- Cọc phun quay.
4 Địa chất thuỷ văn
4.1.12. Phân loại máy khiên đào
Máy khiên đào (SM) đ-ợc phân ra làm hai nhóm: máy khiên đào tồn g-ơng (SM-V) và máy khiên đào từng phần g-ơng (SM-T). Máy khiên đào toàn g-ơng hay toàn tiết diện hầm là những máy có bộ phận đào là các bánh cắt hay mâm cắt. Máy khiên đào từng phần g-ơng có bộ phận đào là gầu xúc, đầu đào hay tay cắt. Khiên chắn là vỏ thép bao bọc kín xung quanh máy. Ngồi ra các máy khiên đào còn đ-ợc phân biệt bởi ph-ơng thức chống đỡ g-ơng đào cũng nh- khối đất vây quanh.
4.1.13. Máy khiên đào đào tồn g-ơng SM -V
Nhóm máy khiên đào này mang các ký hiệu từ SM-V1 đến SM-V5 có các đặc điểm, tính năng sau:
SM-V1: G-ơng hầm khơng đ-ợc chống đỡ (Hỡnh 4- 12).
Máy này khơng có cơ cấu chống đỡ g-ơng hầm, còn gọi là máy khiên đào "hở". Nó đ-ợc sử dụng khi đào trong đất sét cứng (không chứa n-ớc). Bánh cắt làm nhiệm vụ cắt, đào đất. Đất đào ra đ-ợc vận chuyển bằng băng tải hoặc máng cào.
SM-V2: G-ơng đào đ-ợc chống đỡ bằng biện pháp cơ học (Hỡnh 4- 13).
Bánh cắt hay mâm cắt của máy có cấu tạo gần nh- kín, áp vào g-ơng đào và tạo ra áp lực chống tr-ợt lở sớm của g-ơng đào. Các tấm gá đỡ trên mâm cắt, nằm giữa các thanh răng cắt đ-ợc lắp ghép đàn hồi. Nhờ vậy đất đào ra chui vào khe hở giữa các tấm gá đỡ và thanh răng cắt (khe hở này có khoảng hở biến đổi) và vào khoang công tác. Đất đ-ợc vận chuyển ra bằng
Hỡnh 4- 12. Khiên đào tồn g-ơng khơng chống SM-V1
băng tải, máng cào hoặc bằng ph-ơng pháp thủy lực. Loại máy khiên đào có răng cắt dạng l-ỡi xẻng hiện có mức độ cơ khí hố cao. Do mâm cắt luôn ép chặt vào g-ơng đào nên địi hỏi phải có mơ men quay đủ lớn. Loại máy này đ-ợc sử dụng cho khối đất kém cứng vững. Tuy nhiên, Nếu đất có tính chảy dẻo thì vì có khe hở, g-ơng hầm khơng đ-ợc chống đỡ triệt để, có thể gây ra sụt lún. Giải quyết sự cố trong tr-ờng hợp này khá phức tạp.
Hỡnh 4- 13. Khiên đào chống g-ơng bằng cơ học 1 - Đầu cắt; 2 - Khiên; 3 - Khớp nối;
4 - Kích đẩy; 5 - Thiết bị lắp ghép vỏ chống; 6 - Thiết bị vận chuyển đất đá thải; 7 - Băng tải; 8 - Phễu rót tải; 9 - Mơ tơ điều
khiển đầu cắt; 10 - Cửa vào đầu cắt; 11 - Chốt giữ đầu cắt; 12 - Khớp nối đuôi.
SM-V3: G-ơng hầm đ-ợc chống đỡ bằng khí nén (Hỡnh 4- 14).
Khi khối đất chứa n-ớc ngầm cần thiết phải đ-ợc khống chế không cho n-ớc xâm nhập vào khoang công tác, một khi không áp dụng biện pháp tháo khô. Trong tr-ờng hợp này, một trong các giải pháp là toàn bộ đ-ờng hầm hoặc tối thiểu là buồng công tác phải đặt trong chế độ khí nén. Tr-ờng hợp sau phải có t-ờng ngăn cách (t-ờng áp lực) với bên ngoài, t-ờng ngăn đ-ợc thiết kế với hệ số an toàn 1,5. Trong cả hai tr-ờng hợp đều phải bố trí khoang (hay âu) an tồn (khoang chuyển áp cho ng-ời đi từ ngoài vào hoặc từ trong ra).
