4. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu
4.2. Cỏc phương phỏp thi cụng
Phương ỏn lập hộ chiếu khoan nổ.
Cỏc dạng hộ chiếu nổ mỡn tương ứng với cỏc dạng kớch thước hầm chớnh.
Số lượng lỗ khoan trong cỏc dạng hộ chiếu cũn thay đổi tuỳ thuộc vào địa chất cụ thể sau mỗi lần nổ sẽ quyết định lập hộ chiếu theo phương ỏn nổ đột phỏ hay nổ nờm.
Theo địa chất thiết kế cỏc hộ chiếu khoan nổ được thiết kế với cường độ đỏ F=4.
Phương ỏn khoan.
Sau khi trắc địa vẽ xong cỏc lỗ khoan theo hộ chiếu thiết kế lờn gương hầm, tiến hành cụng tỏc khoan.
Cụng tỏc khoan được thực hiện bằng mỏy khoan chuyờn dụng Tamrock AXERA- T80 hai cần, khoan cỡ mũi khoan 45 mm.
Chiều sõu khoan mỗi lỗ theo hộ chiếu khoan nổ.
4.2.2. Cụng tỏc bốc xỳc gương hầm
Phương ỏn bốc xỳc hầm chớnh dựng 01 xỳc lật hầm chuyờn dụng 2,3 m3 bốc xỳc lờn xe hầm chuyờn dụng hoặc xe Nisan 15 m3 vận chuyển ra bói thải quy định. Tuỳ theo tiến độ ta cú thể vận chuyển ra bói thải tạm của hầm sau được vận chuyển tiếp ra bói thải quy định.
ễ tụ vận chuyển theo ngỏch hầm thi cụng cuối, ụ tụ di chuyển từ ngoài vào tới vị trớ thiết kế ngỏch trỏnh xe hoặc ngỏch thụng hầm thỡ quay đầu xe và lựi vào vị trớ bốc xỳc.
Sau khi khối lượng đó hết, dựng một mỏy đào bỏnh lốp 0.7m3 cào gương chọc om làm lại đường thi cụng và bốc xỳc nốt khối lượng cũn lại (xem bản vẽ).
Để thuận lợi cho cụng tỏc vận chuyển bốc xỳc, dựng đỏ 1-2 cm hoặc bờ tụng M100 rải lút đường hầm để phự hợp với kớch thước thiết bị bốc xỳc và làm tăng hiệu quả kinh tế trong vận chuyển đẩy nhanh được tiến độ thi cụng.
Để đẩy nhanh cụng tỏc vận chuyển, tăng tiến độ đào hầm nhà thầu bố trớ thờm cỏc ngỏch trỏnh, quay đầu xe tại cỏc vị trớ ngỏch thụng hầm.
4.2.3. Cụng tỏc gia cố hầm
Cụng tỏc gia cố hầm phải được tiến hành theo hồ sơ thiết kế quy định và được thi cụng ngay sau khi cụng tỏc khoan nổ bốc xỳc kết thỳc, nhằm đảm bảo ổn định địa chất, trỏnh sự biến dạng đường hầm và đảo bảo an toàn trong thi cụng.
Trong thực tế, địa chất cụng trỡnh rất phức tạp độ nứt nẻ nhiều, cường độ đỏ thấp, xuất hiện nhiều cỏc vị trớ phỏt sinh phải gia cố so với hồ sơ thiết kế. Vỡ vậy để đỏp ứng được tiến độ thi cụng nhà thầu sẽ chuẩn bị cỏc vỡ chống vũm dự phũng.
Biện phỏp khoan neo gia cố hầm.
Cụng tỏc khoan neo gia cố hầm được thực hiện sau khi cụng tỏc khoan nổ kết thỳc. Thiết bị khoan neo sử dụng mỏy khoan hầm chuyờn dụng AXERA T08-290.
Khoan neo theo hồ sơ thiết kế quy định, ngoài ra phỏt sinh thờm cỏc đoạn cú địa chất yếu nhưng phải được tư vấn xỏc nhận.
Sau khi khoan xong ta tiến hành bơm, ộp vữa đầy vào lỗ khoan, sau đú tiến hành cắm neo.
Phương phỏp phun gia cố và rải lưới thộp:
Cụng tỏc phun bờ tụng và rải lưới thộp được tiến hành ngay sau cụng tỏc khoan nổ bốc xỳc xong để đảm bảo cụng tỏc an toàn trong khi thi cụng.
