4. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu
2.2.2.Gia cố dạng treo
Neo:
Neo là thuật ngữ chung bao gồm đỏ bị chốt lại và những cỏp bị kộo căng. Trước đõy việc tạo ra ứng suất trước cho neo là cần phải nghiờn cứu để tăng hệ số ma sỏt trong khối đa. Tuy nhiờn, ngay sau đú người ta đó nhận ra bất kỳ một sự chuyển vị nào trong khối đỏ sẽ kộo căng chốt đồng thời cũng bị chốt ngăn lại. Về tớnh kinh tế và đơn giản thỡ chốt đó cú tỏc dụng giảm bớt neo cú ứng suất trước trong một số trường hợp cụ thể, như là những cột rất gần nhau việc sử dụng ứng suất trước để tăng tớnh ma sỏt thỡ cần phải nghiờn cứu.
Bảng 2.3. Tỏc dụng và hiệu quả của neo
TT Tỏc dụng và hiệu quả Sơ đồ
1
Che chống cho vi nham:
Neo cú thể hạn chế biến dạng cho vi nham và gia thờm ỏp lực vào vi nham, do đú mà ngăn cường độ
của vi nham bị sa sỳt.
2
Gia cố vi nham:
Do tỏc dụng gia cố của hệ thống neo, nhất là vết nứt khe hở trong cỏc vựng đỏ rời rạc, cỏc mặt nứt vỡ được gắn lại, do đú tăng được khu neo giữ của vi nham. Neo rất cú tỏc dụng với vựng vi nham rời rạc, neo hỗ trợ nhiều cho nham thể nứt vỡ và rời rạc trở thành khu toàn khối, hỡnh thành vựng gia cố.
3
Nõng cao lực ma sỏt giữa cỏc lớp đỏ:
Đối với vi nham cú nhiều lớp nằm ngang hay hơi nghiờng, nhúm neo làm cho cỏc lớp nham thạch kết lại với nhau, tăng lực ma sỏt, về mặt sức bền mà xột sẽ hỡnh thành
4
Tỏc dụng treo lờn:
Cỏi gọi là treo lờn ý chỉ neo cú tỏc dụng làm cho vi nham liờn kết ổn
định, cỏc khối đỏ nguy hiểm khụng rơi, khụng trượt xuống được, đú là tỏc dụng chủ yếu gia cố cục bộ chỗ nham thể khụng ổn
định.
Bờ tụng phun:
Bờ tụng phun làm kết cấu chống đỡ hầm cú thể sử dụng nhự một sự tăng cường dưới dạng lớp da mỏng. Bờ tụng phun sử dụng kết hợp với những neo đỏ, lưới thộp và những biện phỏp gia cường truyền thống cho đường hầm. Cỏc bước thực hiện bờ tụng phun được mụ tả như sau:
(1) Tất cả những miếng đỏ bở rời được cạo bỏ và bề mặt đỏ được rửa sạch bằng phun nước trước khi dựng bờ tụng phun;
(2) Bờ tụng phun được ộp vào những khe nứt, vết nứt, những lớp mỏng và những đoạn khụng theo quy luật bị hở trờn bề mặt đỏ và theo cỏch này phục vụ cho cựng chức năng dớnh kết như vữa trong một bức tường xõy bằng đỏ;
(3) Sau khi đào thỡ phun ngay lập tức lớp bờ tụng phun ban đầu với độ dày trung bỡnh khoảng 25mm;
(4) Bờ tụng phun ngăn nước thấm từ những khe nứt và những lớp mỏng trong đỏ, bằng cỏch này ngăn cản đường thấm của vật liệu phủ trong khe nứt và sự thoỏi húa của khối đỏ do nước và khụng khớ;
(5) Sự dớnh của bờ tụng phun đối với bề mặt đỏ và cường độ chống cắt của nú cung cấp sức chống lại một cỏch đỏng kể đối với những tảng đỏ bở rời cú thể rơi ra khỏi núc cửa hầm;
(6) Một lớp bờ tụng phun dày hơn(150 đến 250mm) cung cấp chống đỡ cú cấu trỳc, hoặc như một đai khộp kớn hoặc như một bộ phận của vũm.
