CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG HẦM
2.1. Tình hình nghiên cứu và giải pháp đào hầm qua các điều kiện địa chất yếu
2.1.3. Phương pháp tạo ô vòm tiến trước
Phương pháp được áp dụng khi thi công các công trình ngầm trong điều kiện đất đá có tính chất đặc biệt mềm yếu có thời gian tự ổn định ngắn, các địa tầng rất rời rạc, rất vụn nát như các loại đất sét pha cát, đất cát pha sét, đất á sét, cát hạt mịn, cát hạt thô, đất sét, bùn lỏng lẫn đá, đá rời rạc chứa nước,...
Việc sử dụng các kết cấu tạo ô vòm có ý nghĩa với công tác chống giữ
- 23 -
đất đá phía trước gương đào ở phía nóc đảm bảo cho công việc đào hầm bên dưới ô vòm diễn ra bình thường.
Phương pháp này được thi công bằng cách dọc theo chu vi ngoài mặt đào, đóng các ống dẫn bằng thép (lán ống) theo một góc nhất định vượt lên trước, đầu chuôi của hệ lán ống được gia cường bởi các vì chống bằng thép hình, sau khi thi công xong hệ ống tiến hành đào bình thường và cần nhớ giữ lại khoảng cách an toàn từ gương đến đầu mút của hệ chống. Cách này có thể gia cố vi nham bao bọc ngoài hầm, lại vừa có tác dụng che chắn vượt lên trước.
Phương pháp này phù hợp với đất đá sau khi khoan lỗ xong rất dễ sập thành lỗ khoan. Khi dùng phương pháp này chiều dài ống lán phải dựa vào tình hình địa chất mà lựa chọn nhưng phải đảm bảo sau khi đào xong lán ống phải có đủ chiều dài vượt lên trước. Để tăng thêm độ cứng cho lán ống có thể đóng ống lán dày thêm hoặc có thể phun bê tông vào giữa các khe ống thép hoặc lát các tấm chèn bằng thép lên phía ngoài của lán ống. Giải pháp này phù hợp với hầm nhỏ và vừa chiều dài vùng cần xử lý ngắn. Chỉ là giải pháp để vượt qua đoạn địa chất yếu và ngay sau khi đào qua phải lập tức gia cố bổ sung như chống thêm vì thép, đổ vỏ bê tông hầm…
Hình 2.8. Tạo ô vòm tiến trước bằng ống thép
- 24 -
Hiện nay hãng hãng atlas copco đã sản xuất tại Việt Nam loại neo IBO (SDA) có khả năng chịu lực tức thì khi gia cố khối đá. Loại neo này có tác dụng như một cần khoan và được lắp vào các máy khoan tự hành, khoan đến độ sâu thiết kế thì tiến hành tháo ra khỏi máy khoan, tiếp theo vữa sẽ được bơm vào lòng trong lỗ khoan. Loại Neo này với chiều dài lớn có khả năng sử dụng như neo vượt trước.
Hình 2.9. Cần khoan IBO (neo IBO) và máy bơm vữa lỗ neo 2.1.3.1. Điều kiện sử dụng phương pháp
a. Điều kiện địa chất:
- Lớp đá tơi rời ngậm nước nằm ở chiều sâu không quá 15m và chiều dày lớp đá không quá 3m.
- Áp suất thủy tĩnh của cột nước không vượt giới hạn 1-1,5atm - Trong đá rời rạc, các đá cục, đá tảng có độ cứng và độ bền cao - Dưới lớp đá rời ngập nước một lớp đá ngăn nước với chiều dày >2m thì độ bền của lớp đá không đòi hỏi lớn phải đóng cọc
- Xuyên qua lớp đá chứa nước dễ dàng đối với việc thoát nước.
b. Điều kiện thiết kế, vật liệu sử dụng
- Phương pháp đóng cọc thường được sử dụng với diện tích gương đào 20m2, tốc độ tiến gương thấp đạt khoảng 3 - 15m/tháng
- 25 -
- Sử dụng tấm thép chữ C, thép ống hoặc thép chữ I để đóng cừ trong quá trình thi công công trình trong điều kiện địa chất mềm yếu
- Độ bền kéo của thép hình trong các trường hợp trên phải đạt từ 37 - 60 kg/cm2. Thành tấm có chiều dày 10 - 12mm, trọng lượng đạt 55-65 kg/m, chiều dài trung bình đạt từ 4-18m, chiều rộng đạt 320-380mm, diện tích mặt cắt của thanh 70-100cm2
Hình 2.10. Mô hình liên kết giữa các thanh hoặc ống dùng đóng nhói - Việc sử dụng phương án đóng nhói hay cọc cừ thường bị tổn thất diện tích sử dụng của công trình, cho nên trong quá trình đào hầm phải hết sức chú ý.
Diện tích gương ban đầu được xác định theo công thức:
Dp = D + 2(a + s + 2b +c)+ K Trong đó:
Dp - Đường kính công trình vòng đầu tiên khi sử dụng cọc để đóng D - Đường kính sử dụng (bên trong) theo thiết kế
A - Chiều dày thực của công trình S - Chiều dày thanh thép nhói B - Chiều rộng vòng chống tạm C - Chiều rộng vật liệu lát bên ngoài
K - Dự phòng khi các thanh đóng nhói cong thu hẹp đường kính công tình (K = 0,2-0,8m)
- 26 -
2.1.3.2 Cách thức thi công
- Đóng xiên một góc từ 70 - 750 so với tim công trình
- Đóng thẳng đứng so với phương đã chọn, đến chiều dài thiết kế hoặc hơn nếu áp lực đóng vẫn đủ cho cọc đi tiếp
- Tất cả các thanh theo chu vi công trình với khoảng cách được xác định từ trước.