Bờ tụng phun được ứng dụng rộng rói trong xõy dựng cụng trỡnh ngầm để gia cố tạm và làm vỏ vĩnh viễn cho cụng trỡnh, ngoài ra cũn cú thể kết hợp cựng với cỏc loại neo, lưới thộp, giỏ vũm lưới cốt thộp tạo thành một kết cấu chống đỡ phức hợp. Phun bờ tụng cú tớnh linh hoạt lớn, cú thể căn cứ nhu cầu mà chia nhiều lần để tăng thờm bề dày. Vỡ vậy ngoài việc dựng cho cụng trỡnh ngầm ra, cũn ứng dụng rộng rói cho cỏc kết cấu tăng cường như: phũng hộ mỏy taluy, gia cố đờ đập, phũng hộ múng...
Phun bờ tụng bề mặt cần phõn chia thành cỏc băng rộng độ 0,5 m và được phun từ đầu này sang đầu kia của núc hầm. Sau khi lớp 1 bắt đầu ninh kết, xong lại tiếp tục phun lần 2.
a. Phõn loại
Cỏc phương phỏp phun gia cố đang được sử dụng hiện nay bao gồm: phun khụ, phun ẩm, phun ướt và phun hỗn hợp.
- Phun khụ: là đem hỗn hợp xi măng, cỏt, đỏ, và phụ gia (nếu dựng dạng bột) được trộn với nhau theo đỳng tỷ lệ cấp phối rồi được đưa vào mỏy phun. Dựng khớ nộn làm cho vật liệu trộn khụ trong ống cao su ở trạng thỏi treo lơ lửng đưa tới sỳng phun, sau đú hỗn hợp với nước cao ỏp tại miệng phun, với tốc độ rất lơn phun vào
bề mặt đất đỏ cần xử lý. Cần chỳ ý ỏp lực của nước - phụ gia cần lớn hơn ỏp lực của hỗn hợp khụ trong vũi. Lượng nước đưa vào trộn trong vũi được quyết định bởi người cầm vũi phun điều chỉnh qua 1 van ở vị trớ đầu vũi phun.
Cốt liệu mịn Cốt liệu thô Xi măng Máy trộn Khí nén Chất ninh kết nhanh đầu phun Máy phun khô nước
Hỡnh 2.10. Dõy chuyền cụng nghệ phun khụ
+ Khuyết điểm của phun khụ: Phỏt sinh lượng bụi lớn gõy ụ nhiễm mụi trường,
lượng đàn hồi lớn, việc thờm nước phụ thuộc vào tay nghề của cụng nhõn điều khiển van nước.
+ Ưu điểm: Mỏy múc sử dụng đơn giản, rửa mỏy và sử lý sự cố dễ dàng.
- Phun ẩm: là cỏch cho thờm ớt nước vào cốt liệu, làm cho chỳng ở dạng ẩm ướt, sau đú cho xi măng vào trộn, do đú giảm được lượng bụi khi đổ xi măng vào, khi trộn và phun. Nhưng lượng nước cho vào vẫn chủ yếu ở đầu phun. Dõy chuyền cụng nghệ phun và sử dụng cơ giới cũng tương tự cụng nghệ phun bờ tụng khụ. Hiện nay, trờn cỏc cụng trường thường dựng cụng nghệ phun bờ tụng ẩm.
- Phun ướt: Chớnh là đem hỗn hợp xi măng, cỏt, đỏ, phụ gia (dạng bột hay dung dịch) và nước theo tỉ lệ thiết kế trộn đều với nhau theo đỳng tỷ lệ dựng mỏy phun ướt đưa bờ tụng đến đầu phun, Chất ninh kết nhanh (dạng dung dịch) cú thể được đưa vào tại vị trớ cỏch đầu vũi phun khoảng 3m và phun ra. Cần chỳ ý rằng ỏp lực nước và phụ gia cần lớn hơn ỏp suất đẩy vữa bờ tụng trong ống thỡ mới cú thể cú được hỗn hợp bờ tụng phun đều và đảm bảo.
