành vòng giữ lại lõi, tạo mặt cắt kín cho
gương tạm thời và thay đổi hộ chiếu chống hầm (như tăng thêm neo đá, tăng
bê tông phun và neo vượt trước, neo gương hầm…). Những thay đổi này
được xem là một phần của công việc quản lý thi công thường lệ dựa vào kết
quả đo đạc và quan trắc.
Phương án khoan nổ được lựa chọn phù hợp với điều kiện đất đá, hình
dạng và kích thước của mặt cắt ngang đường hầm, phương pháp khai đào,
một vòng đào, v..v.., phải chuẩn bị để giảm đến tối thiểu vùng đất đá bị xáo
trộn. Bảng 3.8 giới thiệu mối quan hệ giữa điều kiện khoan nổ và kết quả
công tác khoan nổ. Cần xây dựng được một kế hoạch khoan nổ mìn tổng
hợp có chú ý đến hiệu quả trong tính liên tục của các công đoạn từ khoan
nạp thuốc nổ, nổ mìn đến thông gió, bốc xúc vận tải đất dá khỏi hầm.
118
Bảng 3.6. Phân loại và đặc điểm của phương pháp khai đào tiêu chuẩn
119
1. Công tác khoan
Công tác khoan nhằm tạo được các lỗ mìn theo hộ chiếu khoan được
thiết lập chủ yếu dựa trên mục đích đào gương hầm và tính chất cơ lý, sự nứt
nẻ của đá. Để tạo được một một môi trường an toàn, phải kiểm tra gương
hầm, dọn đá vỡ rời, thu nhặt mìn không nổ trước khi khoan. Vị trí, hướng,
chiều dài khoan trong hộ chiếu khoan phụ thuộc chủ yeus vào điều kiện đất
đá. Các lỗ khoan trên gương hầm được bố trí sao cho không chùng với
những lỗ khoan đã có. Trong khi khoan phải chú ý đến dòng nước chảy vào
bất thường, rò rỉ khí, những thay đổi về điều kiện đất đá, v..v..
120
Bảng 3.7. Đặc điểm của những phương pháp khai đào khác
121
Bảng 3.8. Mối liên hệ giữa các yếu tố khoan nổ và kết quả khoan nổ
Kết quả khoan nổ
Các yếu tố khoan nổ
Kích thước
đá vỡ
Tích tụ
đá vỡ
Khối lượng
đào quá
Thể tích
khói mìn
Đất đá
bị tơi,
biến
dạng
Tính bằng
phẳng của
gương
khai đào
Chấn động
do nổ mìn
Một vòng đào
Phương pháp cắt ở tâm
Sơ đồ bố trí lỗ khoan
Loại chất nổ
Khối lượng chất nổ
Khoảng cách khoan,
khối lượng nạp
Lệnh nổ mìn
Ghi chú: Trong bảng này chỉ giới thiệu nhưng mối quan hệ tương đối chặt chẽ giữa các
yếu tố nổ mìn và kết quả nổ mìn.
Các máy khoan được lựa chọn dựa vào đặc tính thạch học của đá, kích thước
và hình dạng mặt cắt ngang của đường hầm, chiều dài đường hầm, phương
pháp khai đào, kế hoạch nổ mìn, phương pháp bốc xúc, phương pháp lắp đặt
neo đá, giai đoạn thi công, v..v... Thêm nữa, phải chọn cần khoan và mũi
khoan phù hợp với máy khoan, đặc điểm thạch học của đá, v..v...
2. Công tác nạp thuốc nổ
Trước khi nạp thuốc nổ, cần kiểm tra kỹ lưỡng hiện trạng của lỗ
khoan và gương công tác. Phải kiểm tra chi tiết đến dòng điện lạc hoặc rò,
tĩnh điện, sấm chớp, v..v.. khi dùng kíp nổ điện. Cần thực hiện an toàn việc
nạp thuốc nổ vào lỗ khoan phù hợp với kế hoạch nổ mìn. Phải chọn loại
thuốc nổ phù hợp với điều kiện công tác của gương hầm cũng như các dụng
cụ và vật liệu dùng vào việc đó.
3. Công tác nổ mìn
Công tác nổ mìn được thực hiện an toàn và chính xác theo sự bố trí
của người chỉ huy. Không một ai được vào gương công tác trong khoảng
thời gian quy định. Sau khi nổ mìn phải kiểm tra gương hầm và xung quanh
để khẳng định có hay không có lỗ mìn chưa nổ hoặc chất nổ còn sót. Nếu có
thì phải áp dụng những biện pháp xử lý cần thiết.
4. Công tác thông gió
122
Sau khi nổ mìn, công tác thông gió phải đẩy đi các chất độc hại chứa
trong không khí ở trong hầm do nổ mìn gây ra.
3.2.3.2 Đào bằng cơ giới
1. Khái quát
Khi sử dụng phương pháp đào bằng cơ giới, máy đào được lựa chọn
phù hợp với điều kiện đất đá, điều kiện địa điểm, điều kiện môi trường, kích
thước và hình dạng mặt cắt ngang đường hầm, chiều dài đường hầm, một
vòng đào và giai đoạn thi công.
So với phương pháp khoan nổ, đào bằng cơ giới làm cho đất đá xung
quanh ít bị xáo trộn và có thể đạt được vận tốc đào cao ở nơi máy đào phù
hợp với điều kiện đất đá. Hơn nữa, khai đào bằng cơ giới gây tiếng ồn và
chấn động tương đối thấp nên thường được dùng để đào đường hầm ở đô thị,
nơi không được phép áp dụng phương pháp khoan nổ vì những lý do về môi
trường và an toàn.
Có hai cách khai đào cơ giới: phương pháp cắt gương từng phần dùng
máy đào có tay với, máy gàu ngược, máy búa đập đá lớn, máy khoan đá,
v..v.. và phương pháp sử dụng máy khoan đường hầm.
Sơ bộ về quy trình đào hầm theo phương pháp cơ giới:
- Thi công giếng có kích thước đủ lớn để hạ và lắp đặt máy (ở đồng
bằng), mở cửa hầm (ở vùng núi)
- Đào/cắt đất đá (kể cả chống đỡ và giữ ổn định cho gương).
- Bốc xúc và vận chuyển đất đá.
- Lắp dựng vỏ chống.
- Hoàn thiện vỏ chống.
