Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu biện pháp thông gió có xét đến môi trường xây dựng trong quá trình đào đường hầm

LỜI CẢM ONTrong khuôn khổ hạn chế của luận văn, với những kết quả còn rit khiêm.trong việc nghiên cứu tính toán phương pháp thông gió có xét đến môi trườngxây dựng trong quá trình đào đư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUY LỢI

VĂN LINH HAI

NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐÉN MÔI TRƯƠNG XÂY

DỰNG TRONG QUÁ TRÌNH ĐÀO ĐƯỜNG HÀM

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60-58-40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS VŨ TRONG HONG

Hà Nội — 2012

LỜI CẢM ONTrong khuôn khổ hạn chế của luận văn, với những kết quả còn rit khiêm.

trong việc nghiên cứu tính toán phương pháp thông gió có xét đến môi trườngxây dựng trong quá trình đào đường him, tác giả của luận văn hy vọng đồng góp

một phần nhỏ bé phục vụ thực t cho lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế và xây dựng

các công trình Thủy lợi - Thủy điện dang phát triển mạnh mẽ ở nước ta.

“ác giả xin bảy tỏ lòng biết ơn đ ác Nhà xuất bản, cá ở quan, tổ chức

và các cá nhân cho phép sử dụng tải liệu đã công bố

Tác giả đặc biệt xin được bay tỏ lòng cảm ơn tới Thầy giáo - GS TS Vũ

Trọng Hồng đã tận tinh hướng dẫn và chỉ bảo tác giá trong quá trình học tập và

hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thinh cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thay cô giáo trong Bộ môn công nghệ và quản lý xây dựng, thủy công, Khoa Công trình - Trường Đại học Thủy lợi, các đồng nghiệp trong quá trình học và thực hiện luận

văn tốt nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bổ mẹ, gia đình và bạn bề đã quan tâm,

dong viên và giúp đỡ trong suốt qu: trình học tập và công tác

Do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những

tổn tại, han chế, tác giả rét mong nhận được mọi ý kiến đồng góp và trao đổichân thành Tác giả rất mong muốn những vin dé còn tn tai sẽ được tác giả phát

triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phẩn đưa những kiến thức khoa học vào

phục vụ sản xuất.

Hoe viên

'Văn Linh Hải

BAN CAM KET

Tên đề tai luận văn: “Nghién cứu biện pháp thông gió có xét

trường xây dựng trong quá trình đào đường hm”

Tôi xin cam đoan đề tai luạn văn của tôi hoàn toàn do tôi làm Những kết

quả nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bit kỳ nguồn thông tin nào khác Néu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bit ky các hình thức ky

luật nào của Nhà trường,

Học viên

Van Linh Hải

MỤC LỤC

MỞ ĐÀU 1

1 TINH CAP THIET CUA DE TÀI 1

1.1 Mục tiêu của luận văn 1

1.2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2CHUONG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP THONG GIÓ TRONG DUONG HÀM ‡

1.1 Đặc điểm phương pháp thi công đường him 4

1.1.1 Phương php dio him bằng khoan - nỗ (Drill and Blas) 4

1.1.2 Phuong pháp đào him mới của Áo (NATM) 4

1.1.3 Phương pháp dio bằng khiên (Shield) 5

1.1.4 Phuong pháp đào bằng máy đảo (TMB) 6

1.1.5, Phương pháp đánh chim (Immersed tube tunnel) 8

1.1.6 Phương pháp dio hổ, đảo và lấp (Cut and Cover) 8

1.1.7 Phuong pháp kích ống (Pipe jacking) 9

1.2 Ảnh hưởng của các công đoạn thi công đến môi trường xây dụng 10

1.3 Những yêu cầu thông gió trong quả trình thi công đường him, 2

1.4, Các phương pháp thông gió R

1.5 Giới thiệu một số hệ thống thông gió đã được áp dụng ở Việt Nam và trên thể

giới 16

1.6 Kết luận 29

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ SẠCH CAN CUNGCAP CHO DUONG HAM 30

2.1 Cơ sở tinh toán 30

22 Tinh toán lượng khí sạch edn thổi vào đường hẳm, 30

2.2.1 Lượng khí sạch cân bằng khí CO do nỗ min 31

2.2.11 Khái niệm nỗ min 31 2.2.1.2 Các loại thuốc nỗ min thường được sử dụng trong đảo hằm 31

2.2.1.3 Sản phẩm khí nỗ 32

3.2.1.4 Nông độ cho phếp của khí nỗ trong him

3.22 Lượng khí sạch cân bằng khí độc do các máy diesel thải ra

2.2.2.1, Khí độc do động cơ diesel thai ra.

2.2.22, Lượng khí

2.2.2.3 Nong độ cho phép của khí độc

2.2.3 Lượng khí sạch cân bằng khí CO, do người thải rà

lộc do động cơ

2.24, Lượng nhiệt to ra tong đường him nằm sâu trong đất đá

2.2.4.1 Lượng nhiệt dư thần do on người thải

32.42 Lượng nhig tba ra đo máy móc

2.2.4.3 Lượng nhiệt dư thừa do các địa ting phát sinh

3:25 Độ ằm tăng trong him

2.2.5.1 Độ ẩm tăng do ham nằm sâu trong dat đá

2.2.5.2 Độ im tăng do người tba ra.

2.26 Lượng bụi.

2.26.1 Tác hại của bụi đối với cơ thể

2.2.6.2 Nông độ bại cho phép

2.2.6.3 Lượng khí hòa loãng bụi

5 5ã

“

3.3 Phương pháp chọn lượng khi sạch cần thôi vào đường him cho hệ thống thông

gió

3.4 Kết luận

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KE HE THONG THONG GIÓ.

3.1, Cơ sở thiết kế hệ thống thông giỏ để cân bằng khí độc

3.1.1 Xác định lượng khí sạch cần thôi vào

3.1.1.1, Tính toán thông gió theo phương thức nén vào

3.11.2 Tinh toán thông gió theo phương thức hút ra

3.11.3 Tính toán thông gió theo phương thức hỗn hop.

3.1.1.4 Tính lượng gió săn cứtheo ốc độ gi thấp nhất cho phép

3.1.2 Chọn kích thước ông dẫn khí

31.21, Xác định ích thước Sng thông gió

sa

5s 56 56 56 56 56 sĩ st sẽ 58

3.122 Lựa chọn ng thông gid

3.123 Bồ ti ống thông gió

3.1.2.4 Lắp ông thông gid

3.1.2.5 Xác định tốc độ trong ống

3.1.26, Tm tit ap lực trong ông

3.1.2.6.1 Tinh toán tổn tit lot giớ.

3.1.2.6 Tính toán tổn thất gió trên đường đi

3.127 Tôn thất áp lực cửa vào và cửa ra

3.127.1 Tôn thất cục bộ

3.1.2.7.2 Ton that tại cửa vào va ra.

3.1.2.8 Tổn thất khi qua ống dẫn.

3,1.2.8.1 Tôn thất do ma sắt

3.1282 Tôn thất đo lực cân chính điện

3.1.29, Xác định khối lượng khí và áp lực cho quạt gi

3.12.10 Kiểm tra lạ tốc độ gió trong ông theo yêu cầu

)

3.1.3.1 Tinh toần chọn quạt, công suất quạt

3.13 Thiết kế chọn quạt (có đão chỉ

3.1.32 Xác định công suất của máy thông gid

3.1.3.3, Ap lực của quạt

3.1.34 Công suất động cơ kéo quạt

3.1.35 Chọn thông số quạt

3.2 Cơ sở thiết kế hệ thống thông gió để cân bằng môi trường xây dựng

3.3.1 Môi trường xây dựng trong thi công đường him,

“

“ 9 69 9

3.4 Kết luận 1

CHUONG 4: ÁP DUNG BO TRÍ HE THONG THONG GIÓ CHO DUONG HAMNHÀ MAY THUY ĐIỆN NGOI HUT 19

4.1 Giới thiệu công trình 19

4.1.1 Giới thiệu chung T9

4.1.2 Các thông số chỉnh của công trình 79

4.1.3 Các điều kiện thông gi riêng cia công tình 83

4.2 Đặc điểm dio đường him dẫn nước của nhà my thủy điện Ngôi Hút S5

4.3 Tính toán hệ thống thông gid 85 43.1, Khái quát chung 85 4.3.2 Tinh chon quạt 88

4.3.2.1 Thông gid giai đoạn 1 88

4.3.2.2, Thông gió giai đoạn 2 “

44 Kết luận 9

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 9

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dung các phương thức thông gió bằng máy móc.

