4. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu
2.3. Phương phỏp xỏc định thời thời gian cho cỏc cụng đoạn đào hầm
2.3.1. Cụng đoạn đào
Tựy theo cỏc phương phỏp thi cụng, trong mỗi phương phỏp thi cụng sẽ lại cú cỏc cụng đoạn cần thực hiện khỏc nhau. Trong phạm vi của luận văn này, tỏc giả chỉ xột tới phương phỏp thi cụng đương hầm bằng khoan nổ mỡn, từ đú sẽ cú cỏc cụng đoạn thực hiện tương ứng và xỏc định thời gian thực hiện cỏc cụng đoạn này.
Đối với việc đào bằng phương phỏ`p khoan nổ truyền thống cụng đoạn đào bao gồm cỏc cụng tỏc: chuẩn bị, khoan lỗ mỡn, chuẩn bị nổ, nổ, thụng giú, thu gom hiện trường.
Khoan lỗ mỡn:
Khi đào toàn bộ mặt cắt một lần sẽ nổ mỡn theo phương phỏp lỗ nụng bằng cỏch khoan xung quanh chu vi và trờn toàn bộ mặt cắt khoang đào cỏc lỗ khoan nằm ngang, nằm nghiờng với khoảng cỏch giữa cỏc hàng, lỗ và chiều sõu được tớnh toỏn nhằm đảm bảo được nổ phỏ một lần. Chiều sõu của lỗ mỡn được lấy sõu hơn chiều sõu tiến của khoang đào. Số lượng lỗ mỡn phụ thuộc vào độ cứng và mức độ nứt nẻ của đất đỏ, diện tớch gương đào, chiều sõu lỗ mỡn, loại thuốc nổ và trọng lượng bao thuốc.
Chiều sõu lỗ mỡn lk xỏc định bước đi cho chu trỡnh khoan nổ. Trong thực tế: max lk=(S/π)0,5 , S là diện tớch gương đào.
Thời gian khoan được xỏc định theo cụng thức:
mxv Nxl
T = (2.1) Với: N: Số lỗ mỡn
l: chiều dài trung bỡnh của một lỗ mỡn. m: số lượng mỏy khoan.
Nạp mỡn, kiểm tra, đấu mạng và nổ mỡn: m z mn t n Nt t = + 60 (h) (2.2) Trong đú: tz – thời gian nạp một lỗ mỡn theo số liệu thực tế
n – số lượng người nạp mỡn tm – thời gian đấu mạng
Thụng giú:
Khi nổ mỡn thường thải ra cỏc khớ độc hại như: CO2, CO, H2S, SO2, NO và cỏc khớ độc khỏc. Trong quỏ trỡnh nổ mỡn cú thể gặp những tỳi khớ và khớ từ trong đất mới như: H2S, CH4.
Khụng khớ trong hang ở bất kỳ thời điểm nào cũng phải đảm bảo mọi hoạt động của con người và tất cả cỏc diện thi cụng. Cỏc quy trỡnh về thành phần khụng khớ trong hang ngầm được chỉ rừ trong “Quy tắc an toàn khi thi cụng cụng trỡnh ngầm”. Trong cỏc hang cú người hàm lượng ễxy khụng nhỏ hơn 20%. Hàm lượng khớ cacbonnớc ở chỗ thi cụng khụng lớn hơn 0,5% cũn ở trờn luồng khớ ra khụng lớn hơn 0,75%. Hàm lượng cỏc thành phần độc hại trong khụng khớ trong hầm cũng khụng vượt quỏ nồng độ cho phộp.
Trong gương đào đường hầm thường ỏp dụng cỏc sơ đồ thụng giú: hỗn hợp hỳt, thổi. Theo sơ đồ thổi, cỏc khớ độc được tạo ra sau khi nổ mỡn di chuyển từ khoang đào ra cửa hầm trờn toàn bộ chiều dài của đường hầm. Theo sơ đồ hỳt, khớ thải trong khụng khớ từ khoang đào được hỳt ra từ mỏy hỳt ở cửa hầm.