2. Máy đào có tay với
Máy đào có tay với có một tay quay ở cuối tay với, đào một phần của
gương khi tay với di chuyển. Có thể dùng máy này để đào đường hầm có
mặt cắt tùy ý tuy rằng vận tốc đào không lớn. Hơn nữa, những máy này phù
hợp với đường hầm có gương lớn vì vòm trần của gương hầm được đào theo
từng phần phù hợp với điều kiện đất đá và thiết bị. Máy đào có tay với phù
hợp chủ yếu với đá cứng vừa hoặc đất đá không bền vững, vì vậy điều quan
trọng là phải đào đường hầm theo biên pháp đã quy định, đặc biệt chú ý đến
sự ổn định của gương công tác. Khi sử dụng máy đào có tay với trong đất đá
123
có dòng nước chảy vào hầm, tùy theo điều kiện đất đá mà bề mặt đất trở nên
lầy lội, bùn hóa, giảm khả năng di chuyển. Trong những trường hợp như vậy
không những việc bốc xúc đất đá khó khăn hơn mà đường hầm còn chịu ảnh
hưởng bất lợi về cấu trúc địa chất. Vì vậy, cần có các giải pháp thoát nước
để tránh hình thành các vũng nước tại gương, bên cạnh đó cần phải có những
biện pháp đối phó với sự lầy lội như đặt tấm bê tông hoặc trải vật liệu lót
đường. Trong trường hợp đất đá khô thì lại cần có biện pháp chống bụi.
Gàu ngược chủ yếu dùng để đào đường hầm trong đất.
Máy búa đập đá lớn và máy khoan đá có thể sử dụng với đất đá cứng
vừa khi vì những lý do môi trường. phải xem xét đến tiếng ồn, chấn động,
v..v..
3. Đào hầm bằng khiên đào (Shield method -SM)
Khiên đào (lá chắn) là máy liên hợp được trang bị các hệ thống cơ
giới để đào, bốc dỡ đất đá, lắp ghép vỏ hầm đồng thời là khung chống tạm
vững chắc dưới sự bảo vệ của nó tiến hành tất cả các công việc chính.
Điều kiện áp dụng: Phương pháp khiên đào áp dụng trong những điều
kiện địa chất và địa chất thuỷ văn phức tạp nhất, đất đá mềm yếu, không ổn
định, chiều dài công trình lớn, tiết diện ngang không đổi. Hoặc tại những vị
trí không thể thi công bằng phương pháp hở khi đi qua khu di tích, khu dân
cư trong đô thị và khu công nghiệp,... Lá chắn có thể được phân loại như sau
- Theo hình dáng: tròn, elíp, ống nhòm (double shield)...
- Theo diện tích mặt cắt ngang:
- Nhỏ S < 16m2.
- Trung bình S = 16-30m2
- Lớn S > 30m2
- Theo mức độ cơ giới hoá: cơ giới, bán cơ giới.
- Theo phương pháp chống đỡ (hình 3.35): Khiên cân bằng áp lực đất
(Earth pressure balance - EPB), khiên chống đỡ bằng chất lỏng ( Slury shield
–SS), khiên chống đỡ bằng khí nén (Compressed air shield)
124
Hình 3.35. Các loại chống đỡ trong phương pháp khiên đào cơ giới
Mặc dù khiên (lá chắn) có nhiều loại nhưng chúng đều có cấu tạo cơ
bản như hình 3.36 và 3.37.
Sơ đồ nguyên lí công nghệ tổng quát: Các phương pháp thi công hầm
bằng khiên đào phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản là địa chất, địa chất thuỷ
văn của tuyến. Các công việc cần được tổ chức như sau:
- Công tác đào phải được thực hiện trong điều kiện an toàn tuyệt đối.
- Chất lượng, vận tốc, mức độ cơ giới phải cao.
- Tổ chức công việc sao cho phải liên tục, giảm giá thành
Hình 3.36. Cấu tạo khiên đào
1. Dao, 2. Vòng trụ, 3. Đuôi khiên, 4. Kích
khiên. A. Hướng dịch chuyển khiên Dkh -
đường kính khiên, Lkh - chiều dài khiên
Hình 3.37. Sơ đồ nguyên lý công
nghệ đào hầm bằng khiên đào
1) Giếng thoát, 2) Gương đào, 3) Khiên,
4) Thiết bị lắp vỏ, 5) Thiết bị bốc xúc, 6)
Băng chuyền, 7) Goòng, 8) Sàn công tác,
9) Goòng đã xúc đầy, 10) Phần tử vỏ, 11)
Cẩu, 12) Bunke, 13) Ô tô tải
125
Để đảm bảo an toàn cần thiết phải thực hiện các công tác đào hầm một
cách cẩn thận, thường xuyên theo dõi tình trạng của gương đào.
Mức độ sử dụng khiên đào như một công cụ đào hầm trong đất đá các
loại có thể khác nhau. Trong một số trường hợp, khiên được sử dụng như vỏ
chống tạm di động, cho phép thực hiện các công tác đào hầm trên toàn bộ
gương hầm nhờ các platfom kiểu kéo-đẩy di động. Trong các trường hợp
khác như là công cụ cơ giới để cắt đất đá (từng phần hay toàn bộ).
Khiên có thể là bán cơ giới và cơ giới. Ngoại trừ các loại đá rất cứng,
khiên bán cơ giới có thể được sử dụng cho các loại từ đá cứng đến đất rất
mềm yếu.
Nhược điểm của phương pháp khiên đào bán cơ giới:
- Tính vụn vặt của công việc và đòi hỏi công nhân có bậc cao, chi phí
thời gian cho các công tác phụ nhiều;
- Không cơ giới hóa trong đào đất đá và lắp đặt vành vỏ;
- Vận tốc đào thấp do phải đào theo từng đoạn nhỏ.
Khiên đào cơ giới: Cấu tạo cơ bản của khiên đào cơ giới được giới
thiệu ở hình 3.38.
Hình 3.38. Cấu tạo k hiên đào cơ giới: 1) Dao, 2) Gầu xúc, 3) Bộ phận công tác,
4) Đầu của bộ phận công tác, 5) Đầu khoan, 6)Trục máy của bộ phận công tác, 7) Bộ
dẫn động, 8) Động cơ, 9)Thiết bị lắp vỏ, 10)Máng tải, 11) Kích khiên, 12)Vách ngăn,
13) Cửa chuyển bột sét.
