Đề tài Thiết kế và tổ chức thi công hầm nối hai ga Cát Linh - Văn miếu

7 10 < D < 12 0 24 3 < L < 4 4.2.2.3.3. Kiểm tra thiết bị thuỷ lực Thí nghiệm áp lực: Lấy áp lực cao nhất cho phép của thiết bị thuỷ lực trong một thời gian quy định nén thử, kiểm tra các thiết bị, đường ống, cửa vào, các kích ...xem có gì khác thường không. 4.2.2.3.4. Kiểm tra bằng thí nghiệm cho chạy không tải Kiểm tra thí nghiệm động tác của kích; Kiểm tra thí nghiệm động tác của máy lắp ráp vỏ hầm; Kiểm tra thí nghiệm chuyển động quay của mâm dao; Kiểm tra thí nghiệm vận hành máy chuyển động xoắn ốc; Kiểm tra thí nghiệm vận hành của máy duy trì độ tròn xoay; Kiểm tra thí nghiệm vận hành của các tổ bơm và thiết bị khác. 4.2.2.3.5. Kiểm tra tính năng cách điện của các thiết bị điện Kiểm tra trị số kháng trở cách điện của các thiết bị đem dùng có ở trong phạm vi quy định trong bản thuyết minh không, nếu dùng thiết bị điện mà không có bản thuyết minh quy định đó, thì phải bảo đảm trị số kháng trở từ 5MW trở lên. 4.2.2.3.6. Kiểm tra mối hàn Kiểm tra các mối hàn của khiên xem có chổ nào bị bong, bị rời không, khi cần thiết phải tiến hành hàn lại. Quy định cụ thể phải theo đúng quy phạm hàn. 4.2.2.4. Chuẩn bị các thiết bị phụ trợ cho thi công khiên Các thiết bị phụ thuộc cần thiết cho thi công khiên sẽ khác nhau tùy theo các loại hình của khiên, điều kiện địa chất, điều kiện khác nhau, không có một kiểu thống nhất. Nhìn chung mà nói, thiết bị phụ thuộc thi công khiên chia làm hai bộ phận: Thiết bị ngoài hầm và thiết bị trong hầm. 4.2.2.4.1. Thiết bị ngoài hầm Ở ngoài hầm cần bố trí các thiết bị với dung lượng đầy đủ và phải bảo đảm vị trí lắp các thiết bị. Thiết bị cung cấp không khí thường Ở chổ thi công bằng nén, cần cung cấp không khí sạch sẽ thích nghi về độ ẩm, nhiệt độ, áp lực và số lượng theo đúng yêu cầu cần thiết. Những thiết bị ấy có: máy nén không khí thấp áp, máy quạt gió cùng các loại thiết bị dùng để vận chuyển thể khí như: đường ống, cửa van, máy tiêu âm và trừ bụi, cùng các thiết bị phụ trợ khác. Thiết bị không khí cao áp Loại thiết bị này cung cấp khí nén cho mặt đào là chủ yếu có: máy nén không khí áp và thiết bị bổ trợ tương ứng. Thiết bị vận chuyển đất vụn Loại thiết bị này gồm hai bộ phận: thiết bị vận chuyển từ trong hầm ra đến mặt đất, thiết bị vận chuyển đến bãi thải. Thiết bị cần phối hợp để vận chuyển từ trong hầm ra đến mặt đất do phương pháp vận chuyển là nâng lên, nói chung là thiết bị cẩu nâng thùng đất; kho đất vụn để chuyển vận vào thùng chứa, máy băng tải và các thiết bị vận chuyển thẳng đứng khác. Thiết bị vận chuyển đến bãi thải thì phải dựa vào tính chất vật lý và trạng thái của đất mà xác định phương thức vận chuyển xong mới lựa chọn. Thiết bị điện Thiết bị điện dùng ở ngoài hầm phải lắp nguồn riêng. Khi thi công bằng khiên, ngoài phải lắp hai hệ thống đường dây cung cấp điện ra, còn phải bố trí nguồn điện tối thiểu đủ để bảo đảm thoát nước, chiếu sáng cung cấp không khí. Thiết bị thông tin