Khi mụi trường đất đỏ xung quanh thõn hầm chứa đầy nước, trong quỏ
trỡnh đào hầm, gương hầm và thõn hầm rất dễ bị sạt trượt. Do vậy cần tăng
cường một số phương phỏp để gia cố khối đất đỏ thõn hầm.
2.2.1 Phụt vữa
Tỏc dụng của biện phỏp phụt vữa trong thi cụng hầm cú nhiều tỏc dụng như gia cố đất rời và ngăn cản tạo thành hang hốc trong đất do đào hầm gõy ra; giảm hệ số thấm và trước tiờn giảm dũng thấm; giảm tỏc động do hạ thấp nước ngầm hoặc ngăn sự rửa trụi cỏc hạt đất bởi cỏc dũng thấm; kiểm soỏt nước thấm vào để ngăn cản đất bị lụi đi xung quanh khối đào và trỏnh được lỳn do rỳt nước quỏ nhanh; ngăn cản lỳn quỏ mức cho phộp khi đào hầm tiến gần cỏc toà nhà, cụng trỡnh cụng cộng và những kết cấu khỏc như đường xe
cơ giới, cầu và đường sắt.
Cú 2 hỡnh thức phụt vữa cơ bản: phụt vữa bự vào khe rỗng giữa vỏ hầm và đất đỏ và phụt vữa nõng cao sức chịu tải đất đỏ (gia cố).
Phụt vữa bự với ỏp lực thấp, ớt hơn 30 psi (psi = pao/inch2
, vậy 30 psi tương đương 3 atm), được tiến hành sau khi vỏ bờ tụng của hầm đó thi cụng xong và đủ cường độ. Việc lấp kớn cỏc lỗ rỗng trong đất đỏ sau vỏ hầm cũng nhằm phục vụ kiểm soỏt nước ngầm và chức năng của hầm.
Phụt vữa tạo thành một khối, hay cũn gọi là gia cố, cũng nhằm kiểm soỏt nước ngầm và chức năng của kết cấu. Phụt vữa bự làm tăng khả năng chịu tảỉ của vỏ hầm. Phụt vữa tạo thành một khối cũng làm tăng khả năng chịu tải của khối đỏ. Khi gặp vấn đề khụng bảo đảm thời gian tự đứng vững của đất đỏ, thậm chớ đó ỏp dụng biện phỏp đào phõn đoạn với hầm dẫn trước, việc phụt vữa cú thể làm tăng sự ổn định của khối đỏ bảo đảm cho việc lắp kết cấu chống đỡ. Nếu gặp dũng nước ngầm chảy vào hầm với khối lượng chủ yếu ngăn cản việc thi cụng hầm dẫn trước, phụt vữa cú thể làm giảm dũng thấm đủ để tiếp tục thi cụng. Khụng kể những điều kiện của đất đỏ cho phộp bịt kớn cục bộ những đứt góy, cũn cú trường hợp đứt góy lộ ra buộc phải phụt vữa trước khi cho phộp nổ mỡn để ngăn ngừa đứt góy rời khỏi khối đất đỏ và tràn vào hầm.[3]
Trong thực tế cú trường hợp phải hoàn thành phụt vữa từ mặt đất trước khi đào gương hầm. Nếu hầm đặt quỏ sõu hoặc mặt đất quỏ chật chội khụng thể tiếp cận được, cụng đoạn phải tiến hành trong hầm. Sau đú giảm thiểu khối lượng nổ mỡn để giảm thời gian chờ đợi, chống đỡ trở nờn quan trọng. Sử dụng tường bờ tụng tạo ra hoặc mở rộng cục bộ để tạo ra khoang phụt vữa trước khi đào nhằm cho phộp gia cố một phần khối đào. Đào hầm dẫn hướng đầu tiờn để cho phộp sử dụng vào khoan phụt cũng tạo hiệu quả về chi phớ.
Nhiều loại phụt vữa dựng để thay đổi hoặc ổn định đất ở hiện trường, chuẩn bị cho việc đào hầm trong đất mềm. Đõy là phương phỏp rất hiệu quả để nõng cao khả năng đào hầm trong một số tỡnh huống như sau:
• Làm chặt đất hoặc tăng cường độ của đỏ yếu và ngăn cản khụng cho
hầm bị sạt trượt hoặc khi tiến hành đào hào đất xung quanh bị lơi ra,
bị ảnh hưởng, hoặc đỏ yếu dễ trượt
• Giảm độ rỗng trong đất do đú giảm đũng thấm vào hầm
• Giảm khả năng lỳn bề mặt khi hạ thấp mực nước ngầm hoặc ngăn
khụng cho cỏc hạt đất nhỏ bị nước ngầm cuốn đi
• Ổn định đất cỏt khi cú xu hướng sạt ở trạng thỏi khụ hoặc bị chảy khi
nằm dưới mực nước ngầm
Phõn chia phụt vữa theo 3 ỏp dụng chớnh
+ Phụt vữa giảm thấm (permeation): nhằm lấp đầy cỏc lỗ rỗng trong đất
hoặc bằng hoỏ chất (dựng cho cỏt mịn) hoặc bằng xi măng (dựng cho sỏi hoặc cỏt thụ);
+ Phụt vữa để dịch chuyển hạt đất (Jet grouting): sử dụng vũi phun với
ỏp lực cao để phỏ vỡ đất và thay thế chỳng bằng hỗn hợp đất và xi măng; + Phụt vữa làm chặt (Compaction grouting): làm chặt đất trong quỏ trỡnh đào nhờ phụt loại vữa đặc.