Khi thi công hầm bằng khiên đào cơ giới có thể thực hiện liên tục và
đồng thời tất cả các công đoạn chính và phụ từ gương đào tới chỗ xây lắp
xong vỏ hầm. Để thực hiện tất cả các công đoạn đó cần thiết phải có đầy đủ
các thành phần của tổ hợp, trong đó khiên đào cơ giới là bộ phận chính. Các
thiết bị, máy móc đi theo gồm: thiết bị lắp đặt các phân tố vỏ (phân tố vành
126
vỏ), các sàn công nghệ di động, cầu vận chuyển cho băng tải và các phương
tiện vận chuyển đất đá từ trong hầm, thiết bị để bơm vữa sau vỏ hầm, chống
thấm và các máy thuỷ lực và máy điện khác. Đến nay, khiên đào cơ giới cho
phép thực hiện đào hầm trong cát có độ ẩm tự nhiên, đất đá yếu, không ổn
định, đất chặt và đá cứng có hệ số kiên cố f < 6. Chu ký làm việc của khiên
đào cơ giới nêu ở bảng 3.9.
Khiên cơ giới có các phiên bản khác nhau, như khiên chất lỏng có áp
(Slury Shield - SS), khiên cân bằng áp lực đất (Earth Pressure Balance
Shield - EPBS). Theo thành phần hạt của đất, phạm vi hoạt động của khiên
được giới thiệu ở các hình 3.39 và 3.40.
Bảng 3.9. Chu trình làm việc của khiên đào
127
Hình 3.39. Phạm vi sử dụng của khiên cân bằng áp lực đất và khiên chất
lỏng có áp theo thành phần hạt của đất
Hình 3.40 Phạm vi sử dụng của khiên cân bằng áp lực đất
và khiên chất lỏng có áp theo tính thấm của đất
4. Đào hầm bằng máy khoan hầm (TBM).
TBM là một tổ hợp thiết bị phức tạp được lắp ráp dùng để đào hầm.
TBM bao gồm: - bộ phận đầu cắt với các công cụ phay cắt và các gàu
ngoạm phá (mucking bucket); - các hệ thống dùng vào các việc: cung cấp
Cuội sỏi hạt thô Cuội sỏi hạt trung Cuội sỏi hạt mịn Cát hạt thô
Cát hạt trung Cát hạt mịn
Sét Bùn
Khiên chất lỏng có áp
Khiên cân bằng áp lực
đất
Tính
thấm
Hệ số thấm k (m/s)
Cỡ sàng d (mm)
Khiên chất lỏng
Khiên cân bằng áp lực
đất
% trên sàng
% q
ua
sà
ng
Cuội sỏi Cát Bùn Sét
128
điện năng (power), làm quay đầu cắt, và tạo lực đẩy; một hệ thống bao chắn
cho TBM trong quá trình đào lò; - trang bị để lắp dựng hệ chống đỡ (vỏ
hầm) khối nền; - khiên che bảo vệ công nhân; - và một hệ thống lái. Các hệ
thống trang thiết bị phía sau (hậu cần) đảm bảo cho việc vận chuyển vụn đất
đã đào, nhân viên và phương tiện chuyên chở vật liệu, quạt thông gió và các
vật dụng khác.
Ưu điểm của việc sử dụng TBM bao gồm:
- Tốc độ đào cao hơn; Vận hành liên tục;
- Mức độ huỷ hoại khối nền đá ít hơn;
- Biên đào nhẵn, giảm thiểu diện tích đào thừa.Yêu cầu chống đỡ ít
hơn;
- Vụn đất đào thải có tính chất đồng đều;
- An toàn nhân lực và bảo vệ môi trường cao hơn;
- Có khả năng cơ giới hoá toàn bộ quá trình xây dựng;
- Có thể áp dụng tối đa các cấu kiện đúc sẵn;
- Có thể điều khiển tự động hoá từ xa.
Nhược điểm của TBM là:
- Dạng hình học thường cố định là tròn;
- Công trình ngầm thường đào qua nhiều loại địa chất và địa chất thuỷ
văn khác nhau, khi đào bằng TBM mức độ rủi ro cao đòi hỏi phải có các
biện pháp gia cố, sử lý phụ trợ, tính linh hoạt bị hạn chế đối với các điều
kiện địa chất phức tạp,
- Chi phí đầu tư cao. Khó có thể khấu hao hết cho một dự án xây
dựng.
- Công tác lắp đạt các hệ thống chống giữ ở gương rất khó khăn phức
tạp khi thi công bằng TBM gặp phải đất yếu, chảy lỏmg.
- TBM đòi hỏi vật tư, phụ tùng thay thế rất đặc chủng, đắt và trong
nước chưa sản xuất được.
Cấu tạo và sự hoạt động của máy khoan hầm TB. Các bộ phận chủ
yếu của TB gồm:
- Đầu cắt để quay cắt đất đá.
- Các kích thuỷ lực để duy trì áp lực cho đầu cắt.
- Thiết bị để bốc xúc và vận chuyển đất đá thải;
129
- Thiết bị lắp đặt các phân tố (segment) vỏ;
- Thiết bị phun lấp chất dính kết vào các khoảng hở giữa vỏ chống và
đất đá do đào vượt tiết diện.
Khi TB có thêm vỏ thép thì chức năng của TB giống như khiên đào cơ
giới. TB là một hệ thống đảm nhiệm các chức năng: đẩy, quay xoắn, giữ ổn
định khi luân chuyển, vận chuyển đất đào, lái, thông gió và chống đỡ nền
quanh hang đào. Trong hầu hết các trường hợp, những chức năng này có thể
được thực hiện liên tục trong mỗi chu trình khai đào. Hình 3.41 là phác hoạ
một TB điển hình được thiết kế để vận hành trong đá cứng. Hình 3.42 giới
thiệu các thành phần cơ bản của thiết bị đào hầm TB. Phân loại máy khoan
đào hầm được nêu ở hình 3.43.
