Bài giảng thi công công trình thuỷ lợi Thi công đường hầm

Đường hầm (tuynen) được sử dụng nhiều trong các công trình giao thông, thuỷ lợi thuỷ điện. Có thể là đường hầm tạm dẫn dòng thi công, có thể là đường hầm dẫn nước vào trạm thuỷ điện, có thể là đường hầm cho xe cộ đi lại...

Chương 13 THI CễNG ĐƯỜNG HẦM

Đường hầm (tuynen) được sử dụng nhiều trong cỏc cụng trỡnh giao thụng, thuỷ lợi thuỷ điện Cú thể là đường hầm tạm dẫn dũng thi cụng, cú thể là đường hầm dẫn nước vào trạm thuỷ điện,

13.1 Đặc điểm

- Chịu ảnh hưởng của điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn phức tạp;

- Hiện trường thi cụng hẹp, tốc độ thi cụng chậm;

- Phải tiến hành đồng thời nhiều loại cụng việc trong hầm nờn cần phải cú biện phỏp phối hợp chặt chẽ giữa cỏc khõu cụng việc;

- Cụng tỏc an toàn do nổ mỡn, khúi bụi, khớ độc, đũi hỏi phải tớnh toỏn kỹ lưỡng

13.2 Cỏc phương phỏp đào hầm

13.2.1 Đào trờn toàn mặt cắt

Phương phỏp này ứng dụng khi:

- Diện tớch mặt cắt hầm khụng lớn F<16m2;

- Hầm lớn cú điều kiện địa chất tốt;

- Mức độ cú giới hoỏ cao

13.2.2 Đào hầm dẫn

Cú cỏc loại hầm dẫn sau: hầm dẫn suốt, hầm dẫn cựng tiến, hầm dẫn trờn, hầm dẫn dưới, hầm dẫn giữa, hai hầm dẫn;

Hầm dẫn suốt làm trong điều kiện địa chất tốt và đũi hỏi của cụng tỏc thụng giú;

Hầm dẫn cựng tiến là hầm

dẫn đi trước so với toàn mặt

cắt khoảng >10ữ15m

13.2.2.1 Hầm dẫn trờn

Khụng thớch hợp với điều

kiện địa chất xấu (f<2), nước

ngầm khụng nghiờm trọng;

1

4

1

3 4 Hình 13.1 Hầm dẫn trên

1, 2, 3, 4 Thứ tự đào trên mặt cắt

Việc chống đỡ đơn giảm, đỉnh hầm dễ bảo đảm qui cỏch thiết kế;

Nhược điểm: đường vận chuyển phải thay đổi nhiều lần, thoỏt nước khụng

tiện lợi

13.2.2.2 Hầm dẫn

dưới

Thớch hợp với đỏ

tương đối cứng f>4ữ6

và nước ngầm nghiờm

trọng;

Ưu điểm: thoỏt

nước tốt, khụng phải

thay đổi đường vận

chuyển;

Nhược điểm: mặt cắt vận chuyển hẹp, đỉnh hầm mở rộng tương đối khú 13.2.2.3 Hầm dẫn giữa

Thớch hợp với đỏ

cứng f>15, khụng cần

chống đỡ, mặt cắt hầm

rộng cú D>5m;

Ưu điểm: Sử dụng

mỏy khoan cú giỏ trục

để khoan cỏc lỗ khoan

theo cỏc hướng (360o), việc khoan cú thể tiến hành song song với khõu bốc xỳc

13.2.2.4 Hai hầm dẫn

2

4 1

2 3

4

Hình 13.2 Hầm dẫn d ới a) Cắt dọc; b) Cắt ngang; 1, 2, 3, 4 Thứ tự đào

1

2

1

2 2

Hình 13.3 Hầm dẫn giữa

2 3

4 5

6

2 3 3

4 5 6 7 7

H×nh 13.4 HÇm dÉn trªn vµ d íi

Có thể hai hầm dẫn song song trên

và dưới hoặc hai hầm dẫn song song hai

bên;

- Hai hầm dẫn trên và dưới thích

hợp với tầng đá tương đối tốt, hầm có

mặt cắt lớn Giữa hai hầm trên và dưới

thường dùng giếng đứng hoặc xiên để

thoát nước và vận chuyển đá

- Hai hầm dẫn hai bên thích hợp

với tầng đá mềm vỡ vụn, cần vừa đào

vừa xây, nước ngầm nghiêm trọng, mặt

cắt ngang lớn

13.3 Bố trí lỗ khoan và chọn máy khoan

13.3.1 Bố trí lỗ mìn

Nguyên tắc:

