Nghiên cứu biện pháp xử lý và chống đỡ khi thi công đường hầm dẫn dòng qua vùng địa chất yếu công trình thủy lợi ngàn trươi cẩm trang hà tĩnh

Chuyên ngành: Xây d ng Công trình thu... Ph ng pháp Silicat hóa ..... Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia Hình 1.2: Thành ph ng m Montreal, Canada... Ph ng pháp này th ng dùng bê t

c u bi n pháp x lý và ch ng đ khi thi công đ ng h m d n dòng qua vùng đ a

và đáp ng đ c các yêu c u đ ra

V i thành qu đ t đ c, tác gi lu n v n xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n quý th y cô Tr ng i h c Th y l i trong th i gian qua đã truy n đ t ki n th c khoa h c, kinh nghi m th c t cho tác gi lu n v n

c bi t tác gi lu n v n xin đ c bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y GS.TS

V Thanh Te đã h ng d n tác gi hoàn thành lu n v n này

Tác gi xin chân thành c m n b n bè, đ ng nghi p đã t o đi u ki n thu n l i cho tôi trong su t quá trình h c t p t i tr ng c ng nh trong quá trình th c hi n

lu n v n này

Cu i cùng, xin c m t t m lòng, s hy sinh, h tr c a nh ng ng i thân đã

đ ng viên giúp đ tác gi lu n v n trong su t quá trình h c t p và hoàn thành lu n

v n này

Hà N i, tháng 03 n m 2015

Tác gi lu n v n

Tr ng V n c

H và tên h c viên: Tr ng V n c

Chuyên ngành: Xây d ng Công trình thu

Tên đ tài lu n v n “Nghiên c u bi n pháp x lý và ch ng đ khi thi công

đ ng h m d n dòng qua vùng đ a ch t y u công trình th y l i Ngàn Tr i –

C m Trang - Hà T nh”

