Bài giảng thi công xây dựng công trình ngầm phương pháp ngầm Bộ môn Xây dựng cạnh tranh ngầm và mỏ

Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu bảo vệ phải phù hợp với thời gian ổn định không chống, theo những nguyên tắc của phương pháp thi công hiện đại.. Phương pháp thi côngPhương pháp thô

ph¸p ngÇm

§¹i häc Má-§Þa chÊt

Bé m«n X©y dùng c«ng tr×nh ngÇm vµ má

XDCTN-M

Thi c«ng x©y dùng c«ng tr×nh ngÇm

§¹i häc Má-§Þa chÊt

Độ bền cao

Đá bở rời/đất

Đá rắn cứng

Các giải pháp bảo vệ hay chống tạm

Ô bảo vệ bằng khoan phụt áp lực cao

Ô bảo vệ bằng ống

Ván thép Cắm cọc

Ván chèn Khung thép

Neo

Lưới bảo vệ Bêtông phun

Đất chảy

Đất rời

Đất dính Nứt nẻ

mạnh và giảm bền

Nứt nẻ mạnh

Nứt nẻ trung bình

Nứt nẻ ít

Đá bở rời/đất

Đá rắn cứng

NQP:PPTCN

Phạm vi áp dụng của các giải pháp đặc biệt tùy theo

yêu cầu bảo vệ riêng

Giảm thiểu sụt lún

Bảo vệ nóc CTN

Chống đỡ (ổn

định) gương đào

Yêu cầu Các giải pháp

Đại học Mỏ-Địa chất

•đào toàn bộ gương theo bậc ngắn, sau đó chống tạm

toàn bộ vùng được đào đồng thời, ví dụ khoan nổ mìn, hay đào căt bằng máy từng bậc ngắn

NQP:PPTCN

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

Sơ đồ đào

Đào chia gương

§¹i häc Má-§Þa chÊt

Bé m«n X©y dùng c«ng tr×nh ngÇm vµ má

XDCTN-M

NQP:PPTCN

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

1 Thời gian tồn tại ổn định không chống của khối đá, trong mối liên quan với kích

thước và hình dạng của công trình, phải đủ lớn.

2 Nhu cầu về thời gian lắp dựng kết cấu bảo vệ phải phù hợp với thời gian ổn định

không chống, theo những nguyên tắc của phương pháp thi công hiện đại Nếu khối đá

có thời gian tồn tại ổn định không chống đủ lớn, hay khối đá là rất ổn định, có thể

không cần thiết lắp dựng kết cấu chống tạm Tuy nhiên trong mọi trường hợp cần thiết phải đảm bảo an toàn cho con người.

3 Các trang, thiết bị thi công như xe khoan hoặc sàn công tác, máy đào lò, máy phá đá

Cơ sở quyết định đào toàn gương hay chia gương

Khối đá/đất- hình dạng, kích thước tiết diện khoảng trống- trang thiết bị

§¹i häc Má-§Þa chÊt

Bé m«n X©y dùng c«ng tr×nh ngÇm vµ má

XDCTN-M

ổn định tróc vỡ tróc lở nén ép nén ép mạnh rời chảy

NQP:PPTCN

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

Khái quát về các phương pháp phá vỡ đất/đá

Thủ công

Thông thường

Phương pháp thi công

Phương pháp

thông thường

Phương pháp Cơ giới-máy

Phương pháp kích ép ống

Máy khiên

đào -SM

Máy khoan hầm hở - openTBM

Máy khoan hầm có khiên – Shild TBM

Khoan cắt toàn gương

Khoan cắt từng phần gương

Đào bằng gầu xúc

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

NQP:PPTCN

Đại học Mỏ-Địa chất

•Không bị hạn chế về hình dạng, kích thước tiết diện đào

•Linh hoạt khi xử lý các điều kiện địa chất bất thường, biến động

•Chi phí không cao, vốn đầu tư không cao

•Tốc độ thi công thấp và trung bình

Phương pháp thi công bằng máy

•Phá vỡ đá/đất bằng máy khoan hầm (TBM) cho đá rắn cứng, máy khiên đào (SM) trong khối đất, có và không có nước ngầm Máy khiên đào với các khả năng khoan toàn gương như TBM hoặc bố trí các đầu đào như ở máy đào lò, gầu đào xúc như ở máy đào xúc

•Tiết diện đào thường là hình tròn, với những phát triển và cải tiến mới có thể đào các dạng tiết diện khác