Bảng 2 Lượng khí độc đo nổ min thải ra

Bảng 22: Ning độ cho phép của khí độc do nỗ min

Bảng 23 Lượng khí độc do động cơ

Bảng 2.4 Nông độ cho phép của khi độc do động cơ

Bảng 2.5 Nhiệt sinh lý cơ thể người theo trạng thái lao động.

Bảng 2.6 Hệ số kể đến

Bảng 2.7 Lượng nh

Bang 2.8 Nhiệt độ hiệu quả tương đương.

Bang 2.9, Chỉ số đánh giá cảm giác nhiệt theo Zôilen - Kérencép

Bảng 2.10 Chi số đánh giả cảm giác nhiệ theo Bendinh - Hats

Bang 2.11 Nhiệt do máy móc ta ra dưới dang nhiệt hiện.

Bảng 2.12 Trì số tỏa âm ø, (eh người)

Bang 2.13 Nông độ bụi cho phép.

độ không khí trong phòng (k,) tổa ra do con người

Bảng 3.1 Hệ số tôn thất của Ống cao su

Bảng 32 Hệ số tôn thất của Ống kim loại

Bảng 3.3 Hệ số lọt gió của ống chất dẻo PVC.

Bảng 3.4 Hệ số sức cân không khí của ống thông gid

Bảng 3.5 Quan hi

Bảng 3.6 Bảng hộ số lực cản cục bội

Bảng 3.7 Bảng hệ số lực cin ma sắt ông

Bảng 3.8 Bảng bệ số lực cân ma sit hảo dẫn

Bang 3.9 Hệ số dự trữ công suất của động cơ

Bang 3.10 Đặc tính máy thông gió.

Bảng 4.1 Các thông số chính của dự án thủy điện Ngồi Hút

Bang 4.2 Ham lượng cho phép đổi với các loại khi độc trong công trình ngầm.Bang 4.3 Hệ thông thông gió

Bang 4.4, Tổng hợp thiết bị

Ha độ cao nước biển và áp suất khí quyén (Peao)

"3 3 32 33 34 31 41 44 46 49 49

sọ 5a

““

2 2 68 65 66 68 40 7 +

4 79

84 95

%

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.1 Sơ đồ thông giỏ kiểu thôi vio

Hình 1.2, Sơ đồ thông gió kiểu hút ra

Hình I.3 Sơ đồ thông gió kiểu hỗn hop

Hình 1.4, Sơ đồ thông giỏ da

Hình 1.5: Mô hình him đường sắt Gotthard

Hình 1.6: Đường him thuỷ điện Buôn Kubp ~ tính Dak

Hình 1.7: Đường him thuỷ điện Đại Ninh ~ tinh Lâm Đồng

Hình 1.8: Đường hỗ in tn Thita Thiên Huế

Hình 1.9: Đường him thuỷ điện A Vương - tinh Quảng Nam

Hình 1.10: Đường him thuỷ điện Bản Về - tỉnh Nghệ An

Hình 1.11: Đường him thuỷ điện A Lưới «tinh Thừa Thiên Huế

1g thoát dọc theo hầm.

giao thông qua đèo Hải

Hình 1.12; Đường him thuỷ điện Mường Hum - tinh Lào Cai

Hình 1.13: Đường him thuỷ điện Tả Co tính Sơn La

Hình 1.14: Đường him thuỷ đi

Hình 2.1 Quan hệ giữa nhiệt theo nhiệt độ.

Ngôi Hút - tỉnh Yên Bái

Hình 2.2 Biểu đồ nhiệt hiệu quả tương đương

Hình 3.1 Hình ảnh minh họa bé trí Ống gió

Hình 4.1 Sơ họa mặt bằng tuyến năng lượng

Hình 4.2 Sơ họa đoạn ham tính toán thông giỏ.

Hình 43 lổ tí tổng thể hệ thông thông gió.

15 16 16 16

20

24 35 25 26 26 2 2 28 28 a 48

n

86

87

96

núi chung và đường him núi riêng

được sử dung rất phổ biển va phát triển ngày cảng hiện đại Ở nước ta Công trìnhngằm đã và dang được sử dung vào nhiễu mục đích khác nhau như giao thông,

thuỷ lợi, thuỷ điện Đường him được sử dụng để vượt núi, vượt sông đáp ứng mọi yêu cầu kinh tế kỹ thuật

Trong thực tế, đường him thường được xây dựng trong lòng đất hoa

trong núi đá, vì vậy công tác thi công liên quan đến nhiều biện pháp kỹ thuật,

chịu nhiều ảnh hưởng của nhiều yếu tổ, tốc độ thi công bị hạn chế, hiện trường

thi công chật hẹp phải đồng thời tiến hành nhiều công đoạn như khoan, đào, nỗmin, phun bê tông, xúc chuyển Lượng bụi, hỗn hợp khí độc sinh ra do các

công đoạn trén là rat lớn cộng với lượng khí C0; do con người thải ra, khí độc tir

lòng đất thai ra, đặc biệt khi đường him nằm sâu trong lòng đất hàng trăm m thì

lượng nhiệt thoát ra trong đắt cao cũng như độ ẩm tích tụ nhiễu khiến cho điềukiện lao động của công nhân bị ảnh hưởng Vin đề làm giảm sự tắc động của hơi

độc, bụi ban, sự thay đổi môi trường trong him, bảo vệ sức khỏe cho con người

n là rất cần thiết trong quá trình thi công,

Vì vậy đ 'Nghiên cứu biện pháp thông gió có xét đến môi trường xây dựng trong quá trình đào đường him" ứng dụng cho thủy điện N;

`Yên Bái là hết sức cd thiết, có ý nghĩa đổi với khoa học và thực tiễn

Hút tỉnh

1.1 Mục tiêu của luậ

Tổng hợp lý thuyết, các phương pháp tính toán lượng khí sạch cn thổi

vào đường him và tính toán thiết kế hệ thống thông gió có xét tới yếu tố môi

trường xây dựng,

Ap dụng phương pháp tính toán thiết kế hệ thống thông gió vào công trình

đường him dẫn nước nha máy thuỷ điện Ngồi Hút tỉnh Yên Bai, đồng thời làm

tải liệu tham khảo cho các đường hầm khác

1.2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết của các phương pháp tỉnh toán lượng khí sạch và

phương pháp thiết kế hệ thống thông gió trong đường him

Quan sắt thực tổ công trình, căn cứ vào quy chuẩn, tiêu chudn, các kết quảthu thập, phân tích tả liệ thiết kế và thi công các công trình đường him khi có

xét ảnh hưởng các yếu tổ của môi trường xây dựng,

kế thông gió và thu thập tài liệu thực tế của các

im Từ đó xây dựng phương pháp thi thông gió cho đường him dẫn nước Thủy điện Ngòi Hút.

2 Kết qua đạt được

Đưa ra phương pháp tính toán lượng khí sạch cần thối vào đường ham

trong quá trình thi công.

Tinh toán thiết kế hệ thống thông gió có xét đến điều kiện môi trường xây

dựng, áp dụng vào công trình đường him dẫn nước nhà máy thủy điện Ngôi Hát

tinh Yên Bái.