Bờ tụng phun được phun bằng mỏy phun chuyờn dụng vận hành chủ yếu bằng khớ nộn. Vữa được chuyển đến đầu phun bằng ống mềm, ở đầu mũi phun hỗn hợp vữa khụ được trộn với nước rồi phun lờn vỏch để phủ bề mặt hang.
Mỏy để phun bờ tụng theo nguyờn tắc cấp hỗn hợp khụ được chia làm ba loại: loại buồng, loại tang cú van và dạng khe. Trong thực tế phổ biến là dựng dạng buồng. Loại buồng lại cú loại một buồng và loại hai buồng.
Hỡnh 2.6. Mỏy phun bờ tụng
Mỏy phun bờ tụng hai buồng gồm cú một buồng trờn (1) và buồng dưới (2), bố trớ chồng lờn nhau được ngăn bởi thành van nún (3) cú trang bị đũn bẩy điều khiển (4). Trong buồng dưới là bộ phận nhào trộn dạng đĩa (5) để cấp vữa khụ vào nỳt ra.Bộ phận trộn quay bằng một động cơ khớ nộn (6) qua hộp số xilanh xoắn. Để bảo vệ động cơ khỏi quỏ tải người ta tạo một khe nối gắn với bộ phận trộn qua một trục, khi bị kẹt thỡ nú được cắt ra. Từ ngăn ra vữa khụ được đưa vào ống mềm qua một ống nối (7). Tiếp theo vữa qua ống mềm đến đầu phun. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc tạo hai buồng để đảm bảo mỏy hoạt động liờn tục. Tuy nhiờn kớch thước lớn và đặc biệt là chiều cao lớn làm hạn chế sự làm việc của mỏy trong những hang kớch thước nhỏ.
Cỏc dạng buồng cú van cú cụng suất cao hơn. Bộ phận làm việc dạng buồng hỡnh trống theo phương đứng với cỏc ụ hỡnh trụ. Ngăn hỡnh trống được đậy đầu trờn bằng nắp (4) cú gioăng cao su. Nguyờn tắc làm việc của mỏy như sau: hỗn hợp vữa khụ được đưa vào một phễu hở (1) của mỏy sàng (2) và bộ quấy (3) rồi rơi vào ngăn van của buồng hỡnh trống (5). Khi xoay buồng (5) cú cỏc ụ vữa khụ thỡ cỏc ngăn sẽ rơi vào (trựng với) cỏc lỗ cửa sổ ở nắp dưới của bộ phận phõn phối (6). Qua cửa sổ này vữa khụ sẽ chịu ỏp lực của khớ nộn để chui vào ngăn làm việc sau đú vào ống mềm (7).
Bộ phận làm việc và động cơ điện (9) được bảo vệ bằng vỏ (10) đặt trờn khung mỏy (8). Ưu điểm làm việc của mỏy cú buồng dạng trống xoay cú ngăn là kớch thước nhỏ gọn, đơn giản trong vận hành và làm việc liờn tục. Nhược điểm là mũn đệm cao su nhanh, cụng suất lớn.
Lượng nước để làm ướt bờ tụng phun được điều chỉnh bằng một van ở đầu phun. Chiều dày của lớp phun được kiểm tra bằng cỏc mốc định vị là những thanh thộp dài 15 – 20 cm gắn vào cỏc khe nứt. Giỏ trị của N/X từ 0,4 -:- 0,5.
Lượng vữa phản xạ tựy thuộc vào trạng thỏi và cụng tỏc chuẩn bị bề mặt phun (vỏch hang), cũng phụ thuộc khỏ nhiều vào ỏp lực phun và gúc nghiờng của đầu phun so với mặt hang. Thụng thường ở phần tường vào khoảng 10 – 15 %, phần vũm là 20 – 25%.
Tổ hợp thiết bị phun (mỏy trộn hỗn hợp khụ, thiết bị cấp vật liệu, thiết bị nõng và mỏy phun) tựy thuộc vào kớch thước hang.
Trong những hang tiết diện nhỏ, chiều cao ≤ 4m thỡ dựng sơ đồ khụng cần dựng mỏy nõng như hỡnh trờn. Khi chiều cao hang lớn ≥ 5m thỡ nờn dựng sơ đồ bố trớ thiết bị theo chiều cao.