Hình 3.42. Các thành phần cơ bản của máy
đào hầm
Hình 3.41. Khiên thuỷ lực/
Khiên hỗn hợp với hệ thống
buồng đôi
1) Đầu cắt, 2) Vách ngăn, 3) Đệm
hơi, 4) Tường, 5) Ống dẫn vữa, 6)
Máy nghiền đá, 7) ống cấp liệu,
8), Cơ cấu lắp ráp
:
130
Hình 3.43. Phân loại máy khoan đào hầm và điều kiện áp dụng
3.2.3.3 Bốc xúc, vận chuyển đất đá
Kế hoạch bốc xúc đất đá cần phù hợp với điều kiện đất đá, điều kiện
địa điểm, kích thước mặt cắt ngang đường hầm, chiều dài đường hầm, độ
dốc, phương pháp khai đào, hệ thống truyền động trong đường hầm, loại
máy bốc xúc, v..v.., và cự ly vận chuyển đến bãi thải, điều kiện tuyến đường,
hệ thống tiếp nhận tại bãi thải, v..v…
Để chọn máy bốc xúc phải xem xét sự hài hòa về năng suất của từng
bộ phận hợp thành. Gần đây nhiều máy bốc xúc sử dụng động cơ diesel hoặc
động cơ điện. Khi dùng máy bốc xúc động cơ diesel, điều quan trọng là mỗi
máy bốc xúc có một máy thoát khí thải.
Có ba phương pháp vận chuyển: bằng ô tô, bằng xe bánh xích và bằng
đường sắt. Vận chuyển bằng ô tô gồm xe tự lật trọng tải nhỏ và xe tải lớn
(20 – 40 tấn). Vận chuyển đường sắt bằng xe tuyến. Các kiểu vận chuyển
khác dùng công-te-nơ, băng tải, thùng, v..v... Khi dùng máy khoan đường
hầm để khai đào gương nhỏ thì có thể dùng phương pháp vận chuyển bằng
nước. So sánh về vận chuyển bằng ô tô và đường sắt được nêu ở bảng 3.10.
Bảng 3.10. So sánh phương pháp vận chuyển đường ô tô và đường sắt
Mục Vận chuyển đường bộ Vận chuyển đường sắt
Thiết bị xây dựng bên
ngoài
Không yêu cầu thiết bị xây dựng đặc biệt
nào
Yêu cầu một số thiết bị xây dựng đặc biệt
và các điều kiện địa điểm
Bề mặt đường bộ/
đường ray (Xem điều
Cần bảo dưỡng bề mặt đường. Cần có biện
pháp bảo dưỡng toàn bộ mặt đường trong
Nền đường không bị hư hỏng có thể dùng
cho mọi điều kiện đất đá, cứng cũng như
131
107) điều kiện đất đá mềm hoặc có lượng nước
chảy vào lớn
mềm
Hạn chế độ dốc Ít hạn chế
Thường đến 15o
Hạn chế phát sinh
Thường đến 2o
Hạn chế mặt cắt Không phù hợp với đường hầm có mặt cắt
nhỏ
So với cách vận chuyển đường bộ, có thể
dùng trong những đường hầm có mặt cắt
nhỏ
Thiết bị thông gió Cần thiết bị thông gió tương đối lớn ngay
cả khi phương tiện vận chuyển có trang bị
máy thoát khí thải
Trường hợp sử dụng đầu máy chạy điện, có
thể dùng thiết bị thông gió nhỏ hơn so với
đường ô tô
Phải xem xét cẩn thận diện tích bãi thải đá dựa vào lượng đá, phương
pháp vận chuyển, điều kiện vận chuyển, những hạn chế về tiếp nhận, v..v..
để không gây ảnh hưởng bất lợi cho vận tốc khai đào.
Trong khi bốc xúc đá, cần bảo đảm an toàn, không gây hư hỏng các hệ
thống chống đỡ, các thiết bị tạm thời hiện có, cần điều phối các phương tiện
vận chuyển đá hiệu quả và an toàn, không quá tải, phải có đủ ánh sáng,
thông gió và thực thi những biện pháp chống bụi tùy đặc điểm của đất đá.
Trong trường hợp vận chuyển bằng ô tô, cần kiểm soát giao thông tại
chỗ có xe chạy lùi hoặc đổi chiều trong khu vực có người. Trong trường hợp
vận chuyển bằng đường sắt cần phải chọn một phương pháp có năng suất
bởi vì hiệu quả của sự thay đổi cách bốc xúc đá lên toa xe có ảnh hưởng đến
toàn bộ khu vực làm việc.
Ngoài việc vận chuyển đất đá, cần bảo đảm vận chuyển người, thiết
bị, vật tư an toàn bên trong đường hầm. Khi sử dụng động cơ đốt trong thì
phải chú ý đến khí thải và nếu cần thì phải có biện pháp phòng ngừa phù
hợp.
3.2.3.4 Công tác chống đỡ
Công tác chống đỡ được thực hiện theo trình tự phù hợp, có chú ý đến
điều kiện đất đá, ngay sau khi khai đào để sớm phát huy khả năng chống đỡ
của đất đá xung quanh. Khi dùng bê tông phun cùng với hệ thống chống đỡ
bằng thép làm hệ thống chống đỡ ban đầu phải phun bê tông cẩn thận để cho
mặt sau của hệ thống chống đỡ bằng thép không có chỗ hở. Nếu có lỗ hở
trên hệ thống chống đỡ bằng thép thì phải trám lại bằng xi măng nhão,
v..v… Khi xây dựng các hệ thống chống đỡ cần xác định trình tự xây dựng
132
để cho chức năng của mỗi bộ phận thể hiện đầy đủ trong sử dụng thực tế
nhằm đạt hiệu quả của toàn thể hệ thống chống đỡ với sự quan tâm đúng
mức đến các điều kiện đất đá.
Trình tự xây dựng hệ thống chống đỡ theo phương pháp đào mới của
Áo (NATM) như sau:
- Trường hợp điều kiện đất đá chắc: 1) bê tông phun, 2) neo đá
- Trường hợp điều kiện đất đá yếu: 1) bê tông phun lần đầu 2) chống
đỡ bằng thép 3) bê tông phun lần thứ hai 4) neo đá
Đặc biệt, trong điều kiện đất đá yếu thì phải phun bê tông ngay sau
khi khai đào để giảm đến tối thiểu sự sập gương và làm xáo động vùng xung
quanh.