3 Nội dung của luận văn

"Ngoài phần mỡ đầu, luận văn gồm 4 chương cụ thể như sau,

Mỡ đầu

Chương I: Các phương pháp thông gió trong đường him,

1.1 Đặc điểm phương pháp thi công đường him,

1.2 Ảnh hưởng của các công đoạn thi công đến môi trường xây dựng

1.3 Những yêu cầu thông gió trong quá trình thi công đường ham

1.4 Các phương pháp thông gió,

1.5 Giới thiệu một số hệ thống thông gió đã được áp dụng ở Việt Nam và

trên thể giới

1.6 Kết luận.

Chương II: Phương pháp tính toán lượng khi sạch cần cung cấp cho đường him

2.1 Cơ sở tính toán.

2.2 Tỉnh toản lượng khí sạch edn thổi vào đường him

2.3 Phương pháp chọn lượng khi sạch cần thổi vào đường him,

2.4 Kết luận.

Chương II: Phương pháp thiết kế hệ thống thông gió

3.1 Cơ sở thiết kế hệ thống thông gió để cân bằng khí độc

3.2 Cơ sở thiết kế hệ thống thông gió dé cân bằng môi trường xây dựng

3.3 phương pháp bổ trí hệ thống thông gió phủ hợp với tiền độ thi công

3.4 Kết luận

Chương IV: Ap dụng bổ trí hệ thống thông gió cho đường ham nhà máy thủy

điện Ngồi Hút

4.1 Giới thiệu về công trình.

4.2 Đặc điểm đảo đường him dẫn nước của nhà máy thủy điện Ngôi Hút

4.3 Tinh toán hệ thống thông gió

4.4 Kết luận

Kết luận và kiến nghị

Kết luận

Kiến nghị

CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP THONG GIÓ

'TRONG DUONG HAM

1.1 Đặc điểm phương pháp thi công đường hằm

Tay theo loại đường him và đặc điểm địa hình, địa chất noi xây đựngngười ta có nhiều phương pháp thi công đường him khác nhau

1.1.1 Phương pháp đào him bằng khoan - nỗ (Drill and Blast)

Đây là phương pháp "truyền thống" được áp dụng với mọi kích thước

địa chất kh

đường him, mọi di nhau,kiện thi công vớ

Khai niệm về chu trình khoan - nỗ được tinh từ lúc khoan đá cho đến khi

chống đỡ xong và tiến hành thi công vỏ him, chu kỳ đó bao gồm:

1 ~ Công đoạn khoan ~ nỗ.

2 ~ Công đoạn thông gió.

3 — Công đoạn xi chuyển

-4 - Công đoạn chống đỡ.

5 Công đoạn thi công vỏ.

Trong mỗi công đoạn lại gồm thời gian chuẩn bị, thời gian thực hiện vàthời gian kết thúc

Vi du: Công đoạn khoan ~ nỗ bao gồm đánh dấu vị tí lỗ khoan theo hộ

chiếu khoan ~ nổ, dọn gương đảo, đưa máy khoan vào vị trí, tiễn hành khoan,

kiểm tra mặt cắt gương với các lỗ khoan có phù hợp với thiết kế không, đưa máy

khoan ra khỏi him, nạp thuốc và cho gây nổ, đo kiểm tra mặt cắt him

1.1.2 Phương pháp đào hầm mới của Áo (NATM)

Phương pháp đào him mới của Áo (New Austrian Tunneling Method

-NATM) được giáo sư Ladislaus von Rabeewiez (người Áo) đề xuất từ những,

năm 40 của thé ky trước Ý tưởng chính của công nghệ này là tận dụng tối dakhả năng chịu lực của môi trường đất đá xung quanh vio mục đích chống đỡ

ham, Để đạt được điều này thi phải tìm cách khống chế bién dạng của vách him

bằng các neo chống đỡ và công nghệ phun bê tông để gia cổ vách him

NATM li phương pháp đào him dẫn, hầm dẫn thường ngắn do đá quá yếu

và giảm thời gian lấp dựng kết cấu chống đỡ Bê tông phun và neo thường được

sử dụng làm kết cấu chống đỡ vì dé làm, không đất, lắp dựng nhanh Những dim

dan si ấu của NATM Những dm này cóthành lưới thường là một bộ phận

kết cầu bê tông cốt thép có hình dạng phủ hợp chu vi khối đào, liên kết với nhau

bằng những thanh thép dan chéo đường kính nhỏ đặt liên tục Sau khi lấp dựng

va liên kết với nhau những dim thép này được phủ kín bê tông phun và trở thành

một bộ phận tăng cường cho màng chắn ban đầu

Điều kiện áp dụng: những vùng xen lẫn địa chất xấu, ở những độ sâu ma

chỉ phí khảo sát địa chất từ mặt đắt không cho phép

1.1.3 Phương pháp đào bằng khiên (Shield)

Phuong pháp dio bằng khiên được phát triển để đáp ứng nhu cầu địch vụ

của dân số đô thị gia tăng (giao thông, nước và nước thải, công trình công cộng)

buộc phải sử dụng thêm không gian ngầm Cơ bản khiên có vỏ làm kết cấuchống đỡ, phía rong là người hay thiết bị vận hành Có các loại khiên sau:

Khiên Brunel, dio bằng tay, gương ham được chồng đỡ bởi kích dat trong

máy và một dân giáo dé công nhân đứng dé dio, din đờ có thé di chuyển Khiên

che kín mặt, chi có một lỗ hở để đắt rơi vào khi khi tiến lên tỷ vào dit KỈ

có mặt hở để công nhân có thể đảo bằng công cụ cằm tay Loại này thích hợpcho him ngắn, mặt cắt nhỏ, trong đất không bị sat trượt Khiên được trang bị

kích thủy lực để ty khiên vào gương him.

Khiên bán cơ giới về đảo: tương tự như khiên mặt hở nhưng được trang bị

xéng đào, búa phá đá điều khiển bằng khí nén Có thể dùng khí nén để én định

sương him khi đảo, Loại này hiện nay dùng nhiều nhất.

Khiê cơ giới hóa hoàn toàn: đất đá được đào toàn mặt cắt nhờ trang bị

bánh xe cắt hoặc những núm cắt quay, Công cụ dang dia cắt có thé áp dụng cho.mọi loại đất Có thể điều chinh độ mở của mặt khiên và đất đá di chuyên ngược

với hướng tiền của khiên để đi vào máy vận chuyển đứng sau khiên Cổ thể ding

hi nền hỗ trợ ôn định trong gương hằm

Khién có thiết bị ép vita để cân bằng nước ngầm và áp lực đất ở gương

him, Thích hợp cho dat cát, có xu hướng tạo chất dinh dé giữ sét không trượt,với hat đất thé có thé bị lỡ vào trong vữa

Khién có buồng cân bằng áp lực tai mặt gương Loại nảy có mặt che kin

dạng buồng để chứa nước và đất nhằm cân bằng áp lực với nước ngim và đ

tràn vào với áp lực tại mặt gương.

Khiên phun lượng vữa đặc với áp lực cao Có thiết bị phun vữa đặc hơn

(đôi khi được gọi là bùn) vào khoang đất

Điều kiện áp dụng: phương pháp được sử dụng trong thi công đào sét rấtmềm và bùn, khí him qua cảng hoặc sông trong đất rit mềm

1.1.4 Phương pháp đào bằng máy đào (TMB)

Là phương pháp sử dụng máy TBM (Tunnel Boring Machine) để đảo

him Khi sử dụng phương pháp nỗ min để đào him qua đá yếu, đặc chắc như

phiển sét hoặc đá vôi thi khó kiểm soát mặt cắt gương him phù hợp thiết kế,

TBM là thiết bị khổng lỗ, có thân là một ông hình trụ, đường kính bằng đườngkính hằm, đủ chiều i để bổ trí các thiết bị bên trong như người lái, băng

n, hệ thống thông gid, hệ thống điện, các kích thủy lực Ở đầu TBM là

một khay thép có thể điều khiển quay Trên khay được bổ trí nhiều mũi thép hình

cái đục giống như những răng cưa, hoặc những đĩa thép răng cưa hay kết hợp cả

hai Khi khay tròn quay chậm, những răng thép được ép chat vào trong đá, vo nát

đá cho đến khi rơi ra, chui qua những hốc trên mặt khay chảy vào một hệ thốngbăng chuyển Hệ thống băng chuyền tiếp tục chuyển đá vụn ra đuôi của TBM để

xe vận chuyển đưa ra ngoài him, Những kích thủy lực được gắn trên các xương,

sống của TBM dé đây TBM tiến lên phía trước, mỗi lần dich chuyển được.khoảng Im, tùy thuộc khối đá đào phía trước TBM

TBM không chi dio d ma còn hỗ trợ chống đỡ vách him Khi máy dangquay để đảo, hai máy khoan đứng ngay sau đầu tiến hành khoan vào đá Sau đó.người công nhân bơm vữa vào những lỗ đó rồi đặt neo giữ cho đất đá không rơi

ra tạm thời cho én khi lắp xong vỏ him, TBM thực hiện công đoạn này nhờnhững thiết bị giống như tay nâng lớn đặt các đoạn v6 him đã chế tạo trước vào

vị trí.