Cốt liệu mịn Cốt liệu thô Xi măng Nước Phụ gia Máy trộn Khí nén Chất ninh kết nhanh Vòi phun Máy phun ướt
Chất lượng phun bờ tụng ướt dễ khống chế, lượng hao ớt và khụng gõy ụ nhiễm mụi trường. Đõy là cụng nghệ phun cần ứng dụng và phỏt triển. Nhưng yờu cầu mỏy phun rất cao, khi mỏy hỏng húc việc sử lý sự cố mỏy tương đối phiền phức. Đối với đất đỏ yếu và nhan tầng dày, đường hầm nhiều nước thỡ khụng được sử dụng phun ướt.
Thực tế cho thấy khi phun với cụng suất > 6m3/h thỡ việc phun bằng tay khụng đảm bảo an toàn cho người và chất lượng bờ tụng theo yờu cầu thiết kế mà cần sử dụng đầu phun cơ khớ mới cú thể đỏp ứng được.
Bảng 2.1 Bảng so sỏnh phun khụ và phun ướt
PHUN KHễ PHUN ƯỚT
+ Phự hợp với điều kiện bề mặt ẩm ướt. + Hao phớ bờ tụng do văng ra trong quỏ trỡnh phun là khỏ cao (khoảng 25%). + Cụng suất mỏy phun thường là thấp, gõy bụi nhiều ảnh hưởng đến con người.
+ Chất lượng bờ tụng khụng đồng đều. + Gõy ụ nhiễm mụi trường
+ Phự hợp với cỏc điều kiện bề mặt phun.
+ Hao phớ do văng ra trong quỏ trỡnh phun là thấp (khoảng 10%).
+ Cụng suất mỏy phun cao, ớt gõy bụi. + Chất lượng bờ tụng đồng đều hơn. + Khụng gõy ụ nhiễm mụi trường
b. Thi cụng bờ tụng phun - Chuẩn bị bề mặt phun:
+ Dớnh kết của bờ tụng sẽ suy giảm nếu phun vào bề mặt chưa được chuẩn bị sạch sẽ, do vậy bề mặt bờ tụng phun phải được chọc om làm sạch bằng nước hoặc khớ nộn để trỏnh làm hỏng độ liờn kết của đất đỏ với bờ tụng phun, việc làm sạch bắt đầu từ trờn xuống, trường hợp đất đỏ bị phõn lớp dễ dàng tỏch lở khi gặp nước, vỡ vậy ta khụng dựng nước để rửa bề mặt mà phải dựng khớ nộn để thổi sạch đỏ.
+ Bề mặt đất đỏ sẽ được làm sạch, phõn loại và được làm ẩm ướt trước khi phun bờ tụng, biện phỏp này giỳp bờ tụng liờn khối tốt hơn và đảm bảo chất lượng phun.
+ Chuẩn bị bề mặt bờ tụng phun hiện cú, toàn bộ vật liệu nứt và xốp sẽ bị loại bỏ bằng việc cắt mài hoặc dựng tia ỏp lực nước cao.
+ Chuẩn bị bề mặt phun bờ tụng trước đú, khi một lớp bờ tụng phun phủ bởi một lớp tiếp theo và thời gian sau đú thỡ trước hết lớp bờ tụng phun ban đầu đó đo đạc và được đụng cứng bề mặt bờ tụng phun ban đầu được làm sạch.
- Thực hiện phun bờ tụng
+ Áp lực khớ nộn sử dụng
+ Áp lực nước tỷ lệ N/X của hỗn hợp vữa bờ tụng phun + Khoảng cỏch từ đầu vũi phun đến bề mặt đất đỏ + Gúc phun giữa bề mặt phun với bề mặt đất đỏ + Đặc điểm bề mặt phun
Trong quỏ trỡnh thực hiện phun bờ tụng, người vận hành phun phải cú khả năng giữ ỏp lực phun ở mức độ trong khoảng p = 4 5 at. Áp lực phun chớnh xỏc nằm giữa cỏc yếu tố khỏc nhau là hàm số với cỏc biến số là khả năng cung cấp, độ dài của đường ống và khoảng cỏch tới bề mặt phun, ỏp lực phun quỏ thấp sẽ làm cho độ dớnh kết kộm, bờ tụng phun sẽ rời từng mảng, ngược lại nếu ỏp lực quỏ cao thỡ lượng rơi sẽ cao.