Trong những hang rộng cho phộp hoạt động giao thụng khụng ray (ụtụ), cỏc thiết bị cú thể lắp đặt trờn ụ tụ.
Việc tổ chức cụng tỏc phun bờ tụng phụ thuộc vào tiết diện hang, trỡnh tự thực hiện trong cỏc cụng đoạn trong chu trỡnh đào và tổ chức vận chuyển cỏc vật liệu thành phần của bờ tụng phun.
Trong cỏc loại đỏ yếu khụng ổn định, bờ tụng được phun ngay sau khi đào hang. Khi đó cú bờ tụng phun bảo vệ mới tiến hành xỳc đỏ và cỏc cụng đoạn khỏc của chu trỡnh đào.
Cỏc cụng việc của quỏ trỡnh phun bờ tụng bao gồm: chuẩn bị bề mặt để phun, chế tạo hỗn hợp vữa phun, và bảo dưỡng đoạn đó phun. Trước khi bắt đầu cỏc cụng việc tiến hành chọc đỏ cẩn thận bề mặt, rửa bề mặt bằng nước, thổi khụ bề mặt bằng khớ nộn, bật mỏy và tiến hành phun. Việc phun bờ tụng bắt đầu từ tường và sau đú lờn vũm để khộp kớn tiết diện phun. Lớp đầu tiờn khụng vượt quỏ 5 - 7 cm. Cỏc lớp tiếp theo phun sau lớp trước 15 - 20 phỳt. Việc bảo dưỡng lớp bờ tụng phun được tiến hành bằng cỏch phun nước lờn bề mặt lớp bờ tụng phun để trỏnh rạn nứt lớp này. Trong điều kiện ngầm đặc trưng bởi độ ẩm lớn (80 - 90%) và nhiệt độ khụng đổi, tạo nờn những điều kiện thuận lợi cho quỏ trỡnh đụng cứng và tăng độ bền của bờ tụng phun. Đụi khi khụng cần bảo dưỡng bờ tụng phun ở trong hầm.
Để phun bờ tụng cú thể dựng xi măng Pooclăng, xi măng puzơlan với hàm lượng 300 - 500 kg/m3 vữa khụ. Trong những điều kiện địa chất phức tạp cú thể sử dụng bờ tụng phun với tổ hợp neo và lưới thộp, cũn trong những điều kiện đặc biệt thỡ tổ hợp với neo và vũm thộp.
Bảng 2.4. Tỏc dụng và hiệu quả của bờ tụng phun
TT Tỏc dụng và hiệu quả Sơ đồ
1
Chống vi nham:
Do tầng phun cú thể bỏm chặt và dớnh kết với nham tầng và cung cấp cho bề mặt vi nham sức khỏng cắt. Do đú làm cho vi nham nằm trong trạng thỏi chịu lực ba hướng rất cú lợi, ngăn khụng cho cường độ vi nham sa sỳt, năng lực chống lực xung kớch của tầng phun ngăn chặn khối đỏ khụng ổn định sụt xuống 2 Tỏc dụng dỡ tải: Do lớp phun bờ tụng cú tớnh mềm chịu được biến dạng ở một mức độ nhất định, do đú làm cho vi nham được dỡ tải. Đồng thời ứng suất uốn trong lớp bờ tụng phun được được giảm nhỏ cú tỏc dụng cho bờ tụng phỏt huy sức chịu tải.
3
Lấp đầy và tăng cường vi nham:
Phun bờ tụng cú thể luồn vào khe hở của vi nham, lấp đầy mặt lừm, làm cho bề mặt nham tầng bị nứt vỡ liền lại thành một khối, bảo đảm cho cỏc tảng đỏ phẳng khớt ăn khớp vào nhau, nõng cao lực dớnh kết. Lực ma sỏt của chỳng cú lợi cho việc ngăn ngừa vi nham lay động và trỏnh hoặc giảm nhẹ ứng suất tập trung.