Trường hợp vách him là đá u lở, thì khi TBM đào được một đoạn, máy sẽ Idi để công nhân phun bê tông gia cổ tam thời, sau đó TBM lại tiếp

tục đảo và phía sau TBM người ta tiền hành thi công bê tông vỏ ham,

Cường độ của lực dn vào gương him và moment xoắn ở đầu cắt có các trị

số khác nhau tủy thuộc trạng thái đất đá dự đoán hoặc gặp phải tốc độ quaychâm, thường khoảng 5 rpm (vöng/phú) Tốc độ ở chu vi đầu cất duy trì 90-120

míphút Lực ấn của máy đào hiện nay có thể lên tới 2.000.000ib (1ib=4.4499N)

và tai trong tác dụng lên mũi cắt là 64.000ib Cường độ moment xoắn có thé cao

tới 4,000.000m-ib,

Tuyển him dao bằng TBM đồi hoi độ chính xác rất cao về kích thước và

độ dốc, do vậy vận hành TBM chính xác là yêu cầu tắt quan trọng

'Vận hành TBM là một quá trình tục có chu kỳ, công đoạn đảo liên tục cho đến khi đã đạt được giới hạn vươn tới nhờ bộ phận piston thủy lực tỷ vào mặt trước Tại điểm này công đoạn đào dùng lại công đoạn đào dừng lại, đuôi của máy được chống đỡ (hoặc bởi bộ đỡ hoặc chân kích thứ 2), và bộ đỡ chính

chuyển động về phía trước, những piston được co lai Để tiền lên TBM phải tang

lực ty đủ để cắt hoặc đồng vào đá

Néu tiến độ của dự án và điều kiện đắt đá cho phép, nhà thầu luôn chọn

này làm TBM đơn

việc lắp dựng vỏ him cỗ định sau khi hoàn thành dio Bi

giản hon, Đối với dat đá yêu cần chồng đồ ngay và tiễn độ chặt chẽ, vỏ him cuối

cùng thường là bê tông cốt thép và được lắp sát với hình dang cụ thể sau đầu

máy cắt Nếu đất đá khác nhau thì dự án sẽ được trang bị để xử lý những đoạnđất đá xấu.

Trong him đảo qua đá, thiết bị dựng chống đỡ tạm thời có thé lắp dựng

kịp thời phía trước ngay trong máy, đó là thiết bị đặt neo trong đá hoặc khungthép thường lim đầu tiên Khi sử đụng những đoạn vỏ bé tông cốtthép thì không

cần chống đỡ tạm thời, bởi vì đoạn vỏ được dựng ngay và sát với đầu cắt kh đảo

xong.

Điều kiện áp dụng: phương pháp đào bằng TMB được sử dụng dio him

qua đá yếu, đặc chắc như phiền sét hoặc đá vôi dé đảm bảo kích thước hàm theo.thiết kế mà phương pháp đào khoan ~ nỗ không đáp ứng được

1.1.5 Phương pháp đánh chim (Immersed tube tunnel)

Đường him dạng ống đánh chim là loại hầm được xây dựng dưới đường.nước chảy Dưới đáy sông hoặc đáy biển đảo sẵn một hảo, những đốt him dạng

bê tông cốt thép hoặc dạng ống thép được chế tạo sẵn trong ụ tiu của nhà máy,

chế tạo tàu, hoặc trong một bãi đúc rồi cho nước vào, dùng tầu kéo đến tuyến

ham, tiến hành đánh chìm vào hào Sau đó bơm nước ra khỏi các đốt him và lắp

các đệm cao su ở đốt him nối tiếp với nhau đảm bảo kin nước (him vượt sông

Sai Gòn Thủ Thiêm)

Điều kiện áp dụng: Phương pháp đánh chìm được áp dụng trong thi công

loại him được xây dựng dưới đường nước chảy Mặt bằng thuận lợi cho thi công,

các đốt hằm bê tông đúc sẵn

1.1.6, Phương pháp đào hỡ, đào và lắp (Cut and Cover)

Theo phương pháp này kết cầu him được xây dựng bên trong khối đảo vàkhi thi công xong sẽ được lấp lại dé trả lại mặt bằng ban đầu Thường phương

đặt pháp này ở đó vi im nông là wu điểm Hai phương pháp thi công được áp

dụng cho xây dựng him theo cách đào và đắp là bottom-up và Top-down Đốivới chiều sâu đặt hầm từ (10-12)m thì phương pháp này kinh tế hơn và thực tế

hơn so với kiểu đảo him lò hoặc dùng máy đào, Hm thi công theo phương pháp.

1a một khung dang hộp cứng Trong các khu đô thị, do không gian

m được xây dựng trong khối đào ma vách đất

ấu chống đỡ O Việt Nam đã áp dụng

.được chống đỡ bởi hệ thông tường có kết

trong nút giao thông Kim Liên

Điều kiện áp dụng: phương pháp đào hớ, đào và lắp áp dụng cho các đoạn

đường cin chui xuống mặt đất, những cửa him vào lò và các him đặt trên địa

hình bằng phẳng

1.1.7 Phương pháp kích ống (Pipe jacking)

Phương pháp kích các ống bê tông cốt thép dé tao ra đường ống dẫn ma

không làm xáo trộn các công trình hoặc các hoạt động có sẵn trên mặt đất

phương pháp này thường được sử dung ở Australia từ cuỗi những năm 1960,

Chiều dai ống để kích thường là 2,44m, ngắn nhất tới 600mm, dai nhất

4,88m

Ông bê tông cốt thép được kích từ một hồ kích tới hồ tiếp nhận thường bổtrí ở những khoang tiếp nhận đường dng, Những thiết bị kích bổ tr trong hỗ kích

thường dùng để ấn những ống bê tông cốt thép vào lỗ đã được bộ phận phía

trước đào trong quá trình tiễn lên của hệ thống ống Năng lực của kích chính làlực day phụ thuộc vào kích thước dng, chiều dài ống và loại đất mà ống sẽ chui

vào Thông thường có hai hoặc bốn loại kích với năng lực tới 300T và chiều dai

đẩy được 1200mm,

Lực kích bị chống lại bởi khối bị ép trong hồ kích và tác dụng lên đầu ống

bê tông qua một dai thép Diu ống bé tông được bảo vệ khỏi bị phá hoại nhờ

<dém gỗ hoặc tắm đệm giữa dai thép và mặt bê tông

Một khiên có đầu cắt bằng thép được gắn vào ống dẫn hướng nhằm bảo

hing người công nhân và cho phép li, di

Thông thường khiên và ống dẫn hướng được án vào hồ tiếp nhận và thao

ra dé dùng lại Những trạm kích trung chuyên có thé yêu cầu về chiều dai và điều

kiện đất cứng Để giảm ma sát cho ống khi ép vào đất có thể sử dụng vữabentonite phụt vào đất

Phương pháp thi công nhìn chung di theo một chuỗi công đoạn lắp đi lặpTại như dio đất ở gương him, ép ống vào khối đã đào và chuyển đất thải bằng

cách xúc ên xe ray đặt ở phía đầy ông.

Giai đoạn lắp ống quan trọng nhất là khi chiều dài của 2 ống trong 3 ống

đầu tiên tiến vào những tường của hổ kích và đó là kết quả sau khi ống dẫnhướng và khiên tiến vào và phá vỡ hỗ tiếp nhận Khi ống dẫn hướng và khi

được ép vào tường của hỗ kích, nó rời khỏi những ray đỡ và được chống đỡ bởi

dit ở tường hồ kích Đắt ke bên hồ kích thông thường bị xáo trộn bởi việc đào hồ

và cần thiết phải gia cổ bằng cách phụt vữa và chèn gỗ,

Khi ống dẫn hướng vào khiên tiến vào hồ tiếp nhận, áp lực thẳng đứng

của đất giảm đi và việc kiểm soát tuyến theo chiều thing đứng trở lên quan trọng

nhất Thông thường việc kiểm soát tuyển được sự trợ giúp bằng cách gắn vàomặt thẳng đứng bịt kín ở hồ tiếp nhận bằng những tắm gỗ hoặc cọc cử và sẽ thio

.đi khi vị trí của khiên đối

Tuyến của đường ông liên tục được đo và đi

lên với mặt thẳng đứng

chỉnh trong thời gian kích

bằng cách dựa vào ánh sáng laser chiều từ hồ kích đến mục tiêu gắn ở bên trong

nóc của ống dẫn hướng hoặc khiên Liên tục tăng điều chính để trình quả tảinhững chỗ nối tiếp của ống bê tông

Điều kiện áp dụng: phương pháp kích ống áp dụng để lắp dựng hệ thống

ống bê tông cốt thép cho thoát và tiêu nước, khí đường ống đặt ở độ sâu lớn hơn

‘5m với chiều dai lớn hơn 50m.

