Vì chống này có hai dạng cơ bản: vì chống loại 3 khớp và vì chống loại 5 khớp. Vì chống này đƣợc chế tạo từ thép chữ I hoặc thanh ray. Loại vì chống 3 khớp đơn giản hơn, gồm hai thanh thép một đầu đƣợc uốn cong và đƣợc hàn tấm thép cong để ơm khít thìu nóc, chân cột đƣợc hàn đế phẳng hay cong (chân cột đƣợc hàn đế cong khi dùng dầm nền gỗ). Còn loại vì chống 5 khớp gồm 2 đoạn xà cong, hai đầu xà đƣợc hàn hai tấm thép cong để ơm thìu nóc (1) và hai thìu hơng (2), các thìu hơng đƣợc đỡ bằng các cột gỗ hay cột kim loại (3). Đƣờng kính của thìu thƣờng từ 1820 cm. Chiều dài của một thìu từ 1,52,7 m. Tuỳ thuộc vào khoảng cách giữa các vì chống sao cho trên chiều dài của một thìu chống đƣợc từ 23 vì chống và gọi là một khâu chống. Loại vì chống 5 khớp cịn đạt đƣợc độ linh hoạt về kích thƣớc giới hạn từ 150200 mm theo chiều thẳng đứng do sự nén bẹp của các thìu gỗ và độ lún của chân cột. Nhờ có các khớp nên vì chống có khả năng thay đổi về hình dáng của nó mà các cấu kiện của vì chống khơng bị biến dạng.
Chi tiết A 4 3 2 5 7 6 1 A Hình 2.20. Vì chống linh hoạt kích thƣớc hình vòm 1 - Xà 2 – Cột 3 - Mối liên kết linh hoạt 4 - Giằng nóc
5 - Giằng hông 6 - Chân cột 7 - Tấm chèn
35
Vì chống hình vịm có khớp đƣợc chống ở các đƣờng lò trong vùng ảnh hƣởng của khai thác, khi khai thác các vỉa chiều dày không lớn đặc biệt đối với các vỉa dốc (chịu áp lực khơng đối xứng ở nóc) và cả trong vùng có áp lực ổn định.
Nhƣợc điểm của vì chống hình vịm có khớp là độ linh hoạt về kích thƣớc cịn nhỏ, chi phí gỗ nhiều, thìu và dầm nền bằng gỗ dễ bị mục nát, các đoạn xà cong dễ bị uốn xoắn, lắp ráp phức tạp nên đã hạn chế việc sử dụng chúng.
2.3.1.2 Vật liệu chống giữ liền khối
Vật liệu chống liền khối trong đào lị thƣờng đƣợc kể đến là vật liệu bê tơng, bê tông cốt thép hoặc gạch đá xây. Tuy nhiên ngày nay, việc cơ giới hóa đƣợc sử dụng phổ biến trong thi cơng đƣờng lị nên việc sử dụng gạch đá xây thƣờng rất ít đƣợc áp dụng. Vì vậy, vật liệu chống giữ liền khối ở đây chủ yếu đƣợc sử dụng là BT, BTCT
Vỏ chống bê tông và bê tông cốt thép liền khối đƣợc dùng để chống các đƣờng lị có thời gian phục vụ lớn, không chịu ảnh hƣởng của công tác khai thác nhƣ các hầm trạm, các đƣờng lò trong sân giếng, các đƣờng lò xuyên vỉa chính. Riêng vỏ chống bê tông cốt thép liền khối đƣợc dùng để chống giữ những đƣờng lò cơ bản quan trọng nhất, hoặc các đƣờng lị có áp lực mỏ lớn, phân bố không đều hoặc tác dụng khơng đối xứng. Đây là những vỏ chống có tính liền khối lớn, có khả năng cách nƣớc
Hình 2.21. Vì chống ba khớp 1– Cột; 2– Thìu dọc nóc; 3– Văng; 4– Tấm chèn; 5– Dầm nền Hình 2.22. Vì chống năm khớp 1– Thìu dọc nóc; 2– Thìu dọc hơng; 3– Cột; 4– Xà; 5– Tấm chèn; 6– Dầm nền
36 cao, khả năng chịu lực lớn, có thể sử dụng trong những điều kiện khác nhau với nhiều dạng độ bền khác nhau.
Vì bê tơng là vật liệu dịn, khả năng chịu uốn, chịu kéo kém nên vỏ chống bê tơng thƣờng đƣợc tạo hình dạng sao cho trong vỏ chống xuất hiện ứng suất nén là chủ yếu. Khi áp lực tác dụng theo phƣơng thẳng đứng là chủ yếu thì vỏ chống thƣờng có dạng hình vịm, tƣờng thẳng. Các bộ phận chính của vỏ chống này là:phần vịm, phần tƣờng và phần móng. Phần trên của vịm gọi là đỉnh vòm, mặt tựa của vòm lên tƣờng gọi là chân vòm. Phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều cao vòm h0 và chiều rộng vòm l0 ngƣời ta chia ra:
Vòm cao: h0 l0
Vòm thấp: h0 l0
Vòm bán nguyệt: h0 l0
Dạng vòm bán nguyệt và vòm cao đƣợc dùng với đất đá trung bình và yếu, cịn dạng vòm thấp đƣợc dùng với đất đá ổn định. Dạng vịm parabol ít đƣợc sử dụng vì khó thi cơng.