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng cá nhân tôi Nh ng

n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c và ch a đ c ai công b

tr c đây

Hà N i, tháng 03 n m 2015

Tác gi lu n v n

Tr ng V n c

1 Tính c p thi t c a tài 1

2 M c đích c a đ tài 2

3 i t ng và ph m vi nghiên c u 2

4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 2

CH NG 1: GI I THI U T NG QUAN V THI CÔNG NG H M 3

1.1 S phát tri n thi công h m trên th gi i 3

1.2 S phát tri n thi công h m Vi t Nam 6

1.3 Các ph ng pháp m đ ng h m 9

1.3.1 Ph ng pháp m đ ng h m trong đá c ng 9

1.4 Các ph ng pháp thi công đ ng h m tiên ti n trên th gi i 21

1.4.1 Ph ng pháp thi công h m c a Na-uy (NMT) 21

1.4.2 Ph ng pháp thi công h m c a Áo (NATM) 22

1.5 M t s s c th ng g p trong quá trình thi công đ ng h m 23

1.5.1 Nguyên nhân gây ra s c k thu t trong quá trình thi công đ ng h m 23

1.5.2 M t s d ng s c k thu t đã x y ra trong Xây d ng công trình ng m 24

1.6 K t lu n 27

CH NG 2: TÍNH TOÁN XÁC NH VÒM PHÁ HO I NG H M 28

2.1 Ph ng pháp d a trên quan sát th c t và gi thi t vòm áp l c (ph ng pháp d a trên đánh giá ch t l ng đá) 29

2.1.1 Vòm áp l c trên đ nh h m có d ng Parabol hay Elip 30

2.1.2 Áp l c đ t đá đ c xét cho t ng lo i đá 39

2.1.2.3 Ph ng pháp Stini 42

2.2 Ph ng pháp phân lo i đá đ xác đ nh áp l c đá (còn g i là ph ng pháp d a trên đánh giá s l ng ch tiêu c a đá) 44

2.2.1 Phân lo i kh i đá theo Deere – Ph ng pháp RQD 45

2.2.2 Ph ng pháp c a Lauffer 46

2.2.3 Ph ng pháp c a Bieniawski 47

2.3 Gi i thi u chung v Công trình th y l i Ngàn Tr i 51

2.3.1 V trí đ a lý 52

2.3.2 Khí h u và th m th c v t 52

2.3.3 Giao thông 53

2.3.4 Nhi m v d án: 53

2.3.5 V trí, nhi m v , thông s k thu t c a 2 tuynen TN1, TN2 c a công trình th y l i Ngàn Tr i 54

2.3.6 c đi m đ a ch t và đ a ch t th y v n c a tuynen s 1 và 2 55

2.4 Áp d ng tính toán vòm cân b ng c a đ ng h m th y l i Ngàn Tr i 58

2.5 K t lu n 59

CH NG 3: NGHIÊN C U GI I PHÁP GIA C T M TRONG THI CÔNG TUY N NG H M CÔNG TRÌNH TH Y L I NGÀN TR I 60

3.1 Nguyên t c c b n c a ph ng pháp xây d ng h m NATM 60

3.2 Các lo i gia c t m trong xây d ng h m 65

3.2.1 Ph ng pháp Xi m ng hóa 65

3.2.2 Ph ng pháp sét hóa 68

3.2.3 Ph ng pháp Silicat hóa 68

3.2.4 Ph ng pháp đóng b ng nhân t o 69

3.2.5 Ph ng pháp Neo 71

3.3 L a ch n gi i pháp, tính toán gia c t m cho đ ng h m 75

3.3.1 Tính toán chi u dài neo thép gia c cho đo n đ ng h m 75

3.3.2 Tính toán kh n ng ch u l c c a thanh neo 76

3.3.3 Tính toán kh n ng ch u l c c a đ u neo 77

3.3.4 Tính toán kho ng cách neo gia c cho đ ng h m 77

3.3.5 Tính toán chi u dày bê tông phun gia c cho đo n đ ng h m 78

3.4 Quy trình, ph ng pháp thi công neo thép, phun bê tông gia c cho đ ng h m 79

3.4.1 Quy trình, ph ng pháp thi công neo thép gia c cho đ ng h m 79

K T LU N VÀ KI N NGH 83

1 K t lu n 83

2 K t qu đ t đ c 83

3 Nh ng h n ch t n t i trong quá trình làm lu n v n 83

4 Nh ng ki n ngh và h ng nghiên c u ti p 84

TÀI LI U THAM KH O 85

Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia 4

Hình 1.2: Thành ph ng m Montreal, Canada 4

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin, c 5

Hình 1.4: ng h m qua eo bi n Manche 5

Hình 1.5: ng h m d n n c công trình th y đi n i Ninh dài 11km, 7

dài nh t ông Nam Á hi n nay 7

Hình 1.6: H m đ ng b H i Vân đ c đ a vào s d ng t tháng 6/2005 7

Hình 1.7: H m Th Thiêm v t sông Sài Gòn 8

Hình 1.8: H m Kim Liên – Hà N i 8

Hình 1.9: H m tuynel c a công trình th y l i C a t – Thanh Hóa 9

Hình 1.10: Máy đào đ ng h m TBM 10

Hình 1.11: Ph ng pháp đào toàn ti t di n 10

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph ng pháp b c thang 14

Hình 1.13: ào các b ph n khi thi công h m theo ph ng pháp vòm tr c 18

Hình 1.14: Th t đào h m theo ph ng pháp nhân đ 19

Hình 1.15: Th t đào h m theo ph ng pháp phân m nh đào toàn ti t di n 19

Hình 1.16: Khoan các l v t tr c trên g ng h m 21

Hình 1.17: Bên trong đ ng h m th y đi n Dâng 26

Hình 1.18: ng h m th y đi n Dâng sau khi b s p 27

Hình 2.1: Mô hình tính áp l c đ t đá c a V.Ritter 31

Hình 2.2: S đ cân b ng l c c a t ng bên 33

Hình 2.3: Mô hình tính vòm đá áp l c theo ph ng pháp c a Kommerell 34

Hình 2.4: Ph ng pháp c a Kommerell đ i v i đ t đá b vò nát 35

Hình 2.5 : Mô hình tính áp l c đá theo M.M Protodiakonov 36

Hình 2.6: ng h m trong đá có các l p 40

Hình 2.7: B ng tra theo ph ng pháp RQD 46

Hình 2.8: Bi u đ phân lo i kh i đá theo ph ng pháp Bieniawski 48

Hình 2.11: M t c t sau khi đào đ ng h m TN2 58

Hình 2.12: M t c t vòm cân b ng đ ng h m TN2 59

Hình 3.1: S đ tính đ xác đ nh thông s l khoan ph t 66

Hình 3.2: Trình t các công tác xi m ng hóa trong h m 67

Hình 3.3: S đ đóng b ng đ t 70

Hình 3.4: C u t o thanh thép neo vào đá gia c đ ng h m 76

Hình 3.5: Chi ti t c u t o thanh neo chêm 76

Hình 3.6: B trí neo theo theo vòm m t c t ngang đ ng h m 78

Hình 3.7: M t c t ngang h m khi thi công neo b ng máy 80

Hình 3.8: M t b ng, m t c t d c đ ng h m khi thi công neo 80

Hình 3.9: Thi t b đ phun bê tông 81

Hình 3.10: Quy trình b trí thi t b đ phun bê tông 82

B ng 2.1: Tiêu chu n n đ nh t ng bên th ng đ ng ph thu c vào l c dính C và

góc ma sát trong φ 32

B ng 2.2: Kh i l ng đ t đá còn d sau khi đ m l i so v i kh i đào ban đ u (thí nghi m hi n tr ng) 34

B ng 2.3: c ng c a các lo i đá theo ph ng pháp M.M Protodiakonov 37

B ng 2.4: B ng tra tr s Ka 39

B ng 2.5: Phân c p đ a t ng theo Terzaghi v áp l c đá 40

B ng 2.6: Áp l c đá và v t ch ng đ theo Bierbaumer 42

B ng 2.7: Phân c p đ a t ng theo Stini 43

B ng 2.8: Phân lo i kh i đá theo Deere 45

B ng 2.9: Phân lo i nhóm đá theo theo Bieniawski 47

B ng 2.10: Các nhóm kh i đá theo Barton, Lien, Lunde 49

B ng 2.11: C p n đ nh c a đá đ c xác đ nh theo ch s n đ nh 51

B ng 2.12: B ng k t qu tính toán vòm cân b ng c a TN2 58

B ng 3.1: H s K1 theo m c đ n t n c a đá 72

B ng 3.2: L c dính k t c a c t thép v i v a 72

B ng 3.3: H s kB theo các hình d ng m t c t và h s đ c ng 73

B ng 3.4: C ng đ tính toán và tiêu chu n c a bê tông phun và v a phun 74

M U

1 Tính c p thi t c a tài

Trên th gi i, công trình ng m đã đ c phát tri n r t ph bi n và xây d ng

hi n đ i trong các l nh v c giao thông v n t i, khai thác khoáng s n, th y l i, th y

đi n và công trình cho m c đích an ninh qu c phòng… c bi t là các công trình

l n đ c s d ng vào m c đích giao thông nh h m đ ng s t, h m đ ng ôtô đ

v t sông, v t núi đáp ng t i u v yêu c u kinh t - k thu t đ ng th i rút ng n chi u dài tuy n đ ng và gi m th i gian đi l i V i thành ph l n các công trình

ng m, h m ng m đã và đang đ c xây d ng đ gi i quy t v n đ ách t c giao thông, làm nhà , gara đ xe và m t s các m c đích quan tr ng khác Trong l nh

v c Th y l i, th y đi n đ ng h m đóng vai trò h t s c quan tr ng nh đ c s

d ng đ d n dòng thi công, d n n c vào nhà máy th y đi n, thoát l khi c n thi t

n c ta nh ng n m g n đây, đã và đang xây d ng m t s công trình ng m

có quy mô nh Th y đi n Hòa Bình, Tr An, Yaly… và g n đây là h m đ ng b qua đèo H i Vân, đ ng h m v t sông Sài Gòn h m Th Thiêm, đ ng h m d n dòng h ch a n c C a t,…

Hi n nay, ph n l n các công trình ng m đ c xây d ng h u h t có đ a ch t

n m trong l p đá c ng Còn l i các công trình n m trong vùng đ a ch t y u, ph c

t p còn r t ít và khi thi công th ng x y ra các s c khi n các đ n v g p khó kh n trong vi c tìm và l a ch n gi i pháp thích h p đ thi công Do đó kéo dài th i gian thi công so v i ti n đ đã đ ra gây thi t h i cho Ch đ u t , đ n v thi công tr c

ti p làm nh h ng đ n hi u qu đ u t c a d án

i v i công trình th y l i Ngàn Tr i có 2 đ ng h m tuynel g p đ a ch t

y u, ph c t p làm s t l m t an toàn gây thi t h i v kinh t c ng nh làm ch m ti n

đ thi công c a c công trình S c x y ra t i tuynel s 1 công trình th y l i Ngàn

Tr i không ph i là chuy n hi m g p trong thi công các công trình th y đi n, th y

l i trên c n c trong th i gian qua Vi c “Nghiên c u bi n pháp x lý và ch ng

đ khi thi công đ ng h m d n dòng qua vùng đ a ch t y u công trình th y l i Ngàn Tr i – C m Trang – Hà T nh” là vô cùng c p thi t đ tìm ra các bi n pháp

thi công phù h p nh m đ m b o an toàn đúng k thu t khi thi công đ ng h m tuy nen c a công trình th y l i Ngàn Tr i nói riêng và các công trình khác trong t ng lai

2 M c đích c a đ tài

D a vào c s lý thuy t và th c ti n đ xác đ nh ph m vi phá ho i và công ngh x lý khi thi công đ ng h m qua vùng đ a ch t y u