- Bố trí máy khoan ở vị trí có thể khoan nhiều lỗ nhất để giảm bớt số lần di chuyển máy;

- Lỗ mìn thẳng góc hoặc cắt ngang các tầng đá, tránh song song với tầng đá;

- Nâng cao hiệu quả nổ phá bằng cách tạo thêm mặt thoáng;

- Đào đúng mặt cắt thiết kế;

- An toàn về nổ mìn và chống đỡ hầm

13.3.2 Các loại lỗ mìn

1 1

2 2

3

4 4

5

6

H×nh 13.5 Hai hÇm dÉn hai bªn

Căn cứ vào tỏc dụng của lỗ mỡn, chia ra 3 loại: lỗ mỡn rónh, lỗ mỡn phỏ, lỗ mỡn sửa

13.3.2.1 Lỗ mỡn rónh

Lỗ mỡn rónh cú tỏc dụng tăng thờm mặt thoỏng Lỗ mỡn rónh cũng chia ra nhiều loại: lỗ mỡn rónh hỡnh chúp, lỗ mỡn hỡnh chờm thẳng đứng, lỗ mỡn rónh hỡnh chờm ở giữa, lỗ mỡn rónh hỡnh chờm nằm ngang, lỗ mỡn rónh hỡnh lăng trụ;

Hình 13.6 Các loại lỗ mìn rãnh

a Rãnh hình chóp; b Rãnh hình nêm thẳng đứng; c Rãnh hình nêm ở giữa; d Rãnh hình nêm nằm ngang; e Rãnh hình lăng trụ

e)

Khoảng cỏch và gúc xiờn của cỏc lỗ mỡn rónh phụ thuộc vào độ cứng đỏ;

Đỏ càng mềm gúc xiờn càng nhỏ và khoảng cỏch giữa cỏc lỗ mỡn càng lớn Khi gặp đỏ cứng liền khối, mặt cắt hầm lớn thỡ nờn chọn rónh hỡnh chúp Khi gặp đỏ cú vết nứt thẳng đứng thỡ nờn chọn rónh hỡnh nờm thẳng đứng, khi đỏ cú vết nứt nằm ngang thỡ nờn chọn rónh hỡnh nờm nằm ngang

13.3.2.2 Lỗ mỡn phỏ

Lỗ mỡn phỏ được

bố trớ xung quanh lỗ

mỡn rónh và bố trớ trờn

toàn mặt cắt gương

hầm, chỳng cú cựng độ

sõu như nhau và vuụng

gúc với gương hầm

13.3.2.3 Lỗ mỡn sửa

Lỗ mỡn sửa cú tỏc dụng bảo đảm đỳng kớch thước mặt cắt thiết kế Miệng lỗ mỡn thường cỏch mộp hầm từ 10ữ20cm Đỏy lỗ mỡn nghiờng ra phớa ngoài mặt

1 2 2 1 4

3 3

5

6

8

Hình 5.1 Ví dụ trình tự nổ vòm gian máy thuỷ điện Hoà Bình

cắt hầm Đá có f=2÷4 thì đáy lỗ mìn sửa có thể chạm tới biên mặt cắt hầm, đá càng cứng thì đáy lỗ khoan càng nghiêng ra phía ngoài 10÷20cm;

Ngày nay, người ta có thể dùng phương pháp nổ mìn tạo viền theo chu vi mặt cắt hầm

13.3.3 Tính các thông số nổ phá (Giáo trình)

13.3.4 Chọn máy khoan (Giáo trình)

13.4 Công tác xúc chuyển (Giáo trình)

13.5 Công tác chống đỡ

Đối với đường hầm luôn luôn phải có biện pháp chống đỡ, trường hợp cá biệt đá cứng chắc mới không phải chống đỡ;

- Theo vật liệu có các loại chống đỡ sau: gỗ, sắt, bê tông đúc sẵn, néo anke hoặc phụt vữa xi măng (phun vảy) thay cho chống đỡ;

- Theo kết cấu có các loại chống đỡ sau: kiểu khung, kiểu vòm, kiểu hình quạt;

Khi chọn vật liệu và kết cấu chống đỡ phải dựa vào khả năng cung cấp vật liệu, điều kiện thi công và phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Chịu được áp lực, đảm bảo không sụt lở;

+ Lắp ráp dễ dàng, thay đổi thuận tiện;

+ Ít gây trở ngại đến các công việc khác;

+ Giá thành rẻ;

Sau khi đào phải kịp thời chống đỡ trước khi vòm hầm áp lực đất đá đạt đến mức nguy hiểm

13.5.1 Chống bằng gỗ

13.5.1.1 Chống kiểu khung

Chống kiểu khung đơn giản, số thanh chống ít, thường dùng cho hầm có mặt cắt nhỏ như hầm dẫn, hầm ngách

1 2

3

4

5 6

7

Hình 13.19 Chống đỡ bằng gỗ kiểu khung cửa 1 Xà ngang; 2 Cột chống; 3 Xà ngang

d ới; 4 Xà dọc; 5 Đệm; 6 Bản che đỉnh; 7 Bản chắn t ờng bên.