Đối với sơ đồ thổi, thời gian thụng giú được xỏc định theo cụng thức: t = 7,8.A.S2.L2/Qh (2.3)
t = 6.A.S.(75 + A)/Qb (2.4) Trong đú: A: Khối lượng thuốc mỡn cho một lần nổ.
S: Diện tớch mặt cắt gương đào.
Qh, Qb: Lưu lượng khụng khớ cung cấp cho từng loại sơ đồ. L: Khoảng cỏch từ gương đào tới cửa hầm.
Lưu lượng khụng khớ cung cấp cho gương đào cần đảm bảo sao cho tốc độ di chuyển của khụng khớ khụng nhỏ hơn 0,25m/s và khụng lớn hơn 6m/s.
2.3.2. Cụng đoạn xỳc chuyển
Dọn và xỳc đỏ:
Với gương đào nhỏ dựng xe goũng nhỏ chạy trờn đường ray và đất đỏ được xỳc bởi mỏy xỳc cú kớch thước nhỏ cựng chạy trờn đường ray, cú loại xỳc thẳng đất đỏ vào toa xe (hất qua thõn mỏy), cú loại xỳc vào băng tải để truyền đến toa xe. Loại thiết bị này hệ số đầy gầu rất thấp (0,35-0,4), nờn năng suất kỹ thuật bằng 50% năng suất lý thuyết, năng suất thực tế cũn thấp hơn năng suất nữa so với năng suất kỹ thuật.
Πthực tế = Πkỹ thuật x Kthời gian (2.5) Kthời gian = tn x (tn + Σti) (2.6) tn – thời gian xỳc chuyển thuần tỳy cho một xe..
Σti – tổng thời gian tiờu hao cho việc di chuyển toa xe vào và ra, di chuyển đầu mỏy kộo, kể cả thời gian tiến lựi của mỏy xỳc.
Thực tế Kthời gian = 0,4-:-0,6.
Như vậy năng suất thực tế của mỏy trờn khụng vượt quỏ 40% năng suất ghi trong lý lịch mỏy. Sau này đó cải tiến loại mỏy di chuyển trờn xớch, cú thể xỳc đưa vào băng
tải hoặc xỳc cho cả xe tự đổ, năng suất lý thuyết 180 m3/h, năng suất thực tế 40m3
/h (loại chạy trờn đường ray năng suất thực tế khoảng 6-:-9 m3
/h)
Với gương đào lớn thường dựng mỏy xỳc gàu ngửa và xe tự đổ. Năng suất lý thuyết gàu ngửa tới 90 m3/h, làm trong gương đào cú tiết diện 40m2
, D = 7m; loại lớn hơn cú năng suất lý thuyết 180m3
/h làm việc trong gương đào cú đường kớnh D = 10m. Ngoài ra cũn sử dụng thiết bị chuyển tải. Thiết bị chuyển tải thực chất là một băng tải di chuyển được, dài 40 – 50 m cú năng suất đến 150 m3/h. Chỳng được ghộp nối với mỏy xỳc, đoàn tàu rỗng (chưa cú đỏ) được xếp dưới băng tải và được kộo dần ra khỏi gương dưới băng tải để nhận đỏ. Cú thiết bị chuyển tải sẽ tăng thời gian sử dụng của mỏy xỳc rất nhiều.
Vận chuyển đỏ:
Thời gian vận chuyển đất đỏ ra bói thải được xỏc định theo chiều dài quóng đường L, tốc độ trung bỡnh Vtbcú xột đến thời gian quay đầu mỏy, toa xe ở khoang đào và bói thải và trỏnh vào đường nhỏnh. Thời gian vận chuyển đất đỏ được xỏc định theo cụng thức:
T0 = 2L/60Vtb + T1 + T2 (2.7) Trong đú: T0 : thời gian vận chuyển ra bói thải (phỳt).
L: chiều dài quóng đường vận chuyển (m). Vtb : Vận tốc trung bỡnh của thiết bị vận chuyển.