3 i t ng và ph m vi nghiên c u

Trong lu n v n này ch nghiên c u h ng m c đ ng h m tuynel d n dòng

c a công trình th y l i Ngàn Tr i sau đó tính toán cho m t đo n đ ng h m c

th

4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

4.1 Cách t i p c n đ tài:

Thu th p, phân tích tài li u kh o sát đ a hình, đ a ch t và thi t k đ ng h m

c a công trình th y l i Ngàn Tr i, tài li u thi công các công trình đ ng h m đã thi công trong n c và trên th gi i, đ c bi t các đ ng h m đi qua vùng có đ a ch t

x u ph c t p

4.2 Ph ng pháp nghiên c u

K th a, thu th p và phân tích các nghiên c u khi thi công các công trình

đ ng h m trong n c và các n c tiên ti n trên th gi i

CH NG 1

GI I THI U T NG QUAN V THI CÔNG NG H M

1.1 S phát tri n thi công h m trên th gi i

Vi c phát tri n c a xây d ng đ ng h m g n li n v i s phát tri n c a thi t

b và k thu t công ngh đ c áp d ng Trình đ công ngh xây d ng h m t ng

đ ng v i yêu c u phát tri n c a s n xu t

T xa x a, h m đ c đào tr i qua các n n v n minh nh Aztec, Inca, Babylon, Ai c p, Pecxich Ng i c x a đã bi t s d ng các v t c ng nh x ng,

s ng đ ng v t, các v t c ng và g vào th i ti n s , đ ng, s t thép đã v n minh h n khi đào h m Tr i qua hàng th k con ng i đã dùng l a đ t b m t đá khi đào

h m trong đá, làm đá dãn n và v v n, sau đó phun n c lên đá nóng, dùng nh ng

d ng c nh n đ nh t đá v n và chèn l i Cu i th i k trung c do s m r ng giao

th ng qua l i gi a các dân t c nên c n đ n vi c rút ng n th i gian và quãng đ ng

đi l i Do đó ng i ta xây d ng các h m đ ng th y n i li n các đ ng giao thông

ng n cách nhau b i các dãy núi b ng vi c dùng thu c n đ phá đá H m đ ng

th y đ u tiên dài 160m đ c xây d ng trên kênh Langedok Pháp t n m

1679-1681

Vi c xu t hi n đ ng s t c ng là nguyên nhân thúc đ y s phát tri n c a

h m sau này H m đ ng s t đ u tiên dài 1.190m đã đ c xây d ng n m

1926-1930 t i Anh ng h m càng phát tri n khi v n chuy n qua các ch ng ng i v t

nh đèo, núi,…

Vào th k XX các th đô l n trên th gi i đã xây d ng m ng l i tàu đi n

ng m đô th hi n đ i, đ c bi t là Maxcova D i đây là m t s các đ ng h m tiêu bi u trên th gi i qua các th i k :

- N m 1826 – 1830 đ ng h m đ ng s t dài 119m đ c xây d ng Anh

- N m 1935 đ ng tàu đi n ng m đ c xây d ng Maxcova

- N m 1857-1871 đ ng h m Mont-Cenis dài 12.850m đ c xây d ng n i

li n n c Pháp và Ý có đ chênh cao hai đ u c a là 132,28m

- N m 1872-1882 đ ng h m Sin-Goithord dài 14.984m n i li n Th y S và Ý

- N m 1896-1906 đ ng h m Sinplon I dài 19.780m đ c coi là là dài nh t

th gi i th i b y gi

- N m 1982 Nh t xây d ng xong đ ng h m Dai-Shimizu dài 22km

- N m 1991 đ ng h m xuyên qua eo bi n Manche n i li n gi a Anh và Pháp mang tên Euro Tunnel dài 50km

Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia

Hình 1.2: Thành ph ng m Montreal, Canada

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin, c

Hình 1.4: ng h m qua eo bi n Manche

1.2 S phát tri n thi công h m Vi t Nam

T i Vi t Nam, trong th i k chi n tranh ch ng Pháp, ch ng M h m đ c xây

d ng nhi u song ch y u là h m đ n gi n, ng n ph c v cho quân s , làm kho tàng, công s ,…Nh ng n m g n đây, n c ta đã b t đ u xây d ng các công trình ng m

ph c t p nói chung và công trình đ ng h m nói riêng theo các tiêu chu n thi t k

và thi công c a Anh, Pháp, Nga, Trung Qu c, Áo v i s l ng ngày càng t ng lên nhanh chóng

i v i h m giao thông: hi n nay Vi t Nam có kho ng 52 h m giao thông

đ c xây d ng: Tiêu bi u là đ ng h m Th Thiêm n i qu n 1 v i qu n 2 c a TP

H Chí Minh và đ ng h m nút giao thông Kim Liên – Hà N i

i v i xây d ng th y đi n, gi i pháp đ ng h m đ c s d ng r t nhi u nhà máy th y đi n nh : Hòa Bình, S n La, A V ng, i Ninh, B n V , B c Bình,

ng Nai, Buôn Ku p,… c bi t đ i v i mi n Trung thì các nhà máy th y đi n

Hình 1.5: ng h m d n n c công trình th y đi n i Ninh dài 11km, dài nh t

ông Nam Á hi n nay

Hình 1.6: H m đ ng b H i Vân đ c đ a vào s d ng t tháng 6/2005

Hình 1.7: H m Th Thiêm v t sông Sài Gòn

Hình 1.8: H m Kim Liên – Hà N i

Hình 1.9: H m tuynel c a công trình th y l i C a t – Thanh Hóa

1.3 Các ph ng pháp m đ ng h m

1.3.1 P h ng pháp m đ ng h m trong đá c ng

Trong đá c ng không phong hóa t c là kh i đá đ c ch c, ít khe n t không có

l p xen k p g m các ch t nhét chèn là đ t ho c đá phong hóa thì vi c đào đ ng

h m có th ti n hành mà không c n s gia c nào trên toàn m t c t Có th s d ng

ph ng pháp c gi i toàn b (TBM) ho c công ngh đào đ ng h m truy n th ng

ph bi n là khoan n

1.3 1.1 Ph ng pháp đào b ng máy khoan đ ng h m (TBM)

Máy khoan đ ng h m TBM là h th ng xúc và v n chuy n đ t đá đào b ng

b ng chuy n đã tr nên ph bi n trong vi c thi công h m m t cách nhanh chóng Ngày nay TBM có th khoan đ c t i đa 1000m/tháng, nh ng n u g p đ a ch t x u

ho c khi các ph ng pháp ch ng đ không duy trì đ c đ n đ nh c a h m cho

đ n khi thi công l p v h m cu i cùng, thì t c đ có th nh h n 50m/tháng

u đi m c a ph ng pháp là đào v i t c đ nhanh, ít xáo tr n đ n các kh i đá xung quanh h m, đào đ n đâu chuy n t i đ t đá g n s ch đ n đó i u ki n làm

vi c đi l i đ m b o, g n g ng h m s ch và sáng s a h n nhi u so v i ph ng pháp khoan n

Nh c đi m c a ph ng pháp này là không đào đ c đ ng h m có tuy n cong, gãy g p, m t c t không tròn, c u trúc đ a ch t n t n nhi u, có n t gãy ho c

m t c t có nhi u l p đ a ch t khác nhau Khi đào các tuy n đ ng h m ng n thì r t lãng phí

Tr ng h p này ti n hành đào h m theo cách tu n t t c là khoan và th i đá không đ ng th i Trong nh ng kh i đá c ng, toàn kh i v i fk=15÷20 không c n

ph i ch ng đ V i kh i đá n t n thì dùng các lo i vì ch ng nh nh neo k t h p

v i l i thép bê tông phun ho c t h p neo + bê tông phun

Ph ng pháp này cho phép t n d ng t i đa các thi t b thi công có công su t

l n, th c hi n thi công theo ti n đ và t c đ đào h m l n (150-200m/tháng đ i v i

h m ti t di n nh ; 100-150m/tháng đ i v i h m ti t di n trung bình, 80-120m/tháng

đ i v i h m ti t di n l n)

- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng c ng

Khi có hi n t ng t ng áp l c đ a t ng và gi m đ n đ nh c a nóc h m, n u thi công b ng ph ng pháp đào toàn ti t di n thì s d ng vì ch ng c ng là các vòm kim lo i V i h ch ng nh v y, các vòm kim lo i đ c gi ng v i nhau và chêm

c ng vào đá đ t o nên m t h c ng, kho ng tr ng gi a các vòm và nóc h m đ c chèn b ng các t m bê tông c t thép và l p đ y b ng g ho c đá Vòm kim lo i đ c

ch t o b ng thép ch I có kích th c tính toán, đ t cách nhau t 40-80cm đ n t n sát g ng Khi đ n đ nh c a vì ch ng vòm không đ m b o nó s đ c đ bê tông

ph đi trên toàn chu vi h m Kho ng tr ng ch a đ bê tông k t g ng đào trong

tr ng h p này không đ c l n h n 100m

Vi c d ng vì ch ng b ng vòm kim lo i là m t khâu khó kh n và t n kém, đòi

h i chi phí kim lo i khá l n và không tháo ra đ c khi đ bê tông v h m v nh c u Cho nên lo i vì ch ng này nên dùng nh ng đo n h n ch c a tuy n h m khi đào trong đá không đ n đ nh

- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng liên h p

Trong các lo i đá n t n có fk=2÷3 th ng x y ra s t l ng i ta s d ng các

bi n t ng c a ph ng pháp đào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng liên h p

Ph ng pháp này t ng b c t o ra xung quanh h m trong quá trình đào lo i vì

ch ng t m có kh n ng đ a kh i đá xung quanh vào cùng làm vi c đ đ n gi n hóa

c u trúc c a vì ch ng M t trong các b ph n lo i vì ch ng này là neo, b ph n khác

c a nó là bê tông phun Trong m t s tr ng h p d i s b o v c a bê tông phun

ng i ta ti n hành xi m ng hóa kh i đá xung quanh h m Vì ch ng liên h p t neo,

bê tông phun và xi m ng hóa kh i đá có th ti n hành ngay trên toàn b ho c t ng

ph n c a chu vi h m trên đo n h m dài 40-50m

Ph ng pháp này đã áp d ng đ đào ph n trên h m thi công c a th y đi n Hòa Bình, th y đi n Nurek Tatgikistan có nh p thông th y 11,6m, cao 7,6m c bi t

th y đi n Nurek h m n m trong đá cát và đá alverolit fk=2÷3 Vì ch ng liên h p

đ c s d ng v i trình t nh sau: l p bê tông phun đ u tiên phun tr c ti p lên đá ngay sau khi n mìn và thông gió Ti p theo đ t các neo bê tông c t thép theo

ph ng pháp bán kính chi u dài 2,7m, b c 1,5m L p bê tông phun th 2 dày 10cm, phun đo n h m cách g ng 10-12m Khi có xu t hi n v t n t bê tông phun

ng i ta treo lên đ u neo m t l i thép d=6mm và phun bê tông m t l n n a Vi c xây v h m v nh c u ti n hành kho ng cách t i g ng là 100m

- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng m m

Trong các đá y u lo i d o, áp l c đ a t ng t ng t t Khi đào h m có ti t di n

t 40-90m2 thì vi c áp d ng ph ng pháp đào có s d ng vì ch ng m m là hi u

qu u tiên ng i ta ch ng b ng vì ch ng có kh n ng bi n d ng, chêm chèn ch c vào đá Sau đó khi áp l c và đ lún c a chu vi đã n đ nh thì ti n hành xây v v nh

c u đ gi vì ch ng đã d ng ban đ u Vì ch ng phía ngoài th ng dùng neo ho c vì

ch ng vòm m m và bê tông phun chi u dày 10-15cm có l i thép V bên trong

th ng là bê tông ho c bê tông c t thép toàn kh i có tính đ n vì ch ng đã d ng, có ngh a là chi u dày gi m đi vì có s phân b l i t i tr ng lên vì ch ng ban đ u và v

v nh c u

Ph ng pháp này khi th c thi là khá ph c t p và đòi h i ph i th ng xuyên theo dõi bi n d ng c a nóc và vách h m Nh ng bi n d ng này có th x y ra trong vòng 6 tháng ho c h n

Ph ng pháp này có th s d ng trong nh ng đi u ki n đ a ch t công trình đ c

bi t nh phi n sét, sét, đá bi n ch t ho c argilit d o, t c là các lo i đá có tính t

bi n t t d n, không xu t hi n t i tr ng m t phía, d làm gãy l p bê tông phun

- ào toàn ti t di n v i vi c dùng ván khuôn d ng t m ghép di đ ng

Trong các lo i đá n t n m nh, d s t l có th áp l c đ a t ng nóc và vách

h m, h m có ti t di n ≤70m2, đôi khi ng i ta dùng công ngh đào h m đ c bi t có

s d ng ván khuôn d ng t m ghép di đ ng Ph ng pháp này th ng dùng bê tông lót mác th p làm vì ch ng t m Bê tông này đ c đ nh nh ng đ t ván khuôn ng n

di đ ng Sau m i l n n mìn và th i đá ng i ta kéo tr t vào sát g ng m t đ t ván khuôn dài kho ng 4m đ t trên đ tr t t ván khuôn th ng có c u t o là m t

h vòm liên k t v i nhau thành m t k t c u không gian, m t ngoài có hàn thép t m làm ván khuôn, có các c a s bê tông

Th c t áp d ng ph ng pháp này ch ra r ng t c đ đào h m th ng không

v t quá 30m/tháng M t khác do c u t o c a các đ t ván khuôn di đ ng nên đòi

h i đào v t l n và đôi khi ch t l ng c a l p bê tông lót không đ m b o do các

kh i đá nhô ra Do đó th ng ch dùng đ thi công các đo n h m ng n

Trong đá có đ c ng fk=1,5 và l n h n th ng ch đào toàn ti t di n khi trên nóc h m có m t l p đá n đ nh và đ m b o an toàn khi dùng các b vì ch ng đ

nh các sàn công tác di d ng c a thi t b l p ráp v h m khoan g ng có th dùng các lo i khoan tay ho c máy khoan t hành

Vi c gia c t m ph n nóc g ng h m trong các lo i đá c ng ho c đá sét n đ nh

nh các gi di d ng l p trên các thi t b ráp v h m ho c nh h ván đ t trên các quang treo ch s n g n vào ph n trên c a v h m Vì ch ng t m s d ng có th là neo Trong đá y u ho c m t g ng đào không n đ nh có th ch ng b ng ván ho c

l i thép trên các khung ép ch t vào b m t g ng nh các ng di chuy n đ c (d ng xilanh) g n trên các thi t b l p ráp v h m Áp d ng ph ng pháp đào toàn

ti t di n có s d ng thi t b l p ráp v h m là khá khó kh n nên khi áp d ng ph i có

lu n c c n th n, ch t ch t ng ng v i đi u ki n đ a ch t công trình c a tuy n

Ti t di n ngang c a h m đ c chia ra làm các m nh r i đào tu n t ra trên toàn

g ng Vi c phân chia ti t di n ph i đ m b o s n đ nh c a h m trong quá trình thi công và vi c làm đó s gi m b t khó kh n cho công tác khoan đào và xây v h m

bê tông Có 3 cách m g ng là b c thang trên, b c bên và b c d i

i v i ph ng pháp này có th s d ng hai s đ thi công:

