Phần II Giám sát thi cơng xây dựng cơng trình hầm
2.3. Giám sát thi cơng hệ thống kết cấu chống đỡ
Hệ thống kết cấu chống đỡ dùng cho cơng trình hầm thi cơng theo phơng pháp NATM bao gồm: bê tơng phun, lới thép, neo BTCT và khung chống thép hình.
Đối với các cơng trình hầm đã thi cơng ở nớc ta (Hải Vân, Đèo Ngang) sử dụng kết cấu chống đỡ nh sau:
- Lới thép hàn từ sợi thép trịn trơn Φ6, Φ7mm.
- Neo loại SN chế tạo từ thanh cốt thép Φ25 loại CIII theo TCVN, vật liệu thép thanh loại CIII, CIV theo TCVN, thép bản và thép hình chủ yếu đợc sản xuất trong nớc. Một số loại vật liệu đặc chủng nh thanh neo IBO, neo Swellex sử dụng trong điều kiện cần thiết đợc nhập ngoại.
- Phụ gia dùng trong bê tơng phun cĩ thể dùng phụ gia Sika hoặc phụ gia Imax sẵn cĩ trên thị trờng trong nớc.
Cần nhắc lại rằng việc lựa chọn và áp dụng các hệ thống chống đỡ trong hầm cĩ tính chất quyết định đến sự thành cơng của phơng pháp NATM. Tuỳ theo từng điều kiện địa chất, hệ thống gia cố, chống đỡ đợc áp dụng khác nhau.
Sau đây là ví dụ về hệ thống chống đỡ hầm đợc áp dụng tại hầm Đèo Ngang:
Kết cấu chống đỡ loại I.
+ Điều kiện áp dụng: Đá nguyên khối, đá nứt vỡ cĩ thể rơi mảnh nhỏ nhng tồn bộ hầm đào ổn định trong thời gian dài.
Biến dạng đá rất nhỏ và khơng đáng kể.
Đào tồn mặt cắt hoặc phần vịm trớc, bớc đào 3,00m. + Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 5 cm. Diện tích 24,99m2/m Khối lợng đào lý thuyết 91,19 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại II.
+ Điều kiện áp dụng: Đá nứt vỡ, một phần cĩ thể rơi nhng tồn bộ hầm đào ổn định trong thời gian vài ngày, phần vịm hầm đơi khi gặp phải thớ đá nứt nẻ nhiều, việc đặt kết cấu chống đỡ gặp khĩ khăn.
Biến dạng đá nhỏ và nằm trong giới hạn biến dạng đàn hồi. Đào tồn mặt cắt hoặc phần vịm trớc, bớc đào 2,00m. + Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 5 cm. Diện tích 24,99m2/m. Lới thép CQS 6 (3.13Kg/m2) Diện tích 24,99m2/m
Neo BTCT loại SN 200KN, L=3m 6,75 neo/m. Khối lợng đào lý thuyết 91,19 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại III.
+ Điều kiện áp dụng: Đá nứt vỡ cĩ thể rơi, vết nứt phát triển rộng khắp trên tồn bộ phần vịm và tờng hầm, phần vịm hầm đơi khi gặp phải thớ đá nứt nẻ nhiều cĩ thể lở rơi mảng lớn nhng tồn bộ hầm đào ổn định trong thời gian vài ngày, việc đặt kết cấu chống đỡ đơi khi gặp khĩ khăn, neo chịu lực tức thời đơi khi cần thiết.
Biến dạng đá phát triển và nằm trong giới hạn biến dạng đàn hồi.
Thực hiện đào phần vịm trớc, đặt kết cấu chống đỡ, đào phần tờng chậm sau 40 đến 50m, bớc đào = 1,50m.
+ Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 10 cm. Diện tích 24,99m2/m. Lới thép CQS 6 (3.13Kg/m2) Diện tích 24,99m2/m
Neo BTCT loại SN 200KN, L=3m (75%), 10,33 neo/m. Neo Swellex 200KN, L=3m (25%)
Khối lợng đào lý thuyết 92,45 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại IV.
+ Điều kiện áp dụng: Đá nằm trong đới đứt gãy, nứt vỡ, vết nứt phát triển rộng khắp trên tồn bộ phần vịm và tờng hầm, đá yếu, phần vịm dễ lở rơi mảng lớn, tồn bộ hầm đào tự ổn định trong thời gian ngắn, việc đặt kết cấu chống đỡ cần thực hiện sớm, kết cấu khung chống thép hình cần lắp đặt, neo chịu lực tức thời đơi khi cần thiết.
Biến dạng đá phát triển và trong giới hạn biến dạng đàn hồi và dẻo.
Thực hiện đào phần vịm trớc, đặt kết cấu chống đỡ, đào phần tờng chậm sau 40 đến 50m, bớc đào, bớc đào 1,20m.
+ Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 10 cm. Diện tích 24,99m2/m. Lới thép CQS 6 (3.13Kg/m2) Diện tích 24,99m2/m
Neo BTCT loại SN 200KN, L=3m (75%), 12,92 neo/m. Neo Swellex 200KN, L=3m (25%)
Khung chống thép hình H125x125 (23,8kg/m) 555,79Kg/m. Khối lợng đào lý thuyết 92,45 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại V.
+ Điều kiện áp dụng: Đá mềm yếu, sản phẩm phong hố cao của đá lẫn tảng lăn, đá vỡ vụn xen lẫn đất trong khu vực phá vỡ kiến tạo, đá cĩ cờng độ thấp, trên tồn bộ
phần vịm và tờng hầm đều dễ rơi lở mảng lớn, tồn bộ hầm đào kém ổn định, việc đặt kết cấu chống đỡ cần thực hiện ngay sau khi đào, kết cấu khung chống thép hình cần lắp đặt, neo dẫn trớc ngăn chặn sự lở rơi cần lắp đặt.
Biến dạng đá phát triển nhanh, trong giới hạn biến dạng dẻo.
Thực hiện đào phần vịm trớc, đặt kết cấu chống đỡ, đào phần tờng chậm sau 40 đến 50m, bớc đào 1,00m.
+ Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 15 cm. Diện tích 24,99m2/m. Lới thép CQS 7 (4,30Kg/m2) Diện tích 24,99m2/m
Neo BTCT loại SN 200KN, L=3m (50%), 16,50 neo/m. Neo IBO 330KN, L=3m (50%)
Khung chống thép hình H125x125 (23,8kg/m) 658,88Kg/m. Thanh neo dẫn trớc Φ26, L=3m 31 thanh/m
Khối lợng đào lý thuyết 93,71 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại VI.
+ Điều kiện áp dụng: Đá phong hố mạnh thành đất đặc biệt yếu, vùng đứt gẫy lấp đầy bằng đất mềm yếu, nớc ngầm lớn, đất cĩ cờng độ thấp, tồn bộ hầm đào cần chống đỡ. Điều kiện đặc biệt và nguy hiểm, đất đá xung quanh hầm dễ sập đổ.
Tồn bộ phần vịm và tờng hầm đều dễ rơi lở mảng lớn, tồn bộ hầm đào kém ổn định, việc đặt kết cấu chống đỡ cần thực hiện ngay sau khi đào, kết cấu khung chống thép hình cần lắp đặt, neo dẫn trớc ngăn chặn sự lở rơi cần lắp đặt.
Biến dạng đất đá phát triển nhanh, trong giới hạn biến dạng dẻo và phá hoại. Thực hiện đào phần vịm trớc hoặc từng phần mặt cắt, đặt kết cấu chống đỡ, đào phần tờng chậm sau 40 đến 50m, bớc đào 1,00m.
+ Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 20 cm. Diện tích 37,89m2/m. Lới thép CQS 7 (3.13Kg/m2) 2 lớp Diện tích 75,44m2/m Neo BTCT loại SN 200KN, L=4m (50%), 19,50 neo/m.
Neo IBO 330KN, L=4m (50%)
Khung chống thép hình H150x150 (31,5kg/m) 1270,52Kg/m. Thanh neo dẫn trớc Φ32 L=3m 31 thanh/m
Bêt tơng phun cho vịm ngợc 20cm 12,96m2/m Neo chống giữ mặt gơng (nếu cần) 2,73neo/m
Khối lợng đào lý thuyết 117,41 m3/m.
Kết cấu chống đỡ loại VIA.
+ Điều kiện áp dụng: Đất đặc biệt yếu, vùng đứt gẫy lấp đầy bằng đất mềm yếu, nớc ngầm lớn, đất cĩ cờng độ rất thấp, tồn bộ hầm đào cần chống đỡ.Điều kiện đặc biệt và nguy hiểm, đất đá xung quanh hầm dễ sập đổ.
Tồn bộ phần vịm và tờng hầm kém ổn định dễ sập đổ, phần nền khơng đủ khả năng chịu lực, dễ biến dạng gây lún sụt.
Biến dạng đất đá phát triển nhanh, trong giới hạn biến dạng dẻo và phá hoại. Thực hiện đào từng phần mặt cắt kết hợp đặt từng phần kết cấu chống đỡ, đào mở rộng phần vịm, đào phần tờng, phần vịm ngợc chậm sau 40 đến 50m, bớc đào 1,00m.
+ Kết cấu chống đỡ:
Bê tơng phun dầy 20 cm. Diện tích 37,89m2/m. Lới thép CQS 7 (3.13Kg/m2) 2 lớp Diện tích 75,44m2/m Neo BTCT loại SN 200KN, L=6m (50%), 19,50 neo/m.
Neo IBO 330KN, L=6m (50%)
Khung chống thép hình H150x150 (31,5kg/m) 1270,52Kg/m. Khoan bơm vữa xi măng dẫn trớc.
Bê tơng phun bề mặt gơng 10cm 50m2. Bêt tơng phun cho vịm ngợc 20cm 12,96m2/m Neo chống giữ mặt gơng (nếu cần) 2,73neo/m
Khối lợng đào lý thuyết 117,41 m3/m.