Thi công hầm (nxb xây dựng 2010) nguyễn thế phùng, 300 trang

NGUYỄN THÊ' PHỪNG THI CONG HAM NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ N Ộ I -2 10 LỜI NÓ I ĐẨU Trong nluĩỉĩg năm gần đày Việt Nam xây dựng ngầm đ ã có m ặt hầu hết lĩnh vực xây dựng: Giao thông, thủy lợi, thủy điện, dân dụng, cơng nghiệp, quốc plỉịnq v.v chúng đ ã chiếm m ột tỉ trọng dáng kể Đ ê giải vấn đê giao thông đô thị, tới Hà Nội, thành p h ố Hổ C hí M inh thành p h ố lớn khác sè triển khai xây dỉCtig hệ thống xe điện ngầm, hầm đường ỏ tỏ, hẩm cho tiiỊười Đó lả cơng việc xâ y dựng ngầm phức tạp cá quy hoạch khơng gian, kết cấu cơng trình, khai thác vận hành vù thi cỏnq xây dựng diều kiện địa chất cỏn {Ị trình địa chất thủy văn phức tạp M ặt khác d ể đáp ứng nguồn nhân lực chất lượng cao cho xây dựng ngầm , nhiều trường Đại học cá nước đ ã m ngành đào tạo theo chuyên môn với mức độ chuyên sáu khác nhau, với m ục tiêu khác Với lý trẽn sô người ỉrực tiếp tham gia thiết kế, thi công xây dựng cỏn trình nạầm học tập nghiên CÍCII lĩnh vực ngày m ột đông đảo Cuốn sách "Thi cỏntỊ hầm" biên soạn dựa trẽn sách tác giả vù Nguyễn Ngọc Tuấn biètì soạn trước ( Nhà xuất K H K T - 1997) N ội cỉung biên soạn Ìciìì có b ổ sung kiến thức phương pháp xây clựtìíỊ hầm cơng trình ngầm , k ể phương pháp khiên đào máy đào liên hợp H y vọtĩíỊ sách với "Thiết k ế hầm giao thông", (NXB Xây dựng, 2008) s ẽ cung cấp cho bạn đọc kiến thức cần thiết d ể íỊÌỉip bạn tự tin, vững vàng tron ọ giáng dạy, đào tạo, thiết ké ihi cơng cỏmỉ trình ngầm M o n g m u ổ ỉì t h ì n h iề u n liư n k h n ă n {Ị h iể u b iế t c ủ a n g i b iê n s o n tư liệu, tài liệu tham khảo lại có hạn, nên sách khơng tránh khói thiếu sót Hy vọng s ể nhận nhiều ỷ kiến đỏng góp đồng nghiệp bạn dọc M ọi ỷ kiến dóniỊ góp xin gửi Nhà xu ấ t Xây dựng 37 Lê Đại Hành - Hà Nội T c giã Chương ĐÀO CÁC BỘ PHẬN CỦA HANG NGẦM §1 K H Á I NIỆM CH UN G VỂ ĐÀO ĐÂT ĐÁ Đặc điểm thi công ngầm so với thi công hờ (lộ thiên) cần phải tạo nên hang có kích thước đủ để bố trí cơng trình thiết kế Việc đào đất đá - tức tách đất đá chuyển bãi thải q trình khó khăn, địi hỏi phải giới hoá cách tối đa Việc lựa chọn phương pháp phương tiện đê đào đất đá giới hoá xác định trước tiên tính chất đất đá (độ cứng, độ dai, độ đàn hồi độ nứt nẻ V.V.) Để làm việc cần thiết phải phân loại đất đá dựa sức kháng khoan, biểu thị độ dịch chuyển lỗ khoan đơn vị thời gian điều kiện tiêu chuẩn Liên Xô cũ tiêu chuẩn quy chuẩn xây dựng đất đá phân làm 11 loại theo tính chất đào phá đất đá, xếp theo thứ tự giám dần sức kháng khoan tăng độ cứng Tuỳ thuộc vào loại đất đá có kiến nghị phương pháp đào bảng sau: Tự sơ độ cứng f theo Protođiakonov Sức kháng khoan (min) phút khoan túy* I 0,4 - 0,6 - Đào thủ cồng II 0,6 - 0,8 - Ị III - Đào thủ công cơng cụ khí nén o Loại đất đá bo Phán loại đất dá i IV 1,5-2,0 V -3 239 ^ VI -5 175 VII -6 130 VIII 7-9 96 IX - 14 72 X 15-18 53 XI -25 39 J 324 Phương pháp đào Đào thủ cồng cồng cụ khí nén khoan nổ mìn > Phương pháp khoan nổ mìn * Bằng khoan tay PP-17 điều kiện tiêu chuẩn Công việc đào thủ công xẻng, cuốc, xà beng có nãng suất thấp nặng nhoc áp dụng điểu kiện đặc biệt, ví dụ như, thi cơng đất yếu khơng ổn định, đòi hỏi phải chống đỡ cẩn thận, kịp thời xử lý, thu dọn đa không ổn định Đ thủ công đất đá không ổn định thực lớp ỏ gương từ, xuống với việc di chuyển chống mặt gương, đất dá khơng ổn định việc cắt đất đá từ bậc thang treo gương với việc đánh sập đất xuống đáy hang Để đảm báo thuận lợi cho thi công, thợ đào cần không nhỏ mét bề rộng gương thẳng đứng hay + 3m2 diện tích gương giếng đứng Đối với đất đá từ cấp V trở lên đào đất đá phương pháp khoan nổ mìn với việc chống đỡ hang không cần phải chống đỡ Công tác đào hầm phương pháp khoan nổ mìn khảo sát chi tiết chương riêng (chương 3) §2 S Đ Ổ XÂY DỤNG HẦM Q uá trình xây dựng hầm bao gồm hai cơng đoạn chính: Đào hang, tức tách bỏ đất đá từ không gian dùng để bố trí hầm, xây kết cấu hầm vỏ hầm Tuỳ thuộc vào độ cứng trạng thái đất đá, việc đào tiến hành với việc chống đỡ tạm thời hang đê hang khơng cần chống đỡ Vì chống tạm c h ế tạo gỗ, thép bêtông cốt thép, sử dụng với mục đích ngăn ngừa biến dạng dư biên hang gắn liền với việc tâng áp lực địa tầng Vì chống cẩn phải có đủ độ bền, dưực dựng nhanh nhấl sau dể lộ vách hang dược ép chặt vào vách hang Thời gian để hang với chống tạm, nguyên tắc, cần phải giảm đến tơi thiểu, có xây dựng vỏ hầm vĩnh cửu với việc lấp đầy khc hở phía sau cách ép vữa xi măng đảm bảo cho việc ổn định trạng thái ứng suất khối địa tầng xung quanh hầm Tuỳ thuộc vào tính chất địa tầng kích thước tiết diện hang mà việc đào hang thực theo lần tiến hành phần hang Trong trường hợp đào lần diện tích gương diện tích tồn tiết diện hang (hình 1.la) Trong trường hợp thứ hai đào hang dẫn vượt trước có tiết diện nhỏ (hình l.lb ) Sau sử dụng hang dẫn làm sở đê phát triển công tác đào đất đá, m rộng tiết diện hang đến kích thước thiết kế 2, 4, 5, v ỏ hầm 3, 6, xây dựng lần hang gia cố hoàn toàn tự do, theo phận m ột trình đào hang Thường việc đào hang phần đường đào trước cửa hầm (hình 1.1), ta luy trước mặt đường đào gia cố (chống đỡ) đê’ tránh sụt lở Sau hang dần vào đủ sâu người ta bắt đầu cỗns việc mở rộng hang đến toàn tiết diện thiết kế Quá trinh gọi đào mớ rộng, bắt đâu từ đoạn cửa vào từ hang dẫn Trong trường hợp bắt đầu đào mớ rộng từ hang dẫn người ta thiết lập ngách m rộng, từ tiến hành đào phần (hoặc bên dưới) hang vể hai phía, đảm bảo có hai gương trung gian Khoảng cách từ gương hang dẫn vượt trước đến đoạn đào m rộng gọi khoảng vượt trước §3 C Á C H A N G DẪN Hang dẫn định hướng thường bố trí phần tiết diện hầm (hình 1.1) Hang dẫn định hướng dược sử dụng để bô trí đưừiig giao thơng ngầm, mốc trắc địa định vị trục hầm, đê xác sơ liệu địa chất địa chất thuỷ văn khối địa tầng mà hầm cắt qua, làm khỏ hang việc trực tiếp nước ngầm, bố trí ống thơng gió, cáp điện thiết bị thoát nước Trong trường hợp cần thiết, dọc theo hang dẫn người ta m gưoĩng phụ để rút ngắn việc thi công, mở rộng đến toàn tiết diện hang Hang dẫn dưới, đảm bảo mức độ cao nhất, việc thực chức nêu trên, loại trừ việc phải đặt đặt lại đường vận chuyển, trang thiết bị phụ trợ m ạng lưới trắc địa suốt thời kì thi cơng Ngồi ra, việc có hang dẫn tạo điều kiện thuận lợi để chuyển từ phương pháp thi công sang phương pháp thi công khác có thay đổi bất thường điều kiện địa chất cơng trình Để mở rộng tiếp tiết diện cần phải đào hang dẫn Vì thế, xu hướng tự nhiên sử dụng để định hướns Khi khối lượng đào hang dẫn giảm bớt, lại phát sinh nhiều nhược điểm Hang dẫn nước cho phần bên tiết diện, phần cùa hang phải tiến hành đào điều kiện có nước ngầm Việc đào gương m rộng trung gian từ hang dẫn gặp nhiều khó khăn Khi cơng tác vận chuyển thải đá từ phần mở rộng phía trớ nên phức tạp, cần phải tổ chức thoát nước, đường