1.2 Ảnh hưởng của các công đoạn thi công đến môi trường xây dựng

Khi thi công đường him bằng phương pháp khoan - nổ, những yếu tố

trong môi trường xây dựng công trình ngằm bao gồm:

- Khí đễ chay (Hz, CHL

- Khí độc (CO, C

- Bui

Trong quá trình thi công đường him bằng phương pháp khoan - nỗ có các

công đoạn khoan, nỗ, bốc xúc vận chuyển, phun bê tông sử dụng cơ giới diese là

nguyên nhân chính gây ảnh hưởng đến môi tường và sức khỏe của người lao động

- Bui và khí do khoan, nỗ min, bốc xúc vật liệu thai và phun bê tông

- Khí độc do chất nỗ hoặc chat độc phân hủy hữu cơ.

- Khí thai và khối do máy Diesel thải ra, khói do máy han.

~ Ô nhiễm tiếng ồn do khoan nỗ min và xe máy thi công

Khi đào đắt khí độc không ngừng thoát ra, cũng có khi do địa ting phun ra

và cả do công nhân thai ra

- Khí độc, khí cháy hoặc kt

= Nhiệt độ và độ âm cao phát sinh từ trong lòng đắt bên trong đường him,

- Khí CO; do hô hấp của con người.

u Op trong đất

Ngoài ra còn có các nhân tổ khác như tiếng ồn do máy và thiết bị hoạt

động, quá trình khoan ~ nổ, ánh sáng nhân tạo trong đường him không được bố trí đầy đủ.

Những yếu tổ 6 nhiễm môi trường này ảnh hướng rit nghiêm trọng đến

sức khỏe của con người Vì vậy biện pháp như thông gió được sử dụng trong thi

công đường him để cung cắp cho ham diy đủ không khí trong lành, làm loãng,

hoặc thoát hết khí độc, giám nồng độ bụi, đảm bảo nhiệt độ va độ 4m phù hợp tiêu chuẩn Biện pháp sử dụng máy mốc diesel hiệu suất cao lâm giảm lượng khí

thải và khi Sử dụng hệ thống phun nước dạng sương mù hạn chế sự khuyếch

tán của Bui để cải thiện điều kiện lao động cho công nhân.

1.3 Những yêu cầu thông gió trong quá trình thi công đường ham,

Không khí trong đường him ở bắt ky thời điểm, vị trí nào cũng phải dim

bảo cho mọi hoạt động của con người Trong quá trình thi công thành phần

không khí trong him luôn thay đổi do việc thai ra các khí độc, bụi, khối từ máymóc, thiết bị, máy hàn, nỗ min, khí thai trong hô hap của người, khí tạo ra tir dia

tng, từ vật liệu khác nhau Vi vậy thành phần không khí trong him cần được

0

định các thành phần của

giữ hàm lượng tối ưu của khí ôxy, nitơ, các khí oxit và các hỗn hợp (tap et

độc hại khác không lớn hơn trị số cho phép Việc

không khí trong him được thực hiện bằng cách pha loãng các thành phần độc hại

nhờ việc trao đổi nhiều lần không khí ở những khu vực thi công

Trong các gương him có sự thay đổi gay gắt của nhiệt độ không khi, điềunay cũng rit có hại cho trạng thái sức khỏe con người

Mục đích của thông gió là để cung cắp cho him đầy đủ không khí trong

lành, làm loi hoặc thoát hết khí độc, giảm nông độ bụi, đảm bảo nhiệt độ và

446 âm phù hợp tiêu chuẩn tạo điều kiện thuận lợi cho lao động ở trong him.

Trong thời gian làm việc Th, nồng độ CO cho phép có thé néi rộng lên

50myg/mỶ, trong vòng 0.5h có thé đạt 100mg/mỶ, trong vòng 15 - 20 phút có thể

đạt 200mg/m` Với điều kiện như vậy thời gian giãn cách giữa 2 lần làm

việc liên tục là 2h trở lên

* Nhiệt độ và độ âm của không khí: Nhiệt độ thích hợp nhất cho người lao

động trong hằm là (15 = 20)°C, nhiệt độ ở mặt đào gương him không nên vượt

quá 28'C Nói chung, độ ấm không khí thấp hơn 30%, nước bốc hơi quá nhanh

sẽ dẫn đến da bị khô nức, đ lâm chotương ứng lớn hơn 80%, bốc hơi khi

người mệt môi Độ ẩm thích hợp là (50 — 60)% Khi thi công công trình ngằm

nhiệt độ không khí

tăng hiệu quả tản nhiệt Giữa nhiệt độ và tốc độ gió có mdi quan hệ với nhau

1.4 Các phương pháp thông gió

Các phương pháp thông dụng được thể hiện dưới bảng sau:

nộ và độ m ở mức độ nhất định, khi ăng tốc độ gió có thể

Bang 1.1 Đặc điền và phạm vi sử dung các phương thức thông giá

Phương

gương dio

2 Kíc đầu cuối ống thông gió

én gương đảo so với dạng hút

ra lớn :

3 Có thé dùng bắt kỳ loại ống thông gió nào

4, Gió thoát khí bản thoát ra từ.

toàn bộ mặt cắt hằm không có

lợi cho tác nghiệp đồng thời

$ Thời gian dé khói tan tăng theo chiéu dai ham

1 Bui ban thoát ra theo đường

ống thông gió, điều kiện làm

việc toàn tuyến ham tốt

2 Tốc độ tan khói nhanh

3 Kíc đầu cuối ống thong gió

cách gương him tương đối gan,

dễ bị hư hỏng khi nỗ min

4, Khí bố trí quạt gió ngoài

him, chỉ có thể dùng ông thông

gió cứng

Pham vi

xử dụng

“Thích hợp với hằm, giếng đứng tương đối ngắn (<200m)

Thich hợp với himtương đổi ngắn

(200m) và giếng sâu từ 300m trở

lên, nhưng dễ hình

thành khu vực khói

ngưng đọng,

thường không sử dụng độc lập

1 Có ưu diém của 2 loại trên

2 Khả năng thông gió tốt, hiệu

quả cao

3 Bui bin thoát ra theo đường

ống thông gió, điều kiện lim

việc toàn tuyến hằm tốt

4 Cần 2 loại thiết bị trên, chỉ

phí vận chuyển cao

5, Yêu cầu bồ trí quạt gió và cơ cấu thông gió nghiêm ngặt

1, Thoát được khí thải của các

máy dùng dau diezel

2 Công suất máy thông gió nhỏ

3 Đường kính ống thông gió

thông gió nhanh

cho him, giếng dai, lớn

Thich hợp thông

gió phụ trợ cho

him dải, lớn, vận chuyển không có

đường ray

cấu phúc tap lợi dụng bị thông gió đơn giản Thích hợp với

thông gió với him dẫn song song đường him đãi có

bằng him hào dẫn song song

dẫn song hầm chính cần có thêm thông hoặc dường hảo

son ió dang ống cục bộ phụ trợ

lợi đụng 1 Lợi đụng giống dẫn hình

giếng thành thông gió tự nhiên, hiệu

đứng,

giene ú 3, Đối với mặt gương đầo bí Thun hop cho him

oặc cin cổ thêm thông gió bằng Neh bop che Hộ

giữa các him, dao tước

thông gió tuần hoàn, để làm

đường thông gió cho thi công

2 Khi dio cùng lúc t

và đưới nhà máy ngằm, có thể đào thêm giếng đứng giữa ting trên và ting đưới, hình thành hệ

thống tuần hoàn

Thich hợp với

thông gió quần thể him nha máy ngằm

Theo sơ đỗ nén (hối các khí độc được tạo ra sau nỗ min di chuyên từ

khoang đảo ra cửa him trên toàn chiều dai của đường him Về mùa lạnh edn thổi.thêm khí nóng vio đường ham