Nhờ áp lực khí nén, n-ớc khơng chỉ bị giữ lại mà cịn bị ép vào sâu trong khối đất. Khi sử dụng phải ln l-u ý đến khả năng thốt khí ở phần đi khiên tiếp giáp với kết cấu vỏ chống hầm. Ngồi ra cịn phải vận dụng các giải pháp đặc biệt để loại trừ hiện t-ợng tích tụ khí nén, chẳng hạn trong các thấu kính cát chứa n-ớc có áp. Trị số của áp lực khí nén phải cân bằng với áp lực n-ớc tr-ớc g-ơng (10m cột n-ớc t-ơng đ-ơng với 1at). Nếu áp lực khí nén cân bằng với áp lực n-ớc tr-ớc g-ơng tại mức nền thì tại mức nóc sẽ xẩy ra hiện t-ợng q áp dẫn tới khí nén từ buồng cơng tác thốt lên bề mặt qua vị trí này và sau đó khí từ bề mặt lại thâm nhập ng-ợc trở lại. Để hạn chế hiện t-ợng này, khi đ-ờng kính khiên nhỏ có thể lấy áp lực khí nén trong buồng cơng tác bằng áp lực n-ớc tr-ớc g-ơng tại mức 2/3 chiều cao kể từ nóc.
Hỡnh 4- 14. Nguyên lý chống đỡ g-ơng bằng khí nén
Loại khiên này chủ yếu áp dụng cho hầm tiết diện nhỏ đ-ờng kính từ 4-6m, chủ yếu là các CTN kỹ thuật và đang đ-ợc sử dụng rất rộng rãi tại Nga.
SM-V4: Chống đỡ g-ơng hầm bằng chất lỏng có áp (Hỡnh 4- 15, Hỡnh 4- 16).
Tuỳ thuộc vào khả năng thấm n-ớc của khối đất mà chất lỏng đ-ợc sử dụng có tỷ trọng và độ nhớt t-ơng xứng. Huyền phù bentônit đ-ợc coi là một loại chất lỏng hữu hiệu. Buồng công tác đ-ợc ngăn cách với đ-ờng hầm bằng một t-ờng áp lực. áp lực chống đỡ g-ơng đ-ợc điều khiển chính xác nhờ một "đệm không khí ", hoặc thơng qua bộ phận điều chỉnh số vòng quay của máy bơm vận chuyển và máy bơm cung cấp. Đất đ-ợc đào ra nhờ mâm cắt và đ-ợc vận chuyển ra nhờ bơm thủy lực (bơm vận chuyển). Hỗn hợp vận chuyển ra phải đ-ợc chia tách ra các thành phần riêng rẽ. Khi cần đi vào khoang công tác (sửa chữa, thay răng cắt) cần thiết phải sử dụng khí nén thay cho chất lỏng. Khi đó chất lỏng (huyền phù bentơnít, polyme) tạo ra một màng ngăn ngay sát g-ơng hầm khơng cho khí nén thấm qua. Màng ngăn chỉ tồn tại trong khoảng thời gian ngắn, mà chống đỡ g-ơng lại nhờ vào khí nén, do vậy phải nhanh chóng tạo ra màng ngăn mới. Khi máy ngừng hoạt động, có thể chống đỡ g-ơng nhờ các tấm chắn trên mâm cắt đ-ợc đóng kín lại hoặc mang các tấm chắn từ phía sau đến. Khả năng này thực hiện đ-ợc nhờ vào sự tồn tại của màng ngăn tr-ớc g-ơng. Để tránh đá quá cỡ lọt vào ống gây tắc, trong buồng cơng tác th-ờng bố trí máy nghiền đập ở ngay phía tr-ớc ống vận chuyển để nghiền vụn đá kẹp, vật lẫn cứng rắn tr-ớc khi đi vào trong ống (kích th-ớc hạt lớn nhất khơng lớn hơn 1/3 đ-ờng kính ống vận chuyển).
Khuyết điểm lớn nhất khi sử dụng liờn quan đến sự cần thiết phải bố trớ hệ thống cung cấp và tuần hoàn vữa sột, khớ nộn chiếm diện tớch lớn nhất trờn mặt đất.