- Khiên đào từng phần thích hợp với hầm có đờng kính nhỏ do khả năng giữ ổn định mặt gơng của khiên thấp;
(b)Độ chênh áp “màng “
5.2.6. Xử lý cơ bản đoạn vỏ hầm và lấp đất đỏ
a. Xử lý múng:
Do đường hầm thi cụng bằng phương phỏp hạ chỡm từng đoạn, sau khi đào hố múng, hạ chỡm đoạn ống, xử lý múng và đắp lại lớp vật liệu phủ phớa trờn núc hầm, hệ số khỏng nổi (tỷ số giữa trọng lượng đốt hầm và lực đẩy của nước tỏc dụng lờn đốt hầm) chỉ bằng 1,15-1,25, vỡ thế tải trọng tỏc dụng lờn múng so với trước lỳc đào thay đổi khụng đỏng kể nờn nền đường hầm sẽ khụng bị lỳn do cố kết đất hoặc lực cắt phỏ hoại. Vỡ vậy khối lượng cụng tỏc khảo sỏt thăm dũ địa chất trong nước khụng lớn. Tuy nhiờn, trong thi cụng đường hầm bằng phương phỏp hạ chỡm vẫn phải tiến hành xử lý múng do: trước khi hạ chỡm, hố múng đào khụng bằng phẳng làm cho bề mặt tiếp xỳc giữa đỏy đốt hầm và nền hố đào khụng đều, phẳng dẫn đến diện truyền lực khụng đều dễ phỏt sinh biến dạng phỏ hủy cục bộ, lỳn khụng đều. Xử lý múng cú mục đớch làm
kớn khoảng hở giữa bề mặt đỏy hầm và mặt đỏy múng chủ yếu bằng cỏch lấp đầy đỏy múng. Cú 3 phương phỏp xử lý múng cơ bản : phương phỏp là bằng, phương phỏp phun cỏt, phương phỏp phun vữa và cú thờm phương phỏp gia cố nền bằng múng cọc. Phương phỏp là bằng được tiến hành trước khi hạ chỡm đốt hầm. Phương phỏp phun cỏt và phun vữa được tiến hành sau khi hạ chỡm đốt hầm. Phương phỏp múng cọc chủ yếu dựng khi nền đất đặt biệt yếu. Ngoài ra, xử lý múng cho đường hầm thi cụng bằng phương phỏp hạ chỡm cũn cú thể dựng phương phỏp phun cỏt và phương phỏp chốn tỳi cỏt. trong phương phỏp phun cỏt, cỏt được phun vào hai bờn đỏy múng, ỏp dụng hiệu quả với hầm đỏy trũn và kộm hiệu quả với hầm đó phẳng chữ nhật. Trong phương phỏp đệm tỳi cỏt, cỏt được bơm vào cỏc tỳi đặt sẵn dưới đỏy đốt hầm.
- Phương phỏp là bằng:
Phương phỏp này dựng thuyền cú lắp tấm gạt, cào bằng vật liệu đệm lút dưới đỏy sụng (cỏt thụ, cuội sỏi, đỏ dăm) dựng làm nền múng cho cụng trỡnh.
Khi dựng phương phỏp này, trong quỏ trỡnh đào hố múng cần đào vượt quỏ 60- 80cm, hai bờn đỏy hố múng cần đúng một số cọc ngắn trờn đú lắp ray dẫn hướng để khi cào bằng khống chế được cao trỡnh và độ dốc đỏy hầm. Khi lắp ray dẫn phải đảm bảo độ chớnh xỏc cao nếu khụng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý múng.
Rải vật liệu lút đỏy cú thể dựng gầu ngoạm hoặc ống thả vật liệu kết hợp với mỏy san vật liệu. Phạm vi rải vật liệu là chiều dài của đốt hầm, bề rộng là đỏy đốt hầm gia tăng thờm mỗi bờn 1,5-2m. Nếu dựng vật liệu lút bằng đỏ dăm hoặc cuội sỏi thỡ nờn cú đường kớnh tương ứng là 15cm và 2,6-3,8cm.
Hỡnh 5.26. Phương phỏp lút nền bằng sỏi
Thuyền dựng để thi cụng là bằng cần cú khối neo để cố định ở đỏy sụng, tấm gạt được treo trờn giàn mắt cỏo. Giàn này được đặt trờn 2 ray, khi là bằng xong, mặt bằng lớp đệm phải cú độ bằng phẳng: nếu cỏt ±5cm, đỏ dăm ±20cm.
Để đảm bảo cho nền múng chặt và chắc, sau khi hạ chỡm đốt hầm xong cú thể tăng thờm nước chất tải để làm chặt lớp vật liệu đệm. Nếu vật liệu đệm là đỏ dăm thỡ cú thể thụng qua cỏc lỗ đó bố trớ sẵn ở đỏy đốt hầm phun vào lớp đệm một hỗn hợp vữa xi măng và chất gión nở tăng độ chặt cho lớp đệm.