Theo sơ đồ hút, khí thải trong không khí từ khoang đào được hút ra từ

máy hút ở cửa him, Với sơ đồ này có nhược điểm là tập trung khí thải ở trần

khoang đào và gây âm, làm ướt, đốt nóng không khí sạch theo chiều dài từ cửa

him đến khoang dio

Trong sơ đồ hỗn hợp gồm máy hút đặt cách khoang đào (30-40)m, một

tường ngăn và một máy thôi Lượng khí cung cấp vio gương dao không có định

Do tốc độ gió trên mặt cắt him phân bé không đều và do tác dụng khuéch

tin theo chiều gió, bụi khói không thé lam sạch một lẫn, trong quá trình làm tan

khói đương nhiên tồn tại quá trình làm loãng, vì thé giá tri tính toán sẽ thấp đi

lâm haTắt cả các him được thông gió, có thí cụt và ham xuyên(thong) Việc thông gió cho him cụt chủ yếu bằng quạt Các him thông được

thông gió bằng dòng không khí quạt chuyển động tạo nên do sự làm việc đồng

thời của các quạt và luỗng gió tự nhiên sinh ra do chênh áp thông gió và gió tự nhiên Thông gió cho him cụt thường sử dụng sử dung sơ dé thông gió kiểu ép

và sơ đồ hỗn hợp Với sơ đỗ ép, không khí sạch được đưa vào gương theo đường

ống dé hòa tan (pha loãng) các hỗn hợp chất độc hại đến nông độ cho phép va

iy chúng ra xa gương him do chênh áp lực Trong sơ d hỗn hợp không khíbin được hút ra khỏi vùng gần gương và đồng thời với việc ép không khí sạch

vào từ phần hầm có nói thông với mặt đất

'Với một số điều kiện công trình như him nông đào bằng phương pháp Cutanh Cover (him Kim Liên), hay các giếng đứng nông có thé sử dụng thông gió

tự nhiên do sự chênh lệch áp suất trong him và gió ở cửa hầm Tuy thông gió tự

nhiên có ưu điểm không cần chỉ phí cho thiết bị nhưng cũng có nhược điểm làvùng tác dung của thông gió bị hạn chế

Hình 1.1 Sơ đồ thông gió kiểu thối vào

Hình 1.3 Sơ đồ thông gió kiểu hỗn hợp.

Hình 1.4 Sơ dé thông gió dạng thoát dọc theo him

1.5 Giới thiệu một số hệ thống thông gió đã được áp dụng ở Việt Nam và

trên thé giới

Con người đã biết n dung các yếu t6 tự nhiên dé thông gió chống nóng,

tránh lạnh trong các nơi ẩn náu, cư trú của mình Ngày nay, sự góp mặt của các

sức cần thiết khi thi công him, ngoài vi pha loãng

hệ thống thông gió là h

lượng khí độc do nỗ min, do động cơ, lượng CO; do sự hô hấp còn cung cấp

lượng khí sạch Ö; cũng như giải nhiệt mang đến sự thoải mái khí thi công tronghim, bảo vệ sức khỏe cho người lao động

Sau đây là các công trình đã và đang xây dựng có sử dụng hệ thống thông gió

hiện đại là

1 Him Hải Vân: Him Hai Vân là him đường bộ dài nhất Đông Nam A,

xuyên qua đèo Hải Vân, nỗ liền tỉnh Thửa Thién-Hué với thành phố Đà Nẵng ở

ing 8 năm 2000,

miễn Trung Việt Nam Him khởi công xây dựng vào ngày 27 1

và được khánh thành vào ngày 5 tháng 6 năm 2005 Tổng chỉ phí cho toàn bộ Dự

vỏ him nói chung đều dựa trên lý thuyết vòm cân bằng áp lực và mặt trượt do

Protodiakonov đưa ra Kích thước vòm cân bằng áp lực phụ thuộc vào kích

thước him và tính năng đất đá thong qua hệ số kiên cổ £ Trên cơ sở áp lực đất

đá trong phạm vi vòm áp lực, người kỹ sư thiết ké tính toán, xác định kích thước

và chiều dây của vỏ him cũng như phương thức gia cổ đất đá xung quanh vỏhim Trong phương pháp này, việc xúc định áp lực địa ting là vin đề hết sitephức tạp vi đặc điểm đất đá mỗi nơi mỗi khác, sự đồng nhất rất ngẫu nhiên nên

để đảm bảo an toàn phải coi đất đá là rời rae và sự khác nhau chỉ thể hiện qua hệ

số kiên cổ f Với quan niệm như vậy, giữa đất đá nền và vỏ him sẽ không có sự

tác động tương hỗ nên v6 him thường phải thiết kế dày, gây lãng phí cũng như

không thể giải quyết triệt để các vin đề về gia cố kết cấu vỏ him theo thực tế

hiện trường.

"Với tinh ưu việt đã được nhiều nước tr

NATM (New Austria Tunnelling Method) lần đầu tiên đã được đưa vào áp dụng

ở nước ta trong thiết kế và thi công công trình him Hải Vân Phương pháp.NATM là thành quả nghiên cứu của tập thể các ky sư người Áo qua một thời

sian dai thi công hàng nghìn kilômét him trong nước và trên thể giới Nó bao

am các trinh tự, biện pháp thi công và xử lý khối đã trên vim him sao cho đá

va đất xung quanh him được liên kết thành kết cấu vòm chống đỡ, do đó việc

liên kết nay tự bản thân nó sẽ trở thành một phần kết cấu chống đỡ him Các

1 tic cơ bản của phương pháp là kết cầu của him là tổ hợp của đá núi và

hm, Him chủ yếu được chống đỡ bằng khối đó xung quanh Hệ thống chống đỡ

đẻo, phil hợp và phải được thi công kịp thời để ngăn

của hd dang bit lợi và duy trì cường độ của khối phải có

dang tròn dé tránh sự tập trung ứng suất bất lợi Trong quá trình thi công phảithường xuyên quan trắc biến dạng của khối đá dé quyết định kết cấu chống đờ và

phương pháp thi công Kết cấu tổ hợp của khối đá với kết cấu chống đỡ phải

‘duge hình thành trước khi thi công lớp béténg võ him Lớp bêtông vỏ him chỉ

lâm tăng thêm hệ số an toàn cho him.

Các nguyên tắc này được đưa ra với mục dich han chế sự biển dạng tối đa

của dit đá xung quanh him, duy trì sự ổn định vốn cỗ của nó, từ đó tận dụng

được khả năng chống đỡ tự thân của khối đất đá dưới tác động của trọng lượng

đất đá phía trên và trọng lượng bản thân khối đất đá trong quá trình thi côngcũng như khai thác Trong quá trình thiết kế và thi công luôn phải đảm bảo việctuân thủ các nguyên tắc này

Phuong pháp NATM đã có những đổi mới trong thiết kế và thi công công.trình him Từ đó, có những cải thiện đáng kế về kết cấu vỏ hm, phương pháp và

trình tự gia cỗ v6 him hợp lý hơn, kích thước kết cầu vỏ hằm giảm hơn so vớicác phương pháp thông thường và dễ điều chỉnh trong quá trình thi công

Phương pháp này đã tân dụng được thành quả của các công nghệ thi công hằm

như: các công nghệ đào phá đá bằng các thiết bị khoan, phương pháp khoan nổ,

bê tông phun, neo đá Ưu điểm nổi trội của phương pháp NATM so với các

phương pháp thông thường la: có thể ứng dụng trong phạm vi rộng các điều kiện địa chất, thích ứng một cách linh hoạt trong mọi loại hình địa chất, hiệu quả kinh

tế cao do sử dụng các biện pháp chống đỡ thích hợp, để dàng phối hợp với

phương pháp TBM (Tunel Boring Method), tư it và thu h nhanh.