Trong khi thực hiện công việc chống đỡ, gặp những trường hợp có các
điều kiện chống đỡ không bình thường thì phải gia cố ngay. Chỗ nào dự
đoán có nhu cầu gia cố hoặc một việc tương tự như vậy được dự đoán thì
phải dành máy móc và vật tư để ứng phó ngay với việc đó. Khi có yêu cầu
thay thế các hệ thống chống đỡ thì phải áp dụng các biện pháp cần thiết sau
khi xem xét độ an toàn của công việc và sự dịch chuyển có thể có sau đó do
sự thay thế này gây ra (bảng 3.11).
Bảng 3.11. Những ví dụ về gia cố các hệ thống chống đỡ
Neo đá Lắp đặt neo đá bổ sung có chiều dài tương tự như tiêu chuẩn kỹ thuật.
Lắp đặt neo đá bổ sung dài hơn tiêu chuẩn kỹ thuật
Bê tông phun Phun bê tông bổ sung.
Bổ sung lưới thép, sợi thép, v..v..
Hệ thống chống đỡ bằng
thép
Hệ thống chống đỡ bằng thép bổ sung.
Thay đổi hình dạng mặt cắt của hệ thống chống đỡ bằng thép.
Hệ thống chống đỡ bằng thép có thêm thanh nghiêng có cánh.
Dầm đỡ vách.
Những ví dụ khác Cải thiện tính chất của đất đá.
Cọc bên hông, cọc dưới chân, v..v..
Ổn định và che phủ gương.
Cột chống, thanh hình yên ngựa.
Bê tông bảo vệ chân.
Bê tông phun
Có hai loại bê tông phun: phương pháp trộn khô và phương pháp trộn
ướt. Sự khác nhau giữa hai phương pháp là sản xuất loại bê tông trộn và bê
133
tông trát. Phương pháp được chọn sẽ phụ thuộc vào ưu điểm và nhược điểm,
quy mô xây dựng, các điều kiện, khối lượng bê tông phun, v..v.. như trên
hình 3.44 và bảng 3.12.
Hình 3.44. Sơ đồ hệ thống các phương pháp phun bê tông
Để cải thiện cường độ của bê tông phun chống lại sự hư hỏng cục bộ
và ngăn ngừa bê tông bong ra, nên dùng bê tông có cốt là sợi thép trộn với
sợi. Cũng nên dùng những phương pháp ít tạo bụi và ít bắn tung toé, rơi vãi
bằng cách kiểm soát lượng nước thích hợp trên bề mặt của cốt liệu và xi
măng trộn, v..v…
Máy phun bê tông được lụa chọn trên cơ sở áp suất bơm, lưu lượng
bơm phù hợp với lượng bê tông phun một lần và các điều kiện của đất đá.
Bảng 3.12. Đặc điểm của các phương pháp phun bê tông
Mục Phương pháp phun bê tông khô Phương pháp phun bê tông ướt
Quản lý bê tông Điều chỉnh tỉ số nước/xi măng khi hàm
lượng nước trong cốt liệu ảnh hưởng đến
trộn.
Quản lý tương tự như bê tông thường. Phải chú
ý đến độ sụt, thể tích bê tông phun và áp suất
phun bê tông
Khoảng cách vận
chuyển
Có thể đến 300m, nhưng tốt nhất nên giới
hạn ở 150-200 m.
Khoảng vận chuyển bằng máy bơm thường có
thể đến 100 m.
Bụi, Bong ra Thường là khối lượng lớn, nhiều Thường là khối lượng nhỏ, ít
Cỡ máy Nhỏ – trung bình Lớn
Khả năng thực
hiện khác
Tầm quan trọng của việc quản lý nước trên
mặt cốt liệu mịn. Có khả năng để cốt liệu
trong một khoảng thời gian dài giữa trộn và
Tầm quan trọng của việc quản lý độ sệt. Giữa
trộn và phun bê tông có một khoảng thời gian
134
phun bê tông.
Dễ dàng lau chùi thiết bị. Phù hợp để chia
mặt cắt có diện tích nhỏ thành nhiều phần
và phun bê tông từng phần.
giới hạn.
Cần phải lau chùi máy móc khi phun bê tông
xong hoặc khi bị gián đoạn.
Cần phải thải nước rửa đã dùng tại xưởng trộn
và phun bê tông
Ghi chú Có xu hướng hòa nhập người máy phun bê tông , máy phun bê tông, máy cung cấp tập hợp chất
đông cứng nhanh, phễu rót bê tông, các dụng cụ làm vệ sinh máy, v..v.. để cho việc kiểm soát
và quản lý dễ dàng hơn
Có ba kiểu máy trộn bêtông phun: kiểu nghiêng, kiểu cưỡng bức và
kiểu liên tục. Phải chọn máy trộn thích hợp về thể tích bê tông phun, phương
pháp phun và máy phun bê tông. Cần phải chú ý đúng mức đến những khác
biệt giữa các phương pháp phun bê tông như phương pháp phun khô và
phương pháp phun ướt, v..v.. và những điều kiện vận hành như máy cố định
hay di động, máy đặt bên trong hay bên ngoài đường hầm.
Có nhiều kiểu máy phun bê tông như kiểu buồng, kiểu quay rô-to và
kiểu bơm. Điểm chung của các máy này là được lắp đặt trên một khung tự
đẩy. Máy phun bê tông phải là loại máy an toàn đối với áp lực vì bê tông kẹt
trong ống có thể gây gia tăng áp lực tạm thời. Thêm nữa, máy phun bê tông
cần có khả năng phun vật liệu với áp lực đồng đều và liên tục. Điều này đặc
biệt rõ đối với phương pháp phun khô vì phun vật liệu với áp lực không
đồng đều và không liên tục không những khó đạt được sự đồng nhất của bê
tông phun mà còn phát sinh nhiều bụi. Khi gương hầm nhỏ và khối lượng
phun nhỏ, có thể phun bê tông thủ công.
Thiết bị cung cấp phụ gia đông kết nhanh được lựa chọn phụ thuộc
vào các yếu tố sau:
- Có khả năng điều chỉnh dễ dàng tỉ lệ của các chất đông kết nhanh
(bột, lỏng, v..v..) và điều chỉnh kiểu máy phun bê tông;
- Có khả năng cung cấp liên tục một khối lượng chất đông kết nhanh
đã được định trước
Ngoài ra, các thiết bị vận chuyển vật liệu, các ống mềm, vòi phun,
v..v.. có thể đảm được các chức năng do máy phun bê tông đặt ra.
