Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 10 docx

NQP-CHCTN 54 hiệu quả, bền vững. + Hệ thống gia cố bằng neo dính kết có khả năng mang tải cao trong điều kiện đá cứng. ngày. + Chất lợng của vữa phụt vào cũng nh của công tác phụt vữa khó có thể kiểm tra và duy trì ổn định. + Không thể sử dụng trong vùng có dòng nớc ngầm chảy trong lỗ khoan. + Chỉ có thể gây ứng suất trớc trong neo khi sử dụng quy trình lắp đặt neo đặc biệt. S thi cụng neo bờ tụng ct thộp http://www.scribd.com/doc/14130830/Tunnelling-Support#fullscreen:on Neo chất dẻo cốt thép. Vật liệu thông thờng sử dụng làm chất dính kết là chất dẻo. Chúng có thể sử dụng để làm kết cấu chống tạm cũng nh kết cấu chống cố định trong nhiều điều kiện khối đá khác nhau. Một số năm gần đây có ý cho rằng chất dẻo có thể thay vị trí của xi măng, nhng do hàng loạt nguyên nhân khác nhau, chủ yếu là giá, nên việc sử dụng vẫn còn bị hạn chế. Đặc tính của neo chất dẻo cốt thép đợc thể hiện trong bảng 2.4 dới đây: Bảng 2.4. Ví dụ về đặc tính kỹ thuật của neo chất dẻo cốt thép Đặc tính kỹ thuật điển hình Đơn vị Chất lợng thép 570N/mm 2 Đờng kính thanh thép 20mm Sức chịu tải cuối cùng 180kN Biến dạng đơn trục cuối cùng 15% Trong lợng neo không kể tấm đệm và bulông 2.6 kg/m Đờng kính lỗ khoan tối đa 30mm Chiều dài neo Chiều dài bất kỳ theo yêu cầu u nhợc điểm của neo chất dẻo cốt thép. Ưu điểm: NQP-CHCTN 55 + Lắp đặt dễ dàng và là kết cấu chống có hiệu quả cao tơng ứng với tuổi thọ lâu bền. + Neo chất dẻo có khả năng mang tải cao trong điều kiện đá cứng và có khả năng mang tải ngay sau khi lắp đặt (thời gian đông kết của chất dẻo rất ngắn). + Nếu sử dụng chất dẻo đông kết nhanh tại đáy lỗ khoan, có thể áp dụng biện pháp ứng suất trớc đối với loại neo dính kết trên toàn bộ chiều dài thân neo. Nhợc điểm: + Khó có thể lựa chọn đờng kính lỗ khoan phù hợp cho quá trình nhào trộn và đông cứng của hỗn hợp chất dẻo cũng nh rất khó để lấp đầy hoàn toàn khoảng trống hình vành khuyên giữa thanh thép với thành lỗ khoan. + Mức độ đáng tin cậy khi sử dụng các túi chất dẻo trong điều kiện dới ngầm không cao. + Sử dụng chất dẻo có thể gây nguy hiểm khi thi công cũng nh có thể gây lãng phí. Tuổi thọ bền vững của chất dẻo không lớn Neo dớnh kt cng cú th c s dng dng neo cú d ng lc, bng cỏch ch dớnh kt vi thanh neo v khi ỏ mt on ngn phn u neo. Thõn neo vỡ vy cng bin dng t do. Khi cht dớnh kt ó ụng cng hon ton, vn m c, s gõy lc nộn lờn tm m, cng nh ming l khoan, gõy ra lc kộo trong thah neo, nh vy gõy lc nộn ộp khúi ỏ gia phn u v uụi neo (tng t nh cỏc loi neo u n). http://www.google.com.vn/patents?hl=vi&lr=&vid=USPAT3940941&id=4O s4AAAAEBAJ&oi=fnd&dq=adhesive+bonded+anchors&printsec=abstract# v=onepage&q&f=false NQP-CHCTN 56 2.3.2.3Neo hỗn hợp. Neo hỗn hợp là neo hỗn hợp của hai loại trên để khắc phục những u nhợc điểm của mỗi loại. Có hai loại neo chính là: Hỗn hợp neo đầu nở và neo dính kết. Hỗn hợp neo ma sát và neo dính kết. Neo BTCT đầu nở là một ví dụ rất điển hình cho loại neo này, trong đó một đầu thanh neo đợc chẻ tách ra để tạo lực chốt giữ ban đầu với đá, tăng ma sát với vữa bê tông. Neo BTCT đầu nở hình nêm đợc sử dụng với đá có bền cao và trung bình với mục đích gia tăng sức chịu tải của thanh neo để giảm bớt chiều sâu khoan lỗ và chiều dài thanh neo. Tuy vậy, nhợc điểm là nó yêu cầu chất lợng lỗ khoan cao hơn (thẳng và nhẵn), trong khi quy định đờng