8 ĐƯỜNG hầm XUYÊN QUA đất đá đặc BIỆT

Khi thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua những loại đất đá đặc biệt này cần phải nghiên cứu để xác định những biện pháp an toàn và đạt hiệu quả kinh tế.. 8.2 Đường hầm xuyên qua đất

8 Đường hầm xuyên qua đất đá đặc biệt

8.1 Đại cương ĐIỀU 175 Đường hầm xuyên qua đất đá đặc biệt

Có năm loại đất đá đặc biệt liệt kê sau đây Khi thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua những loại đất đá đặc biệt này cần phải nghiên cứu để xác định những biện pháp an toàn và đạt hiệu quả kinh tế

(1) Đất đá bị ép vắt,

(2) Đất đá có nguy hiểm về áp lực cao, lượng nước chảy vào lớn,

(3) Đất đá không bền vững,

(4) Đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc,

(5) Đất đá có nguy hiểm vì đá nổ

[Giải thích]

(1) Đất đá bị ép vắt

Nhiều mặt cắt đường hầm bị biến dạng đáng kể trong những đất đá đặc biệt

chứa bùn kết thời kỳ Neogen, đá núi lửa, secpentin và sét trong đứt gãy, áp lực của đất hết sức cao tác dụng lên hệ thống chống đỡ và bê tông vỏ hầm Đất đá chịu áp lực cao như vậy gọi là đất đá bị ép vắt

(2) Đất đá không bền vững

Đất đá gồm các tầng không bền vững và dòng trầm tích bùn núi lửa sau Plioxen

của thời kỳ Neogen thường được cho là đất đá không bền vững

Trạng thái tiêu biểu của loại đất đá này trong khi đào đường hầm là gương không tự chống đỡ; mạch nước phun (khi đào dưới mực nước ngầm) gây trôi đất đá và sập gương; nền đường hầm bị yếu do khai đào

8.2 Đường hầm xuyên qua đất đá bị ép vắt ĐIỀU 176 Các đường hầm xuyên qua đất đá bị ép vắt

(1) Trong thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua đất đá bị ép vắt phải tiến hành khảo sát sơ bộ và thí nghiệm trước khi xây dựng để hiểu rõ sự phân bố và đặc điểm của đất đá Thực hiện khảo sát, quan sát và đo đạc quan trắc trong khi xây dựng để có thể đưa ra những biện pháp phù hợp

(2) Chọn một phương pháp khai đào hợp lý có khả năng tạo mặt cắt ngang kín trong giai đoạn đầu mà không làm tơi đất đá

(3) Các hệ thống chống đỡ đường hầm phải đủ cứng so với các điều kiện đất đá, áp lực của đất, sự chuyển dịch của đất đá, mặt cắt ngang khai đào và phương pháp khai đào

(4) Hình dạng bê tông vỏ hầm càng gần với đường tròn càng tốt, đường chu vi của mặt cắt ngang phải kín Công việc về bê tông vỏ hầm phải quy định thời gian phù hợp trong quá trình chuyển dịch đất đá

[Giải thích]

(1) Tham khảo các ĐIỀU 10 và 19, Chương 4, Phần V Trong Bảng* 8.1 giới

thiệu các ví dụ về đường hầm trong đất đá bị ép vắt ở Nhật Bản

(2) Điều quan trọng là phải đóng kín mặt cắt càng nhanh càng tốt bằng hệ

thống chống đỡ hoặc bằng bê tông vỏ hầm để ngăn ngừa đất đá bị tơi ra ở khu vực xung quanh hoặc phía trước gương

Có thể cải thiện khả năng tự chống đỡ của gương bằng các biện pháp như dùng thanh lắp phía trước gương, cách ly gương, lắp đặt neo lên gương (tham khảo ĐIỀU 171)

Về cơ bản, nên chọn những phương pháp khai đào bảo đảm đóng kín sớm mặt cắt Các phương pháp khai đào thường được chọn là phương pháp bậc cấp ngắn và/hoặc bậc cấp mini, trong đó bậc cấp rút ngắn lại (xem H*.8.1)

(3) Tốt nhất nên tạo mặt cắt kín cho gương trong giai đoạn đầu bằng cách phối

hợp các hệ thống chống đỡ gồm bê tông phun, neo đá và hệ thống chống đỡ bằng thép

(4) Bê tông vỏ hầm có mặt cắt càng tròn càng tốt Mặt cắt ngang của bê tông

vỏ hầm phải kín, phải có vòm ngược Cần phải đóng kín mặt cắt ngang của bê tông vỏ hầm trong giai đoạn đầu, vì vậy đề nghị dùng bê tông phun đông kết nhanh và dễ phun để đóng kín mặt cắt

8.3 Đường hầm chạy dưới dòng nước cao áp chảy vào nhiều

ĐIỀU 177 Đường hầm chạy dưới dòng nước cao áp chảy vào nhiều

(1) Trong thiết kế và xây dựng đường hầm đào qua đất đá có nguy cơ bị nước cao áp chảy vào nhiều phải tránh không để nước bất ngờ phụt ra dựa vào việc tiếp thu kết quả khảo sát trước và trong khi xây dựng

(2) Khi có mối nguy hiểm vì có lượng nước rất lớn chảy vào thì phải áp dụng những biện pháp phù hợp với đất đá và tầng chứa nước

[Giải thích]

(1) Tham khảo ĐIỀU 75(2), Mục 2, Chương 3, Phần II.