T1: Thời gian quay đầu mỏy, toa xe ở khoang đào và bói thải. T2: Thời gian trỏnh vào đường nhỏnh khi vận chuyển một chiều.
Sử dụng ụ tụ vận chuyển đất, đỏ thải trong đường hầm là rất hiệu quả bởi vỡ khụng cần cụng nhõn đặt đường ray, cỏc đường trỏnh, đường chộo, treo cỏp điện, di chuyển cỏc toa xe trong gương đào mất nhiều thời gian và phức tạp
Dung tớch thựng xe càng lớn thỡ năng suất càng cao. Tựy theo kớch thước hầm mà sử dụng cỏc loại xe cú tải trọng từ 3-:-25T và xe tự đổ cú dung tớch từ 1-:-6 m3. Để đảm bảo xe đi hai chiều thỡ kớch thước đường hầm khụng nhỏ hơn 6m. Xe vận
chuyển trong đường hầm đểu được trang bị bỡnh lọc khớ thải. Khi di chuyển xe trong gương đào, tiến đến mỏy xỳc để chất tải thỡ xe phải giật lựi. Khi chiều rộng gương đào lớn hơn hai lần chiều dài thựng xe thỡ xe cú thể tự quay được, khi kớch thước gương đào nhỏ thỡ sử dụng tấm thộp cú kớch thước 5x3m, dày 15-:-20 cm và tời 3T để trợ giỳp cho xe quay.
2.3.3. Chống đỡ tạm.
Thời gian dựng vỡ chống bờ tụng phun:
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. Trũng 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.
Thời gian cần thiết để phun bờ tụng cho một bước đào cú thể tớnh theo cụng thức: T = t1 + t2 (2.8)
Trong đú:
t1 : Thời gian chuẩn bị mặt để phun. Tựy thuộc vào kớch thước hang t1≅10 ữ20 phỳt
t2 : Thời gian phun bờ tụng. Xỏc định bằng cụng thức: t2 = r k P k k h F t kt c ph . . . . . . 60 0 (2.9) F : diện tớch cần gia cố bằng bờ tụng phun, m2
hph : chiều dày tớnh toỏn của lớp phun, m r : hệ số thoỏt ra của bờ tụng phun, r = 0,69 Pkt: năng suất kỹ thuật của mỏy phun bờ tụng, m3
/h vữa khụ
kc : Hệ số xột đến phương phỏp đào hang, khi đào bằng mỏy liờn hợp kc= 1,0 ữ 1,05, khi khoan nổ cú ỏp dụng cụng nghệ nổ mỡn tạo biờn kc = 1,1, nổ mỡn thường kc = 1,1 ữ 1,3
kt : Hệ số sử dụng thời gian của mỏy phun, kt = 0,7 ữ 0,8
k0 : hệ số xột đến lượng bờ tụng rơi vói khi phun, k0 = 1,15 ữ 1,25
Thời gian neo (anke):
Việc khoan lỗ neo cú thể dựng mỏy khoan thụng thường đặt trờn giỏ đỡ khớ nộn hoặc giỏ đỡ co rỳt được. Đối với cỏc neo thẳng đứng chủ yếu dựng cỏc mỏy khoan cú tay bỳa hoặc khung khoan. Ngày nay cỏc nước phỏt triển đều sản xuất loại mỏy khoan cú khả năng khoan lỗ neo thuận lợi.
Việc ộp vữa vào lỗ là một thành phần quan trọng của cụng nghệ đặt neo. Để làm khõu này người ta sử dụng thiết bị chuyờn dụng. Để rỳt ngắn thời gian cho chu kỳ đào, quỏ trỡnh đặt neo thường được tiến hành song song với cụng tỏc khoan gương, đụi khi song song với cả cụng tỏc thải đỏ. Thụng thường khi dựng thiết bị phụt vữa dạng khớ nộn thỡ ba người cú thể đặt 30 -:- 40 neo trong một ca làm việc.
Thời gian neo được xỏc định như sau:
Tneo = Tkhoan + Trửa + Tđặt neo + Tphụt vữa (2.10) Trong đú:
Tneo : Thời gian neo một an ke.