* Theo s đ I: Trong ph n d i h m ti n hành đào h m d n trên su t chi u dài

h m Ti p theo s d ng ph n h m d n này làm m t thoáng ti n hành đào ph n c

b n c a h m

* Theo s đ II: u tiên đào ph n d i h m trên su t chi u dài h m T ph n

d i ti n hành khoan r i làm s p ph n trên Ph ng pháp này khi áp d ng có nhi u

nh c đi m nên trong th c t ít dùng

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph ng pháp b c thang

a) Ph ng pháp b c thang trên; b) Ph ng pháp b c thang bên;

c) Ph ng pháp b c thang d i

- Ph ng pháp b c bên đ c s d ng đ đào b c trên c a h m nh p l n khi b

r ng h m ≥20m trong đá n đ nh và khi h m có b r ng nh h n tr s trên nh ng

đá n t n d s t l trong quá trình đào

Ng i ta th ng s d ng ph ng pháp này trong nh ng tr ng h p khi mà đào

ph n gi a sau đó đào hai bên h m thì n đ nh c a nóc h m v n đ m b o B ng cách

nh v y s cho phép ch ng đ nóc h m k p th i và ch c ch n trên m t chi u dài

h m l n và c ng cho phép s d ng h p lý các thi t b khoan và xúc đá

- Ph ng pháp b c thang d i: Vi c xây d ng h m đ c th c hi n m t cách

tu n t u tiên trên su t chi u dài h m ng i ra đào ph n trên c a ti t di n (nh

đ i v i ph ng pháp đào h m toàn ti t di n) Sau đó đ bê tông ph n vòm kho ng cách k t g ng là 250 – 300m Khi chi u dài h m nh h n 300m thì có th đào

ph n trên và ch ng đ t m trên toàn h m r i m i xây v v nh c u (bê tông) Sau khi

đ bê tông vòm m i ti n hành đào b c d i Cu i cùng (sau khi đ bê tông v ) m i

ti n hành đào b c d i Cu i cùng ch ng 10m n u có thi t b đ đ bê tông c vòm thì vi c xây d ng v h m có th ti n hành làm m t b c, sau khi đã đào xong ph n

d i

Chi u cao h p lý nh t c a b c d i là 8-10m N u chi u cao b c d i c a h m

l n h n 10m thì ph i chia làm nhi u b c Sau khi đào m i b c ph i gia c hai bên vách trên su t chi u dài h m

u đi m c a ph ng pháp b c thang d i:

+ Khi thi công các h m có ti t di n l n h n 100-120m2 n m trong đi u ki n đ a

ch t công trình bi n thiên trong m t kho ng r ng

+ Cho kh n ng gia c nhanh ph n nóc h m, nh t là trong nh ng đo n đ a t ng phá ho i và có th chuy n nhanh sang ph ng pháp khác khi chuy n vào đo n đ a

t ng y u Ph ng pháp này c ng cho kh n ng s d ng các thi t b có n ng su t cao, ti n đ thi công l n (120m/tháng ph n trên, 250m/tháng các b c d i), gi m

giá thành công tác khoan m t cách đáng k , nh t là b c d i khi s d ng các l khoan nghiêng và an toàn trong thi công khi đã có vòm bê tông

Nh c đi m c a ph ng pháp b c thang d i: Làm t ng th i h n thi công toàn

h m so v i ph ng pháp đào toàn ti t di n N u nh ký hi u t c đ đào b c d i và

đ bê tông t ng là v1, t c đ đào b c trên và đ bê tông là v2 thì t c đ xây d ng toàn h m s là: V=v1.v2/( v1.v2) Theo công th c này d nh n th y n u t c đ đào

b c trên là 100m/tháng, b c d i là 150m/tháng thì t c đ đào h m không v t 60m/tháng hay nói cách khác ch b ng 60% t c đ đào b c trên

Ph ng pháp b c thang d i đã s d ng đ thi công h u h t các h m c a t h p

ng m Hòa Bình, h m d n dòng c a th y đi n Yaly,…

1.3 2 Ph ng pháp m đ ng h m trong đ a t ng y u

Khi đào đ ng h m trong các đ a t ng không n đ nh ho c kém n đ nh, yêu

c u ph i gia c và s s ng k t c u ch ng đ khoang đào đ ch u áp l c l n c a kh i

đá xung quanh kh i đào tác d ng lên

1.3 2.1 Ph ng pháp đào h m b ng máy đào chuyên d ng

Ph ng pháp này g i là ph ng pháp đào m t l n toàn b m t c t đ ng h m

Có th chia làm hai lo i tùy theo m c đ c gi i hóa c a vi c thi công: C gi i 1

ph n (g i t t là ph ng pháp khiên) và c gi i toàn b máy đào (TBM):

Khiên là m t v thép, ti n v phía tr c theo chu k nh nh ng kích th y l c

t a lên đ u đo n v đ ng h m đã thi công xong dài c a chu k khiên ph thu c vào t c đ đ bê tông đo n v h m d i s b o v c a khiên u đi m c a

ph ng pháp này là không c n ch ng đ , đá đào ra đ c xúc ngay vào b ng t i, đ c

bi t n u dùng búa h i đ đào thi t c đ thi công s r t nhanh Có th đào theo 4 s

đ tùy thu c vào đi u ki n đ a ch t c a t ng công trình c th nh sau:

Tr ng h p 1: ào trong đ t m m, không có n c ng m (ví d : đá ph n, sét,…) Tuy nhiên n u g p đá t ng đ i c ng, ít dính c ng có th dùng khiên có h

th ng đào chuy n đ ng ki u v tinh Khi v a đ t có l n đá t ng thì ph i có hai l i dao, l i c t dao đ u c t đá, l i dao sau c t đ t

Tr ng h p 2: ào trong đ t không n đ nh (ví d : cát bão hòa n c) Yêu

c u đ có th đào là phía trên t ng bão hòa n c ph i có t ng sét dày không th m

G p ch sét m ng s d n t i b b c đ t, n c tràn vào

Tr ng h p 3: ào d i m c n c ng m Dùng v a Betonite phun th m vào trong đ t đ t ng đ c k t, đào đ t không b tr t S đ này có tác d ng khi

g ng đào không n đ nh, d b s t xu ng S d ng đ u khiên kín, có l đ cho đ t

và v a ch y ra C n l u ý ph i có thi t b tách v a Betonite ra kh i đ t

Tr ng h p 4: ào trong đ t l n n c, dùng áp l c n c ép đ t vào g ng đào, đ t trong phòng kín đ u khiên, có đ ng thoát đ t và n c ra C ng s d ng khiên có c u hình kín

ào c gi i toàn b b ng máy đào đ ng h m TBM trong đ t m m là phát tri n t máy đào TBM trong đá c ng Tuy nhiên n ng su t đào s th p h n

1.3.2.2 Ph ng pháp vòm tr c

Ph ng pháp này đ bê tông vòm tr c sau đó m i đào đ bê tông t ng và đáy đ ng h m Áp d ng v i các lo i đ t đá n t n nhi u, đá m m có h s đ c ng (fk<4) và k t h p v i n phá

Ph ng pháp vòm tr c có d ng bi n t ng: M t h m d n, hai h m d n, và toàn b ph n vòm tr c, …

- S đ m t h m d n (hình 1.4-a): u tiên đào h m d n trên (1) sau đó m

r ng ph n vòm (2) và đ bê tông v cho ph n vòm Ti p theo d i s b o v c a vòm ti n hành đào ph n gi a (3) và m r ng ph n (4), (5) r i xây ph n t ng c a

v h m Cu i cùng đào và đ bê tông ph n đáy h m (6) S đ này đ c s d ng đ xây d ng nh ng ph n h m trong đá y u, không ng m n c

- S đ hai h m d n (hình 1.4-b): áp d ng đ xây d ng h m có hi u qu h n trong đá y u ng m n c