kính lỗ khoan chỉ rộng hơn đờng kính đầu thanh neo không quá 8mm. Neo ct-bolt là một ví dụ điển hình của sự kết hợp neo đầu nở với neo dính kết đang đợc sử dụng rộng rài tại các nớc Tây-Bắc Âu NQP-CHCTN 57 2.3.2.4 Các cấu kiện phụ trợ của kêt cấu neo Các kết cấu chống giữ bề mặt có thể là: tấm đệm neo, lới thép, hoặc các thanh giằng thép. Tấm đệm. - Tấm đệm đợc dùng để nhằm mục đích phân bố đều tải trọng tác dụng tại đuôi neo lên bề mặt khối đá. Đối với mục đích duy trì trạng thái đàn hồi và khả năng mang tải của neo, việc lựa chọn loại tấm đệm hợp lý đóng vai trò rất quan trọng. + Các tấm đệm phẳng có thể sử dụng khi bề mặt khối đá nhẵn và các thanh neo đợc lắp đặt vuông góc với bề mặt của khối đá. Tuy nhiên trong thực tế, bề mặt đá nói chung thờng lồi lõm và các thanh neo cắm xiên so với bề mặt đá dẫn tới gây tải trọng tác dụng không có lợi lên đầu neo. + Nếu sử dụng tấm đệm dạng nửa hình cầu kết hợp với bu lông thì các thanh neo có thể lắp đặt nghiêng một góc nào đó so với bề mặt của khối đá mà không gây ứng suất kéo bất lợi tác dụng lên đầu neo. Một u điểm khác nữa của tấm đệm nửa hình cầu là các bu lông neo luôn nằm áp sát với tấm đệm, điều này giúp truyền ứng suất kéo có lợi hơn lên thanh neo. + Loại tấm đệm hình vòm có khả năng biến dạng, đợc thiết kế nhằm tạo điều kiện thuận lợi để lắp đặt neo đối với các bề mặt đá có hình dạng lồi lõm khác nhau cũng nh khi neo các các góc cắm khác nhau. Khi sử dụng các tấm đệm phẳng, chúng chỉ có tác dụng gia cố tại một số ít những điểm chịu ứng suất lớn trên bề mặt khối đá. Khi chịu trạng thái ứng suất đủ lớn, đá có thể bị phá huỷ dẫn tới làm giảm lực kéo tác dụng trong thân neo. Hay nói cách khác, hiệu quả gia cố khối đá của neo cũng giảm. Nếu chiều sâu phá huỷ bề mặt khối đá bằng 1-2mm thì có thể giảm lực kéo trong neo từ 20-70% Các cấu kiện phụ trợ của kết cấu neo Không điều chỉnh góc cắm Có thể điều chỉnh góc cắm sờn sờn nóc NQP-CHCTN 58 do đó phải tiến hành kéo lại neo. Sự biến dạng của tấm đệm sẽ giảm đáng kể khi sử dụng tấm đệm hình vòm hoặc tấm đệm lồi hình tam giác do các loại này có diện tích chống giữ (diện tích truyền lực) lớn hơn. Các loại tấm đệm này cũng giúp cho kết cấu chống neo có tính linh hoạt cao. Lới thép: - Có hai loại lới thép thông thờng đợc sử dụng kết hợp với neo đó là lới thép đan mắt xích và lới thép hàn + Lới đan mắt xích có đặc tính rất linh hoạt và bền chắc, thờng đợc lắp đặt ngay sát gơng đào để ngăn hiện tợng đá rơi hoặc tách vỡ các phiến đá tránh nguy hiểm cho ngời và thiết bị. Lới thép đợc liên kết với bề mặt đá nhờ các chốt hoặc neo đặt cách nhau 1-1,5m. Các thanh chốt hay neo này có thể đợc bố trí tại khoảng giữa các kết cấu chống (khung thép v v ) hoặc giữa các neo gia cố đá. Tuỳ thuộc vào khoảng cách giữa các điểm chốt giữ lới, khả năng mang tải của lớp lới thép kiểu mắt xích có thể thay đổi. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng với khoảng cách giữa các điểm chốt giữ 1,5 - 2,0m, khả năng mang tải của lới thép vào khoảng xấp xỉ 2,5 T/m 2 . Mặc dù vậy, lới thép kiểu mắt xích không phù hợp để sử dụng kết hợp với bê tông phun do chúng làm tăng lợng rơi khi phun bê tông và ngoài ra còn giảm tác dụng gia cố của lớp bê tông phun. + Lới thép hàn thờng là những mảng lới thép hình vuông hoặc hình chữ nhật và đợc hàn tại mỗi vị trí các dây thép giao nhau. Chúng đợc sử dụng để gia cố bề mặt khối đá nằm