chuyển tải, thiết bị phụ mốc trắc đạc phải chuyển đặt lại từ hang dẫn xuống phía Sự thay đổi phương pháp đào gặp đất yếu hang dẫn khó khăn Vì việc sử dụng hang dẫn làm hang dẫn định hướng hợp lý hầm nằm địa tầng khô ráo, cứng đồng nhất, không cần phải sử dụng gương đào trung gian, thường hầm có chiều dài khơng lớn (đến 300m) Trong xây dựng hầm ngày có xu hướng bỏ hang dẫn định hướng đào hầm với phân mảnh lớn hơn, điển hình xu hướng phương pháp đào phần vòm vượt trước Thời hạn xây dựng hầm phụ Ihuộc nhiều vào tốc độ đào phần hang vượt trước, làm sở để đào m rộng hang đến toàn tiết diện xác định bới thời gian cần thiết để đục thông hang dẫn hướng đào theo hướng gặp Vì nên bắt đầu đào gương trước, bắt đầu hang dẫn trước mặt xây dựng chuẩn bị đầy đủ gương thường tổ chức thi công liên tục ba ca, với việc giới hoá đồng mức độ cao K hoảng vượt trước hang dẫn đoạn thi công mở rộng cần phải đủ để gặp khó khăn khơng thấy trước (cát chảy, áp lực địa tầng lớn, nhiệt độ cao, vỡ nước hay bùn vào hầm ) việc chậm từ việc đào hang dẫn không cản trở công tác đào m rộng phía sau Tuy nhiên, khơng nên cho phép phần vượt lớn, trường hợp phát sinh khó khăn việc giao thóng thải đá đoạn hang hẹp, làm xấu điều kiện thơng gió, làm phức tạp cơng tác theo dõi giám sát trạng thái chống tạm Ngồi ra, việc để hang lâu dài với chống tạm, biến dạng độ lún chống hư hỏng gây nên chuyển dịch đất đá hang, mà việc xử lý chúng gây nên điều kiện bất lợi khóng Kiến nghị phần vượt trước hang dẫn hướng khoảng 100 - 200 mét, cho phép tăng đến 300 - 500m xây dựng cúc hầm dài (lớn 300 mét) Để rút ngắn thời gian Ihông hang dẫn thường có xu hướng tăng số lượng gương đào Việc m diện thi cơng đào hang tiến hành trực tiếp từ đường đào trước cửa, từ giếng đứng, bố trí dọc tuyến hẩm, qua hang ngang, đào vng góc với hướng trục hầm (hình 1.2) Việc đào giếng địi hỏi chi phí lớn phương tiện thời gian, người ta sử dụng để mở diện thi công trường hợp hầm núi nằm không sâu (đến 100 - 200m) sau giếng sử dụng để thơng gió thời gian khai thác cơng trình Giếng đứng hang nghiêng sử dụng phổ biến đê mớ diện tích thi công xây dựng hệ thống metro Việc sử dụng hang ngang hợp lý, khơng địi hỏi chi phí lớn, đảm bảo thoát nước ngầm tự nhiên thải đất đá đào cách thuận lợi Tuy nhiên việc sử dụng chúng hạn chế trường hợp tuyến hầm khoảng cách đủ gần với sườn núi (không lớn 100 - 200m), điều thường gặp nhũng hầm xoán ốc cong ghềnh Hang dẫn bố trí dọc theo trục hầm để m rộng tiết diện khơng địi hỏi đặt lại đường vận chuyển thiết bị phụ khác (hình 1.3) Vì th ế sàn hang dẫn cần trùng với lớp balat Khi có vịm ngửa vị trí hang dãn thấp gây khó khăn cho nước, nước chảy từ gương đọng lại cạnh vòm ngửa phần hầm xây dựng xong Trong trường hợp nên bố trí hang dẫn cao lên chút, để rãnh thoát nước hang dẫn trùng với rãnh nước vịm ngửa phần hầm xây dựng xong Khi định vị trí cao độ hang dẫn trên, cần phải hiểu rõ cấu kiện bên (dầm nóc) chống, ngun tắc, đưa vào làm phận chống hang sau không tháo bỏ trước đổ bêtơng vỏ Vì th ế cần bố trí th ế để có độ lún q trình thi cơng chi tiết chống nằm cao biên ngồi vỏ hầm thiết kế Trị sơ' độ lún thi cơng xác định thực tế đào đến toàn tiết diện đốt hầm phụ thuộc vào nhiều nhân tố, có tính chất đất đá, khoảng thời gian (độ lâu dài) để hang với chống tạm, trình tự đào m rộng hệ thống chống đỡ hang sử dụng, chất lượng thi công công tác đào đất đá, gia c ố hang trị số nhịp hang