(2) Nếu có mối nguy hiểm do nước cao áp chảy vào nhiều thì có thể áp dụng

các biện pháp sau:

i) Thoát nước hoặc hạ thấp mực nước ngầm;

ii) Phun hóa chất vào đất đá hoặc cho đất đá đóng băng để cải thiện các tính chất, giảm tính thấm nước và chắn dòng nước

Có thể dùng khí nén phun vào để chắn dòng nước

Đôi khi phối hợp áp dụng các phương pháp trên đây

H* 8.1 Hộ chiếu chống đỡ trong đất đá bị ép vắt

8.4 Đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững ĐIỀU 178 Đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững

(1) Trong thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững phải tiến hành khảo sát sơ bộ về đất đá và những điều kiện địa điểm khác trước khi bắt đầu xây dựng Trong khi xây dựng cũng thực hiện những khảo sát phù hợp để đưa ra những biện pháp cần thiết Trong các đường hầm đào qua đất đá không bền vững nằm dưới mực nước ngầm, dòng nước ngầm chảy vào có thể hủy hoại đất đá cả sau khi hoàn thành xây dựng, vì vậy cần phải có những biện pháp cần thiết để chống lại sự hủy hoại đó

(2) Khi khai đào đất đá không bền vững, phải tạo kín chu vi của mặt cắt ngang càng sớm càng tốt để ngăn ngừa đất đá tơi ra ở khu vực gần gương và phần chu vi đó Hơn nữa, nếu khai đào theo phương pháp chia nhỏ gương thì phải xem xét sự phân bố áp lực không đều do tác dụng tương hỗ giữa các gương chia nhỏ và áp lực của đất đá gia tăng

(3) Chọn những hệ thống chống đỡ phù hợp giúp vào việc bịt kín sớm

đất đá.

(4) Mặt cắt ngang của bê tông vỏ hầm phải có hình dạng càng nhẵn càng tốt và phải tạo kín toàn bộ vùng chu vi

[Giải thích]

(1) Ở Nhật, đất đá không bền vững thường gặp khi đào đường hầm ở vùng đô

thị và thường chứa nước ngầm Vì lẽ đó, cần phải áp dụng những biện pháp đối phó với dòng nước ngầm chảy vào như giảm mực nước ngầm hoặc phun vữa hóa chất vào đất đá

Khi thiết kế đường hầm xuyên qua đất đá không bền vững, điều quan trọng là dự báo trạng thái của đất đá bao quanh đường hầm cũng như tiến trình đào bằng một phương pháp phân tích phù hợp Sau đó đưa ra những biện pháp đề phòng thích đáng như ổn định gương, cải thiện khả năng chịu tải của đất đá và các biện pháp bảo vệ khác đối với khu vực xung quanh

Tham khảo ĐIỀU 171 để có thông tin về ổn định gương, ĐIỀU 173 về những trường hợp lún đất đá chứng tỏ dường như có vấn đề mà nguyên do là ít đất đá phủ

Trong Bảng* 8.2 giới thiệu ví dụ về các đường hầm trong đất đá không bền vững ở Nhật Bản

(2) Có hai phương pháp đào đường hầm qua đất đá không bền vững Phương

pháp thứ nhất chia gương thành những phần nhỏ để ổn định gương và giảm đến tối thiểu xu hướng đất đá bị tơi ra khi đang đào Phương pháp thứ hai là gia cố chu vi mặt cắt ngang phía trước gương bằng các ống thép dài lắp phía trước gương để ngăn ngừa đất đá đã tơi ra không văng ra ngoài khu vực gia cố Sau

đó đào gương có hiệu quả bằng phương pháp đào bậc cấp ngắn hoặc bằng phương pháp khác Trên H*.8.2 giới thiệu cách chia gương thành phần nhỏ

(3) Trong đất đá không bền vững, điều quan trọng là chọn các hệ thống chống

đỡ đường hầm đủ cứng và có khả năng tạo ra những tác động làm cứng trong giai đoạn đầu Trên H*.8.3 giới thiệu cách gia cố gương

8.5 Đường hầm xuyên qua đất đá có năng lượng địa

nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc

ĐIỀU 179 Đường hầm xuyên qua đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều

mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc

(1) Trong thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc phải tiến hành trước các khảo sát tổng hợp từ địa hình, địa chất, nước ngầm, có hoặc không có khí độc, cho đến các biện pháp cần thiết để áp dụng Trong khi khai đào cần có những khảo sát để theo dõi cẩn thận, tránh dòng nước chảy vào bất ngờ

(2) Phải cung cấp đủ các thiết bị dò và thiết bị bảo vệ khi khai đào trong đất đá có năng lượng địa nhiệt cao, nhiều mạch nước nóng hoặc nhiều khí độc Thực hiện công việc với sự thận trọng tối đa

8.6 Đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ

ĐIỀU 180 Đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ

Trong thiết kế và xây dựng đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ phải tiến hành khảo sát trước cẩn thận để có thể chuẩn bị mọi biện pháp đối phó cần thiết

[Giải thích]

Những biện pháp sau đây thường được áp dụng khi đào đường hầm xuyên qua đất đá nguy hiểm vì đá nổ:

(i) Che gương bằng hệ thống chống đỡ bằng thép hoặc lưới;

(ii) Dùng các neo đá ma sát có tác dụng gắn chặt và treo tức thì ngay sau khi cắm vào đất đá;

iii) Dùng bê tông phun cốt sợi thép có độ dẻo cao;

iv) Lập kế hoạch tỉ mỉ để sơ tán triệt để công nhân tới nơi an toàn, tránh những nguy hiểm do đá nổ trong khi đục và dọn sạch đá

Trong Bảng* 8.3 giới thiệu những ví dụ về các đường hầm trong đất đá có nguy cơ đá nổ