- 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 “
5.2.5. Lai dắt, thả chỡm và nối cỏc đốt hầm
c. Kộo và thả chỡm cỏc đốt hầm
Sử dựng cỏc thiết bị như xà lan, tời đặt trờn bờ, phao nổi, cẩu để đưa cỏc đốt hầm tới vị trớ cần lắp đặt.
Khi lũng sụng rộng, cự li vận chuyển tương đối dài thường dựng phương ỏn xà lan vận chuyển. Tàu kộo to hay nhỏ, số lượng bao nhiờu phụ thuộc vào kớch thước hỡnh học của đoạn hầm, tốc độ kộo và điều kiện vận chuyển (hỡnh dạng tuyến sụng, tốc độ dũng nước, v.v…). Cú thể sử dụng cỏc hỡnh thức tàu kộo trong hỡnh 7.14.
Hỡnh 5-14. Cỏc phương ỏn kộo nổi đốt hầm bằng xà lan, tàu kộo
- Bốn tàu kộo: một loại dựng 2 tàu kộo xếp song song kộo dẫn đường phớa trước, 2 chiếc xếp song song vừa kộo ngược vừa khống chế hướng ở phớa sau. Một loại khỏc dựng 1 tàu kộo dẫn đường phớa trước, 2 bờn đốt hầm dựng 2 tàu kộo hỗ trợ, phớa sau dựng 1 tàu kộo ngược lại và khống chế chuyển hướng ;
- Ba tàu kộo: một loại dựng 2 tàu kộo xếp lờn trước lai dắt, 1 chiếc xếp đằng sau kộo ngược và khống chế chuyển hướng. Một loại dựng 1 tàu kộo dẫn hướng, 2 chiếc khỏc cú sức kộo nhỏ hơn xếp 2 bờn khống chế hướng đi
Khi lũng sụng hẹp và quóng đường vận chuyển ngắn cú thể bố trớ tời kộo đặt trờn bờ.
Khi hạ chỡm, phõn biệt hai trường hợp: trường hợp đốt hầm cú khả năng tự chỡm và trường hợp đốt hầm khụng cú khả năng tự chỡm.
Trong trường hợp thứ nhất, việc thả chỡm đốt hầm tiến hành nhờ cỏc phao nổi. Cỏc phao này sẽ làm nhiệm vụ khụng chế, kiểm soỏt để cỏc đốt hầm từ từ chỡm xuống đỏy hào.
Trong trường hợp thứ hai, cú thể làm thay đổi tớnh nổi của đốt hầm nhờ nước chứa trong cỏc kột nước đặt trong lũng đốt hầm. Thay đổi lượng nước sẽ làm thay đổi tớnh nổi của đốt hầm (thờm nước vào thỡ đốt hầm sẽ chỡm).
Cụng nghệ hạ đốt hầm phụ thuộc vào chiều sõu và tốc độ của dũng chảy cũng như năng lực thiết bị. Ngoài thiết bị như tời, cẩu đặt trờn phà cũn cú thể sử dụng một loạt cỏc thiết bị như dàn nõng cựng với kớch thuỷ lực, sàn nổi, v.v…
Hạ chỡm bằng thuyền cần cẩu
Phương phỏp cẩu và hạ bằng thuyền cần cẩu thường được gọi là phương phỏp cẩu nổi, ỏp dụng với đốt hầm cú khả năng tự chỡm. Hệ thống cần cẩu bố trớ trờn cỏc thuyền (xà lan) treo cỏc đốt vỏ hầm tại cỏc gúc bằng cỏp kộo, số lượng thuyền cẩu phụ thuộc vào sức nõng của cẩu và trọng lượng đốt vỏ hầm. Phương phỏp này đũi hỏi diện tớch mặt sụng trong thi cụng rộng.