Cụng tỏc rải lưới thộp:
Trước khi rải lưới thộp phải chọc hết đỏ om cũn dớnh trờn vũm hầm và dọn vệ sinh sạch sẽ cỏc vật liệu trờn những đoạn chuẩn bị phun bờ tụng gia cố.
Lưới thộp được sử dụng theo tiờu chuẩn kỹ thuật thiết kế quy định.
Lưới thộp được rải lờn trờn vũm hầm theo chiều dài thiết kế, được định vị bằng cỏc đinh gim chữ T thộp f12 dài 30cm.
Rải lưới bằng nhõn cụng kết hợp với xe nõng chuyờn dụng hoặc sàn cụng tỏc của mỏy khoan.
Cụng tỏc phun bờ tụng:
Phun bờ tụng ướt được ỏp dụng cho toàn bộ đường hầm. Thiết bị phun dựng mỏy phun chuyờn dụng Nomec.
Vữa bờ tụng được trộn theo tỷ lệ thiết kế tại trạm trộn và được xe bom chuyờn dụng cấp vào trong hầm cho mỏy phun chuyờn dụng Nomec.
Phương phỏp phun như sau:
Tuỳ thuộc vào địa chất, cường độ đỏ thực tế trong gương hầm mà cụng tỏc phun bờ tụng cú thể sau một vài chu kỳ khoan nổ mới tiến hành phun gia cố.
Dọn vệ sinh sạch sẽ cỏc vật liệu trờn những đoạn phun bờ tụng gia cố.
Khoảng cỏch giữa cỏc vũi phun và bề mặt đỏ vỏch hầm được duy trỡ khoảng 1m. Vũi phun luụn được giữ vuụng với mặt đỏ tiết diện phun nhằm đảm bảo khoảng cỏch giữa cỏc vũi phun và bề mặt đỏ vỏch hầm được duy trỡ đỳng với tiờu chuẩn kỹ thuật.
Vũi phun luụn được giữ vuụng với mặt đỏ tiết diện phun nhằm đảm bảo độ dớnh kết giảm sự bong bật.
4.3. Ứng dụng nghiờn cứu trờn đề ra giải phỏp 4.3.1. Khoan thăm dũ 4.3.1. Khoan thăm dũ
Khi bắt đầu đào đường hầm qua vựng địa chất yếu dự kiến theo tài liệu khảo sỏt địa chất thỡ ta nờn khoan một lỗ thăm dũ cú độ sõu 10m tiến trước gương hầm để biết trước được chất lượng khối đỏ và tiờu nước ngầm nếu cú. Trong thủy điện Buụn Kuốp cũng đó tiến hành khoan thăm dũ.
4.3.2. Chọn giải phỏp chống đỡ
Sau khi đó tổng hợp cỏc trường hợp xảy ra sự cố trong quỏ trỡnh thi cụng cỏc đường hầm núi trờn tại cụng trỡnh thủy điện Buụn Kuốp, tỏc giả ỏp dụng quy trỡnh thiết kế và lựa chọn Kết cấu chống đó đưa ra trong cỏc phần trờn của luận văn để lựa chọn, tớnh toỏn được loại Kết cấu chống hợp lý cho cỏc vị trớ xảy ra sự cố. Sử dụng phần
mềm Rock Lap và phần mềm Rock Support của hóng Rock Science, tỏc giả của luận văn thu được cỏc kết quả như sau:
Vị trớ sự cố tại K0+35 hầm 1:
Tớnh chất địa chất theo khảo sỏt và Rock lap:
- Đỏ chủ yếu là bột kết xen kẹp ớt cỏt kết, thế nằm của đỏ cắm ra phớa hướng đào với gúc dốc 650
.
- Đỏ nứt nẻ, tồn tại hai hệ thống khe nứt giao cắt tạo nờm, cỏc khe nứt trỏm canxit - Điều kiện khe nứt: Nhỏm
- Hướng khe nứt: Khụng thuận
- Khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc khe nứt: 40-60cm. - Chỉ số: RDQ=40%; RMR=32;Q=2,5
- Xuất lộ nước: Nhỏ giọt
Trị số ứng suất nguyờn sinh thẳng đứng là 6 Mpa, E = 1335 Mpa, tỷ số giữa trường ứng suất nguyờn sinh nằm ngang và thẳng đứng là k = 0,5.