A

A

A - A

13.5.1.2 Chống kiểu vũm

Sử dụng kết cấu vũm là kết cấu chịu

lực tốt, nú cú ưu điểm:

− Tay chống chịu nộn nờn tiết diện

nhỏ, chịu được lực tốt;

− Tay chống ngắn, tiện lắp ghộp;

− Giàn chống chiếm ớt khụng gian;

Kiểu này thường dựng với mặt cắt

khụng lớn, đỏ tương đối cứng

13.5.1.3 Chống kiểu hỡnh quạt

Cú thể đào đến đõu chống đỡ tới đú,

thớch hợp với địa chất xấu Kết cấu chống phức tạp, tốn vật

liệu

13.5.2 Chống bằng sắt

Những tầng đỏ nỏt vụn nhiều, ỏp lực lớn, cú trường

hợp gỗ khụng đỏp ứng được yờu cầu, mặt khỏc nhiều khi

phải bỏ lại trong bờ tụng sau này nờn cần sử dụng chống

bằng kết cấu sắt Khả năng chịu lực lớn, thường sử dụng

kết cấu vũm

13.5.3 Chống đỡ bằng bờ tụng cốt thộp

Hình 13 20 Chống kiểu vòm

Thớch hợp khi ỏp lực lớn, cột chống cần để lại trong bờ tụng sau này Loại này khú khăn khi vận chuyển lắp rỏp

13.5.4 Nộo anke

Dựng anke nộo tầng đỏ khụng rắn chắc vào tầng đỏ rắn chắc bờn trong tạo thành vỏ hầm cứng chắc Loại này thớch hợp với đỏ cứng trung bỡnh Chiều dài

và phõn bố của anke được xỏc định thụng qua tớnh toỏn Thường chiều dài anke 1,5ữ3,5m khoảng cỏch 1ữ2m Trường hợp đặc biệt như vũm gian mỏy nhà mỏy thuỷ điện cú thể anke dài tới 5ữ6m hoặc hơn nữa;

Cú 2 kiểu anke: nờm chốt và vũng chốt;

Ngoài ra cũn cú thể dựng loại anke là loại thộp cú gờ chụn vào lỗ khoan sau

đú phụt vữa cố định

(Xem thờm phương phỏp tớnh anke trong giỏo trỡnh)

13.6 Cụng tỏc phụ trợ

Thụng giú, thoỏt nước, chiếu sỏng và cụng tỏc an toàn (giỏo trỡnh)

13.7 Đổ bờ tụng và phụt vữa đường hầm

13.7.1 Thứ tự và phõn đoạn đổ bờ tụng đường hầm

Đường hầm thường dài nờn chia ra nhiều đoạn đổ bờ tụng Cỏc đoạn tiếp giỏp nhau bằng khe co gión hoặc khe thi cụng;

Đường hầm cú mặt cắt lớn thỡ chia đoạn dài, mặt cắt nhỏ thỡ chia đoạn ngắn Thụng thường chiều dài mỗi đoạn 6ữ18m;

Để tăng nhanh tốc độ đổ bờ tụng thường người ta thi cụng như sau:

- Đổ bờ tụng từng đoạn cỏch quóng;

- Đổ bờ tụng và chừa lại những đoạn ngắn khoảng 1m và đổ bờ tụng bự sau;

Hình 13.31 Bố trí phân đoạn đổ bê tông

a Chia khe th ờng; b Chia khe có đoạn đổ bù; 1, 2 Tthứ tự đổ bê tông

- Đổ bê tông liên tục: biện pháp này liên quan chặt chẽ đến biện pháp chống nứt nẻ, co ngót của bê tông;

Trình tự đổ bê tông trên mặt cắt ngang thường tiến hành lần lượt: đáy, tường, đỉnh vòm

13.7.2 Công tác chuẩn bị khi đổ bê tông hầm

Nội dung: Sửa chữa mặt cắt đúng thiết kế, rửa sạch vách đá, lắp dựng cốt

thép, ván khuôn, giàn giáo, định vị các thiết bị chôn sẵn;