Khoảng cỏch từ đầu vũi phun tới bề mặt phun phải đảm bả trong khoảng o,95 1,5 m, gúc của vũi phun và bề mặt phun tốt nhất là 90P
0 P
, khi phun cỏc vị trớ lấp đầy phớa sau cỏc lưới thộp gúc phun thường phải đạt 65 75P
0
P thứ tự ưu tiờn khi tiến hành phun bờ tụng là cỏc gúc ngang và nghiờng, hoặc bất kỳ khu vực nào mà vật liệu rơi khụng thể rơi ra ngoài được phun trước tiờn, sau đú tiến hành phun dến phần vũm phớa trờn. Vũi phun được di chuyển theo vũng trũn dạng chụn ốc từ trong ra ngoài, từ dưới lờn trờn.
Thụng thường thực hiện phun một lần phun với chiều dày 6cm, trường hợp phải phun làm 2 lần để tăng chiều dày phun 10 – 12 cm thỡ phải đợi lớp 1 khụ mới được phun tiếp.
- Sửa chữa cỏc khuyết tật
Cỏc khuyết tật như tổ ong, sự tỏch lớp, cỏc lỗ hổng trong quỏ trỡnh phun thỡ sẽ được sửa chữa trong vũng một tuần sau khi phun bờ tụng. Cỏc khuyết tật cú diện tớch tới 310cmP
2
P hoặc sõu tới 5 cm được phỏ bỏ và thay thế vào đú lớp bờ tụng phun tươi, cỏc khoảng trống và cỏc lỗ hổng do việc phỏ vỡ cỏc thanh giằng trong kết cấu vĩnh cửu sẽ được làm sạch và được lấp đầy bằng hỗn hợp đụng khụ hoặc cỏc vật liệu đó được chấp nhận.
- Bảo dưỡng bờ tụng phun
Ngay sau khi hoàn thiện, bờ tụng phun cỏc khu vực trong hầm được giữ ẩm liờn tục ớt nhất 3 ngày. Thời gian bảo dưỡng tiếp theo sẽ tiếp tục trong 7 ngày đầu sau khi phun bờ tụng, hoặc cho tới khi cường độ chịu nộn quy dịnh của bờ tụng phun tại chỗ đú được xỏc định bằng cỏc mẫu thử phự hợp với tiờu chuẩn ASTM C42.
Từ khi xuất hiện bờ tụng phun thỡ cỏc loại phụ gia cũng được phỏt triển nghiờn cứu và ứng dụng. Sự xuất hiện phụ gia ninh kết nhanh gốc Aluminate đó giỳp cho việc ứng dụng rộng rói bờ tụng phun. Xu hướng phỏt triển hiện nay của bờ tụng phun là:
+ Cụng nghệ cụng nghệ phun ướt dũng lớn dần thay thế phun khụ dũng nhỏ. + Phụ gia sử dụng chuyển từ dang khụ sang dạng dung dịch.
+ Cỏc phụ gia cú gốc Aluminate ớt được sử dụng do gõy ảnh hưởng tới sức khoẻ con người mà dần chuyển sang dạng phụ gia gốc silicate khụng kiềm. Chỉ sử dụng phụ gia kiềm với trường hợp đặc biệt do chỳng cú thể đạt cường độ sớm cao.
+ Ứng dụng rộng rói việc sử dụng sợi thộp gia cố.
+ Ngoài những phụ gia thỳc đẩy ninh kết nhanh cũn ứng dụng việc sử dụng phụ gia hoỏ dẻo hay kộo dài thời gian ninh kết phục vụ cho những yờu cầu đặc biệt.