liên lạc Thiết bị của bộ phận này do thiết bị liên lạc bảo đảm công tác bình thường hàng ngày và thiết bị cảnh cáo khi phát sinh tình hình khẩn cấp hợp lại thành. Loại thiết bị này ngoài việc phải có tính năng phòng ẩm khá tốt ra phải có độ tin cậy cao và cần thiết bị dự trữ khi cần. 4.2.2.4.2.Thiết bị trong hầm  Thiết bị trong hầm, trừ khiên ra, là chỉ các thiết bị cần lắp ráp giữa đáy giếng đứng và mặt đào. Bố trí kết hợp các thiết bị này cần dựa vào điều kiện địa chất, phương thức thi công, kế hoạch thi công, tốc độ đào thiết bị ngoài hầm cân nhắc cân bằng. Thiết bị thoát nước Thiết bị thoát nước chủ yếu có nhiệm vụ: thoát nước mặt đào, thoát nước rò rỉ trong hầm, thoát nước thải thi công. Thiết bị thường dùng là máy bơm, ống nước, cửa van … Những thiết bị ấy tốt nhất là di động theo mặt đào, nhằm nhanh chóng và kịp thời thoát hết nước của mặt đào. Thiết bị bốc đất Sử dụng phối hợp thiết bị bốc đất và máy băng tải hoặc toa thùng, toa bằng, đầu máy điện chạy trên ray. Thiết bị vận chuyển Vận chuyển trong hầm khi dùng phương pháp thi công bằng khiên, phần lớn đều dùng phương thức vận chuyển bằng đầu máy điện chạy trên ray. Khi bố trí kết hợp đồng bộ cần cân nhắc: lượng đất đào ra, kết cấu vỏ hầm, vật liệu phun vữa, thiết bị tạm thời, tình hình vận chuyển, thời gian tuần hoàn vận chuyển của thiết bị cơ giới các loại, nói chung có: đầu máy chạy bằng đầu ắc quy, toa thùng toa bằng chở đất, thiết bị đường ray. Thiết bị phun vữa vào lưng vỏ hầm Tùy theo vật liệu vữa khác nhau và phương thưc phun vữa khác nhau mà dùng thiết bị phun vữa khác nhau. Nhưng bất luận dùng phương thức gì để phun vữa, đều phải bố trí các thiết bị có dung lượng đầy đủ, thiết bị chủ yếu để phối hợp bố trí là: bơm phun, thiết bị trộn vữa, thiết bị vận chuyển vữa, đường ống vận chuyển vữa và các cửa van … Thiết bị thông gió Đường hầm lớn nhưng chiều dài nhỏ nên ta dùng biện pháp thông gió thông thường. Thiết bị vỏ hầm Thiết bị vỏ hầm do thiết bị vỏ hầm lần thứ nhất và thiết bị vỏ hầm lần thứ hai gộp lại mà thành. Thiết bị vỏ hầm lần thứ nhất chủ yếu là chỉ thiết bị lắp ráp phiến ống, do máy lắp ráp, máy bảo đảm tròn xoay, máy vận chuyển phiến ống và máy nâng được bố trí ở đuôi khiên kết hợp lại. Thiết bị vỏ hầm lần thứ hai gồm có: thiết bị vận chuyển bêtông, cổ xe ván khuôn vỏ hầm, thiết bị đổ bêtông, máy đầm … Thiết bị điện Thiết bị điện trong hầm gồm có: thiết bị môtơ, chiếu sáng, dẫn điện và thiết bị điều khiển. Thiết bị công tác sàn Sàn công tác được gắn liền với khiên hoặc sàn đứng làm việc được gắn cố định vào xe để lắp vỏ hầm lần thứ nhất, để phun vữa vào lưng vỏ, để điều khiển thiết bị điện, hệ thống thoát nước, hệ thống thủy lực và tổ bơm của khiên. Tùy theo đà tiến của khiên các sàn được lắp trên các cổ xe chuyên dụng nối theo sau. Để giảm thiểu ảnh hưởng đối với công tác của khiên, các cổ xe này có thể độc lập tự hành. 4.2.2.5. Công tác chuẩn bị mặt bằng Do vị trí xây dựng có hè phố rộng 5 m và đường rộng 14 m nên