Xác định chính xác kích thước, tim tuyến của hầm

13.7.3 Công tác ván khuôn của đuờng hầm

Ván khuôn được lắp trước;

Khi đổ bê tông tường bên và vòm hầm có thể sử dụng hai loại ván khuôn: ván khuôn giàn giáo hoặc ván khuôn di động;

Ván khuôn giàn giáo có thể lắp trước rồi đặt vào vị trí hoặc lắp trực tiếp trong hầm;

Ván khuôn di động được dùng phổ biến, nó được lắp trên khung xe, có thể tháo lắp và di chuyển thuận lợi

13.7.4 Đổ bê tông đường hầm

Vữa bê tông được trộn phía ngoài và vận chuyển bằng các phương tiện khác nhau tới vị trí đổ bê tông;

Vận chuyển vữa bê tông tới khoảnh đổ có thể dùng phương pháp thủ công hoặc cơ giới Phổ biến nhất là sử dụng bơm bê tông;

Đổ bê tông khó khăn nhất là ở đỉnh vòm Khi lấp vòm nếu không có điều kiện đưa vữa vào theo chiều dọc hầm thì phải đưa vữa theo chiều thẳng đứng từ dưới lên bằng cách đục lỗ qua ván khuôn ở đỉnh vòm, đổ bê tông xong sẽ hàn lại Miệng ống bơm nên đặt cách mặt đá (vỏ hầm) < 20cm;

1 2 3

B - B

Hình 13.36 Bố trí lỗ thông hơi và cửa ng ời ra vào ở đỉnh vòm

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

Phương phỏp đổ bờ tụng đường hầm bằng bơm bờ tụng tiến hành theo trỡnh

tự sau:

- Sau khi đổ bờ tụng hai bờn đến gần đỉnh vũm thỡ bỏ cỏc thiết bị trong khoang ra, dựng nhõn cụng san bờ tụng thành mặt nghiờng Khi đổ bờ tụng tới lỗ

ra vào ở vỏn khuụn đỉnh vũm thỡ người trong khoang phải ra để chuẩn bị đổ bờ tụng đỉnh vũm Khi lấp đỉnh vũm, dựng bờ tụng cú độ sụt lớn và bơm liờn tục;

- Bơm bờ tụng cho đến khi vữa bờ tụng tràn ra ống thụng hơi thỡ ngừng

- Khi bờ tụng đó đầy đỉnh vũm thỡ một mặt ngừng đổ bờ tụng, đồng thời thỏo phần nối đầu ống, nỳt lỗ và rỳt ống bơm ra;

- Chờ bờ tụng đủ cường độ, tiến hành cắt cỏc ống sỏt mặt bờ tụng và trỏt vữa kớn

13.7.5 Khoan ộp vữa và phun vữa đường hầm

13.7.5.1 Khoan ộp vữa

Mục đớch: ẫp vữa bự và ộp vữa cố kết;

Lỗ ộp vữa bự bố trớ ở phạm vi đỉnh hầm;

Lỗ ộp vữa cố kết bố trớ xung quanh mặt cắt hầm, miệng ống ăn sõu vào tầng

đỏ Việc phụt vữa tiến hành cho từng đoạn hầm, trờn mặt cắt ngang thỡ phụt theo thứ tự từ dưới lờn cao

13.7.5.2 Phun bờ tụng

Phun bờ tụng thực hiện khi gia cố bề mặt vỏ hầm là đỏ cứng Lớp bờ tụng phun cú tỏc dụng làm cho bề mặt hầm nhẵn phẳng

13.8 Tổ chức thi cụng đường hầm

13.8.1 Nội dung phương ỏn thi cụng

Để tăng diện thi công, có thể đào thêm hầm ngách, hầm xiên, giếng đứng; Căn cứ vào tình hình địa chất, thiết bị để chọn kiểu đào toàn mặt cắt hoặc đào có hầm dẫn;

- Vạch kế hoạch đào tuần hoàn và kế hoạch thi công;

- Thiết kế các xí nghiệp và công trình phụ trợ: xưởng hơi ép, cung cấp điện nước, xưởng sửa chữa, xưởngván khuôn, trạm trộn bê tông, kho bãi ;

- Bố trí tổng thể công trình chính và công trình tạm;

- Biện pháp về an toàn;

- Những hạng mục khác nếu cần

13.8.2 Biện pháp nâng cao tốc độ thi công

- Tăng tốc độ khoan;

- Phương pháp nổ phá hợp lý;

- Nâng cao năng suất bốc xúc;

- Phối hợp các công việc trong dây chuyền hợp lý;

- Sử dụng bơm bê tông;

- Công tác an toàn