Hạ chỡm bằng thựng nổi (hỡnh 5.16)
Trong phương phỏp này, thường sử dụng 4 thựng nổi hỡnh vuụng với lực nổi 1000-1500kN đặt ở 4 gúc của tấm đỉnh (cạnh thựng dài 10m, chiều cao khoảng 4m) trực tiếp treo đốt hầm lờn. Lực cẩu của dõy treo phải tỏc dụng vào
trung tõm của cỏc thựng nổi. Bốn chiếc Hỡnh 5-16. Hạ chìm bằng thùng nổi thựng nổi chia là 2 nhúm trước và sau, dựng dầm mắt cỏo liờn kết lại. Thựng nổi cú tỏc dụng treo, định vị đốt hầm trong quỏ trỡnh chất tải (bằng nước bờn trong đốt hầm), giữ ổn định đốt hầm theo phương thẳng đứng trong quỏ trỡnh hạ chỡm đốt hầm. Phương phỏp thớch hợp với đốt hầm lớn.
Khi chiều sõu hạ đốt hầm lớn hơn 15-20m, tốc độ dũng chảy lớn việc dựng sàn tự nõng cú hiệu quả. Nú cú thể dịch chuyển ở trong nước và được đặt vào vị trớ nhờ cỏc trụ đỡ co rỳt được (hỡnh 5.17).
Khi di chuyển cả cụm thiết bị và đốt hầm tới vị trớ hạ chỡm, dựng thủy lực hạ 4 chõn xuống tận đỏy nước để định vị sau đú hạ chỡm đốt hầm xuống dưới.
Hỡnh 5.17. Giàn thi cụng theo phương phỏp thả chỡm Hạ chỡm bằng tổ hợp sàn bỏn nổi
Hỡnh 5.18. Cấu tạo và trỡnh tự hạ đốt hầm bằng giàn chỡm
Phương phỏp cẩu bằng dầm gỏc trờn nhúm thuyền (hỡnh 5.20)
Dựng 2 dầm gỏc trờn cỏc nhúm thuyền nối lại thành một thể thống nhất. Mỗi nhúm thuyền cú thể dựng 2 xà lan ghộp hoặc hai nhúm thựng nổi liờn kết lại. Hai đầu cặp dầm được gỏc lờn 2 thuyền tạo thành một nhúm thuyền trước, một nhúm thuyền sau. Phương phỏp thớch hợp với đốt hầm nhỏ.
Hỡnh 5.20. Sơ đồ hạ chỡm bằng dầm gỏc lờn nhúm thuyền d. Hạ đốt hầm vào vị trớ
Đốt hầm được vận chuyển nổi đến cỏch vị trớ cần hạ khoảng 10-20m theo hướng dọc, điều chỉnh phương hướng sao cho tõm đốt hầm trựng với tõm tuyến hầm, sai số khụng lớn hơn 10cm, độ dốc dọc đốt hầm được điều chỉnh đỳng với độ dốc dọc thiết kế. Sau khi đó định vị xong thỡ bơm nước gia tải cho đến khi triệt tiờu hết lực đẩy nổi.
Quỏ trỡnh hạ chỡm đốt hầm diễn ra trong khoảng 1-4 giờ, vỡ thế cần tiến hành trước 1-2 giờ vào thời điểm thủy triều rỳt xuống mức bỡnh thường.
Khi bắt đầu hạ chỡm, tốc độ dũng nước cần phải nhỏ hơn 0,15m/s. Nếu tốc độ dũng nước lớn hơn cần cú biện phỏp hỗ trợ như bố trớ thờm neo để đốt hầm đến vị trớ an toàn.
Để chống lật cho cỏc đốt hầm cũng như ngăn ngừa sự dịch chuyển của nú do ảnh hưởng của dũng chảy trong quỏ trỡnh hạ chỡm, một giải phỏp thường sử dụng là ở trờn trần đốt hầm bố trớ cỏc dõy cỏp neo gắn với tời đặt trờn phà (hỡnh 7-19).
Hỡnh 5.21. Một dạng sơ đồ giữ ổn định đốt hầm trong khi hạ chỡm
Núi chung, hạ chỡm đốt hầm tiến hành theo 3 bước: sơ bộ hạ chỡm, hạ chỡm và ghộp nối cỏc đốt hầm:
- Sơ bộ hạ chỡm: trước tiờn bơm nước gia tải đến 50% trị số quy định (dựng dõy
cỏp đo), điều chỉnh vị trớ, tiếp tục bơm nước vào gia tải cho đến khi lực chỡm đạt 100% trị số quy định. Hạ chỡm đốt hầm với tốc độ khụng vượt quỏ 30cm/phỳt cho đến khi đỏy đốt hầm cỏch cao trỡnh thiết kế 4-5m. Trong quỏ trỡnh hạ chỡm luụn luụn theo dừi điều chỉnh vị trớ đốt hầm.
- Hạ chỡm và ghộ sỏt: Hạ đốt hầm và đẩy sỏt vào cỏch đốt hầm trước khoảng 2-
2,5m, tiếp tục hạ thấp đến cỏch cao trỡnh thiết kế 0,5-1m, điều chỉnh lại vị trớ đốt hầm
Hỡnh 5.22. Nối đốt hầm
Hạ sỏt đất: Hạ thấp đốt hầm đến cỏch cao trỡnh thiết kế 10-20cm, tiếp tục đẩy dời đốt
10-20cm cũn lại này phải hạ bằng tốc độ rất chậm và phải kết hợp với điều chỉnh kịp thời. Khi hạ sỏt đất, phải cho mũi trờn của đốt hầm gỏc sỏt vào mũi dưới của đốt hầm đó đặt trước đú (gờ mũi), sau đú mới cho phớa sau đốt hầm gỏc lờn gối tựa tạm thời. Sau khi đó đặt đốt hầm vào vị trớ, dần dần dỡ tải cỏc điểm cẩu, trước tiờn dỡ 1/3 lực cẩu, điều chỉnh vị trớ đốt hầm và tiếp tục dỡ 1/2 lực cẩu, tiếp tục điều chỉnh và thỏo dỡ toàn bộ lực cẩu để toàn bộ đốt hầm tỏc dụng lờn gối tựa tạm thời.
Thiết bị chủ yếu của quỏ trỡnh hạ chỡm - Thiết bị cẩu hạ đốt hầm
- Kớch kộo và nối: kớch kộo và nối được lắp 2 bờn tường của đốt hầm, dựng để kộo và nối 2 đốt hầm với nhau.
- Thỏp định vị: hay cũn gọi là thỏp quan trắc làm bằng kết cấu thộp, được dựng trờn núc phớa trước và phớa sau đốt
hầm. Trờn thỏp cú lắp cỏc thiết bị đo đạc, tời định vị, cú thể cú thờm phũng chỉ huy. Trong thỏp cú lắp giếng ống đường kớnh 80-120cm dựng cho người đi lại.
- Neo đất: trước khi hạ chỡm, cần bố trớ sẵn cỏc neo đất để lắp dõy cỏp định vị; - Mỏy đo cự ly bằng súng siờu õm: được đặt vào đầu đốt hầm để đo khoảng cỏch giữa 2 đốt hầm theo 3 phương. Khi khoảng cỏch này cũn 1m, độ chớnh xỏc phải đạt 5mm.
- Mỏy đo lực dõy cỏp: tại mỗi đầu cố định của dõy neo hoặc dõy cẩu đều bố trớ mỏy đo lực tự động cú thể trực tiếp thụng bỏo trị số lực trong cỏp cho phũng điều khiển.
e. Nối cỏc đốt hầm
Sau khi đó hạ chỡm đốt hầm xong, cần phải nối kớn nú với đốt hầm đó đặt trước đú thành một thể thống nhất, cụng tỏc này được tiến hành dưới nước.
Phương phỏp nối được chia thành 2 dạng: - Nối bằng bờ tụng dưới nước
- Nối bằng thủy lực
Nối bằng bờ tụng dưới nước:
Đõy là phương phỏp được ỏp dụng rộng rói trong thời kỳ đầu. Trước tiờn, bố trớ khung võy phẳng ở 2 bờn mối nối đốt hầm đồng thời với quỏ trỡnh chế tạo đốt hầm.
