CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI CÔNG PHÙ HỢP
4.1. Phân tích lựa chọn công nghệ thi công hầm bằng phương pháp đào kín
Như đã đề cập ở chương 2, thi công hầm bằng phương pháp kín bao gồm có công nghệ đào hầm bằng khoan nổ mìn, đào bằng khiên đào, đào bằng máy TBM và công nghệ kích đẩy. Tuy nhên, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm, khuyết điểm và phạm vi ứng dụng hiệu quả khác nhau.
Công nghệ thi công bằng máy đào hầm TBM thích hợp nhất khi thi công trong đá rắn cứng (rắn chắc) có độ bền trung bình đến cao (50-300Mpa), tuy nhiên nó còn phụ thuộc vào độ bền kéo, bền cắt và khả năng mài mòn của đá. Nhìn chung các máy đào hầm TBM gặp bất lợi trong thi công ở những nơi nước ngầm lớn, đất đá tơi vụn. Trong khí đó, các nhà thầu phải đầu tư ban đầu lớn, không phù hợp với những công trình không lớn, đặc biệt khó có thể có những công trình tiếp theo để sử dụng. Với những vấn đề nêu trên, tôi nhận thấy việc sử dụng công nghệ thi công hầm giao thông tại vòng xoau Dân chủ bằng máy đào hầm TBM là không phù hợp.
Công nghệ thi công bằng kích đấy, công nghệ này chỉ thích hợp với những công trình nằm gần mặt đất, đường kính hầm không lớn, chiều dài công trình nhỏ trong môi trường đất mềm. Từ những vấn đề trên, chúng tôi nhận thấy việc sử dụng công nghệ thi công đường hầm giao thông tại vòng xoay Dân chủ bằng máy kích đẩy là không phù hợp.
Công nghệ khoan nổ mìn. Như đã nói ở trên, công nghệ khoan nổ mìn có giải áp dụng tương đối rộng cho điều kiện địa chất khác nhau, với hình dạng tiết diện đào bất kỳ. Tuy nhiên, công nghệ khoan nổ mìn lại gây ra sóng nổ lớn gây mất ổn định cho các công trình xung quanh và tiếng ồn lớn đối với
môi trường xung quanh. Chính vì vậy, khi thi thi công công trình ngầm trong các thành phố cần đặc biệt chú ý tới đặc điểm này. Áp lực sóng chấn động khi nổ mìn và tiếng ồn của nó phụ thuộc vào khối lượng thuốc nổ sử dụng cho 1 đợt nổ.
Lượng thuốc nổ được xác định như sau:
Q=q.Vđ ; kg (4.1) Trong đú: q- lượng thuốc nổ đơn vị. Để xác định q ta có thể dựa vào công thức thực nghiệm của giáo sư N.M. Pakanopsiki:
q= q1.fc.v .e.k® , kg/m3. (4.2) trong đó: fc - hệ số cấu trúc của đá, trong điều kiện đỏ tơi vụn lấy fc=1,2;
ở đây: l – chiều sâu lỗ mìn; theo chỳng tụi, trong điều kiện đất đỏ yếu, tơi vụn nên l lấy bằng 1,65m.
Sd- diện tích đào, Sđ= với r là bỏn kớnh đào của đường hầm, r=4,4m, do vậy Sđ= 3,14.4,42 = 61,1m2.
v- hệ số nén ép, phụ thuộc chiều sâu lỗ mìn, diện tích tiết diện bên ngoài vỏ chống và số mặt phẳng tự do trong gương. Khi có 2 mặt phẳng tự do v =1,21,5. Khi có một mặt phẳng tự do:
6,5
d
v S
hoặc 3
d
v l
S Trường hợp này Sđ=61,1m2 nên lấy v=1,3
q1 - lượng thuốc nổ tiêu chuẩn phụ thuộc vào hệ số kiên cố f, có thể lấy gần đúng q1= 0,1f , theo điều kiện địa chất ở chương 3 thỡ f=1, nờn q1=0,1
e- hệ số khả năng công nổ, e =
380 Pd
ở đây: 380 (cm3) - khả năng công nổ của thuốc nổ đinamit 62%
Pd- khả năng công nổ của thuốc nổ dùng thực tế, (cm3); Trong xõy dựng công trình ngầm thường sử dụng thuốc P113 có khả năng công nổ là 320cm3;
vậy:
1875 , 320 1 380 380
ps
e
kđ -hệ số ảnh hưởng của đường kính thỏi thuốc, khi thỏi thuốc có đường kÝnh 2528mm th× k®=1,1 ; khi thái thuèc cã ®êng kÝnh 3032mm th× k®=1,0 và khi thỏi thuốc có đường kính 4045mm thì kđ=0,95, ở đõy sử dụng cỏc thỏi thuốc có đường kính 36mm nên lấy kđ=1.
Thay vào công thức 4.2 ta có:
q=0,1.1,2.1,3.1,18.1= 0,184kg/m3 Thay vào công thức 4.1 ta có:
Q=0,184.1,65.61,1= 18,54kg
Khi đó, khoảng cách an toàn từ gương đào tới các công trình cần bảo vệ theo điều kiện an toàn của sóng chấn động khi nổ mìn [8]:
trong đó: Q - lượng thuốc nổ ; kg
k - hệ số phụ thuộc xung lượng, phụ thuộc vào loại đất đá tính truyền nổ; k=320, thường lấy k =7;
Thay vào công thức 4.3 ta có: R= 30,14m
Với bán kính ảnh hưởng như vậy sẽ không đảm bảo được an toàn cho các công trình gần kề đã trình bày ở chương 2.
Hơn nữa, khi thi công bằng công nghệ khoan nổ thì có nhiều khâu công việc trong chu kỳ đào hầm không cơ giớ hóa được hoặc cơ giới hóa không cao dẫn tới chậm tiến độ thi công xây dựng.
Chính từ những đánh giá trên, chúng tôi nhận thấy việc sử dụng công nghệ thi công đường hầm giao thông Thành phố Hồ Chí Minh bằng khoan nổ mìn là không phù hợp.
m Q k
R , (4.3)
Công nghệ thi công bằng khiên đào, công nghệ này cũng có những hạn chế cơ bản như khi thi công bằng máy TBM, nhưng nó lại an toàn hơn trong thi công ở môi trường đất đá yếu và rời rạc.
Từ những phân tích đánh giá và đặc điểm công nghệ của các thiết bị trên, tôi đề xuất việc sử dụng công nghệ thi công bằng khiên đào cho đoạn đường hầm giao thông tại khu vực vòng xoay Dân Chủ, quận 3, Thành phố Hồ Chí minh.