Ngoài công nghệ thiết kế và thi công kết cấu công trình him, công nghệ

thiết kế và thi công các hệ thống phục vụ khai thác him Hải Vân cũng thực sự làmới đối với các kỹ sư Việt Nam, Him Hai Van là công trình him đường bộ đầu

tiên được trang bị các thiết bị khai thác hiện đại, đang được sử dụng cho nhiều công trình ham giao thông trên thé giới

Hệ thống thông gió: hệ thống này được trang bị để thải không khí 6

nhiễm bên trong ham và hút không khí sạch ở bên ngoài vào him, Thiết bị thông,

gió trong him Hải Vân gồm có 23 quạt áp lực được treo trên trần him, 3 him lọc

bụi tinh điện bố trí dọc theo him và I him thông gió ở khoảng giữa him Cácquạt áp lực treo trên vòm hầm luôn tạo ra một luỗng không khí thổi dọc từ bắc

cđến nam Trong trường hợp xảy ra sự cổ cháy, các quạt phản lực có thé quay đảo

chiều để khống chế đám cháy, không cho khói lan theo chiều gió

2 Him din nước thủy điện Ngài Hút: Đường him din nước vào nhà

máy thủy điện Ngòi Hút có chiều dai đường ham lớn 10484.7m, Diện tích mặt

cắt him chính là 11.57 mỸ Hệ thống thông gió tại các khu vực đường him phải

bảo đảm các ye ju sau:

Đảm

Bam bao 3.0 m'/ph khí sach/mdt người làm việc ở công trình nị

bảo 3.0 mỶ/ph khí sach/IKW công

ở công trình ngầm tính đến hệ số làm việc đồng thời của các thiết bị khác nhau

ất máy diesel lắp đặt hoặc thiết bj làm việc

Bồ trí hệ thống thông gió cing gần diện thi công cảng tốt, ống thông gió phải

được giữ kin khí Hàm lượng 6 xy trong không khí ở công trình ngầm sẽ được giữ không nhỏ hơn 17% thể tích Haim lượng bụi ong không khí ở công trình

ngằm sẽ phái được giữ không lớn hơn 4mg/m” Vận tốc trung bình của không

khí trong toàn bộ khu vực đào không được nhỏ hơn 0.2 m/s, Trong mọi thời

điểm, nhiệt độ bình quân gia quyển ở độ âm trung bình tại mọi nơi làm việc ở

công trình ngằm không vượt quá 30°C, Nhiệt độ không khí ở moi nơi làm việc

không được vượt quá 32°C Không khí trong công trình ngằm được kiểm tra một

cách liên tục Khi phát hiện hàm lượng khí độc vượt quá cho phép, thi không

được phép thi công, trừ người có mang thiết bị phòng độc có hiệu quả đối với

loại khí được phát hiện Hệ thống thông gió chi không vận hành khi kết thúc mọicông tác thi công trong công trình ngằm

3, Him đường sắt Gotthard (Thụy Sĩ): Thụy Sĩ đang dùng là mô hình

để thiết kế hệ thống thông gió hiệu quả và tin cậy cho him Gotthard để đảm bảo.hành khách thoát an toàn trong trường hợp khẩn cấp Khi được đưa vào sử dụng.năm 2016 đường hm 57km Gotthard: Gotthard Base Tunnel (GBT) sẽ là đườnghim đường sắt dai nhất thế giới Ham Gotthard sẽ cung cấp một kết nối Bắc -

‘Nam tốc độ cao, công suất lớn bên đưới day núi Alps, sẽ có 150 chuyển tàu quaIai mỗi ngày mỗi hướng với tốc độ 250kmih

Chúng đều có các đường him và các ống thông đẻ cung cấp va xa khí, các phòng

kỹ thuật, 2 nhà ga khẩn cấp và 2 ga thông gió Cơ quan quản lý hằm

ALPTRANSIT Gotthard đã trao hợp đồng để thiết ké chỉ tiết hệ thống thông gió

cho Gotthard Base Tunnel South, một tổ hợp xây dựng của Thụy Si trong đó có Lombardi Engineering và Amberg Engeneering Hệ thống thông gió sẽ có 4 máy.

ống yêu cầu ISMW điệncấp và 4 máy hút cộng với 6 quạt ở mỗi cửa him Hệ t

cho việc thông gió

Trong trướng hợp khẩn cấp kế hoạch cứu hộ được chia thành 3 giai đoạn:

Tự cứu, đợi và sơ tán bằng tàu Khi mà an toàn của hành khách dưới đường hầm

là tối thượng, trong trường hợp khân cả các đoàn tàu khách cin đi tới ga khẩn

ip liền kề trước khi dừng Tại đó, hành khách sẽ tìm thấy đường thoát nạn

không dài quá 80m.

Những mô phỏng dòng hành khách trong trường hợp khẩn cấp, thậm chí

có khói trong các ga khẩn cắp, cho thấy có thể sơ tán 1000 hành khách trong tautrong vòng 4 phút Hanh khách an toàn nhanh nhất khi họ tới được một trong sấu

lối thoát khẩn cấp Hành khách vio ga khẩn cấp trong các him khác thông qua

hang chính của MES Ở đây, ho có thé chờ đợi tâu sơ tin sau những cánh cửa đã

được đồng Trong trường hợp khẩn cấp, hành khách phái được sơ tần trong vòng,

90 phút kể từ khí có chuông báo vang lên ở trung tâm điều khién him (Tunnel

Control centre: TCC)

“Trường hop hiếm gặp khi đoàn tàu khách bị bude ph dùng trong hằm

ngoài MFS và hành khách cin phải đi bộ tới him ngang gần nhất 48 tới được

him an toàn Khi ma đường thoát nạn dài quá 325m, số lượng lối thoát khẩn cấp

có thể giam và chắc chắn trong không có chuyện tit cả hành khách chỉ có thể

thoát tới các hầm khác trong vòng (9-14) phút sau khi có chuông sơ tán.

Các him ngang trang bị những cửa thoát ở cuối mỗi him, nhưng chúng

không được thiết kể là các phòng chờ cho hành khách chạy thoát.

Hanh khách in phải đợi một tàu sơ tán phủ hợp trong một him khách.Tham chi trong các tỉnh huống ngoại lệ, hảnh khách vẫn được sơ tán trong vòng

không quá 90 phút sau khi có chuông vang lên.

Khi đoàn tau đừng trong him không phải là MFS Hệ thống thông gió cầntạo nên sự vượt quá áp sất trong hằm an toàn trước khi lối thoát khẩn cắp trong

các đường ngang được mở để chống khói vào các him an toàn đến tận khi việc

sơ tan hoàn tat

Đường ngang có mức an toàn thấp hơn MFS hoặc him an toàn trong

trường hợp khẩn cáp Trong khi khói không thể chống được hoàn toàn từ các cửa

đường ngang, lúc đó không khí trong ác đường ngang sẽ luôn luôn chuyển về

phía ham tai nạn trong trưởng hợp khẩn cấp, bắt kỳ một lần khói nào vào đường

ngang đều bị làm loãng và bị thổi ra ngoài một cách nhanh chồng

Hệ thống thông gió của Gotthard cần đảm bảo chắc chin hoạt động an

toàn các công nghệ đường sắt đã được lắp đặt trong him ngang Trong điều kiệnhoạt động bình thướng, him ngang luôn luôn được thông gió từ các máy làm

lạnh của hai đường him, Trong trướng hợp tai nạn, kế hoạch thông gió được

thay đối dé sao cho him ngang luôn được thông gió tử các him an toàn

Kích thước của hệ thống thông gió và rit nhiều các bộ phận khác của him

là rất quan trọng để có thể mô phỏng hoạt động của khí nhiệt động học của

Một mô hình dé mô phỏng GTB như là một hệ thống rit lớn và lâu do vậy.nhiệm vụ mô phỏng được chia ra làm 4 phin Mô phỏng 1 và 2 tính toán điềukiện không khí trong các ống dẫn cung cấp và thoát khí và kết quả được dừng

chủ yêu như là điều kiện biên cho hai mô phỏng sau Trong mô phỏng 3 và 4

tinh huống trong him ở các mức độ khác nhau có thể được tinh cho tit cả các

đi kiện hoạt động

Tắt cả các mô phỏng đã được dùng để tính toán rất nhiều các chiến lược

nhắc Vì thiế in biên, rất

thông gió được cả hoặc không chắc chắn các điều

nhiều các nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện dé tìm hiểu và làm rõ ảnh hưởng của chúng trong các mô phỏng.

Nếu tiu đi vào him va xa các MFS, quá trình thông gió sau được thiết kế

để dat được điều kiện an toàn tốt nhất có thé:

- Tất cả 4 quạt thông gió sẽ thổi 200 m` không khí sạch vào trong him

không bị tai nạn ở MFS ở Sedrun và Faido dé đạt được yêu cầu áp suất cao vàchống khối đi vio trong him an toàn

(Quạt hông gió trong him không bị tai nạ thổi vio trong him để gia tăng

áp suất ở đó trong khi các quạt thông gió ở him tai nạn thôi không khí ra ngoài

- Tốc độ thổi nhỏ nhất thông qua cá cửa khẩn cấp cần dat tới tốc độ giới

hạn nhanh nhất 2m/s, nhưng tốc độ không khí qua bắt kỳ cửa khẩn cấp mở nào

cũng không được vượt quá 1 In/s vì lý do an toàn.