Mặt cắt: Chiều rộng: 8,2m Chiều cao: 8,2m
Bỏn kớnh: 4,1m. Mặt cắt tương đương hỡnh trũn cú S = 93,63 m2, bỏn kớnh R= 5,46 m
Biến dạng theo Rock support và theo dừi quan trắc thực tế: Độ dịch chuyển lớn nhất ở biờn đường hầm được xỏc định là 68cm. Đõy là độ biến dạng rất lớn (nằm trong khoảng từ 5 % đến 10 % đường kớnh đường hầm).
Biện phỏp gia cố: Biết tỷ lệ giữa độ bền nộn 3 trục của khối đỏ ( 0,9 MPa) và trị số
ứng suất nguyờn sinh (6MPa) bằng 0,15, dựa vào hỡnh 3.18 cho thấy biến dạng của đường hầm nằm trong khoảng 5% đến 10 % đường kớnh đường hầm tương ứng với mức độ nộn ộp rất mạnh. Khuyến cỏo sử dụng phương phỏp gia cố trước và sử dụng kết cấu chống thộp và neo, bờ tụng phun giữ ổn định trờn gương
Sử dụng sơ đồ hỡnh 3.19 xỏc định được tỷ lệ giữa ỏp lực chống giữ yờu cầu/ứng suất nguyờn sinh bằng 0,3 và từ đú xỏc định được ỏp lực chống giữ yờu cầu bằng 1,8 MPa. Sử dụng cỏc cụng thức tớnh toỏn kớch thước kết cấu chống thộp khi biết ỏp lực
chống giữ yờu cầu (hoặc sử dụng biểu đồ H3.19), xỏc định được kớch thước của kết cấu chống thộp sử dụng ở đõy là thộp 12W65với bước chống L = 1,0 m, kết hợp với neo đường kớnh 20 mm, chiều dài 1,5 m, bờ tụng phun một lớp dày 10 cm, cường độ 15 Mpa.
So sỏnh với dạng kết cấu chống được thực hiện trong thực tế là:
- Gia cố bằng vỡ thộp H150, đổ bờ tụng chốn, sử dụng neo đường kớnh 25mm, chiều dài 2m, bờ tụng phun cường độ 15 Mpa, dày 10 cm kết hợp với việc gia cố sỏt mặt gương.
Vị trớ sự cố tại K7+24 hầm 1:
Tớnh chất địa chất theo khảo sỏt và Rocklap: Đỏ chủ yếu là bột kết xen kẹp ớt cỏt
kết, thế nằm của đỏ cắm ra phớa hướng đào với gúc dốc 45o
Đỏ bị vũ nhàu, vỡ vụn, cỏc khe nứt trỏm canxit và phần lớn bị phõn hủy thành dạng bột sột nờn lực dớnh kết của đỏ rất kộm
- Điều kiện khe nứt: Nhỏm - Hướng khe nứt: Khụng thuận
- Khoảng cỏch trung bỡnh giữa cỏc khe nứt: 40-60cm. - Chỉ số: RDQ=40%; RMR=32;Q=2,5
- Xuất lộ nước: Nhỏ giọt
Trị số ứng suất nguyờn sinh thẳng đứng là 8 Mpa, E = 1285 Mpa, tỷ số giữa trường ứng suất nguyờn sinh nằm ngang và thẳng đứng là k = 0,5.
Mặt cắt:Chiều rộng: 8,2m Chiều cao: 8,2m
Bỏn kớnh: 4,1m. Mặt cắt tương đương hỡnh trũn cú S = 93,63 m2, bỏn kớnh R= 5,46m.
Biến dạng theo Rock support và theo dừi quan trắc thực tế:
Độ dịch chuyển lớn nhất ở biờn đường hầm được xỏc định là 59 cm. Đõy là độ biến dạng rất lớn (nằm trong khoảng từ 5 % đến 10 % đường kớnh đường hầm).
Biết tỷ lệ giữa độ bền nộn 3 trục của khối đỏ ( 0,8 MPa) và trị số ứng suất nguyờn sinh (6MPa) bằng 0,13, dựa vào hỡnh 3.18 cho thấy biến dạng của đường hầm nằm trong khoảng 5% đến 10 % đường kớnh đường hầm tương ứng với mức độ nộn ộp rất mạnh. Khuyến cỏo sử dụng phương phỏp gia cố trước và sử dụng kết cấu chống thộp và neo, bờ tụng phun giữ ổn định trờn gương.