•Có thể kết hợp: máy khiên đào nhiều đầu đào, đa chức năng xử lý

•Chi phí cao, vốn đầu tư cao

•Tốc độ thi công trung bình và cao

•Khó khăn khi gặp điều kiện địa chất biến động

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

NQP:PPTCN

Phương pháp kích ép ống, đào đường

hầm nhỏ

•Phá vỡ đá/đất như ở phương pháp thi công bằng máy

•Chủ yếu tiết diện tròn, kích thước nhỏ

•Nguyên tắc; kích ép ống đúc sẵn và kết hợp đào, tách bóc đất/đá

•Thi công các đường hầm kỹ thuật, thoát thải trong thành phố,

dưới sân bay, không cần có hào, rãnh

Đại học Mỏ-Địa chất

Bộ môn Xây dựng công trình ngầm và mỏ

XDCTN-M

§¹i häc Má-§Þa chÊt

Bé m«n X©y dùng c«ng tr×nh ngÇm vµ má

XDCTN-M

Đại học Mỏ-Địa chất

– Chống tạm hay bảo vệ bằng khung thép

• Phương pháp thi công mới của Aó

– Chống tạm hay bảo vệ cơ bản bằng bê tông phun,

neo, lưới thép, khung thép – Chống trước bằng cọc nhói, cọc ván cừ, cọc khoan

phun, ô ống, khoan phun, khoan phụ tia, đóng băng

NQP:PPTCN

đào được sử dụng có tên gọi là phương thức nhân đỡ, hay phương thức thi công của Đức

ưu điểm:

•Đường lò đào phía sườn được sử dụng làm đường lò thăm dò Đồng thời các

đường lò này còn có tác dụng làm giảm khả năng chảy nước vào các gương đào

tiếp theo

•Nhân đỡ với khả năng nhận tải có tác dụng hạn chế sụt lún từ phía nóc và dịch

chuyển từ phía hai bên sườn và từ phía gương đào

•Gương đào được tựa vào nhân đỡ trong thời gian cần thiết

•Vỏ chống dạng vòm tựa trên móng rộng chắc chắn sẽ làm hạn chế sụt lún

•Vì vỏ chống được lắp dựng sau khi đào xong phần vòm có đủ khả năng chịu

ntải, nên phần nhân đỡ được đào nhanh và kinh tế

Nhược điểm:

•Việc chia gương ra các phần nhỏ trước hết sẽ gây ra các hiện tượng phân bố lại ứngsuất nhiều lần và sự chồng chéo của các quá trình đó trong khối đá, dẫn đến hiệntượng tơi rời trong khối đá, vì các vỏ hay vành bảo vệ giao cắt nhau

•Rủi ro sập lở có thể tăng cao do các bộ phận kết cấu phải thay đổi (thay đổi độ cứngcủa tòan kết cấu), mặt khác kết cấu nền được lắp dựng chậm

•Phương thức này đòi hỏi chi phí tương đối cao do sự bố trí các gương nhỏ và gâykhó khăn cho việc vận chuyển vật liệu cũng như lắp dựng kết cấu trong điều kiệnchật hẹp

NQP:PPTCN

1882

áp dụng khi khối đá thuộc vào nhóm tróc lở hoặc bị nén ép

nêm đỡ gương

NQP:PPTCN

ch©n vßm

èng, cét khoan phun Ðp

ống khoan phun L=4,0m

ống khoan phun

khung thép hàn tổ hợp

bản đệm phân tải thép dài5xφ 16

lưới thép

nêm gương

neo bê tông cốt thép hoặc ống khoan phun

NQP:PPTCN

Phương pháp thi công cũ của áo

•Thường đào đường lò phía nền trước rồi mở rộng phía nóc

•Các đường lò hai bên sườn được đào khá tùy tiện

•Hay gây sập lở do khoảng trống lớn

áp dụng cho mọi khối

đá, trừ cát chảy và

Lò dẫnphía nền cũng

là lò thăm dò

Đường lò 1 phíanền và 3 phía

Khung thép, với khoảng cách tùy theo áp lực, ít gỗ

Chống tạm bằng khung thép Lắp KCC sau 2 đến 10 khung

Toàn gương, hoặc phần vòm theo từng đoạn, không

Lắp KCC từ dưới lên

1 và 3 tiến trước, còn lại theo

lò vận tải.Mở rộng

từ trên xuống

Lò phía nền tiến trước, các lò khác theo thứ rự

Phương pháp

mở rộng của

Anh

Tốn ít gỗ Chống tạm phía

nóc khi tho công phần vòm, sau đó

đón đỡ nóc

Thứ tự 2,3,4 và V;