2.2.2 Neo
Neo là thuật ngữ chung bao gồm đỏ bị chốt lại và những cỏp bị kộo căng. Cụ thể, cỏp được kộo trước (ứng suất trước) cũn chốt lỳc ban đầu chưa cú ứng suất. Trước đõy việc tạo ra ứng suất trước cho neo là cần phải nghiờn cứu để tăng hệ số ma sỏt trong khối đỏ. Tuy nhiờn, ngay sau đú người ta đó nhận ra bất kỳ một sự chuyển vị nào trong khối đỏ sẽ kộo căng chốt đồng thời cũng bị
chốt ngăn lại. Về tớnh kinh tế và đơn giản thỡ chốt đó cú tỏc dụng giảm bớt neo cú ứng suất trước trong một số trường hợp cụ thể, như là những cột rất gần nhau việc sử dụng ứng suất trước để tăng sức ma sỏt thỡ cần phải nghiờn cứu. Thớ dụ, cú một tầng đỏ mà phần đỏ yếu là chủ yếu cú thể được chống đỡ bằng cỏch sử dụng neo để gắn vào lớp đỏ thứ hai, đú là lớp đỏ tốt. Tương tự như vậy, đỏ yếu ở ngay núc hầm cú thể chống đỡ bằng cỏch thờm vào lớp bờ
tụng phun để chống kộo. Chỳ ý cần đào hầm dẫn sớm trước khi đào hầm
chớnh để tận dụng hầm dẫn làm nơi đặt neo là tốt nhất.
2.2.3 Bờ tụng phun [3]
Bờ tụng phun lờn mặt đỏ khi cần gia cố đỏ cú 2 chức năng rừ rệt, làm cho lớp đỏ quanh khối đào được dớnh kết với nhau ngăn cỏc hạt rơi ra, và tạo một màng ngăn bờn ngoài thường phụt vào đú với ỏp lực cao để ộp vữa vào lỗ rỗng giữa cỏc hũn đỏ. Chỉ trong một vài phỳt (lớp ban đầu chỉ tớnh trong một số giõy) tạo ra một màn cú tỏc dụng ngăn cản những miếng đỏ cố biệt rời ra hoặc rơi xuống , như vậy loại bỏ ỏp lực tồn tại ở bề mặt đỏ và hướng sự dịch chuyển của cỏc hạt đất đỏ ngược vào trong khối đỏ. Cường độ nhanh chúng đạt được (thường 150psi trong 30 giõy, 700psi trong 8 giờ), cho phộp màn
phun nhanh chúng thành một màn ngăn và tiếp theo tăng cường độ như một
lớp đỏ mới chống lại sự biến dạng nhằm tạo ra điều kiện cõn bằng mới.
Trước đõy cụng nghệ phun bờ tụng dạng khụ là chủ yếu, nhưng từ 1991,
tại hội nghị về phun bờ tụng do hiệp hội đào hầm quốc tế tổ chức đó cụng bố những kết quả phun bờ tụng ướt thành cụng (Na Uy, Thụy điển, Đức, Autralia). Cụng nghệ phun bờ tụng ướt là trộn hỗn hợp cốt liệu, xi măng và nước trước khi phun, cũn cụng nghệ phun bờ tụng khụ là hỗn hợp cốt liệu và xi măng trộn trước và được phun ra cựng lỳc với nước từ một vũi phun khỏc tạo thành hỗn hợp bờ tụng ướt trước khi bắn vào mặt đỏ. Cả 2 loại cú những ưu và nhược điểm riờng. Điểm nổi bật nhất của phương phỏp phun ướt là đảm
bảo chớnh xỏc tỷ lệ cấp phối vật liệu, ngoài ra tỷ lệ hao hụt vật liệu ớt, và mụi trường ớt bụi. Cũn phương phỏp phun khụ thỡ độ bỏm dớnh của bờ tụng vào đỏ cao, do trộn khụ nờn chiều dài quóng đường vận chuyển hỗn hợp khụng bị hạn chế, song khi phun thỡ tỷ lệ thất thoỏt vật liệu nhiều và đặc biệt mụi trường ụ nhiễm nặng vỡ bụi.