Sử dụng sơ đồ hỡnh 3.19 xỏc định được tỷ lệ giữa ỏp lực chống giữ yờucầu/ứng suất nguyờn sinh bằng 0,4 và từ đú xỏc định được ỏp lực chống giữ yờu cầu bằng 2,4 MPa. Sử dụng cỏc cụng thức tớnh toỏn kớch thước kết cấu chống thộp khi biết ỏp lực chống giữ yờu cầu (hoặc sử dụng biểu đồ H3.19), xỏc định được kớch thước của kết cấu chống thộp sử dụng ở đõy là thộp 12W65 với bước chống L = 1,0 m, kết hợp với neo đường kớnh 25 mm, chiều dài 1,5 m, bờ tụng phun một lớp dày 05 cm, cường độ 15 Mpa.
So sỏnh với dạng kết cấu chống được thực hiện trong thực tế là:
- Gia cố bằng vỡ thộp H150, đổ bờ tụng chốn, sử dụng neo đường kớnh 25mm, chiều dài 2 m, bờ tụng phun cường độ 15 Mpa, dày 05 cm kết hợp với việc gia cố sỏt mặt gương.
Như vậy, từ cỏc kết quả so sỏnh như trờn, cú thể rỳt ra một số nhận xột sau đõy: Kinh phớ và thời gian để khắc phục cỏc sự cố xảy ra khi thi cụng cỏc đường hầm là rất lớn. Với việc sử dụng quy trỡnh tớnh toỏn, lựa chọn kết cấu chống(Kết cấu chống) hợp lý cho đường hầm mà tỏc giả của luận văn đó trỡnh bày ở phần trờn, cỏc kết quả lựa chọn và tớnh toỏn trờn lý thuyết đều khỏ gần hoặc chớnh xỏc với cỏc phương ỏn Kết cấu chống sử dụng trong thực tế tại cụng trường thi cụng đường hầm. Điều này đó xỏc nhận quy trỡnh lựa chọn Kết cấu chống hợp lý mà tỏc giả đó lập luận ở trong nội dung của luận ỏn là khỏ chớnh xỏc. Từ cỏc kết quả này, sẽ giỳp cho cỏc nhà thiết kế cũng như cỏc nhà thầu thi cụng cú thể tớnh toỏn, lựa chọn được Kết cấu chống hợp lý cho đường hầm, trỏnh được cỏc sự cố xảy ra khi thi cụng và trong quỏ trỡnh sử dụng, làm tăng tiến độ thi cụng, giảm giỏ thành xõy dựng cụng trỡnh cũng như làm tăng chất lượng cho cỏc cụng trỡnh đường hầm thủy điện núi riờng và cỏc cụng trỡnh ngầm núi chung.
4.3.3. Tăng chiều dài đường hầm trong một chu kỳ khoan nổ.
Tại vị trớ K7+24, theo phương phỏp đường đặc tớnh(CCM) khuyến cỏo nờn sử dụng phương phỏp gia cố trước để đảm bảo thi cụng.
Khi khụng sử dụng phương phỏp gia cố trước thỡ chiều dài đường hầm trong một chu kỳ đào là 1,5 m. Phương phỏp gia cố là: bờ tụng phun, neo, lưới thộp.
Khi sử dụng phương phỏp gia cố trước khối đỏ yếu được tăng cường khả năng tự chống đỡ, khi đú chiều dài đường hầm trong một chu kỳ khoan nổ cú thể là 3,5m vỡ khối đào đó được gia cố. Phương phỏp gia cố là: gia cố trước, bờ tụng phun, lưới thộp.
Sau đõy luận văn đưa ra hai phương ỏn để so sỏnh:
Phương ỏn 1: Đào đường hầm qua vựng địa chất yếu tại lý trỡnh K7+24 với bước đào trong một chu kỳ khoan nổ là 1,5m. Phương phỏp gia cố là: Bờ tụng phun, neo gia cố, vũm thộp.
Phương ỏn 2: Đào đường hầm qua vựng địa chất yếu tại lý trỡnh K7+24 với bước đào trong một chu kỳ khoan nổ là 3,5m. Phương phỏp gia cố là: Gia cố trước(neo vượt trước), bờ tụng phun, lưới thộp.
Do hạn chế trong luận văn tỏc giả đó khụng đưa ra chi tiết tớnh toỏn phương phỏp neo gia cố trước cũng như chưa thể so sỏnh về giỏ thành và chi phớ của 2 phương ỏn trờn(yờu cầu một bài toỏn kinh tế kỹ thuật đầy đủ).