Phương phỏp này ỏp dụng khi chiều rộng hầm < 15m. - Phương phỏp phun cỏt:
Khi đỏy đốt hầm quỏ rộng (>15m), dựng phương phỏp cào bằng sẽ gặp khú khăn, và cú thể thay thế bằng phương phỏp phun cỏt (được ỏp dụng lần đầu tiờn vào năm 1941 tại đường hầm Mass (Hà Lan)). Trong phương phỏp này, sử dụng bơm để bơm hỗn hợp nước và cỏt từ trờn mặt nước thụng qua đường ống dẫn luồn vào dưới đỏy đốt hầm, phun cỏt vào lấp đầy khoảng hở giữa đỏy hầm và mặt nền đào. Tầng đệm cỏt phun dày khoảng 1m. Đường kớnh bỡnh quõn hạt cỏt khoảng 0,5mm. Tầng đệm cỏt thường cú độ rỗng khỏ cao khoảng 40-42%.
Thi cụng phun cỏt cần phải dựng giỏ sàn chuyờn dụng, bộ phận đỉnh giỏ sàn nổi trờn mặt nước, cú thể di chuyển dọc theo đốt hầm dựa trờn hệ thống ray dẫn đặt trờn đỉnh đường hầm. Trờn giỏ sàn treo 1 nhúm (3 ống) ống hỡnh chữ L luồn vào dưới đỏy đốt hầm: ống nằm giữa là ống phun cỏt đường kớnh 100mm, 2 ống hai bờn là ống hỳt đường kớnh 80mm. Trong quỏ trỡnh phun, ống phun chuyển động xoay hỡnh rẻ quạt và tiến dần lờn. Đồng thời với quỏ trỡnh phun cỏt, 2 ống hỳt thu hồi lại nước làm cho dưới đỏy đốt hầm hỡnh thành 1 khu vực lưu động trong đú cỏt cú thể lắng xuống đồng đều dễ dàng. Từ hàm lượng cỏt trong nước đo được cú thể đỏnh giỏ mức độ chặt của tầng cỏt. Khi phun cỏt phải bắt đầu từ đoạn trước của hầm di chuyển đến đoạn sau, sau đú lại chuyển hệ thống ống phun sang phớa nửa hầm cũn lại và bắt đầu phun từ phớa cuối lờn đến chỗ mối nối với đốt hầm trước.
Tốc độ thi cụng phun cỏt khoảng 200m3/h. Khi diện tớch đỏy hầm 300-400m2, thời gian thực tế thi cụng khoảng 15-20giờ. Sau khi hoàn thành cụng tỏc phun cỏt, tiến hành thỏo dỡ kớch định vị trờn gối tựa tạm thời đặt trờn nền đào làm cho toàn bộ trọng lượng đốt hầm (bao gồm cả vật chất tải) đố lờn lớp cỏt cú tỏc dụng làm chặt. Độ lỳn phỏt sinh sau đú vào khoảng 5-10mm.
Hỡnh 5.27. Lút nền bằng bơm cỏt
Phương phỏp phun cỏt được sử dụng rộng rói ở chõu Âu, thớch hợp với đường hầm cú bề rộng lớn.
Phương phỏp này cũng thớch hợp sử dụng trong trường hợp yờu cầu phải hỳt hết lượng bựn lớn lắng đọng trong hố đào trước khi xử lý múng bằng cỏch đảo chiều hệ thống phun cỏt.
Nhược điểm của phương phỏp là phải sử dụng thiết bị chuyờn dụng cú thể tớch rất lớn ảnh hưởng đến diện tớch thụng thủy bề mặt ; thiết bị đắt, yờu cầu cao trong khống chế độ chặt của cỏt làm tăng chi phớ thi cụng.
- Phương phỏp phun ộp:
Sau khi hạ chỡm đốt hầm vào vị trớ, tiến hành phun ộp vữa xi măng cỏt hoặc cỏt vào dưới đỏy đốt hầm tạo thành múng cho đoạn hầm. Dựa vào vật liệu phun ộp khỏc nhau, cú thể phõn thành 2 phương phỏp: phun ộp vữa và phun ộp cỏt (khỏc với phương phỏp phun ộp cỏt ở trờn).
Do phương phỏp ộp cú ưu điểm nổi bật như : khụng cần thiết bị chuyờn dụng, thao tỏc đơn giản, chi phớ thi cụng thấp và khụng bị ảnh hưởng bởi độ sõu mực nước, tốc độ dũng chảy và thủy triều cựng cỏc điều kiện khớ tượng, khụng cản trở đến lưu thụng trờn mặt nước, cú thể thi cụng liờn tục, … nờn ngày càng được sử dụng rộng rói.