2.2.3. Neo
Neo là một loại cấu kiện dạng thanh hoặc dạng dõy được chế tạo bằng kim loại hoặc vật liệu khỏc cú tớnh năng chịu kộo cao được lắp vào trong đất đỏ làm cho đất đỏ khụng bị sụt lở, biến núc và vỏch hang thành một kết cấu thống nhất cú khả năng chịu tải lớn. Tớnh ổn định của đường hầm khi sử dụng vỡ chống neo được đảm bảo do tăng khẳ năng làm việc của đất đỏ bằng cỏch gia cố cỏc lớp riờng rẽ hoặc vựng phỏ hoại. Cỏc neo được gia cố ra phớa ngoài vựng sạt lở, giữ núc và vỏch hang từ phớa khối đỏ do đú chỳng khụng chiếm khụng gian của hang. Vỡ chống neo cú thể ỏp dụng cho đỏ cứng với hệ số độ cứng biến thiờn trong khoảng rất rộng (fRkRPP≥4).
Theo nguyờn tắc gia cố thỡ người ta phõn ra làm:
- Thanh neo kiểu cú đầu neo chặt lợi dụng sức neo chặt của cỏc đầu neo và ngoài để hạn chế đất đỏ bị biến dạng và long rời. Loại này lắp rỏp dễ, cụng nghệ đơn giản, lắp rỏp xong cú thể phỏt huy tỏc dụng được ngay, nhưng thõn neo dễ bị ăn mũn, ảnh hưởng đến lực neo kết lõu dài, thường dựng gia cố cụng trỡnh ngầm tạm thời trong đỏ cứng. Trong đường hầm thường dựng làm neo cục bộ.
Hỡnh 2.13 Neo cú đầu nằm trong khe chờm
- Thanh neo dớnh kết toàn bộ chiều dài, dựng vữa xi măng cỏt làm vật liệu
dớnh kết nhột đầy, khụng chỉ cú tỏc dụng chống cắt, chống kộo mà cũn chống được ăn mũn, cú năng lực neo giữ lõu dài khỏ bền, rất cú lợi neo giữ đất đỏ bị chuyển vị. Loại neo này lắp rỏp đơn giản, cú thể dựng đại trà cho việc che chống lần đầu và che chống vĩnh cửu. Trong cụng trỡnh đường hầm thường dựng loại neo hệ thống và loại neo vượt lờn trước.
Thanh neo ma sỏt là một loại ống thộp cú đục lỗ dọc theo thõn ống. Người ta đem loại ống ấy đúng vào trong lỗ khoan đường kớnh nhỏ, tăng ma sỏt đối với vỏch lỗ, do đú mà giữ chặt đất đỏ xung quanh lỗ khụng bị biến dạng. Loại này lắp rỏp dễ dàng, lắp xong cú tỏc dụng ngay, cú thể kịp thời khống chế biến dạng của đất đỏ. Nhưng vỏch ống của neo dễ bị ăn mũn, vỡ thế khụng thớch hợp cho che chống vĩnh cửu.
Hỡnh 2.15. Neo ma sỏt
Thanh neo kiểu hỗn hợp là kết hợp sử dụng phương thức neo chặt ở đầu với phương thức neo chặt bằng dớnh kết toàn bộ chiều dài. Phương thức neo hỗn hợp cú thể cú ưu điểm là : kộo ứng suất trước được và cú ưu điểm của thanh neo kết dớnh toàn bộ chiều dài. Nhưng thi cụng lắp rỏp tương đối phức tạp, nhỡn chung dựng để gia cố lại kết cấu cụng trỡnh cú thể tớch lớn, phạm vi rộng như : mỏi ta luy, đường hầm lớn...
Đặc điểm cơ bản và phạm vi ứng dụng của cỏc loại neo được thể hiện ở bảng 2.1.