135
Bê tông phun được trộn tại công trường với một cấp phối quy định để
đạt cường độ cần thiết phù hợp với vật liệu, máy móc sử dụng và các điều
kiện đất đá, v..v..
Những công việc phun bê tông
Phun bê tông cần được thực hiện càng sớm càng tốt, sau khi khai đào
và dọn hết đất đá vỡ vụn, v..v.. Trường hợp dùng lưới thép thì phải bắt chặt
lưới lên bề mặt đất đá. Khi phun bê tông phải giữ vòi phun thẳng góc với bề
mặt, đầu dây phun cách bề mặt một khoảng phù hợp, bê tông phun với vận
tốc va chạm hợp lý để cho lượng bê tông rơi vãi ít nhất có thể. Phải điều
khiển thao tác để ngăn ngừa bê tông bị tắc. Phun bê tông phải làm cho bề
mặt khai đào gồ ghề trở thành bằng phẳng, khi dùng hệ thống chống đỡ bằng
thép thì phải phun bê tông cẩn thận để cho bê tông và hệ thống chống đỡ
bằng thép hòa nhập với nhau. Nơi nào cần thiết thì phải áp dụng các biện
pháp khử bụi và công nhân phải có trang phục bảo hộ lao động tại nơi phun
bê tông. Ở những nơi có dòng nước chảy vào hầm thì phải áp dụng những
biện pháp phù hợp khi phun bê tông. Trên hình 3.45 giới thiệu những
phương pháp phun bê tông dùng ở nơi dòng nước chảy tập trung hoặc dòng
nước chảy nhiều vì những lý do khác.
Neo đá
Công tác khoan lỗ đặt neo đá chiếm một tỉ lệ lớn trong chu kỳ khai
đào, do đó máy khoan phải làm việc hiệu quả và được lựa chon phù hợp với
các điều kiện đất đá, kích thước và hình dạng mặt cắt đường hầm, phương
pháp khai đào, loại, chiều dài và số lượng neo đá. Đặc điểm của một số loại
máy khoan đươc nêu ở bảng 3.13. Để lắp neo đá vào lỗ khoan thường dùng
các máy khoan đặt trên cột có các bộ gá hoặc búa kiểu cuốc chim với mũi
choòng. Khi phải dùng vữa xi măng để làm chất dính kết hoàn toàn thì trên
giàn máy khoan có lắp máy bơm và máy trộn vữa. Các máy bơm thủy lực
hoặc máy khác được sử dụng vào việc kéo dài neo đá nhằm tạo ra sự liên kết
ma sát.
Khoan lỗ để neo đá bằng cần và mũi khoan phù hợp được xác định
trước theo vị trí, hướng, chiều sâu và đường kính. Để bảo đảm đường kính lỗ
khoan đã xác định trước đòi hỏi phải chọn cần khoan và mũi khoan phù hợp.
Đặc biệt đối với đá mềm hoặc đất phải cảnh báo rằng đường kính lỗ khoan
136
thực tế có xu hướng rộng quá mức buộc phải dùng nhiều vật liệu kết dính
hoặc không đủ độ bền liên kết. Phải sự chú ý đặc biệt đến liên kết ma sát bởi
vì sự liên kết này chỉ dựa vào lực ma sát trực tiếp giữa neo đá và đất đá xung
quanh. Phải thổi sạch hết bụi khỏi lỗ khoan trước khi lắp đặt neo đá vào để
việc tra neo đá vào lỗ khoan được trơn tru và đạt được độ bền liên kết đã
định trước. Khi khoan trong đất và đá mềm yếu cần tranh lạm dụng nước
rửa vì nó dụng như một vòng đệm làm cho đường kính lỗ tăng lên và lỗ
khoan bị xáo trộn (bảng 3.14).
Hình 3.45. Phương pháp phun bê tông ở nơi dòng nước chảy vào hầm
137
Bảng 3.13. Các đặc điểm của máy khoan
Các đặc điểm Cơ cấu
khoan
Truyền
động
Phương
pháp đẩy
bụi
Mũi khoan
chính
Cần
khoan
chính
Công suất
khoan
Máy
khoan
gắn trên
cột
Lớn và có công suất
khoan cao.
Thích hợp để khoan các lỗ
lớn và sâu tại gương tương
đối rộng trong đá cứng và
nửa cứng
Khoan
đập và
khoan
xoay
Chủ yếu là
thủy lực
Bằng nước
hoặc khí
nén
Mũi khoan
chữ thập
hoặc mũi
khoan
chèn
Lục
giác
hoặc
xoắn
Cao đến
trung
bình*
Búa
khoan có
chân
Thao tác thủ công, vì vậy
dùng để khoan lỗ trong
đường hầm có mặt cắt nhỏ
và không gian làm việc
nhỏ
Khoan
đập và
khoan
xoay
Khí nén Bằng nước
hoặc bằng
khí nén
Mũi khoan
chữ thập
hoặc mũi
khoan
chèn
Lục
giác
Thấp
Máy
khoan
choòng
xoắn khí
nén
Thích hợp để khoan lỗ
trong đá mềm và đất.
Thao tác thủ công, vì vậy
dùng để khoan lỗ trong
đường hầm có mặt cắt nhỏ
và không gian làm việc
nhỏ
Khoan
xoay
Khí nén Bằng cần
khoan
Mũi khoan
hình mũi
tên
Xoắn Thấp
*: Khoan thủy lực có công suất cao
Neo được lắp vào lỗ đến một độ sâu và phun vữa dính kết để đạt được
độ bền liên kết xác định trước. Để neo đá đáp ứng tốt chức năng thì, sau khi
lắp neo vào lỗ, các tấm đệm, vòng đệm, v..v.. phải bắt vào neo sau khi trám
bê tông và dùng đai ốc bắt chặt tấm đệm vào bề mặt khai đào bảo đảm tấm
đệm tiếp xúc chặt với bề mặt khai đào hoặc bề mặt bê tông phun.