5,6 và VII theo chu vi

Phương pháp

đón đỡ của Bỉ

ít sụt lún khi khối đá ổn định Không được khi nhân mềm

Tốn gỗ trung bình

Chống tạm tựa lên nhân đỡ trong khoảng thời gian ngắn

Lò bên sườn tiến trước

1 và 3 tiến trước, các phần khá tuần tự; lò nền thăm dò

Phương pháp

nhân đỡ của

Đức

NQP:PPTCN

Ph−¬ng ph¸p kÕt cÊu thÐp cña Mü

Khung thÐp L−íi, tÊm thÐp, tÊm bª t«ng Neo SN hoÆc neo ®Çu në ChÌn kÝn b»ng c¸t, gç,

Khung thÐp, chÌnkÝn b»ng gç - steel ribs with timber lagging&packing

NQP:PPTCN

SËp lë-mÆc dï kÕt cÊu chèng kháe vµ cã c¶ c¾m cäc

phun phủ

lưới thép

dầm noc

đào lò phía nóc

đào hết phần vòm đào hạ bậc đào phần nền

lò phia noc tiến trước khỏang 30m

Phá đá-phương pháp và công cụ

• Máy đào xúc -máy xúc thủy lực ( Tunnel Excavator )

– Gầu xúc có răng và khớp xoay ngang

• Máy xới ( Ripper ), máy đầu đập ( Impact Ripper )

– Răng xới (móc) gắn vào máy san gạt hoặc máy xúc

– Đầu đập gắn vào cần của máy đào xúc, đập vỡ đá

• Khoan và nổ mìn

– Tạo các lỗ khoan, nạp thuốc, kích nổ, xúc chuyển

• Máy đào lò-máy đào đầu cắt, đầu phay ( Roadheader )

– Đầu đào dọc trục, ngang trục

– Máy cắt

• Máy khoan hầm-TBM ( Tunnel Boring Machine )

– Mâm cắt cho toàn bộ đường kính hầm

– Nhiều đầu đào

• Máy khiên đào-SM ( Shield Machine )

đào xúc

Máy đầu đập

Máyxới

Máy đào lò-máy cắt

từng phần gương - RH

Máy khoan

Máy khoan

hầmTBMMáy khiên đào-SM

Khoan, cắt từng phần

Cắt tạo rãnh theo chu vi

Bộ phận xúc chuyển

NQP:PPTCN

NQP:PPTCN

Sơ đồ các phương pháp đào và chống tạm

bằng phương thức ngầm trong đất

Phương pháp đào và chống tạm trong đất bằng phương thức đào

ngầm

Đất rời, không dính kết Đất dính đến cứng

Thời gian tồn tại ổn định

rất ngắn

Thời gian tồn tại ổn định đủ lớn đến khi

lắp kết cấu chống tạm Không thể hạ mực nước ngầm Có thể hạ mực nước ngầm Không có nước ngầm

Máy khiên đào

Khiên hở sử dụng vỏ tuybing

- Vòm lưỡi dao trong điều kiện áp lực bình thường

- Khiên hở, khiên cơ học

Tạo ô bảo vệ bằng ống thép

Tạo ô bảo vệ bằng phun tia (phun áp lực cao) Chèn nhói, đóng cọc

Vỏ chống tuybing

Phương pháp bê tông phun (NATM) có hoặc không có neo, lưới thép, khung thépNQP:PPTCN

Phương pháp thi công

Phương pháp

thông thường

Phương pháp Cơ giới-máy

Phương pháp kích ép ống

Máy khiên

đào -SM

Máy khoan hầm hở - openTBM Máy khoan

Khoan cắt toàn gương Khoan cắt từng phần

Thi c«ng c«ng tr×nh ngÇm Ph−¬ng ph¸p th«ng th−êng

NQP:PPTCN

Máy đào tay cắtNQP:PPTCN

Phương pháp thi công bằng máy

Máy

khiên

đào

EPB vận chuyển đấtbằng goòng

EPB vận chuyểndòng đặc

NQP:PPTCN

Slurry lo¹i T

Máy khiên đào: khoan, cắt từng phần

Microtunneling

NQP:PPTCN

Ph−¬ng ph¸p kÝch Ðp èng, cèng

Cơ sơ lựa chọn phương pháp đào

theo loại đất đá

NQP:PPTCN

Mèi quan hÖ gi÷a chiÒu dµi CTN

M¸y khoan hÇm TBM

Cám ơn

đã chú ý theo dõi !

NQP:PPTCN