Bài giảng Thi công công trình ngầm

Lý luận cơ bản trong thi công công trình ngầm Lý luận tải trọng long rời Lý luận đất đá chịu lực Nhận thức Đất đá xung quanh bị long rời Mất ổn định Áp lực lên KC chống đỡ Đất đã

Trang 1

Tác giả: TS Trần Văn Toản

• 11/2006-10/2011: Phó TVGS trưởng Hệ thống kênh thải nước tuần hoàn, NM nhiệt điện Hải Phòng

• 1/2009-12/2009: Chủ nhiệm đề tài cấp trường “Hạ MNN thi công các công trình trên nền cát chảy”

• Thiết kế, giám sát, kiểm định nhiều công trình vừa và nhỏ

• Tham gia nhiều đề tài cấp cơ sở, cấp bộ và cấp nhà nước

Trang 2

Chương 1: KN chung và PP TCTC hầm (5 tiết)

Chương 3: Bốc xúc và vận chuyển (2 tiết) Chương 4: Gia cố hầm (5 tiết) Chương 5: Xây dựng vỏ hầm (2 tiết) Chương 6: Công tác phụ trợ (5 tiết) Chương 7: Tổ chức thi công hầm (5 tiết) Chương 8: Quản lý ATLĐ và PCCN (2 tiết)

• Hệ thống thoát nuớc thải bằng hầm sâu

• Thành phố ngầm (khu thuong mại, nhà thờ, thư viện, nhà hát…)

Trang 3

3 Các vấn đề liên quan khi thi công:

• Tải trọng trên mặt đất

• Nước ngầm

• Địa chất phức tạp và xử lý đất nền khó khăn

• Thay đổi kết cấu đất đá trong khi thi công và sau xây dựng

• Môi trường thi công thiếu ánh sang, oxy, nhiều khí độc

• Không gian thi công hẹp

• Ảnh hưởng đến khu vực lân cận

• Nhiều công tác phụ trợ đi kèm

4 Một số công trình ngầm đã xây dựng

Hầm dẫn nước vào NMTĐ Hòa Bình

Trang 10

5 Các dạng mặt cắt công trình ngầm

Hầm đường bộ qua đèo Hải Vân

6 Lý luận cơ bản trong thi công công trình ngầm

Lý luận tải trọng long rời Lý luận đất đá chịu lực

Nhận thức

Đất đá xung quanh bị long rời

Mất ổn định Áp lực lên KC chống đỡ

Đất đã xung quanh vẫn có khả năng chịu lực cần lợi dụng và tang cường

Nguyên

lý cơ học

- Cơ học đất đá: Đất đá xung quanh gồm các hạt rời rạc

Tải phân bố tác dụng lên KC chống đỡ

- Cơ học KC: KC chống đỡ và

vỏ hầm là KC chịu tải KC

“Tải trọng-KC” (dùng tải trọng bất lợi nhất để thiết kế)

Cơ học đá: Đá vây quanh là khối đá ứng suất-biến dạng 

KC chống đỡ là điều kiện biên gới của khối đá bị ứng suât-biến dạng  KC “Vi nham-che chống (dùng trạng thái ứng suất- biến dạng thực tế để thiết kế)

Trang 11

6 Lý luận cơ bản trong thi công công trình ngầm

Đào hầm

Chia đoạn đào hầm từng phần kết hợp chống đỡ kịp thời Đào bằng PP khoan lỗ mìn và cơ giới nhỏ

Đào hầm toàn bộ mặt cắt

Ko làm xáo trộn đất đá xung quanh Cũng đào bằng PP khoan lỗ mìn và máy móc cỡ lớn, trung bình

Ưu khuyết điểm

KC chống đỡ tạm thời dễ thấy, đơn giản, dễ thao tác Khi tháo dỡ khó khăn, ko an toàn,

vỏ hầm ko tốt

KC phức tạp, thi công khó khan, tốn kém nhưng không cần tháo dỡ, an toàn, chịu lực tốt Vỏ hầm liên tục và rất tốt

7 Phương pháp Áo mới (NATM)

7.1 Quan niệm cơ bản của NATM (New Austrian Tunneling Method)

- Đào hầm trường ứng suất ban đầu của khối đát đá xung quanh thay đổi bất lợi  sắp xếp lại ứng suất theo thời gian (cả vùng dẻo và vùng đàn hồi);

- Phải duy trì, lợi dụng và cải thiện khả năng chịu tải của khối đất

đá xung quanh tạo ra trường ứng suất có lợi hơn;

-  Mục đích: Duy trì điều kiện tải trọng 3 trục và giảm thiểu tình hình chịu ứng suất 1 trục hoặc 2 trục