- Nhiệt độ trong các him ngang phải được giữ ở dưới 40°C trong giai

đoạn khan cấp

~ Tit cả các him ngang cần thông gió từ các him không bị tai nạn

'ác quạt thôi ra là không trong tình trạng hoạt động và áp suất lớn nhấtgiữa hai him cin không vượt quá trị số lý thuyết để dim bảo hoạt động của cửa

thoát hiểm vào bắt kỳ lúc nào khí hành khách chạm tới.

Tit cả các ảnh hưởng về áp suất không khí và do đó tốc độ không khítrong him và các hầm ngang cần phải cân nhắc trong mô phỏng dé đạt được kết

Kích thước van khói, sự chậm trễ mở và các chức năng mở

~ Tau đi qua khe cổng và áp lực gió và sự tăng lên của nhiệt độ luồng khí nóng,

Một khía cạnh rất quan trọng của quá trình mô phỏng là tính ì của không

êu hơn là điều kiện biên

khí, mặc dù đó là hiện tượng vật lý nỉ

Voi sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là sử dụng các thiết bị

hiện đại trong khảo sát thăm đỏ, kể cả trong quá trình thi công nên việc tinh toán

thiết kế va thi công công trình ngầm cũng thuận lợi hơn, độ chính xác cao, nhất

là có tinh toán cho nhiễu phương án kỹ thuật tim ra phương án tối wu về

kinh tế kỹ thuật, an toàn trong thời gian ngắn Đặc biệt phục vụ cho sự nghiệp

phát triển đắt nước chúng ta còn phải xây dựng nhiều công trình ngằm

Nhu vậy, nắm được những nguyên lý cơ bản với những công cụ hiện đại,

chúng ta hoàn toàn có thể làm chủ công tác thiết kế công trình ngằm với thời

gian ngắn, chất lượng đảm bảo, an toàn và giá thành hợp lý nhất

Để công tác tính toán thiết kế đạt kết quả cao thì đòi hỏi người thiết kế

không cl nắm vững những tiêu chuẩn thiết kế ma còn phải hiểu biết về qua trìnhthi công, vận hành cũng như quản lý công trình ngằm một cách thấu đáo

Dưới day là một số hình ảnh vẻ công trình ngim đã và đang được xây

dựng ở Việt Nam:

Hình 1.6: Đường ham thuỷ điện Buôn Kuốp - tỉnh Dak Lac

Hình 1.7: Đường hầm thuỷ điện Đại Ninh - tinh Lâm Đồng

Hình 1.8: Đường him giao thông qua đèo Hải Vân - tỉnh Thừa Thiên Huế

Hình 1.10: Đường him thuỷ điện Bản Vẽ - tỉnh Nghệ An

Hình 1.12: Đường him thuỷ điện Mường Hum - tinh Lào Cai

Tình 1.13: Đường him thuỷ điện Tà Co - tỉnh Sơn La

1.6, Kết luận

Hiện nay trên 1 tới và ở Việt Nam có nhiều biện pháp thi công ham sir

dụng máy móc và phương tiện hiện đại, cho phép dao him nhanh, an toàn thi

ft gương him đẹp như khoan - nổ, NATM, khiên, TMB, đánh chìm,

công, mặt

dio và ấp, kích ống tuy nhiên phương pháp đào him "tuyển thông" khoan - nỗmin vẫn được sử dụng rộng rãi do đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy.thủy điện có hình dạng mặt cắt cũng như điều kiện địa chất tương đối phức tạp

Mặt khác đảo him bằng khoan nỗ min có giá thành rẻ, thi công đơn giản nên

vẫn là phương pháp thông dụng nhất

Khi đào đường him bằng phương pháp khoan nổ min ngoài các khí độc

hai được sinh ra sau phản ứng nổ, của các động cơ diesel, và các khí độc trong

lồng đất khi dao him gặp phải còn có nhiệt lượng thửa do nỗ min, do động cơ

diesel; lượng khí độc hại và nhiệt độ do con người thải ra các loại bụi do khoan,

nỗ min, xúc chuyển, phun bê tông: tiếng ồn do nỗ min, máy móc, thiết bị hoạtđộng: đặc biệt khi đường him nằm sâu trong lòng đất lượng nhiệt thoát ra trong

đất cao cũng như độ âm tích tụ lớn ảnh hưởng rit nhiều dén điều kiện lao động

của người công nhân trong ham Y thống thông gió đảm hạ thấp nồng

độ khí độc, bụi độc và thổi vào luồng khí mát giầu O; đảm bảo di

khỏe an toàn và môi trường làm việc thoải mái cho người lao động.

Do vậy cin phải có biện pháp để cải thiện môi trường thi công xây dung,

trong đó hệ thống thông gió đóng vai trò chủ đạo

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ SẠCH

CAN CUNG CAP CHO DUONG HAM

2.1 Cơ sử tính toán.

Co sở của phương pháp thông gió là cung cap lượng khí thổi vào ham dé

hạ thấp nồng độ khí độc, bụi độc và thôi vào luồng khi mắt gidu O; đảm bảo điều

kiện sức khỏe an toàn và môi trường cho người lao động,

Phương trình cân bằng lưu lượng

Qụ.=Qi+Q2+Q:+Q, + Qs + Qe (mỸphút), @)

Trong 46: Q, là lưu lượng hỏa loãng khí CO do né min.

.; là lưu lượng hòa loãng khí CO do máy diese.

Q là lưu lượng tăng 0; cho người.

.Q,là lưu lượng cân bằng nhiệt do người, máy móc, lòng dit tỏa ra , là lưu lượng cân bằng độ ẩm trong lòng đất

Qe là lưu lượng chống bụi

2.2 Tính toán lượng khí sạch cần thổi vào đường him

Khi dao him bằng phương pháp nỗ min, lượng khí độc phát sinh trongđường him rất lớn, bao gồm khí độc do nỗ min, khí độc do động cơ diesel và khíđộc trong các đoạn nằm sâu trong lòng đất Để đám bảo súc khoẻ công nhân tacần tính toán những yêu cầu cin thiết nhằm bổ tri hệ thống thông gió để cùng

cấp khí sạch thỏa mãn các yêu cầu sau

'Cung cấp đủ O; cho con người

Pha loãng lượng khí độc (nỗ min, máy diesel, lòng đất thải ra)

Đây bụi ra khỏi khu vực thi công.

Cin bằng nhiệt và độ âm

Ngoài ra lưu lương gió cũng đảm bảo tốc độ dịch chuyển tối thiểu của

dòng khí, tốc độ lay động bụi.

2.2.1 Lượng khí sạch cân bằng khí CO do nỗ min

2.2.1.1 Khái niệm nỗ min

1Né min là sự biến đổi hóa bọc cực kỳ nhanh chóng của bản thân chất nỗ

thời sinh nl khí và có khả năng phá vỡ và dịch chuyển môi trường bao

quanh Khi nỗ đa số các chất nỗ xây ra sự oxy hóa các nguyên tổ cháy hydro và

cacbon bằng oxy có ngay trong thành phần của bản thân chat nỗ

Sau phan ứng hóa bọc lượng khí độc Carbon monoxide được sinh ra, tùy

theo từng loại thuốc nỗ

3.2.1.2 Các loại thuốc nỗ min thường được sử dụng trong đào hầm

Tay vào đặc điểm của khối dit đá, điều kiện thi công ma lựa chọn các

loại thuốc nỗ khác nhau Thuốc né dùng trong xây dựng công trình thủy lợi cần

phải thỏa man các yêu cầu sau:

~ Phải đủ mạnh đề phá đất, đá

- Không được quá nhạy để bảo quản, vận chuyển thuận lợi và an toàn

- Tĩnh ổn định tố, khó biến chất, có thể bảo quản lâu trong điều kiện khó khăn

Kỹ thuật sử dụng đơn giản và đảm bảo an toàn khi nỗ phá

- Giá thành rẻ, sẵn có

Dựa trên những yêu cầu đó mà trong các công trình thường sử dụng các

loại thuốc nô Aménit:

loại thuốc nổ khác và các Cấu tao: gồm Nitrat amon (NHẠNO,) và một

chất dễ cháy như min cưa, bột than

Ty lệ thành phần pha trộn khác nhau cho Aménit số hiệu khác nhau v

tính năng, điều kiện sử dụng khác nhau.

Trong xây đựng các công trình thủy lợi thường dùng Aménit (No6, No7, No9, No10, No6 2K B, No7 2K B, 3K B-3 Skalnui XK B)