+ Phương phỏp phun ộp vữa :
Nếu dựng phương phỏp này, khi đào hố múng cần đào sõu thờm khoảng 1m, sau đú đổ một lớp đỏ dăm dày 40-60cm nhưng khụng cần cào bằng (chỉ cần tương đối bằng phẳng là được), sau đú bố trớ đống đỏ làm gối tựa tạm thời và tiến hành hạ chỡm đốt hầm. Sau khi hạ chỡm đốt hầm, cỏc đốt hầm đố lờn cỏc gối tựa tạm, dọc theo chu vi
đốt hầm và cạnh đỏy đoạn cuối đốt hầm tiến hành chốn đỏ tạo gờ chắn kớn cao hơn so với đỏy đốt hầm khoảng 1m. Sau đú, từ bờn trong lũng đường hầm, dựng thiết bị ộp vữa thụng qua cỏc lỗ ộp vữa 80mm đó chừa sẵn trờn đỏy đốt hầm, ộp hỗn hợp vữa xi măng cỏt vào cỏc khe hở cũn tồn tại ở dưới đỏy đốt hầm. Hỗn hợp vữa xi măng bao gồm: xi măng, chất gión nở, chất bụi trơn, cỏt vàng và chất chậm ninh kết (Xi :150kg, chất gión nở bụi trơn : 25-38kg, cỏt vàng : 600-1000kg). Cường độ của vữa chỉ cần khụng thấp hơn cường độ đất nền nguyờn dạng nhưng cần cú tớnh lưu động cao. Mục đớch của chất trộn cú tỏc dụng bụi trơn và trương nở là để tăng độ lưu động của vữa đồng thời để tiết kiệm xi măng. ỏp lực ộp vữa cần lớn hơn ỏp lực nước khoảng 20% và cần khống chế để khụng gõy kớch nổi đốt hầm lờn. Khoảng cỏch giữa cỏc lỗ ộp vữa dọc theo trục hầm khoảng 40-90cm.
+ Phương phỏp phun ộp cỏt :
Phương phỏp này gần giống phương phỏp phun ộp vữa nhưng vật liệu đưa vào là hỗn hợp cỏt và nước. Đường kớnh hạt cỏt từ 0,15-0,27mm, ỏp lực ộp cỏt lớn hơn ỏp suất thủy tĩnh tại đỏy sụng khoảng 50-140kPa.
Phương phỏp ộp cỏt cụ thể như sau: bờn trong hầm, dọc theo trục hầm bố trớ cỏc ống chở vật liệu 200mm nối với bờ sụng hoặc nguồn cỏt trờn sụng, thụng qua thiết bị bơm cỏt cựng cỏc ống hỳt vật liệu đẩy hỗn hợp cỏt và nước (tốc độ khoảng 3m/s) đến lỗ ộp cỏt đó được lắp đặt sẵn và qua van 1 chiều xuống khe hở giữa nền hầm và mặt hố đào. Tại mỗi thời điểm chỉ tiến hành ộp cỏt qua khoảng 3 lỗ (tiến hành từng đoạn) sau đú mới chuyển sang cỏc lỗ tiếp theo. Hướng ộp cỏt theo chiều từ mộp sụng ra giữa để trỏnh bựn đất tớch tụ trong nền đường hầm.
Trước khi thi cụng cần tiến hành thớ nghiệm để xỏc định đường kớnh lỗ ộp cỏt, khoảng cỏch giữa cỏc lỗ, tỷ lệ cỏt/nước, ỏp lực ộp.
b. Chống nổi cho cỏc cụng trỡnh
Khi cỏc đốt hầm đó được ghộp lại thành hệ thống đường hầm, ta phải tiến hành chống nổi cho nú. Để làm việc này, người ta dựng neo, lớp đệm trờn núc hầm, mấu giữ phớa hụng hầm, v.v… (hỡnh 7-29). Cỏc cụng trỡnh chống nổi đồng thời cũng là cỏc cụng trỡnh chống biến đổi trục hầm theo dũng chảy (dịch chuyển ngang).
Hỡnh 5.29. Cỏc giải phỏp chống đẩy nổi cho CTN
và núc hầm được đắp lớp đất (sỏi, đỏ) bảo vệ
Cũng để giữ nguyờn vị trớ thiết kế của cỏc đốt hầm cũng như để bảo vệ kết cấu khụng bị tàu thuyền va đập, cỏc vật trụi trờn sụng nước phỏ hoại, trờn núc đường hầm phải lấp lớp đất đỏ bảo vệ (hỡnh 5-26). Theo số liệu thực tế, chiều dầy lớp đất đắp trờn núc hầm là 1,5 - 3m. Vật liệu và chiều dầy lớp đắp xỏc định phụ thuộc vào chế độ thuỷ lực của dũng chảy cú xột đến khả năng xúi đỏy dũng chảy trong thời gian khai thỏc hầm. Để đắp hầm, người ta dựng cỏt hạt thụ và cỏc vật liệu cú kớch thước lớn. Trong trường hợp nếu như bị xúi mũn thỡ trờn núc hầm xếp đỏ hộc. Hệ số an toàn chống lại đẩy nổi của đường hầm trong thiết kế lớp vật liệu đắp lấy bằng 1,15 - 1,25.
Cõu hỏi ụn tập
Cõu 1. Trỡnh bày khỏi niệm về thi cụng đường hầm qua sụng biển.
Cõu 2. Liệt kờ cỏc bước khi thi cụng đường hầm qua sụng biển bằng phương phỏp hạ chỡm.
Cõu 3. Trỡnh bày cỏc phương phỏp hạ chỡm đốt hầm ở dưới sụng biển. Cõu 4. Trỡnh bày cỏc bước nối cỏc đốt hầm dưới sụng biển.