Sau khi đó hạ chỡm đốt hầm, lắp một khung võy hỡnh trũn vào giữa 2 khung võy phẳng ở vị trớ mối nối, đồng thời ở phớa ngoài vỏ hầm dựng vỏn thộp phủ kớn cỏch ly, cuối cựng đổ bờ tụng dưới nước vào trong khuụn võy đó hỡnh thành tạo nờn một vũng bờ tụng bao võy lấy mối nối giữa 2 đoạn hầm.
Phương phỏp này cú nhược điểm: cụng nghệ thi cụng dưới nước phức tạp, dựng nhiều cụng thợ lặn; mỗi khi đường hầm dịch chuyển, biến dạng sẽ dẫn đến nứt chỗ nối và rũ rỉ nước. Chớnh vỡ vậy hiện nay hầu như khụng cũn sử dụng cụng nghệ này.
Phương phỏp nối bằng thủy lực:
- Nguyờn lý tỏc dụng: lợi dụng sức ộp thủy lực cực lớn trờn đốt hầm tỏc dụng vào vũng đệm cao su được lắp trờn chu vi mặt đứng đốt hầm để làm cho nú phỏt sinh biến dạng ộp co hỡnh thành một mối nối thủy lực kớn nước đầu đoạn hầm. Khi thi cụng, sau khi đó hạ đốt hầm vào vị trớ, trước tiờn kộo đốt hầm mới vào sỏt đốt hầm đó đặt trước đú và dựa vào thật khớt. Khi đú, đệm cao su tại đầu nối phỏt sinh biến dạng ộp co lần thứ nhất và sẽ cú tỏc dụng chắn nước sơ bộ. Sau đú tiến hành thoỏt nước khu vực nối giữa 2 đoạn hầm. Trước lỳc thoỏt nước, ỏp lực nước tỏc dụng lờn tường đốt hầm mới lắp dựng ở vị trớ tiếp nối với đốt hầm đó lắp dựng trước đú và lờn tường mặt sau cõn bằng với nhau. Sau khi thoỏt nước trong khu vực nối 2 đốt hầm, tại đõy sẽ hỡnh thành ỏp suất khớ quyển nhỏ hơn ỏp lực nước tỏc dụng lờn tường mặt sau làm cho đốt hầm bị đẩy lờn phớa trước gõy ra sự ộp co lần thứ 2 lờn cao su tại mặt nối 2 đốt hầm tạo hiệu ứng kớn nước rất tốt. Phương phỏp ộp nối bằng thủy lực cú cụng nghệ đơn giản, tớnh kớn nước tốt, tốn ớt cụng thợ lặn, tốn ớt vật liệu, tốc độ thi cụng nhanh nờn hiện đang được ứng dụng rộng rói.
- Trỡnh tự thi cụng:
Trỡnh tự thi cụng cơ bản nối liền cỏc đốt hầm dưới nước bằng phương phỏp thủy lực gồm 4 bước: đặt đốt hầm vào vị trớ, kộo nối, ộp nối, thỏo tường bịt đầu đốt hầm:
Bước 1. Đặt đốt hầm vào vị trớ: tiến hành theo 3 giai đoạn như đó núi ở trờn: sơ bộ hạ
chỡm, hạ chỡm và ghộ sỏt, hạ sỏt đất.
Bước 2: Kộo và nối: Dựng kớch đó bố trớ sẵn trờn hai bờn vỏch đứng thành đốt hầm
kộo đốt hầm mới đặt sỏt vào đốt hầm đó đặt trước đú làm cao su mối nối biến dạng ộp co lần 1 cú tỏc dụng chắn nước sơ bộ.
Quy cỏch và số lượng kớch cần dựng cú thể dựa vào chu vi đệm cao su của đốt hầm để lựa chọn. Tổng số lực kộo của kớch bỡnh thường là 2000-3000kN, hành trỡnh là 1000mm. Một đầu nối đốt hầm cú thể dựng 2-4 kớch để kộo nối, vị trớ của kớch cần đối xứng với đường trục đoạn hầm, thụng thường dựng 2 kớch sức kộo 1000-1500kN bố trớ 2 bờn vỏch hầm.