Các vì thép phải chống đỡ phần lớn tải trọng ban đầu, vì vậy chúng cần được
lắp đặt ngay sau khi khai đào hoặc khi có lớp bê tông phun đầu tiên. Khi lắp
đặt vì thép, phải dọn thật sạch mặt đất dưới chân vì thép nhằm bảo đảm khả
năng chịu tải. Cần có biện pháp đề phòng vì thép bị vặn hoặc bị rơi trong khi
lắp đặt. Phải nối vì thép bằng bu lông giằng với những vì thép đã được lắp
đặt trước. Để việc lắp đặt vì thép đúng theo thiết kế, vì thép và bê tông phun
138
phải hòa nhập thành một hệ thống. Muốn đạt được kết quả như vậy phải
phun bê tông cẩn thận sao cho không có lỗ trống phía sau vì thép hình vòm.
Bảng 3.14. Một số sự cố thường gặp khi khoan
Hiện tượng Nguyên nhân Các vấn đề
Rối loạn hoặc
hỏng lỗ khoan
Điều kiện địa chất Đá khối bị nứt nẻ
Đới nứt nẻ
Đất cát
Đất dính
Đất có cuội và sỏi
- Không dọn sạch được bụi đá
- Cần khoan khó kéo ra ngoài
- Cần phải khoan lại
- Khó lắp đặt neo vào lỗ
Đường kính lỗ
khoan nở rộng
ra
Điều kiện địa chất Đá khối bị nứt nẻ
Đới nứt nẻ
Đất cát
Đất dính
Đất có cuội và sỏi
- Không đủ độ bền liên kết
Mắc kẹt Điều kiện địa chất
Neo đá dài
Neo đá bị tụt xuống
Đá khối bị nứt nẻ
Đới nứt nẻ
Đất cát
Đất dính
Đất có cuội và sỏi
- Không dọn sạch được bụi đá
Lỗ khoan bị
lệch hoặc cong
Điều kiện địa chất
Neo đá dài
Đá khối bị nứt nẻ
Đới nứt nẻ
Đất có cuội và sỏi đá
- Cần khoan khó kéo ra ngoài
- Khó lắp đặt neo vào lỗ
Tổn thất nước
khoan
Điều kiện địa chất Đá khối bị nứt nẻ
Đới nứt nẻ
Không dọn sạch được bụi đá
Đất đá bị phá hủy
Bê tông vỏ hầm
139
Khuôn dùng vào việc đổ bê tông vỏ hầm chia thành loại di động và
loại lắp ghép. Loại khuôn di động được thiết kế thành một cụm riêng rẽ gồm
bệ và khuôn di động. Khuôn lắp ghép đòi hỏi khuôn và các panen bằng thép
lắp lại và tháo ra mỗi khi đổ bê tông. Chỉ dùng loại khuôn lắp ghép ở nơi
nào mà việc sử dụng khuôn di động bị hạn chế do quá cong hoặc ở những
nơi đường hầm mở rộng, hoặc khi phải đổ sớm lớp bê tông vỏ hầm thứ hai
để ổn định đất đá, ví dụ khi thi công ở cửa hầm. Trong những trường hợp
khác với điều vừa nêu, khuôn di động thường được sử dụng như ở hình 3.46.
Chiều dài của khuôn di động hay là khẩu độ của một mặt đổ bê tông
cần phải xác định dựa vào sự xem xét tiến độ, năng suất đổ bê tông và độ
cong của những mặt cắt cong. Thường sử dụng chiều dài 9 -12 m vì đổ bê
tông khẩu độ dài hơn chắc chắn có vết nứt do độ sụt vì nhiệt hoặc độ sụt khi
khô.
Khuôn phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Khuôn di động có cấu tạo bảo đảm độ di động và độ cứng.
- Khuôn lắp ghép có cấu tạo thuận tiện cho việc lắp và thá.
- Khuôn có lỗ ở những vị trí thuận lợi để đổ bê tông và kiểm tra.
- Khuôn có cấu tạo đảm bảo an toàn cho phương tiện di chuyển trong
phạm vi của khuôn.
Vách ngăn được thiết kế để chịu áp lực khi đổ bê tông và phải lắp đặt
sao cho bê tông không bị rò.
Trình tự đổ bê tông vỏ hầm được xác định dựa vào phương pháp khai
đào và các yếu tố khác. Thời gian thi công lớp bê tông vỏ hầm được xác
định theo trạng thái của đất đá và hệ thống chống đỡ, mục đích của bê tông
vỏ hầm và các vấn đề khác. Trong khi thi công lớp bê tông vỏ hầm phải cố
gắng tránh nứt.
Để trộn bê tông vỏ hầm tại công trường phải xác định vật liệu, phương
pháp đổ bê tông và các yếu tố khác trên cơ sở của hỗn hợp quy định. Sau khi
trộn, bêtông được vận chuyển đến công trường trong khoảng thời gian quy
định bằng xe trộn chuyên dụng để ngăn ngừa sự chia tách vật liệu và hỗn
hợp với các thành phần khác.
140
Khi đổ bê tông phải áp dụng những phương pháp phù hợp để rót đầy
bê tông vào khuôn. Cần thận trọng đặc biệt khi đổ bê tông ở đỉnh vòm.
Coongtacs đổ bêtông cần bảo đảm các yêu cầu sau:
- Bê tông phải kết lại hoàn toàn, vật liệu không thể chia tách và tràn ra ngoài
khuôn, không để lại chỗ rỗng.
- Vận tốc đổ bê tông giữ ở mức hợp lý để đổ liên tục.
- Phải có những biện pháp đối phó phù hợp nhằm đề phòng giảm sút chất
lượng của bê tông khi có dòng nước chảy vào hoặc các vũng nước.
Hình 3.46. Ví dụ về khuôn tròn toàn phần
Trước khi đổ bê tông vòm ngược phải rửa sạch hoàn toàn và cho thoát
hết nước tại những mối nối thi công, gương khai đào hoặc bề mặt bê tông
phun. Các mối nối thi công giữa bê tông vòm ngược và bê tông vỏ hầm và
các mối nối thi công theo hướng dọc đường hầm về cơ bản phải nằm vuông
góc với trục vòm ngược để truyền đều lực dọc trục vòm ngược (hình 3.47).
Hình 3.47. Ví dụ về các mối nối xây dựng hướng dọc
141
Trong các loại đất đá bị trương nở, nén ép hoặc đất đá yếu, toàn bộ
mặt cắt hầm phải được tạo kín càng sớm càng tốt để giảm thiểu khả năng đất
đá xung quanh bị tơi xốp hoặc bị bùng nền.