TKhoan : Thời gian khoan lỗ đặt an ke.
Trửa : Thời gian rửa lỗ khoan. Tđặt neo : Thời gian đặt neo.
2.3.4. Cụng đoạn xõy vỏ đường hầm
Cụng đoạn xõy vỏ đường hầm bao gồm: Cụng tỏc vỏn khuụn, cụng tỏc cốt thộp, cụng tỏc đổ bờ tụng, cụng tỏc xi măng húa.
Với mục đớch chọn sơ đồ cụng nghệ đổ bờ tụng tối ưu và tổ chức lao động một cỏch hợp lý ở trong gương. Phương phỏp đổ bờ tụng được xỏc định từ cỏc giả thiết sau: Việc đổ bờ tụng được thực hiện với tốc độ đó xỏc định với việc tổ chức lao động theo chu kỳ
Nhịp điệu đổ bờ tụng, chiều dài khối đổ và mỗi đốt vỏn khuụn bị hạn chế bởi tớnh hợp lý cụng nghệ.
Việc làm chặt bờ tụng bằng đầm phải kết thỳc trước khi bờ tụng bắt đầu ninh kết ở hai lớp đổ sau cựng.
Khi tớnh toỏn giả thiết là đó biết cỏc kớch thước hầm, lượng tiờu hao bờ tụng cho một một chiều dài hầm cú xột cả yếu tố đào vượt, tớnh chất cụng nghệ của hỗn hợp bờ tụng. Chiều dày lớp đổ bờ tụng lấy từ 0,3 đến 0,4m.
Chiều dài khối đổ bờ tụng:
b b ca V V t L lg ) 7 6 ( ữ = (2.11)
Trong đú: tca: thời gian ca làm việc. Vb: tốc độ đổ bờ tụng. Thời gian của một chu kỳ đổ bờ tụng:
b cb
V L
t = (2.12)
Thời gian thực hiện tất cả cỏc cụng đoạn thành phần của một chu kỳ xỏc định cú xột đến yếu tố vỏn khuụn
Đối với vỏn khuụn lắp ghộp:
Trong đú: taz (h) là thời gian chuẩn bị và kết thỳc cỏc quỏ trỡnh. Đối với vỏn khuụn cơ giới húa:
az O c i t V l m t = + (2.14)
Trong đú: m: là tỷ số giữa chiều dài khối đổ và chiều dài đốt. lc: chiều dài đốt vỏn khuụn
V0: tốc độ di chuyển cốp pha Đối với vỏn khuụn cơ giới húa một đốt.
az b O c i t t V l t = + + (2.15) Trong đú: tb : thời gian giữ bờ tụng trong vỏn khuụn. Năng suất đổ bờ tụng: L V t V S P b i b b y − = 1 (2.16)
Trong đú: Sb: diện tớch tiết diện ngang của vỏ đổ bờ tụng. Vb: Tốc độ đổ bờ tụng
L: Chiều dài khối đổ bờ tụng Thời gian đổ bờ tụng: y b y P L S t = (2.17) Thời gian di chuyển cốp pha:
0
V L
2.3.5. Tốc độ đào hầm.
Tổng thời gian của cỏc cụng đoạn trờn gọi là một chu kỳ đào(Tck). Tốc độ đào hầm theo phương phỏp nổ mỡn được xỏc định bằng cụng thức sau:
V = (LxTcxCxN)/TCK (m/thỏng) ( 2.19) Trong đú:
V: Tốc độ đào hầm(m/thỏng)
L: Chiều dài khoan của một chu kỳ,m TC: Thời gian làm việc trong một ca, phỳt C: Số ca thi cụng trong một ngày, ca N: số ngày thi cụng trong một thỏng, ngày Tck: Thời gian của một chu kỳ khoan- nổ, phỳt
Vớ dụ 1:
Chiều dài khoan của một chu kỳ nổ thường lấy là L = 2m(cho đỏ yếu); Thời gian làm việc một ca trong hầm là 9 giờ nờn TC = 9x60 = 540 phỳt; Số ca thi cụng trong ngày thường là 2 ca;
Sụ ngày thi cụng trong thỏng là N = 25 ngày. Tck tớnh thực tế bằng 350 phỳt.