có thể bố trí máy móc và nguyên vật liệu trên hè phố hoặc dưới lòng đường song phải đảm bảo xe cộ, các phương tiện giao thông vẫn có thể lưu thông trong quá trình thi công trên tuyến đường thi công, và thoả mãn các yêu cầu sau: Không gây cản trở việc đi lại, sinh hoạt của dân cư hai bên hè phố; Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình cạnh hè phố; Không gây tiến ồn, chấn động quá mức cho phép đối với dân cư và các cơ quan trong khu vực; Đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị thi công trong phạm vi công trường; Do vậy mặt bằng công trường chủ yếu được bố trí ngay tại khu vực giếng xuất phát: quá trình vận chuyển các thiết bị, các mảnh ghép vỏ hầm được đưa xuống ngay tại đây và đất đá thải cũng được vận chuyển ra vị tri giếng đứng và được đưa lên mặt đất, đổ vào hệ thống băng tải đổ ra bãi thải đất đá và được vận chuyển đi nơi khác bằng ô tô vận chuyển. Ngoài ra có một số ít được bố trí cạnh các khu vực có diện tích mặt bằng tương đối rộng gần các khu vực xây dựng Ga tàu điện ngầm để tiện phục vụ thi công các nhà Ga. Mặt bằng công trường được bố trí và thể hiện chi tiết trong phần bản vẽ bố trí mặt bằng công trường, các hạng mục cụ thể phục vụ quá trình xây dựng đường hầm được bố trí cụ thể trên bản vẽ mặt bằng công trường. Ở đây nêu ra sơ bộ các bộ phận của công trường (diện tích 9000m2). Các mảnh ghép vỏ hầm được chế tạo và đúc sẵn trong nhà máy, sau đó được vận chuyển đến tập kết tại công trường và sau đó đưa xuống hầm để tiến hành lắp ghép. Do việc vận chuyển các mảnh ghép vỏ hầm chủ yếu được thực hiện vào ban đêm (do liên quan đến việc đảm bảo giao thông vào ban ngày), các xe vận chuyển các mảnh vỏ hầm đến tập kết tai khu vực công trường với số lượng đủ để thi công cho một ngày. Diện tích khu vực để tập kết các mảnh vỏ lắp ghép được tính sơ bộ đủ để chứa đủ các mảnh ghép đủ để thi công cho một ngày. Theo tốc độ đào mở hầm của TBM, tính trung bình thì tốc độ mở hầm của máy TBM đạt khoảng từ 300 ÷ 400 m/tháng. Theo tính toán xác định thì tốc độ thi công tại địa chất đoạn tuyến ở Hà Nội là khoảng 67 m/tuần/1 hầm → Như vậy trong một tuần máy sẽ thi công được 67*2 = 134 m/tuần đối với đoạn tuyến thiết kế. Như vậy một ngày máy TBM sẽ đào được 134/7 ≈ 19 m/ngày. Mỗi đốt hầm có chiều dài là 1m, trong một đốt có 8 mảnh ghép, như vậy ta tính được số mảnh ghép có thể thi công được trong một ngày là: 19*8 = 152 mảnh ghép. Các mảnh ghép khi đặt trong bãi sẽ được xếp chồng với nhau với số lượng là 3 mảnh ghép/1chồng để tiến hành cẩu hạ xuống giếng. Như vậy sẽ có 152/3 = 51 chồng được sắp xếp tai bãi trong một ngày. Diện tích của một chồng là: 1*0,3 = 0,3 m2 Diện tích khu vực bãi chứa tối thiểu cần thiết là: S = 0,3*51 = 15.3 m2 Do giữa các chồng phải có một khoảng cách nhất định,do vậy sơ bộ ta chọn diện tích mặt bằng của bãi tập kết các mảnh ghép là 20 m2. 