Ngoài NATM hiện là phương pháp khá phổ biến, các phương pháp
đào hầm truyền thống cũng được áp dung rông rãi. Sự khác biệt cơ bản giữa
NATM và phương pháp truyền thống là trình tự thi công hệ chống đỡ. Trong
NATM hệ chống đỡ được thi công theo 2 giai đoan: chống tạm và chống
cuối cùng, trong chống tạm, trình tự nên ở mục 3.2.3.4, vỏ chống cuối cùng
là vỏ bê tông. Trong các phương pháp truyền thống, hệ chống đỡ được thiết
kế dựa vào áp lực đất đá và được thi công 1 lần. Các phương pháp này khác
nhau chủ yếu là thiết kế hệ chống đỡ và có hai xu thế chính:
- Hệ chống đỡ được thiết kế theo áp lực địa tầng tính được từ tải
trọng cho trước,
- Hệ chống đỡ được thiết kế theo áp lực địa tầng tính được từ đường
cong đặc tính giả thiết về sự làm việc đồng thời của đất đá với hệ
chống đỡ.
Các hệ chống đỡ chủ yếu là đá tự nhiên (không chống đỡ), neo, bê
tông, bê tông phun, vì chông thép, vì chống gang, vì chống gỗ, kích thủy
lực… Phương pháp thi công hầm theo trình tự sau:
- Đối với đất đá yếu: khai đào (bằng máy, thủ công) vận chuyển
đất đá thông gió lắp dặt hệ chống đỡ khai đào…
- Đối với đất đá cứng: khai đào (bằng máy, khoan - nổ mìn)
thông gió vận chuyển đất đá lắp đặt hệ chống đỡ khai
đào...
Trong quá trình thi công, trong những trường hợp khi mà các mô hình
chống đỡ thông thường như neo đá, bê tông phun hoặc hệ thống chống đỡ
bằng thép tỏ ra không đủ hoặc không có lợi thế, cần áp dụng các phương
pháp thi công phụ hoặc đặc biệt để bảo đảm sự ổn định của gương, sự an
toàn của đường hầm và để bảo vệ môi trường. Những phương pháp phụ phổ
biến gồm có các phương pháp dùng hệ neo vượt trước, neo ở gương, phun
bê tông ở gương, lò phụ thoát nước, khoan thoát nước, ống gom nước, giếng
sâu, phụt vữa, hệ thống ống chống đỡ phần trên, ống thép lắp phía trước
142
gương và tường phân cách. Tổng hợp tóm tắt những phương pháp phụ đại
diện đượcgiới thiệu ở bảng 3.15.
Khi thiết kế và thi công đường hầm xuyên qua những loại đất đá đặc
biệt cần phải nghiên cứu để xác định những biện pháp an toàn và đạt hiệu
quả kinh tế. Có năm loại đất đá đặc biệt liệt kê sau đây.
1) Đất đá bị nén ép (gồm có đất đá chứa bùn kết thời kỳ Neogen, đá
núi lửa, secpentin và sét trong đứt gãy. Áp lực đất đá rất sức cao tác dụng
lên hệ thống chống đỡ và bê tông vỏ hầm),
2) Đất đá có nguy hiểm về áp lực cao, lượng nước chảy vào lớn,
3) Đất đá không bền vững (gồm các tầng không bền vững và dòng
trầm tích bùn núi lửa sau Plioxen của thời kỳ Neogen),
4) Đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc
nhiều khí độc,
5) Đất đá có nguy hiểm vì đá nổ.
Khi thi công giếng đứng cần phân tích chi tiết về chiều sâu và mặt cắt
giếng đứng, các điều kiện đất đá và địa điểm để chọn một phương pháp đào
giếng, bốc xúc đất đá phù hợp có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và bảo đảm an
toàn trong thi công. Cần áp dụng trước các biện pháp phù hợp như hạ thấp
mực nước ngầm và lập tường ngăn để phòng ngừa nước phun vào làm gián
đoạn việc đào giếng và ảnh hưởng xấu đến thiết bị thi công trong giếng
đứng. Khuôn cho lớp bê tông vỏ giếng ban đầu phải có cấu tạo chắc chắn,
phù hợp với các điều kiện xây dựng chịu đựng áp lực lớn do việc đổ bê tông
gây ra. Bê tông cần được cung cấp liên tục không bị gián đoạn. Tùy theo
hình dạng của mặt cắt ngang và chiều sâu thi công để chọn phương pháp thi
công an toàn và thuận lợi đối với lớp bê tông vỏ giếng thứ hai. Trong quá
trình thi công, cần phải áp dụng mọi biện pháp có thể để thoát nước, để bảo
đảm thi công an toàn, tránh những rủi ro tiềm tàng, như người và vật bị rơi
từ trên cao, tai nạ do nổ mìn, khi độc, thiếu ôxi trong không khí, môi trường
kém vệ sinh…
143
Bảng 3.15. Phân loại các phương pháp phụ
Ghi chú: : phương pháp tương đối phổ biến; : phương pháp sử dụng tùy hoàn cảnh; * những biện
pháp hoặc là khó thực hiện bằng các máy móc thông thường để xây dựng hầm và các phương tiện kiểm
soát hoặc là ảnh hưởng lớn đến chu kỳ xây dựng
Khi chọn phương pháp đào giếng nghiêng phải xem xét kỹ lưỡng
chiều dài, độ dốc, kích thước mặt cắt ngang giếng, các điều kiện đất đá và
địa điểm. Cần chọn máy có thể đào giếng nghiêng theo độ dốc quy định và
bảo đảm an toàn trong thi công. Trong quá trình đào giếng nghiêng cần kiểm
tra đặc điểm địa chất và nước ngầm ở phía trước gương của giếng nghiêng,
phải áp dụng những biện pháp phù hợp để ngăn ngừa dòng nước chảy vào
giếng. Khuôn di động dùng trong giếng nghiêng phải có cấu trúc bảo đảm
bám chắc không bị trượt xuống. Đổ bê tông cẩn thận, liên tục, không để có
chỗ rỗng về phía đỉnh. Phải có khuôn chuyên dụng để đổ bê tông vòm
ngược, trừ trường hợp độ dốc nhỏ. Khuôn phải chắc để chịu áp lực khi đổ bê
tông. Trong quá trình thi công phải có biện pháp bảo đảm an toàn cho người
và thiết bị.