Vậy tốc độ đào hầm ỏp dụng cụng thức trờn là:
V = (2x540x2x2x25)/350 = 154 (m/thỏng).
Vớ dụ 2:
Vẫn đường hầm đú nếu tăng chiều dài khoan nổ lờn 4m thỡ tốc độ đào sẽ tăng lờn gần gấp đụi so với vớ dụ 1 cũn TCK phải gia cố trước nờn tăng lờn 443 phỳt.
Tốc độ đào hầm ở trường hợp này sẽ là:
V = (4x540x2x2x25)/443 = 244 (m/thỏng).
Trong cỏc cụng đoạn thi cụng đường hầm thỡ chỉ cú 3 cụng đoạn liờn quan mật thiết đến nhau là cụng đoạn: Khoan nổ - xỳc chuyển - chống đỡ. Quan trọng nhất đến tốc độ đào hầm là chiều dài trong một chu kỳ khoan nổ(bước tiến của hầm).
Do vậy, khi đào qua đỏ yếu ta phải tăng chi phớ để gia cố trước nhằm tăng chiều dài trong một chu kỳ khoan nổ và đẩy nhanh tiến độ thi cụng.
KẾT LUẬN:
1. Trong đường hầm thủy điện thường đào trong vựng địa chất đỏ nờn phương phỏp đào chủ yếu là phương phỏp khoan nổ. Phương phỏp khoan nổ thường được chia làm hai dạng: Khoan nổ truyền thống và khoan nổ theo NATM. Biện phỏp khoan nổ theo NATM được khuyến nghị sử dụng trong việc thi cụng đường hầm thủy điện qua nền địa chất yếu.
2. Gia cố là cụng tỏc quan trọng nhất, cú ý nghĩa quyết định đến thành cụng trong đào đường hầm qua vựng địa chất yếu. Những sự cố kỹ thuật trong đường hầm chủ yếu là do kết cấu gia cố khụng đủ khả năng chống giữ. Đõy là nguyờn nhõn chớnh làm cho tiến độ thi cụng trong đào đường hầm qua địa chất yếu khụng đảm bảo. Cú rất nhiều phương phỏp gia cố tỏc giả chia phương phỏp gia cố theo tớnh chất chống đỡ thành ba nhúm: Gia cố chống, gia cố treo và gia cố trước. Mỗi biện phỏp gia cố đều cú điều kiện ỏp dụng thớch hợp. Trong đào đường hầm qua vựng địa chất yếu người ta thường dựng cựng lỳc nhiều biện phỏp gia cố bổ trợ cho nhau.
3. Căn cứ vào cụng thức tớnh tốc độ đào hầm thỡ yếu tố quan trọng nhất chớnh là chiều dài chu kỳ khoan nổ. Để tăng chiều dài chu kỳ khoan nổ thỡ cần phải tăng khả năng chịu tải của khối đỏ yếu trong đường hầm nhằm kộo dài thời gian tự chống đỡ. Phương phỏp gia cố trước cú khả năng đảm bảo cho nhiệm vụ này. Nhưng những tớnh toỏn chớnh xỏc về gia cố trước hiện nay chưa đầy đủ và phổ biến.
CHƯƠNG 3. BIỆN PHÁP ĐẨY NHANH TIẾN Đệ̃ THI CễNG ĐƯỜNG HẦM KHI QUA VÙNG ĐỊA CHẤT YẾU
3.1. Phương phỏp lập tiến độ thi cụng trong đào đường hầm
Mụ hỡnh kế hoạch tiến độ (KHTĐ) là một biểu kế hoạch trong đú quy định trỡnh tự và thời gian thực hiện cỏc cụng việc, cỏc quỏ trỡnh hoặc hạng mục cụng trỡnh cựng những yờu cầu về cỏc nguồn tài nguyờn và thứ tự dựng chỳng để thực hiện cỏc