- S đ ph n vòm v t tr c (hình 1.4-c): Dùng đ m không gian h m theo

nh ng ph n l n h n các s đ trên i u này ch th c hi n đ c trong các đ a t ng

n đ nh h n B t đ u thi công t vi c đào ph n trên (1), ch ng đ t m b ng vòm kim lo i r i ti n hành đ bê tông ph n vòm c a v h m D i s b o v c a vòm bê

tông ti n hành đào các b ph n (2), (3), (4) sau đó xây d ng ph n t ng c a v và thi công ph n đáy

Hình 1.13: ào các b ph n khi thi công h m theo ph ng pháp vòm tr c a) S đ m t hang d n; b) S đ 2 h m d n; c) S đ ph n vòm v t tr c;

1,2,3…8 - Th t đào ti t di n

1.3.2.3 Ph ng pháp nhân đ

ây là ph ng pháp đào tu n t theo chi u cao vách h m các h m d n bên (1 - 4), b t đ u t đáy h m và đ bê tông trong h m m t b ph n v h m, đào h m

gi a đ nh (5), m r ng không gian trong ph n vòm (6) và đ bê tông vòm t a lên

t ng bê tông đã d Cu i cùng đào ph n lõi (7) khi đã có v h m b o v (hình 1… Trong tr ng h p đ c bi t ph c t p, ng i ta dùng ph ng án đào song song các t ng cùng v i vi c đ bê tông các ph n v t ng ng nh các h m d n b trí

l n l t lên nhau, b t đ u t đáy h m cho đ n khi khép kín v h m

Ph ng pháp này ít đ c s d ng, ch y u đ v i nh ng đo n đ a ch t y u và

h m có b r ng l n (t 10m tr lên)

Hình 1.14: Th t đào h m theo ph ng pháp nhân đ

1.3.2.4 Ph ng pháp phân m nh đào toàn ti t di n

Là ph ng pháp đào toàn b không gian c a h m theo trình t sau: đ u tiên đào

Tuy nhiên n u đào theo s đ (hình 1.6) thì cu i cùng m i ch ng đ đ bê tông Trong tr ng h p g p l p đá m m đá, đá đ t gãy ho c đo n xen k p gi a đá và đ t nào đó trên tuy n h m ( ví d nh h m H i Vân khi đào g p đo n có túy cát xen

k p và n c ng m) thì ph ng pháp này g p khó kh n ph i c i ti n dùng bi n pháp khoan ph t v a xi m ng làm c ng hóa kh i đào, k t h p ch ng đ và ti n hành đào

h m nh đào h m qua kh i đá c ng

1.3.2.5 Ph ng pháp đào có gia c tr c

Trong các lo i đ a t ng m m y u và cát không ng m n c ng i ta s d ng

ph ng pháp gia c tr c vách hang r i m i đào h m b ng cách l ng ng gia

c tr c d c theo chu vi ngoài c h m ng i ta ép ho c khoan l r i lu n ng

đ ng kính 190 – 200 mm ng ch ng l p t nhi u đo n, n i v i nhau b ng ren Chi u dài m i đo n 1,35 m Sau khi đào đ t t trong ng chèn ra thì n i dài ng và

ti p t c chu k ti p theo cho đén chi u dài thi t k Kho ng cách gi a các ng d c theo chu vi hang t 0,3 đ n 0,5 m Sau khi tách l y toàn b đ t trong ng thì b t đ u

Hình 1.16: Khoan các l v t tr c trên g ng h m Trong đó: 1 Giá khoan; 2-Máy khoan; 3- ng l ng gia c tr c; 4-Vòm thép

ph bêtông; 5-B m n c; 6-Kh i đ ng l c đ khoan

1.4 Các ph ng pháp thi công đ ng h m tiên ti n trên th gi i

1.4 1 Ph ng pháp thi công h m c a Na-uy (NMT)

T n m 1980, bê tông phun t gia c ng b ng s i thép (SERS) k t h p v i

vi c s d ng các neo đá là thành ph n chính c a h th ng ch ng đ đá v ng ch c và

v nh c u cho các công trình ng m t i Na Uy Công ngh bê tông và khái ni m

ph ng pháp ch ng đ này đã đ c c i ti n m t cách đáng k t o nên công ngh thi công h m NMT C n c trên s li u nghiên c u c a nhi u công trình, công th c kinh nghi m đã đ c l p cho quan h đ dày bê tông phun, kho ng cách neo đá và

ch t l ng đá

Trong tr ng h p kh i đá đ c bi t x u, khái ni m s d ng thanh thép, khung

ch ng vòm thép k t h p v i bê tông phun t gia c ng b ng s i thép (SERS) và các neo đá c ng đ c s m phát tri n, thay th cho bê tông v h m trong nh ng n m

g n đây dài, chi u r ng và kho ng cách gi a các khung ch ng thép tùy thu c vào ch t l ng c a kh i đá H th ng ch ng đ (SERS) c ng đ c s d ng r ng rãi

đ tránh n t v và x phi n d i đi u ki n ng su t đá cao Vi c s d ng phân lo i

đá Q k t h p v i ph ng pháp SERS và neo đá nh là h th ng ch ng đ h m cu i cùng t o thành các thành ph n quan tr ng nh t c a ph ng pháp NMT

1.4 2 Ph ng pháp thi công h m c a Áo (NATM)

Nh ng n m 1957-1965, k s m ng i Áo, Giáo s ti n s L.V.Rabcewicz phát tri n cách th c đào h m m i và ông đ c c p b ng sáng ch mang tên:

“Ph ng pháp thi công h m m i c a Áo (NATM)’’ T kinh nghi m trong vi c đào

h m m có đ sâu l n, ông nêu ra quá trình s p h m s x y ra theo trình t nh sau:

d ng lên đ ng h m và s d ch chuy n (bi n d ng) c a đ ng h m, đ c g i là

đ ng cong Fenner – Pacher là c s c a lý thuy t NATM Sau khi đào vòm đ ng

h m có các bi n d ng sau:

+ Tr ng thái đ n tr c c a đ ng h m: Sau khi đào, ng su t c a kh i đá xung quanh t ng h m s chuy n t tr ng thái ba tr c thành đ n tr c do vi c đào đã làm

m t l c đ i kháng

+ Bi n d ng c a đ nh vòm và vòm ng c: C ng đ kéo t p trung t i đ nh vòm và vòm ng c c a h m, bi n d ng c a đá d n d n t ng t i đ nh vòm và vòm

ng c do c ng đ kéo c a đá không cao so v i c ng đ nén

+ T p trung c a ng su t nén: Do bi n d ng kéo, c ng đ kéo t i đ nh vòm và vòm ng c gi m, ng su t ch u nén c ng đ cao s t p trung vách t ng h m + Vách t ng h m b n t ra: Vách t ng h m b n t ra do đá b n t d i tác

d ng c a ng su t ch u kéo cao

+ Gia t ng vùng bi n d ng: Kh i đá n m phía trên vòm h m tr nên không n

đ nh do suy gi m s c ch u t i t i chân vòm h m Cu i cùng thì vùng b bi n d ng

c a vòm h m s di n bi n theo đ su t c a K.Terzaghi

1.5 M t s s c th ng g p trong quá trình thi công đ ng h m

Trong thi công đ ng h m nh ng n m g n đây, k thu t công ngh trong xây

d ng công trình ng m đã có nh ng ti n b v t b c, r t nhi u công trình ng m trên

th gi i đã đ c xây d ng thành công, an toàn và hi u qu Tuy nhiên có không ít các s c x y ra trong quá trình thi công và h u qu đ l i c ng r t l n