Tƣờng của vì chống có thể là thẳng, có thể cong hoặc có thể là phần vịm kéo xuống. Khi có áp lực mỏ lớn tác dụng theo cả hai phƣơng thẳng đứng và nằm ngang, nên sử dụng vỏ chống dạng móng ngựa.
Trong trƣờng hợp đất đá yếu, áp lực đất đá lớn tác dụng đều theo mọi phía, đặc biệt là khi đƣờng lị có kích thƣớc mặt cắt ngang lớn và có khả năng bùng nền, nên dùng vỏ chống dạng vịm kín nhƣ vịm móng ngựa có vịm đáy và dạng vịng trịn.
Khi thi cơng đƣờng lị chống bằng vỏ chống bằng bê tơng, bê tông cốt thép liền khối hoặc gạch đá xây, các khâu công việc đƣợc chia làm hai nhóm là đào chống tạm thời và chống cố định. Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa hai nhóm cơng việc này mà chúng ta có các sơ đồ thi cơng sau:
Hình 2.27. Vỏ chống bê tông
37
2.3.2 Vật liệu chống giữ tương hỗ giữa kết cấu chống giữ và khối đá
* Vật liệu chống giữ tƣơng hỗ giữa kết cấu chống giữ và khối đá hay còn gọi là vật liệu chống giữ có tính chất tƣơng hỗ đƣợc hiểu là các loại vật liệu có thành phần từ đơn giản đến phức tạp hoặc một vài tổ hợp vật liệu kết cấu nào đó. Khi đem vật liệu này để chống giữ các cơng trình ngầm tác dụng chống đỡ áp lực chỉ là thứ yếu, nhiệm vụ chủ yếu chính là liên kết các khối đá xung quanh cơng trình thành một khối thống nhất có khả năng chịu lực. Nhờ có kết cấu này mà vùng đá bị long rời, suy yếu xung quanh cơng trình trở lên vững chắc hơn, hoặc tự chịu tải trọng hoặc đƣợc liên kết vào khối đá vững chắc nằm cách xa tâm cơng trình ngầm. Đại diện cho loại kết cấu chống giữ này chính là các loại neo (vì neo). Trong xây dựng cơng trình ngầm, để nâng cao khả năng làm việc của neo ngƣời ta thƣờng sử dụng neo kết hợp với các lớp bê tông phun.
2.3.2. 1 Vì neo
Vì neo khác với các loại vỏ chống thƣờng gặp ở chỗ độ ổn định của đất đá xung quanh hầm lị đƣợc bảo đảm khơng phải bằng cách dựng các kết cấu chống giữ bên trong hầm lò mà nhờ làm tăng khả năng mang tải của đất đá xung quanh bằng cách neo liên kết các lớp đất đá, các vùng đất đá riêng rẽ lại với nhau.
Vì neo là hệ thống các thanh neo, nó đƣợc làm bằng kim loại, gỗ, tre, bê tông cốt thép v.v. đƣợc đặt vào trong các lỗ khoan xung quanh chu vi đƣơng lò và đƣợc giữ trong đáy lỗ khoan bằng nhiều cách khác nhau.
Khi làm việc vì neo chịu kéo và giữ cho đất đá không tách ra khỏi mặt phân lớp sụt lở vào trong lò.
Dựa vào nguyên lý làm việc ngƣời ta chia neo thành 3 loại: - Neo dính kết: neo bê tơng, neo chất dẻo cốt thép.
- Neo cơ học: neo nêm chẻ, neo nêm trƣợt, neo cánh xoè. - Neo ma sát: neo ống hình ovan, ống rãnh hở, ống phồng
Vì neo có thể đƣợc sử dụng để chống lị đào qua khối đất đá có các thơng số RQD > 50%, RMR > 41, Q 4, f 4, ít lỗ rỗng và nứt nẻ.
Ƣu điểm của vì neo là chi phí nhỏ, dễ thi cơng, có thể cơ giới hố trong thi cơng, chiếm ít tiết diện đƣờng lị, cơng tác vận chuyển vật liệu nhỏ, giảm sức cản chuyển động của gió so với chống bằng khung chống, khả năng chịu lực tốt. Tuy nhiên bên cạnh đó vì neo cũng có một số nhƣợc điểm nhƣ độ bám chắc trong lỗ khoan không cao lắm khi sử dụng trong đất đá mềm, phạm vi sử dụng hẹp, cảm giác an tồn khơng cao.
38