Kết luận:
Từ tớnh toỏn của bảng 4.2 và bảng 4.3 ta thấy rằng nếu sử dụng phương phỏp gia cố trước vào thi cụng đường hầm qua những vựng địa chõt của đường hầm Buụn Kuốp thỡ tốc độ thi cụng khụng những tăng lờn mà cũn tăng tớnh an toàn khi thi cụng đường hầm trong địa chất yếu.
Bảng 4.2. Tốc độ đào hầm khụng gia cố trước
Hạng mục cụng việc Đ/vị K/lượng hiệu Ký Diễn giải, ghi chỳ
Diện tớch đào m2 65,95 F Mặt cắt IV đó tớnh cả nổ lẹm
Chiều dài khoan m 1,60 Lk Khoan vượt trước 0,1 m
Chiều dài nổ trong một chu kỳ m 1,50 Lck
Chiều dài phun BT trờn chu kỳ m 21,20 Lp
Chiều dày BT phun m 0,10 Hp
Số neo trờn mặt cắt hầm cỏi 12,00 N
Mật độ lỗ khoan nổ trờn 1 m2 lỗ/m2 2,40 A Mỏy khoan Tamrock 2 cần
Cụng suất khoan m/phỳt 0,70 Kk
Khối lượng bốc xỳc x với hệ số 1.5 m3 148,39 M xỳc M xỳc = F x Lck x 1,5
Cụng suất thực tế của mỏy xỳc m3/h 30,00 K xỳc
Diện tớch phun BT trong một chu kỳ m2 31,80 Sp Sp = Lp x Lck
Khối lượng phun bờ tụng m3 3,18 Mp Mp = Sp x Hp
Cụng suất thực tế của mỏy phun Tấn/h 5,00 K phun Mỏy phun Nomec
Số neo trờn một chu kỳ cỏi 12,00 M neo
Chiều dài một neo m 2,00 M neo
Thời gian thi cụng 1 neo phỳt/neo 6,00 K neo Mỏy khoan AXERAT08-290
Cụng suất dải lưới thộp phỳt/m2 2,00 K dải
C ụng t ỏc đà o K hoa n nổ Chuẩn bị Phỳt 20 Trắc địa định tõm hầm Phỳt 30 Cụng tỏc khoan Phỳt 181 Tk = (FxAxLk)/(Kkx2) Tổng Phỳt 231 Thụng giú Phỳt 40 Bốc xỳc Phỳt 297 Tx = (Mx x 60) / Kx Dọn hiện trường Phỳt 30 Tổng Phỳt 367 G ia c ố hầ m N eo Chuẩn bị Phỳt 15 Khoan, phun, lắp đặt Phỳt 72 Tn Tn = Mn x Kn Vệ sinh Phỳt 20 Tổng Phỳt 107 R ải lư ới th ộp Chuẩn bị Phỳt 20 Rải lưới Phỳt 64 Tổng Phỳt 84 P hun bờ tụng Chuẩn bị Phỳt 20 Phun bờ tụng Phỳt 92 Vệ sinh Phỳt 40 Tổng Phỳt 152
Tổng thời gian thi cụng trờn chu kỳ Phỳt 940 Tck
Thời gian làm việc 1 ca giờ 7,00 Tc
Số ca trong ngày ca 3,00 C
Bước tiến của hầm m 1,50 Lk
Số ngày làm việc trong thỏng ngày 25,00 M
Bảng 4.3. Tốc độ đào hầm gia cố trước
Hạng mục cụng việc Đ/vị K/lượng Ký hiệu Diễn giải, ghi chỳ
Diện tớch đào m2 65,95 F Mặt cắt IV đó tớnh cả nổ lẹm
Chiều dài khoan m 3,60 Lk Khoan vượt trước 0,1 m
Chiều dài nổ trong một chu kỳ m 3,50 Lck
Chiều dài phun BT trờn chu kỳ m 21,20 Lp
Chiều dày BT phun m 0,05 Hp
Mật độ lỗ khoan nổ trờn 1 m2 lỗ/m2 2,40 A
Cụng suất khoan m/phỳt 0,70 Kk Mỏy khoan Tamrock 2 cần
Khối lượng bốc xỳc x với hệ số 1.5 m3 346,24 Mx M xỳc = F x Lck x 1,5
Cụng suất thực tế của mỏy xỳc m3/h 30,00 Kx
Diện tớch phun bờ tụng trong một chu kỳ m2 74,20 Sp Sp = Lp x Lck
Khối lượng phun bờ tụng trong một chu kỳ m3 3,71 Mp Mp = Sp x Hp