Bảng 2.2. Đặc điểm cơ bản cơ bản của neo
STT Dấu hiệu Neo ma
sỏt Neo đầu nở Neo chất dẻo cốt thộp Neo bờ tụng cốt thộp 1 Độ bền cần thiết của đỏ Cứng Mềm+cứng Mềm+cứng Mềm+cứng 2 Mức độ nứt nẻ vựng quanh neo Khụng cú khe nứt Nứt nẻ Nhiều khe nứt nhỏ Khe nứt nhỏ 3 Mức độ thớch ứng với cụng nghệ khoan mỡn Khụng Tốt Tốt Tốt
STT Dấu hiệu Neo ma sỏt Neo đầu nở Neo chất dẻo cốt thộp Neo bờ tụng cốt thộp tức tức tiếng
5 Tạo ứng suất trước Tốt Tốt Cú/khụng Cú/khụng 6 Mức độ thớch ứng khi lỗ khoan ẩm Tốt/rỉ Tốt/dễ bị rỉ Tựy điều kiện Tốt 7 Chức năng làm neo chốt Tốt Tốt Được khụng 8 Chức năng làm neo liờn kết Khi dớnh kết toàn thõn Tốt 9 Sử dụng riờng rẽ đơn lẻ Tốt Khụng kinh tế
Cỏc phụ kiện đi kốm khi lắp đặt neo trong neo
U
Tấm đệm
Tấm đệm được dựng để nhằm mục đớch phõn bố đều tải trọng tỏc dụng tại đuụi neo lờn bề mặc khối đỏ. Đối với mục đớch duy trỡ trạng thỏi đàn hồi và khả năng mang tải của neo, việc lựa chọn tấm đệm hợp lý đúng một vai trũ rất quan trọng.
Cỏc tấm đệm phẳng cú thể sử dụng khi bề mặt khối đỏ nhẵn và cỏc thanh neo được lắp đặt vuụng gúc với bề mặt khối đỏ. Tuy nhiờn trong thực tế bề mặt đỏ núi chung thường lồi lừm và cỏc thanh neo cắm xiờn so với bề mặt đỏ dẫn tới gõy tải trọng tỏc dụng khụng cú lợi lờn đầu neo. Nếu sử dụng tấm đệm dạng nửa hỡnh cầu kết hợp với bu lụng thỡ cỏc thanh neo cú thể lắp đặt nghiờng một gúc nào đú so với bề mặt của khối đỏ mà khụng gõy ứng suất kộo bất lợi tỏc dụng lờn đầu neo. Một ưu điểm nữa của tấm đệm hỡnh cầu là cỏc bu lụng neo luụn nằm ỏp sỏt với tấm đệm, điều này giỳp truyền ứng suất kộo cú lợi hơn lờn thanh neo.
U
Lưới thộp
Cú hai loại lưới thộp thụng thường được sử dụng kết hợp với neo đú là lưới thộp đan mắt xớch và lưới thộp hàn.
- Lưới thộp đam mắt xớch cú đặc tớnh linh hoạt và bền chắc, được liờn kết vào mặt đỏ nhờ cỏc chốt hoặc neo đặt cỏch nhau 1-1,5m. cỏc thanh chốt hay neo này cú thể được bố trớ tại khoảng giữa cỏc kết cấu chống (vỡ thộp v.v...) hoặc giữa cỏc neo gia cố đỏ. Tựy thuộc vào cỏc điểm chốt giữa lưới, khả năng mang tải của lớp lưới kiểu mắt xớch cú thể thay đổi. Cỏc thớ nghiệm đó chỉ ra rằng với khoảng cỏch giữa cỏc điểm chốt giữ 1,5-2m, khả năng mang tải của lưới thộp vào khoảng xấp xỉ 2,5 T/m2. Mặc dự vậy lưới thộp kiểu mắt xớch khụng phự hợp để sử dung kết hợp với bờ tụng phun do chỳng làm tăng long rời khi phun bờ tụng ngoài ra cũn giảm tỏc dụng gia cố của lớp bờ tụng phun.
- Lưới thộp hàn thường là những mạng lưới thộp hỡnh vuụng hoặc hỡnh chữ nhật và được hàn tại mỗi vị trớ cỏc dõy thộp giao nhau. Lưới thộp hàn cú độ cứng lớn hơn so với lưới thộp kiểu mắt xớch và vỡ vậy chỳng tỏ ra phự hợp hơn khi bảo vệ khối đỏ nằm giữa cỏc neo. Độ cứng chớnh là ưu điểm của lưới thộp hàn so với lưới thộp kiểu mắt xớch và trong thực tế nú cú thể thỏo ra để tiến hành phun một lớp bờ tụng phun (nếu cần thiết) tại giai đoạn sau. Mặc dự vậy, chớnh độ cứng của lưới thộp hàn cũng là một nhược điểm ở chỗ nú khú cú thể tiếp xỳc tốt với một bề mặt lồi lừm