NQP/CHCTN 4- 11 Hình 4-13 4.3 Vỏ bê tông liền khối Với công nghệ bê tông liền khối có thể đợc phun tại chổ (bê tông phun), đổ tại chổ hoặc nén ép tại chỗ. 4.3.1 Vỏ bê tông phun Sau khi khai đào khoảng trống, có thể phủ lên bề mặt khối đá một lớp bê tông phun với mục đích bảo vệ và gia cố bề mặt và gây tác động ngăn chặn quá trình phá vỡ, tơi rời của khối đá. Nh vậy có thể cải thiện đợc biểu hiện của khối đá. Thông thờng bộ phận chịu tải cơ bản vẫn chính là khối đá (Hình 4-13) Tuy nhiên, với những tiến bộ về kỹ thuật và công nghệ bê tông phun, vỏ bê tông phun có thể đợc sử dụng với các chức năng khác nhau tù thuộc vào chiều dày, dạng kết hợp với các kết cấu chống khác (Hình 4-14) - Gia cố bảo vệ toàn bộ hay từng phần bề mặt khối đá (khi chiều dày của lớp phun từ 3-10cm) Hỡnh 4-12 NQP/CHCTN 4- 12 - Tạo ra một lớp vỏ chịu tải liên kết chặt chẽ với khối đá (khi chiều dày >10- 35cm) Để tăng khả năng mang tải có thể sử dụng một đến hai lớp cốt, với các mục tiêu đặc biệt có thể sử dụng bê tông phun sợi thép. Ưu điểm của bê tông phun là tính biến dạng đàn hồi dẻo, đặc biệt là ở trạng thái vữa. Biến dạng và dịch chuyển của khối đá ở giai đoạn bê tông phun đã hoá cứng rất dễ gây ra nứt nẻ trong lớp bê tông phun. Và cũng nhờ các vết nứt có thể nhận biết đợc sự dịch chuyển sớm ở công trình, đồng thời cũng cho biết các vấn đề liên quan tới sự ổn định của công trình. Về mặt công nghệ có thể sử lý bằng cách tạo khe (rãnh) trong lớp bê tông phun, khe (rãnh) này chạy song song với trục của đờng hầm. Đặc điểm cơ bản của bê tông phun là liên kết toàn diện với khối đá. Bằng cách cho thêm phụ gia sẽ có đợc vỏ bê tông phun có độ bền sớm tốt hơn. ứng dụng của bê tông phun trong công trình ngầm có thể lí giải theo các dấu hiệu sau: - Phủ và làm chặt đợc thực hiện đồng thời - Có thể tạo ra lớp liên kết ngay cả phía đỉnh đầu mà không cần cốp pha. - Liên kết liên tục (không có khoảng trống) với khối đá. - Dính kết tốt với khối đá tạo ra hệ thống mang tải cho/cùng khối đá. - Có thể tạo ra chiều dày lớp linh hoạt khác nhau ngay trong một chu trình. - Tạo dáng bất kỳ Tác dụng bít trám nh vữa trát; bịt khe nứt, chốt chất lấp nhét; ngăn nớc rích vào. Chống phong hóa (chống lại tác động phá hoại đá của không khí và nớc) Kt hp khung thộp to thnh kt cu chng chu ti Hình 4-14. NQP/CHCTN 4- 13 - Có thể phun phủ sớm trong mọi phạm vi khácnhau - Trong thời kỳ bê tông phun đông cứng, vỏ bêtông phun mềm mại (linh hoạt) khi chịu uốn. - Có thể sử dụng phối hợp với neo, lới thép, bê tông và khung thép. Ngày nay bê tông phun không chỉ đợc sử dụng làm kết cấu chống tạm (kết cấu bảo vệ) mà còn làm kết cấu chịu tải trong hệ tổ hợp khối đá- vỏ bê tông phun. Khi bê tông phun đợc sử dụng làm lớp vỏ bảo vệ (chống tạm), tại thời điểm phun khối đá chịu thêm tác động của trọng lợng bê tông phun và cha thật sự đợc bảo vệ (cha có phản lực), tuy nhiên do áp lực phun cao nên bê tông phun xâm nhập vào các khe nứt, kẽ hở tạo nên hiệu ứng nêm, chốt, do vậy ngăn chặn đợc hiện tợng tróc vỡ tơi rời của các khối nứt. Nếu trên mặt lộ của khối đá xuất hiện nớc, thì việc phun phủ sẽ gặp nhiều khó khăn. Trong trờng hợp này cần tìm cách thu nớc, dẫn nớc và thoát nớc. Tuy nhiên nếu lợng nớc nhỏ có thể tiến hành phun bê tông nhng chỉ là một lớp mỏng (2cm) với phụ gia đông cứng thật nhanh (chẳng hạn loại phụ gia Sika shot), có tác dụng hãm ngăn cản xuất nớc. Trờng hợp gặp các loại nớc có tính bào mòn (xâm thực) cao, lúc này xi măng, các loại phụ gia, cốt liệu, chất bổ trợ đều phải có yếu tố bền với sunfat và bêtông phun cần chặt xít, ít lỗ rỗng sao cho độ sâu xâm nhập của nớc rất nhỏ. Khi nớc ngầm có tính bào mòn cao mà cốt liệu lại không bền axit thì có thể dẫn tới hiện tợng nguy hiểm do lắng đọng trong quá trình thoát nớc. Do vậy cốt liệu cần không chứa vôi; chất phụ gia đông cứng nhanh đợc chọn để sử dụng