giữa các neo và gia cố cho lớp bê tông phun. Lới thép hàn có độ cứng lớn hơn so với lới thép kiểu mắt xích và vì vậy chúng tỏ ra phù hợp hơn khi bảo vệ khối đá nằm giữa các neo. Độ cứng chính là u điểm của lới thép hàn so với lới thép kiểu mắt xích và trong thực tế nó có thể tháo ra để tiến hành phun một lớp bê tông phun (nếu cần thiết) tại giai đoạn sau. Mặc dù vậy, chính độ cứng của lới thép hàn cũng là một nhợc điểm ở chỗ nó khó có thể tiếp xúc tốt với một bề mặt lồi lõm của khối đá. Việc liên kết lới thép hàn hay lới thép kiểu mắt xích với bề mặt khối đá đợc thực hiện nhờ các tấm đệm phẳng của neo hoặc một tấm đệm thứ hai lắp vào một thanh neo đang tồn tại. Điển hình, một lớp lới thép đờng kính 4,2 mm, kích thớc mắt lới 100 mm có thể sử dụng để gia cố trong lớp bê tông phun. Các hình thức áp dụng kết hợp giữa bê tông phun và lới thép. Ngày nay nhiều nớc trên thế giới cũng đã sử dụng lới sợi chất dẻo. Bê tông phun. Trong hầu hết các điều kiện đất đá, bê tông phun đợc sử dụng kết hợp với neo, đặc biệt là trong xây dựng dân dụng. Cũng nh vậy, trong xây dựng các công trình ngầm trong mỏ, bê tông phun có tác dụng gia cố bề mặt khối đá nằm giữa các neo. Chất lợng của lớp bê tông phun phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng trong hỗn hợp và thiết kế thành phần hỗn hợp trộn. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào NQP-CHCTN 59 trình độ và kỹ năng của ngời thực hiện phun bê tông. ở đây giới thiệu một thiết kế thành phần hỗn hợp điển hình tính theo phần trăm trọng lợng khô: Xi măng 15 - 20% Cốt liệu thô 30 - 40% Cốt liệu mịn, cát 40 - 50% Phụ gia 2 - 5% Tỷ lệ nớc ximăng (theo trọng lợng) đối với hỗn hợp bê tông phun trộn khô nằm trong giới hạn 0.3 - 0.5 và sẽ đợc điều chỉnh bởi ngời vận hành cho phù hợp với điều kiện thực tế. Để làm tăng khả năng liên kết, độ bền chịu uốn, chịu cắt, giảm sự hình thành các khe nứt co ngót trong bê tông có thể sử dụng biện pháp bổ xung vào trong lớp bê tông phun các sợi thép dài 50 mm đờng kính 0,4-0,8 mm. Chúng sẽ đợc thêm vào trong hỗn hợp bê tông phun theo các chỉ dẫn của nhà sản xuất. Khi phun bê tông, đầu vòi phun nên giữ vuông góc với bề mặt phun và cách đó một khoảng 1.0 m. Trong trờng hợp dùng làm vỏ chống cố định, bê tông phun thờng có chiều dày từ 100 mm - 500 mm. Nếu bê tông phun có chiều dày lớn, chúng sẽ đợc phun thành nhiều lớp. Giằng thép. Giằng thép thông thờng làm từ thép dày 6 mm, rộng 100 mm và có chiều dài thay đổi. Chúng đợc sử dụng khi các điều kiện đá yếu và có sự phá huỷ xảy ra trên bề mặt xung quanh lỗ khoan cắm neo. Ví dụ kết hợp neo với bê tông phun Dch chuyn kh d ca cỏc khi nờm, khi nt 1. Khi nờm A trúc l 2. Khi B quay ngc chi u kim ng h v trúc l 3. Khi C quay ngc chiu kim ng h v trúc l 4. Khi D ri v k tip l E 5. Khi E ri v kộo theo F 6. Khi F quay theo chiu kim ng h v trúc l . sự kết hợp neo đầu nở với neo dính kết đang đợc sử dụng rộng rài tại các nớc Tây-Bắc Âu NQP-CHCTN 57 2.3.2.4 Các cấu kiện phụ trợ của kêt cấu neo Các kết cấu. dẻo cốt thép. Vật liệu thông thờng sử dụng làm chất dính kết là chất dẻo. Chúng có thể sử dụng để làm kết cấu chống tạm cũng nh kết cấu chống cố định trong nhiều điều kiện khối đá khác nhau các điều kiện đất đá, bê tông phun đợc sử dụng kết hợp với neo, đặc biệt là trong xây dựng dân dụng. Cũng nh vậy, trong xây dựng các công trình ngầm trong mỏ, bê tông phun có tác dụng gia cố