Trang 12

Trạng thái biên dạng và ứng suất cần phải được bảo vệ

Che chống phụ thêm gồm: neo, vòm giá thép, mạng cốt thép

Trang 13

2016 25

Hầm dẫn dòng đã được gia cố bằng bê tông phun (Công trình Cửa Đạt)

Phun bê tông để gia cố tuy-nen dẫn dòng (CT Cửa Đạt)

Trang 14

2016 27

Vòm thép chống đỡ tuy-nen dẫn dòng (CT Cửa Đạt)

Trang 15

7.2 Nguyên lý cơ bản của NATM

- Bảo vệ sức bền của khối đất đá;

- Nhanh chóng tạo hình dáng đường hầm tròn khép kín;

- Lập vỏ mỏng và dẻo;

- Đo đạc thường xuyên tại chỗ;

8 Phương pháp thi công đường hầm

8.1 Phương pháp thi công đường hầm trên núi

- Phương pháp mỏ - Phương pháp khoan nổ:

• PP khoan nổ truyền thống;

• PP Áo mới

- Phương pháp dùng máy đào các loại

Trang 16

8.2 Phương pháp thi công đường hầm nông và trong đất mềm

- PP dùng máy đào các loại;

8.3 Phương pháp thi công đường hầm dưới đáy nước

- PP hạ chìm;

- PP khiên

Trang 17

9 Trình tự và nguyên tắc cơ bản thi công

Trình tự thi công theo PP Áo mới

Nguyên tắc cơ bản của thi công:

• Ít là lay động;

• Phun neo sớm;

• Chăm chú đo đạc;

• Nhanh chóng khép kín

Trang 18

Trình tự đào hầm theo các PP khác nhau;

a) PP đào toàn tiết diện; b) PP bậc thang; c) PP vòm trước, tường sau;

d) PP phân mảnh đào toàn tiết diện; e) PP nhân đỡ

Trang 19

11 PP đào toàn tiết diện

Áp dụng với đá có độ cứng f k ≥ 4 tiết diện ngang hầm ≤ 120m 2 11.1 Các PP

- PP đào toàn tiết diện không cần chống đỡ hoặc chỉ chống đơn giản f k

= 15÷20 ;

- PP đào toàn tiết diện với việc sử dụng vì chống cứng;

- PP đào toàn tiết diện với việc sử dụng vì chống liên hợp;

- PP đào toàn tiết diện với việc sử dụng vì chống mềm;

- PP đào toàn tiết diện với việc sử dụng ván khuôn dạng tấm ghép di dộng;

Đào hầm tiết diện lớn vì chống liên hợp 1-Lớp bê tông phun bên ngoài; 2- Lưới thép; 3- Lớp bê tông phun bên trong; 4- Các neo; I, II, III, IV- trình tự đào và xây vỏ

Trang 20

Trang 21

13 PP đào hầm trong tầng địa chất yếu

Trang 22

PP nhân đỡ:

Thứ tự đào hầm theo PP nhân đỡ 1÷4- Thứ tự đào hang dẫn; 5-Hang dẫn giữa đỉnh; 6-Mở rộng không

gian vòm; 7- Đào phần lõi

PP phân mảnh đào toàn tiết diện:

Thứ tự đào hầm theo phân mảnh đào toàn tiết diện a) PP nhân đỡ; b) PP phân mảnh đào toàn tiết diện;

1, 2, 3, …., 8- Thứ tự đào toàn tiết diện

Trang 23

PP đào có gia cố trước:

Khoan các lỗ vượt trước trên gương 1- Giá khoan; 2- Máy khoan; 3- ống lồng gia cố trước; 4- Vòm thép phun phủ bê tông; 5- Bơm nước; 6- Khối động lực để khoan

14 Các PP đặc biệt

Sơ đồ lỗ khoan phụt xi măng 1- Hang; 2- Tường bê tông; 3- Các lỗ khoan;

4- Vùng đất được gia cố

Trang 24

Trình tự công tác xi măng hóa trong hầm

I, II, III- Các vùng phụt; 1- Vỏ hầm bê tông; 2- Vách bê tông ở gương;

3- Lỗ khoan phụt

Phương pháp đóng băng a) PP song song; b) PP tuần tự

Trang 26

2.1 Công tác khoan lỗ và thiết bị khoan

51

2016

 Phân loại thiết bị khoan:

Theo hình dạng lưỡi khoan: Có 2 loại:

- Lưỡi khoan dạng phiến liên tục

- Răng cột (ko liên tục) Theo dạng phiến liên tục: chữ - (nhất), chữ + (thập) Theo dạng rang cột: Hình cầu, quả chùy, hình chêm, …

2.1 Công tác khoan lỗ và thiết bị khoan

CHƯƠNG 2

CÔNG TÁC KHOAN NỔ MÌN

Phân loại mũi khoan

Trang 27

2.1 Công tác khoan lỗ và thiết bị khoan

53

2016

 Phân loại máy khoan:

Theo nguồn cung cấp động lực: Có 2 loại:

Trang 28

2.3 Kết cấu nạp mìn và việc bố trí lỗ mìn trên gương đào

55

2016

a) Dạng cột cho lỗ mìn đường kính lớn

b) Dạng phân bố cho lỗ mìn đường kính nhỏ

1- Nút, 2- Dây nổ, 3- Thuốc nổ rời rạc, 4- Bánh thuốc nổ, 5- Mồi

dn: Đường kính bánh thuốc (mm)

Trang 29

2.3 Tính toán các thông số khoan nổ

Trang 30

Trang 31

 Độ sâu lỗ khoan bị hạn chế bởi MC hầm;

 Nhiều máy cùng khoan khó hoạt động đồng thời;

 Phương thức khoan lỗ khó chuẩn xác

CHƯƠNG 2

 Ưu, nhược điểm lỗ mìn tạo rãnh thẳng:

 Nhiều máy cùng khoan khó hoạt động đồng thời;

 Độ sâu lỗ khoan không bị hạn chế bởi MC hầm;

 Có thể dùng nổ phá lỗ sâu, nên tăng nhanh tốc độ đào sâu;

 Số lương lỗ cần khoan nhiều;

 Phương thức khoan lỗ cần có độ chuẩn xác cao

Trang 32

63

2016

 Ưu, nhược điểm lỗ mìn trống:

Tạo mặt thoáng tốt khi nổ mìn tạo rãnh;

Trang 33

65

2016 Bố trí lỗ mìn tạo rãnh hình chêm theo từng đường (cm)

CHƯƠNG 2

Trang 34

Trang 35

69

2016

 Trình tự gây nổ

Lỗ mìn biên nổ trước tạo vết nứt trên gương đào;

Gây nổ theo từng lớp từ trong ra ngoài (theo thời gian chậm lại của kíp nổ-càng nhỏ càng tốt - 40÷200 ms-nổ vi sai)

S- Tiết diện ngang của hầm chưa kể tiết diện đột phá (m2);

ak- Khoảng cách giữa các lỗ biên (m);

P- Chu vi của hầm (m);

Trang 36

S- Chu vi của hầm (m);

fk- Độ cứng của đá theo Prototiakonov;

d- Đường kính thuốc nổ nạp trong lỗ mìn (mm);

a- Hệ số nén ép (a=0,3 nếu S≤12 m2, a=0,25 nếu 12≤ S≤40m2);

e- Hệ số xét đến loại thuốc nổ (e=1,0÷1,2);

Trong đó:  - Góc nghiêng của lỗ khoan;

Hy- Chiều cao khoan;

Lkt- Chiều dài khoan thêm Lkt=8÷10d;

Trang 37

Trong đó: kt- Hệ số nứt nẻ (kt=0,9÷1,2);

d- Đường kính thỏi thuốc (nạp mìn);

- Mật độ nạp thuốc (g/m3);

- Mật độ đất đá (g/m3);

e- Hệ số chuyển đổi sức công phá thuốc nổ

Trong đó: Llb- Chiều dài lấp bua (Llb=0,3W);

p- Độ chứa thuốc của lỗ khoan (kG/m)

Trang 39

2.4 Thi công bằng máy đào toàn tiết diện

Trang 40

79

2016

 Trình tự thi công:

Mâm dao quay và tiến lên nhờ các kích đẩy;

Mâm dao chuyển động tiến hết hành trình sẽ ngừng quay và trở lại vị trí xuất phát;

Nới lỏng cặp chân chống ngang để tiến lên sao cho mâm dao tiến sát đến gương đào;

Hành trình mới bắt đầu

CHƯƠNG 2

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

87

2016

https://www.youtube.com/watch?v=fKxd5Y3qVFY https://www.youtube.com/watch?v=2c8TR48dQB0

CHƯƠNG 3

ĐÀO HẦM

Trang 45

89

2016

CHƯƠNG 3

ĐÀO HẦM

Trang 46

91

2016

CHƯƠNG 3

BỐC XÚC VÀ VẬN CHUYỂN

Trang 47

93

2016

CHƯƠNG 3

GIA CỐ HẦM

Trang 49

97

2016

CHƯƠNG 3

GIA CỐ HẦM

Trang 51

101

2016

CHƯƠNG 4

CÔNG TÁC PHỤ TRỢ

Trang 52

103

2016

Hình 7.1 Phân đoạn đổ bê tông hầm

a) Chia khe thường; b) Chia khe có đoạn đổ bù;