Chính vì th công tác phòng ng a s c k thu t x y ra trong quá trình thi công là c n thi t S c k thu t luôn g n li n v i công tác thi công và là đi u không th tránh kh i K t qu nghiên c u khoa h c, c i ti n k thu t có th làm

t ng hi u bi t chung, giúp lý gi i đ c nguyên nhân d n đ n s c k thu t và cho phép tìm ra đ c gi i pháp phòng ng a nh t đ nh Tuy nhiên, kh i đá là v t th đ a

ch t ph c t p, do v y đ n nay kinh nghi m th c t v n r t quan tr ng

1.5 1 Nguyên nhân gây ra s c k thu t trong quá trình thi công đ ng h m

Ta có th phân lo i s b nh sau:

- Các s li u ban đ u c a đ a t ng không chính xác (không d báo đ c đi u

ki n đ a ch t b t l i nh s bi n đ i tính ch t c lý c a đ t đá do phong hóa, do đ t gãy, vò nhàu, do h th ng các khe n t trong đ t đá, nh h ng c a m c n c ng m,

đ t đá nén ép ho c tr ng n )

- Sai sót trong công tác quy ho ch, tính toán (ch n sai m c n n h m, phân lo i

đ t gãy không đúng, không t ng thích v i k t c u ch ng, các thông s k thu t không t ng ng v i lo i v t li u xây d ng, thi công sai ph ng pháp)

- Sai sót trong tính toán: th ng xuyên xu t hi n trong c quá trình thi t k (thu th p và s lý d li u quan tr c không phù h p, không chính xác, các thông s không chính xác đ thi t k , không đánh giá đúng các tác đ ng c a n c ng m, s

li u quan tr c không t t ho c sai sót)

1.5 2 M t s d ng s c k thu t đã x y ra trong Xây d ng công trình ng m 1.5 2.1 S c k thu t t i h m đ ng b qua đèo H i Vân

Ngày 05/9/2011, khi đào đ n Km0+27 c a h m chính thì s c k thu t đã x y

ra, m t kh i l ng đ t t i đ nh h m b s t l kéo theo các ng t o ô b s t xu ng Nhà th u đã ti n hành phun bê tông liên t c vào vùng s t l nh ng hi n t ng s t l

v n ti p t c gia t ng và t o thành h c r ng trên đ nh h m t khu v c này là đ t phong hóa t đá granite có d ng cát sét, đ t t i không đ ng nh t bao g m đ t cát sét màu nâu vàng, xám tr ng xen l n các d i sét cát màu nâu s m N c ng m t i khu

v c này r t nhi u, luôn nh gi t t trên đ nh h m xu ng và ch y ra t các l khoan thoát n c trên g ng h m Khi hi n t ng s t l v n ti p t c gia t ng thì Nhà th u

đã l p g ng h m b ng đá, đ ng th i dùng thi t b nâng đ a l i thép CQS6 vào phun bê tông Tuy nhiên, bi n pháp này ch ng n đ c t m th i n hai ngày sau

do l ng m a l n kéo dài t 37-60mm làm cho m c n c ng m t ng lên d n đ n

s t l ti p t c V t li u thoát ra t g ng h m là sét pha cát bão hòa n c (d ng bùn

l ng) T ng kh i l ng kho ng 300 m3

Nguyên nhân:

Theo t ng k t, đánh giá d n t i s c k thu t x y ra t i c a h m phía Nam d

án h m đ ng b H i Vân bao g m:

- Do khâu kh o sát: s li u kh o sát đã không l ng tr c đ c s t n t i c a các kh i cu n t ng có kích th c l n trong kh i đ t làm phá v tính đ ng nh t c a môi tr ng K t qu kh o sát không cung c p đ y đ s li u v đi u ki n đ a ch t

th y v n, đ c bi t là m c đ gi m b n c a kh i đ t do l u l ng và t c đ c a n c

ng m vào mùa m a

- Do thi t k : V i s li u kh o sát không đ y đ nên bi n pháp thi t k thi công đ ra không tính t i kh n ng m t n đ nh t i m t g ng khi đ t bão hòa n c

- Do nguyên nhân khác: do tr c khi đi vào thi công, các nhà th u Vi t Nam

h u nh ch a thi công công trình trong n n đ t y u t ng t nh H i Vân

1.5.2.2 S c k thu t t i h m Th y đi n B o L c

ng h m d n n c vào nhà máy th y đi n t i g ng đào t c a nh n n c Trong quá trình thi công đã x y ra hi n t ng đ t đá đ s p vào h m, ng n toàn b

l i đi làm gián đo n thi công

Nguyên nhân: Do đo n c a vào có đ a ch t y u và ph c t p, đ t đá s t tr t ngay sau khi đào mà ch a k p l p d ng vì ch ng và phun v y gia c

1.5.2.3 S c k thu t t i h m Th y đi n AK MI 4

Do tuy n đ ng h m đi qua lòng sông c b b i l p sau nhi u n m có đ a ch t

m m y u, n c ng m ph c t p nên khi Nhà th u đào h m qua đo n KP 0+127 đ n

KP 0+200 thì hang h m b s t l m nh đ ng th i có các v t n t nh xung quanh

h m

Nguyên nhân: Khi đào đ t đá xung quanh h m b bi n d ng gây ra hi n t ng chùng ng su t

Tr c tình hình đó nhà th u thi công, Ch đ u t và nhà th u T v n thi t k

đ a ra gi i pháp cho đào h chi u cao c t đ t đá trên đ nh h m xu ng đ n cao trình +264.00 V i quan đi m đ gi m tr ng l ng áp l c c a kh i đ t đá tác d ng lên

đ nh h m nh ng di n bi n x y ra không đúng nh mong mu n Toàn b kh i đ t đá

trong vùng cao trình +264.00 t t xu ng l p h n đ ng h m Nguyên nhân: Khi đào

h chi u cao c t đ t đá trên đ nh h m xu ng cao trình +264.00 đã vô tình đào bóc

v c ng ph n vòm cân b ng áp l c c a đ ng h m, làm cho đu ng h m m t đi v

c ng nên s t l nhanh chóng h n

1.5.2.4 S c k thu t t i Th y đi n Dâng t nh Lâm ng

Vào ngày 16 tháng 12 n m 2014 t i th y đi n Dâng b s p đ ng h m d n

n c s p làm 12 công nhân m c k t trong h m Ph i sau h n 80 gi huy đ ng t i đa các ngu n l c, ph ng tiên t t nh t có th , l c l ng c u h g n 1 ngàn ng i đã

c u h thành công 12 công nhân b m c k t

Nguyên nhân: Do đ a ch t đ ng h m y u ph c t p k t h p v i m a kéo dài khi n cho h m b s p