không có hiện tợng kết tụ, không làm độ bền giảm nhiều và không chứa hợp chất clo (chất lợng), hoặc tạo nên hợp chất clo. Trong lĩnh vực xây dựng, bê tông phun đợc sử dụng với nhiều chức năng khác nhau. Tính dễ thích ứng, tính kinh tế của loại vật liệu xây dựng này là cơ sở của ứng dụng bê tông phun không chỉ trong xây dựng dân dụng nói chung, mà đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm. Các ví dụ ứng dụng sau đây là khá phổ biến: Chống tạm hay bảo vệ trong xây dựng đờng hầm, hầm trạm Chông cố định trong xây dựng đờng hầm, hầm trạm Chống tạm tại các mỏ hầm lò Tu sửa các kết cấu bê tông (thay bê tông, gia cố kết cấu bê tông tăng chiều dày) Trùng tu các công trình kiến trúc cổ Chống thấm Bảo vệ thành hố đào Bảo vệ sờn dốc Lớp vỏ bảo vệ (phun lên kết cấu thép) Lớp chống bào mòn Lớp chịu tải mỏng cho các công trình đặc biệt Tạo dáng NQP/CHCTN 4- 14 Hình 4-15 Đơng nhiên phạm vi sử dụng đặc biệt có ý nghĩa là trong xây dựng công trình ngầm, mỏ và tu sửa các kết cấu bê tông. Trong xây dựng các công trình ngầm, mỏ bê tông phun đợc sử dụng với hai chức năng là kết cấu chống bảo vệ và có thể làm kết cấu chống cố định cho phần vòm. Ngoài ra bê tông phun cũng đợc áp dụng cho mọi công tác bê tông khác. Ngày nay, cùng với kết cấu bê tông đổ tại chỗ, vỏ tuýp-bing, bê tông phun đã trở thành một loại kết cấu quan trọng trong phơng pháp thi công, đợc gọi là phơng pháp bê tông phun. Những hạn chế còn có trong ứng dụng hiện nay là do những nguyên nhân kỹ thuật và kinh tế so với các phơng pháp bê tông khác. Đơng nhiên cả về kỹ thuật và công nghệ, bê tông phun ngày càng đợc cải thiện và phát triển. Với phơng pháp đào hầm mới của áo, bê tông phun đợc sử dụng làm vỏ chống bảo vệ cả cho các công trình tiết diện lớn đợc đào trong đieuf kiện địa chất xấu. (Hình 4-15) 4.3.2 Vỏ bê tông đổ tại chỗ Trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm, bê tông liền khối hay bê tông đổ tại chỗ, cũng còn gọi là bê tông cốp pha đợc sử dụng chủ yếu cho các kết cấu chống cố định. Do các nguyên nhân về thi công, nên chiều dày tối thiểu thờng dao động trong khoảng 20cm đến 30cm. Tùy theo các yêu cầu cụ thể, liên quan với chức năng của công trình ngầm, phụ thuộc vào các điều kiện địa chất, địa chất thủy văn của khối đá, NQP/CHCTN 4- 15 vỏ bê tông đợc sử dụng có thể ở dạng bê tông thờng, bê tông cốt thép, bê tông sợi thép, bê tông cách nớc (hình 4-16). Nói chung trong các mỏ khai thác hầm lò, vỏ bê tông thờng chỉ đợc sử dụng tại các đờng lò cơ bản, có tuổi thọ cao và ít chịu ảnh hởng của công tác khai thác, chẳng hạn ở các đờng lò cái vận chuyển chính, các giếng thông gió, các hầm trạm, đặc biệt là hầm gom nớc. Tại các công trình ngầm dân dụng, vỏ bê tông thờng đợc tính toán là vỏ chống cố định, chịu tải chính. Vỏ bê tông là vỏ kín nên có thể ngăn không cho nớc rỉ, dột vào khoảng trống sử dụng, đợc sử dụng đặc biệt tại các đờng hầm dẫn nớc áp lực. Vỏ bê tông cũng có thể đợc sử dụng với tính chất của vỏ cấu tạo, hạn chế các tác động phong hóa, hủy hoại khối đá từ môi trờng không khí trong công trình ngầm khi vận hành, ví dụ ngăn hơi nớc, khí thải tại các đờng hầm giao thông vào khối đá, hoặc các kết cấu phía ngoài. Hình Cấu tạo vỏ chốn g cố định bằn g bê tôn g cốt thé p Hình 4-16. Cấu t ạ o vỏ hầm dẫn nớc . công trình ngầm, mỏ và tu sửa các kết cấu bê tông. Trong xây dựng các công trình ngầm, mỏ bê tông phun đợc sử dụng với hai chức năng là kết cấu chống bảo vệ và có thể làm kết cấu chống cố. các kết cấu bê tông (thay bê tông, gia cố kết cấu bê tông tăng chiều dày) Trùng tu các công trình kiến trúc cổ Chống thấm Bảo vệ thành hố đào Bảo vệ sờn dốc Lớp vỏ bảo vệ (phun lên kết. bê tông và khung thép. Ngày nay bê tông phun không chỉ đợc sử dụng làm kết cấu chống tạm (kết cấu bảo vệ) mà còn làm kết cấu chịu tải trong hệ tổ hợp khối đá- vỏ bê tông phun. Khi bê tông phun