4.2.3. Biện pháp đúc các mảnh vỏ hầm lắp ghép Các mảnh vỏ hầm lắp ghép được thi công trước trong nhà máy theo thiết kế song phải chú ý những vấn đề sau đây : 4.2.3.1. Bê tông Bêtông dùng thi công các mảnh vỏ hầm lắp ghép là bêtông cấp độ bền B30 có cấp chống thấm B8. Bêtông phải đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành : TCVN 356-2005: “ kết cấu bêtông và bêtông cốt thép, tiêu chuẩn thiết kế”. TCVN 4453-1995: “kết cấu bêtông và BTCT toàn khối”. Ngoài ra nguyên vật liệu chế tạo bêtông chống thấm cần phải tuân theo các yêu cầu sau đây : Xi măng Xi măng chế tạo bêtông phải đáp ứng TCVN 6260-1997: “Xi măng Pooclăng hỗn hợp - Yêu cầu kỹ thuật”. Ngoài ra, xi măng phải có tính ổn định thể tích tốt, hàm lượng vôi tự do nhỏ, ít tỏa nhiệt; Các loại xi măng Pooclăng hỗn hợp hiện nay của các nhà máy xi măng Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, Bút Sơn, Hải Phòng PCB 30, PCB 40 đáp ứng TCVN 6260-1997 đóng bao trong 50 Kg hoặc dạng rời vận chuyển bằng xe chuyên dụng có nhãn mác và chứng chỉ chất lượng của lô hàng kèm theo có thể sử dụng để sản xuất bêtông cho công trình ngầm; Không được dùng xi măng quá hạn, bị vón cục, không dùng lẫn lộn quá 2 loại hoặc 2 mác xi măng trở lên. Mác xi măng không thấp dưới 30 Mpa, phải kiểm tra phù hợp tiêu chuẩn trước khi dùng. Cốt liệu Cát, đá chế tạo bêtông ngoài việc phải phù hợp các quy định hiện hành của TCVN 1771-86: “Đá dăm, sỏi dùng trong xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật”. Ngoài ra, các tiêu chuẩn phương pháp thử còn phải đáp ứng các yêu cầu sau: Đường kính lớn nhất của hạt cốt liệu không quá 40 mm, không lẫn đất cục, đá sỏi phải sạch, độ hút nước không quá 1,5%; Cát sạch không chứa mùn sét chất hữu cơ, cát có cỡ hạt trung bình trở lên, phù hợp TCVN 1770-86: “Cát xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật”. TCVN 337-1986: “Cát xây dựng - phương pháp lấy mẫu”. Nước Sử dụng nước sạch dùng cho sinh hoạt thỏa mãn TCVN 4506-87: “Nước cho bêtông và vữa -Yêu cầu kỹ thuật”. Phụ gia Chế tạo bêtông chống thấm có thể sử dụng thêm các loại phụ gia bột mịn như: bột khói Silic hoạt tính (Silicafum), xỉ nghiền mịn, tro bay nhiệt điện trong thành phần hóa học chứa hàm lượng MKN dưới 12% với lượng dùng 5 - 10% so với lượng xi măng tương đương 15 - 30Kg cho 1m3 bê tông. Các chất bột mịn ngoài cải thiện các tính chất cơ lý bêtông còn làm tăng khả năng chống thấm, giảm nhiệt thủy hóa ban đầu, chống ăn mòn xâm thực tốt hơn. Các loại phụ gia nước dạng dẻo hóa, siêu dẻo hàm lượng 1 - 1,5% xi măng làm giảm nước trộn, kéo dài thời gian thi công, tăng nhanh cường độ. Việc sử dụng phụ gia phải tuân thủ chỉ dẫn sử dụng của nhà sản xuất, phải thí nghiệm cấp phối bêtông trước khi thi công bêtông chống thấm. Không sử dụng phụ gia chứa ion CL và các tác nhân gây ăn mòn khác. 4.2.3.2. Cốt thép Đảm bảo các yêu cầu của thiết kế và phù hợp với TCVN 356-2005: “Kết cấu bêtông cốt thép” và TCXD 338-2005: “về kết cấu thép”. 