Hình 1.17: Bên trong đ ng h m th y đi n Dâng

Hình 1.18: ng h m th y đi n Dâng sau khi b s p

1.6 K t lu n

Theo đà phát tri n kinh t , khoa h c k thu t c a th k 21 trên toàn th gi i, các ph ng pháp thi công đ ng h m c ng phát tri n r t m nh m , đáp ng đ c các yêu c u ngày càng cao, m c đ ph c t p theo t ng công trình c th Vì v y

vi c l a ch n ph ng pháp gia c , ch ng đ khi thi công các công trình ng m khi đi qua khu v c đ a ch t y u, ph c t p ph i tùy theo đi u ki n đ a ch t và đ a hình c

th mà có bi n pháp thi công thích h p đ đ y nhanh ti n đ thi công và đ t hi u

qu cao v kinh t , đ m b o an toàn trong su t quá trình thi công

CH NG 2

D a trên nh ng nghiên c u trong quá trình đào đ ng h m, ta nh n th y r ng

kh i đào làm thay đ i tr ng thái ng su t xung quanh, d i tác d ng tr ng l ng

b n thân gây ra ng su t kéo, ng su t thay đ i so v i tr ng thái ban đ u gây nên

hi n t ng chùng ng su t (hi n t ng m i c a đ t đá theo th i gian khi không t ng

áp l c g i là t bi n) Do ng su t thay đ i, làm đá bi n d ng và khi m t n đ nh có

th x y ra hi n t ng s t tr n kh i đào và đ y tr i các t ng bên N u s bi n d ng

do đào đ ng h m gây ra còn trong gi i h n đàn h i, thì kh i đào không c n thi t

ph i gia c ch ng đ , đi u này x y ra khi đào đ ng h m trong đá c ng và nguyên

kh i Khi v t quá gi i h n đàn h i, bi n d ng d b t đ u phát tri n, kéo dài trong

m t th i gian và lan r ng ra vùng xung quanh kh i đào Cu i cùng n u không

ch ng đ đ ng h m đ b o v chu vi kh i đào, nh ng c c đá b t đ u r i vào trong

đ ng h m và ti p t c s t l cho đ n khi hình thành s cân b ng m i c a kh i đá xung quanh kh i đào

Khi thi công đ ng h m g p vùng đ a ch t y u, ph c t p và gây b t l i cho công tác thi công nh : Vùng phong hóa m nh, vùng đ t đá xen k p, vùng đ a ch t

r i r c, vùng hang đ ng vùng cát ch y, vùng có n c ng m ho t đ ng, vùng ch a khí mê tan,… Trong quá trình đào, che ch ng và xây d ng v đ ng h m thì có th phát sinh gây ra s t l đ t đá, h m đào b bi n d ng làm h ng b ph n ch ng đ , k t

c u v h m b n t v Gây nh h ng l n đ n ti n đ thi công trong th i gian tìm

gi i pháp x lý, làm m t an toàn và ch t l ng công trình c bi t, đ ng h m đi qua các vùng có đ a t ng mang nhi u khí mê tan l i càng nguy hi m nh t là công tác

an toàn trong thi công Còn khi g p đ a t ng là n c ng m có áp thì c b n đã ph i

x lý tr c khi và trong quá trình m r ng đ ng h m

Khi đào đ ng h m, kh i đá xung quanh có xu th chuy n d ch vào trong lòng

đ ng h m, t o ra áp l c lên v t ch ng đ đó là lo i áp l c ban đ u Quá trình m

r ng đ ng h m b ng các ph ng pháp đào khác nhau, th i gian kh i đào ch a

đ c ch ng đ kéo dài, đã làm thay đ i các tính ch t v l c c a kh i đá xung quanh, đó là lo i áp l c th hai T các phân tích trên, có ba lo i áp l c có th

xu t hi n khi đào h m là:

- Áp l c do kh i đá m t cân b ng (do đào h m đ t o kho ng tr ng)

- Áp l c c a kh i đá n m bên trên (do tr ng l ng c a nh ng kh i đ t đá n m bên trên)

- Áp l c tr ng n c a đá (do đ t đá xung quanh kh i đào có tính tr ng n ) Các lo i áp l c trên ph thu c vào ch t l ng c a đá và chi u sâu đ t đ ng

h m và th i gian ti n hành ch ng đ sau khi đào, n phá

Hi n nay, các ph ng pháp tính toán áp l c đá tác d ng lên k t c u ch ng đ

đ c chia thành nhi u tr ng phái: Lý thuy t và kinh nghi m, áp l c th ng đ ng tác

d ng lên nóc h m và áp l c hai bên có liên quan đ n chi u sâu đào, áp l c đáy h m Trong lu n v n này xin đ c gi i thi u m t s tác gi đi n hình theo các nhóm tác gi sau:

2.1 Ph ng pháp d a trên quan sát th c t và gi thi t vòm áp l c (ph ng pháp d a trên đánh giá ch t l ng đá)

Có th phân ra m t s nhóm nh sau:

- Nhóm th nh t: Là nh ng công trình nghiên c u áp l c đ t đá và s th hi n

c a nó không xét đ n s làm vi c t ng h c a kh i đ a t ng và v t ch ng đ D a trên s li u th c t và nh ng gi thi t riêng cùng v i vi c s d ng các ph ng pháp tính công trình m t cách g n đúng nh các gi thuy t t o vòm (V.riter, M.M.Protodiakonov…), gi thuy t v các l ng th tr t bên vách hang (A.Birbaumer, M.P.Brotski, X.A.Sukin,K.Tezaghi.…), các gi thuy t d a trên quan sát th c t (N.M.Pokrovki, V.V.Orlov…) c ng nh các gi thuy t d a trên vi c s

d ng lý thuy t đàn h i và c h c k t c u (V.D.Xlexarev, A.P.German, A.I.Xegal,…)

Theo N.X.Bulutrop thì các gi thuy t trên có th quy v các gi thuy t v áp

l c, xem t i tr ng lên v t ch ng nh là tr ng l ng c a m t th tích đ t đá nào đó trong ph m vi vòm hay l ng th tr t

- Nhóm th hai: D a trên gi thuy t v bi n d ng, nghiên c u áp l c đ t có xét

đ n s t ng h c a kh i đ a t ng và vì ch ng, coi đ t đá là môi tr ng đàn h i

đ ng h ng (N.G.Xavn, I.V.Rodin, V.L.Phedorov…), môi tr ng gi đ ng h ng (X.G.Lexnhixki, A.X.Koxmadamianxki, I.A.Bialer…), môi tr ng đàn h i d o (R.Phenher, G.Labaxx, K.V.Rupênhit…), môi tr ng đàn h i nh t và d o nh t (I.Xaluxtovia, T.A.Krugsanovskia, A.p.Makximov…), môi tr ng đàn h i di truy n

đ ng h ng (M.I.Rodovski, G.X.Erganov, S.M.Aitaliev….)

- Nhóm th ba: Nghiên c u áp l c đ t v i quan đi m m t n đ nh c a kh i đ a

t ng kèm theo s thay đ i hình d ng c a h m (L.V.Ersov, L.H.Naxonov…)

nhi u n c trên th gi i lý thuy t t o vòm đã đ c s d ng r ng rãi đ thi t

16

2

= (2.1) Trong đó: z đ c tính theo công th c

γ

σT

z = m (2.2)

T : ng su t kéo c a đá, đây Ritter gi thuy t T t ng đ ng l c dính C i

v i đá phong hóa l c dính không đáng k thì t i tr ng lên v t ch ng đ là vô h n, nên coi v t ch ng đ hoàn toàn nh quá t i

γ - Tr ng l ng đ n v c a đá

V.Ritter đã nêu lên hai công th c xác đ nh áp l c đ t đá lên k t c u ch ng đ cho 2 tr ng h p: nóc h m n m ngang, nóc h m có d ng cong Ngoài ra Ritter c ng nghiên c u s n đ nh c a t ng bên

b p

=

)

2 ( 4

3

3

2

12

γ

σγ

σγ

σ

γ

T T

T

r

r r

b ≤

γ

σT3