4
Chống phong húa, nước:
Phun bờ tụng trực tiếp làm dớnh kết bề mặt vi nham, hỡnh thành một lớp chống phong húa và ngăn nước cũng như chặn cỏc chất lấp nhột trong khe nứt khụng bị xúi ra ngoài
5
Ngăn chặn vi nham lay động:
Phun bờ tụng khẩn trương theo kịp tiến độ đào hầm, kịp thời tiến hành che chống. Cường độ của thời kỳ đầu rất cao, do đú cú thể kịp thời cung cấp lực chống đỡ cho vi nham, ngăn chặn vi nham lay động.
6
Phõn phối ngoại lực:
Thụng qua bờ tụng phun đem ngoại lực truyền cho neo, giỏ vũm thộp... làm cho kết cấu che chống cựng chịu lực
Bờ tụng phun được tăng cường sợi thộp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bờ tụng phun được tăng cường sợi thộp hoặc đứng riờng lẻ hoặc kết hợp với những neo đỏ, đặc biệt trong những khối đào lớn, nhằm cung cấp một giải phỏp tốt và nhanh cho cả hai kết cấu chống đỡ đỏ ban đầu và cố định. Để cú được tớnh dẻo, nú cú thể thu hỳt biến dạng đỏng kể trước khi bị phỏ hỏng. Loại bờ tụng phun được tăng cường sợi thộp cú thể chống lại những ứng suất uốn do những đứt góy gõy ra. Cú hai lợi ớch của sự gắn kết giữa vỏ bờ tụng phun và bề mặt của khối đào trong đỏ như sau:
(1) Áp lực chống đỡ giảm một cỏch hiệu quả thậm chớ trong đất đỏ chảy dẻo
(2) Những ứng suất uốn khụng nhận thấy trong vỏ bờ tụng phun là nhờ sự kết dớnh. Như thế sự hư hỏng do của nú nhỡn chung chỉ do cắt.
Ưu điểm của bờ tụng phun cú sợi là chỉ cần một lớp bờ tụng phun cú độ dày nhỏ hơn so với độ dày của bờ tụng phun thường. Bờ tụng phun cú sợi được yờu cầu cỏ biệt trong những trạng thỏi mà tại đú cú ỏp lực chống đỡ cao. Sử dụng bờ tụng phun cú sợi cựng với những neo múc chất dẻo cũng được kiến nghị để kiểm soỏt những điều kiện đỏ nổ vỡ độ nhỏm của bờ tụng phun cao nhờ cỏ biệt cú những sợi thộp dài, điều đú đảm bảo cho sự gắn kết với bề mặt đỏ tốt hơn. Với lưới thộp, những lỗ rỗng và những tỳi cú thể hỡnh thành đằng sau lưới, như thế sẽ gõy ra sự kết dớnh kộm và tạo thành những đường thấm nước trong trường hợp phun bờ tụng thường.
Trở ngại chớnh của bờ tụng phun thường là khỏ yếu về kộo, dẻo và cường độ chống tỏc động kộm. Những chỉ tiờu cơ học được nõng cao nhờ bổ sung thờm những sợi thộp. Những sợi thộp thụng dụng được làm nhiều hỡnh dạng khỏc nhau để tăng cường sự gắn kết với bờ tụng phun. Người ta thấy những loại sợi thộp ở đầu được múc vào sẽ gắn kết tốt với bờ tụng phun.
Những sợi thộp cú thể thờm vào khoảng 1,5 tới 6% của tồng khối lượng của hỗn hợp. Hỗn hợp bờ tụng phun cú lượng sợi trờn 6% thỡ rất khú cho việc chuẩn bị và phun bờ tụng.
Bảng 2.5. Tỏc dụng và hiệu quả của bờ tụng phun tăng cường sợi thộp
TT Tỏc dụng và hiệu quả Sơ đồ
1 Phũng ngừa khe nứt bị co ngút hoặc giảm số lượng khe nứt và bề mặt rộng khe nứt
2 Làm cho ứng suất tầng phun được phõn bố đều, cải thiện tớnh năng biến dạng, tăng cường tớnh toàn khối của che chống phun neo.
3 Lấp đầy và tăng cường vi nham:
Tăng tớnh mềm cho tầng phun
4 Nõng cao năng lực chịu tải, chịu lực cắt và lực kộo