Bước 3. ộp nối: Sau khi thao tỏc kộo nối đó xong, cú thể mở van nước bố trớ dưới
tường bịt kớn của đốt hầm đó đặt trước cho thoỏt hết nước trong khu vực mối nối giữa 2 đốt hầm. Van nước cú ống dẫn nối liền với kột nước của đốt hầm đó đặt trước đú. Thoỏt nước được một phần, phải tiến hành mở van thụng khớ ở tường bịt kớn phớa sau của đốt hầm đó đặt trước để đề phũng hiện tượng tường bịt kớn bị phản lực chõn khụng ngược hướng phỏt sinh hư hỏng (vỡ núi chung khi thiết kế chỉ chỳ ý tới ỏp lực nước 1 hướng tỏc dụng từ bờn ngoài). Khi mực nước trong khu vực mối nối hạ gần đến mức nước trong kột nước, cần mở bơm hỳt nước để hỗ trợ thoỏt nước, nếu khụng sẽ khụng thể hạ tiếp mức nước trong vựng mối nối. Sau khi bơm thỏo hết nước, ỏp lực tỏc dụng trờn toàn bộ tấm đệm cao su sẽ bằng toàn bộ ỏp lực nước tỏc dụng lờn tường bịt kớn phớa sau đốt hầm mới đặt. ỏp lực đú cú thể đạt đến hàng chục triệu N (tương đương 3000-4000kN/m tỏc dụng lờn đệm cao su) tựy thuộc vào độ sõu mực nước đặt đường hầm và kớch thước mặt cắt ngang đường hầm. Dưới tỏc dụng của ỏp lực này, tấm đệm cao su tại vị trớ mối nối sẽ bị biến dạng ộp co lần 2 và đạt đến độ kớn tuyệt đối. Lượng đệm cao su bị ộp co trong giai đoạn này núi chung bằng khoảng 1/3 chiều cao của đệm. Kớch thước và độ cứng của đệm cao su mối nối phải được thiết kế dựa vào ỏp lực này.
Bước 4. Thỏo dỡ tường bịt kớn: Sau khi hoàn thành
việc ộp nối cú thể thỏo dỡ tường bịt đầu của 2 đốt hầm tại vị trớ mối nối và tiến hành lắp rỏp cỏc tấm cao su hỡnh hoặc W ở mặt trong đường hầm tại
vị trớ mối nối.
Vớ dụ: Cỏc đốt hầm bờ tụng cốt thộp cú
chiều dài 65m và rộng 21m tại đường hầm Rotterdam Maas. ở đõy, khoảng hở giữa cỏc đốt là 1m. Đầu tiờn, đẩy hai tấm khoỏ theo cỏc rónh thẳng đứng nằm trờn mặt ngoài của mỗi đốt hầm vào trong khoảng trống để làm kớn đốt hầm, một tấm cú bề mặt ngoài lồi và tấm cũn lại cú phẳng. Sau đú, khoảng trống giữa cỏc tấm này được lấp đầy
bằng bờ tụng đổ dưới nước. Buồng cụng tỏc phớa trờn mối nối được giữ khụ nhờ ỏp lực khớ nộn và khụng gian thi cụng được chuẩn bị một cỏch cẩn thận phớa trờn khe hở và trờn suốt chiều sõu đốt hầm được thả chỡm. Sau đú, lắp một khoỏ ngăn khớ phớa trờn giàn (sà làn) nổi của mỗi đốt hầm, từ đú sẽ tiến hành phỏ dỡ cỏc tường ngăn tại mặt tiếp xỳc (d) (hỡnh 7.25) giữa cỏc đốt hầm và nước bị ngăn khụng cho tràn vào từ cỏc đốt hầm bờn cạnh. Phần đỏy vũm ngược được liờn kết tốt với cỏc tường ngăn hai bờn tạo thành một khối liờn tục. Cuối cựng cỏc mối nối sẽ được trỏm khớt từ bờn trong đường hầm bằng một loại vữa đặc biệt.
Hỡnh 5.25. Liờn kết giữa cỏc đốt hầm thả chỡm (Rotterdam)