1– Đoạn đổ bê tông; 2 – Khe; 3 – Vật chắn nước; 4 – Đổ bù

CHƯƠNG 4

CÔNG TÁC THI CÔNG BÊ TÔNG VỎ HẦM

Hình 7.2 Bố trí lỗ thông hơi và cửa ra vào ở đỉnh vòm

1– Lỗ thông hơi; 2 – Lỗ đặt ống bơm vữa bê tông; 3 – Cửa ra vào

Trang 53

105

2016 Tháo dỡ ván khuôn tuy-nen dẫn dòng (Cửa Đạt)

CHƯƠNG 4

CÔNG TÁC THI CÔNG BÊ TÔNG VỎ HẦM

Đổ bê tông tuy nen dẫn dòng bằng bơm bê tông

Trang 57

8.1 Quản lý kỹ thuật

113

2016

 Nhiệm vụ :

Quán triệt đầy đủ và chính xác KHKT;

Phát huy đầy đủ lực lượng và thiết bị KT, có cải tiến và tận dụng KT mới;

Nâng cao cơ giới hóa để đảm bảo chất lượng CT và hoàn thành CT đúng thời hạn

CHƯƠNG 8

QUẢN LÝ THI CÔNG HẦM

 Nội dung :

Biên soạn TKTC thi công và quy trình kỹ thuật thi công;

Tiến hành thi công theo đúng TKTC, nghiệm thu chất lượng thi công để đảm bảo chất lượng CT;

Xây dựng bộ máy chỉ đạo, chế độ và quản lý từng bước thi công để đảm bảo về mặt KTTC, chất lượng CT và hoàn thành CT đúng thời hạn

Trang 58

115

2016

 Quản lý KT cơ sở :

Soạn thảo và quán triệt thực hiện Tiêu chuẩn và QTKT;

Biên soạn các loại chế độ QLKT;

Triển khai công tác NCKH của KTTC;

Tích lũy tư liệu KT và công tác quản lý KT

Chế độ kiểm tra vật liệu và thiết bị;

Kiểm tra chất lượng và nghiệm thu công trình;

Chế độ quản lý hồ sơ thi công

Trang 60

 Phương pháp QLCL toàn diện:

Gồm 4 bộ phận: Giáo dục chất lượng; Thực hiện chế độ

kế hoạch, thực thi, kiểm tra, xử lý; Tiêu chuẩn hóa và Kiểm tra CL

PP vẽ nhân tố chính phụ;

PP nhân quả;

PP đồ thị tần suất;

PP bản vẽ khống chế

Trang 61

Giá thành công trình và phân loại;

Kế hoạch khống chế và phân tích giá thành

8.3 Quản lý ATLĐ

CHƯƠNG 8

• Các loại sự cố thương vong trong TCCT ngầm

 Yêu cầu tổng quát của quản lý ATLĐ:

Làm tốt công tác chuẩn bị thi công;

Tuân thủ tiêu chuẩn thi công, quy trình kỹ thuật đã được phê duyệt Nhận thức rằng thi công an toàn là vấn đề chất lượng;

Giáo dục nhận thức cho tất cả mọi người tham gia Phương châm lấy phòng tránh là chính

Trang 62

123

2016

Tăng cường QLKT, sắp xếp hợp lý trình tự công việc Kịp thời chỉ đạo;

Tăng cường công tác thông gió, chiếu sang, phòng bụi, giảm nhiệt độ, chống khí độc, vệ sinh môi trường và bảo vệ sức khỏe cán bộ công nhân viên;

Kiểm tra ATLĐ thường xuyên, định kỳ;

Máy móc phải được trang bị bộ phận bảo hộ và kiểm định

CHƯƠNG 8

Bàn giao công việc rõ ràng, đầy đủ giữa các kíp làm việc;

Hệ thống biển bảo, loa phát thanh được trang bị kịp thời, đầy đủ;

Bồi dưỡng chuyên môn, tập huấn ATLĐ, giải quyết triệt

để sự cố,…Ghi chép đầy đủ để rút kinh nghiệm

Trang 63

8.4 Giám sát chất lƣợng thi công CT ngầm

125

2016

Tổng quan:

Nội dung:

Giám sát công tác đào hầm bằng PP nổ mìn;

Giám sát công tác lắp dựng vì chống ban đầu;

Giám sát công tác xử lý đất;

Giám sát công tác đo biến dạng kết cấu chống đỡ;

Giám sát công tác thi công vỏ hầm bằng BTCT

CÂU HỎI TIỂU LUẬN

Anh (chị) hãy trình bày một số giải pháp quản lý nhằm nâng cao chất lượng xây dựng công trình ngầm?

Tiêu đề	Bài Giảng Thi Công Công Trình Ngầm
Tác giả	Ts. Trần Văn Toản
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Công Nghệ Và Quản Lý Xây Dựng
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	7,11 MB