4.2.3.3. Ván khuôn Khi thi công các khối tròn sử dụng các loại ván khuôn định hình sẵn, còn đối với các khối mảnh vỏ hầm lắp ghép như bể thu nước có thể sử dụng ván khuôn gỗ hoặc thép. 4.2.3.4. Thi công bêtông chống thấm Cấp phối bêtông chống thấm phải xác định qua thí nghiệm, khi đó cấp chống thấm nâng cao hơn yêu cầu của thiết kế là 0,2 Mpa nên phù hợp với các điều sau : Lượng dùng xi măng không dưới 300 kg/m3 bê tông; lượng dùng cát nên từ 35 -40%; tỉ lệ XM/C = 2 - 2,5; tỉ lệ N/XM nên dưới 0,55 nhưng không quá 0,5; độ sụt hỗn hợp bêtông không vượt quá 8 cm nhưng không dưới 2 cm. Thông thường lấy từ 6 cm - 8 cm; Khi trộn phải cân chính xác liều lượng, sai số cho phép đối với xi măng; phụ gia; nước 1%, cốt liệu là 2%; Nhất thiết phải trộn bằng máy tránh đầm lồi, đầm thiếu hoặc đầm quá, thiết bị đầm phải có tần số cao và công suất đảm bảo; Phải dưỡng hộ bêtông kịp thời và đủ ẩm ngay sau khi ngừng đổ bêtông 2 - 3 h, đồng thời phải tuân thủ TCVN 4453-1995: “Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép toàn khối - Qui phạm thi công và nghiệm thu”; Kiểm tra theo quy định độ sụt hỗn hợp bêtông trong quá trình thi công. 4.2.3.5. Chống thấm cho các mảnh vỏ hầm lắp ghép Các vật liệu chống thấm dạng lỏng quét phải có tính chất bền lâu dài trong môi trường ẩm ướt không bị tan trong nước hoặc rửa trôi, không độc hại, bám dính tốt với bề mặt bê tông, có khả năng đàn hồi nhất định, tạo lớp màng kín ngăn nước thấm qua. Ở đây ta sử dụng Epoxy để chống thấm. Sau khi đã tháo dỡ ván khuôn dùng chổi quét từng lớp mỏng Epoxy sao cho không để lại bọt khí, số lượng lớp quét 2 - 3, quét lớp sau khi lớp trước đã bám dính tốt vào bề mặt bê tông, chiều dày của tất cả các lớp quét 1 - 2 mm. Phải quét chống thấm cả hai mặt trong và ngoài của mảnh vỏ hầm lắp ghép. Trước khi quét lớp chống thấm phải chuẩn bị bề mặt bêtông sạch sẽ tương đối phẳng và khô ráo (các vị trí bêtông khuyết tật phải được trám vá bằng vữa xi măng cát tỉ lệ 1 : 2). Sau đây là một số khái niệm cơ bản về Epoxy: Khái niệm: Epoxy là chất dẻo dạng lỏng, không sắc, không màu, không mùi vị, dung trọng 1,2 nên hơi sền sệt. Epoxy nếu trộn với muối amôn NH3 với tỷ lệ 8 : 1 (E/NH3) thì Epoxy sẽ cứng lại và nếu đúc vào khuôn mẫu để kiểm tra sức chịu kéo, nén thì có thể đạt cường độ như một tài liệu nước ngoài công bố như sau: Cường Độ Khuôn Mẫu Epoxy Môđun kéo(Tensile Modulus) 30000 : 40000 Psi Mô đun uốn(Flexual Modulus) 10000 : 20000 Psi Cường độ nén cực hạn(Compressive Strength) 7000 : 12 000 Psi Độ dãn dài (Elongation) 300% Ứng dụng: Epoxy có rất nhiều ứng dụng trong hoạt động xây dựng như: Là chất dính kết cao cấp; Là sản phẩm sơn lót trực tiếp cho bêtông “tươi”. Với tính năng có thể phủ trực tiếp và bám dính tuyệt hảo trên bêtông tươi trong vòng 24 giờ kể từ khi tiến hành đổ, sản phẩm mới này cho phép tận dụng tối đa thời gian thi công đảm bảo cho công trình sớm được đưa vào sử dụng theo đúng tiến độ. Ngoài chức năng chính là sơn lót, còn đóng vai trò là tác nhân khâu bề mặt bêtông “tươi” với tác dụng chống mất nước phục vụ cho thủy hóa bê tông. Lớp màng khâu bề mặt nhanh khô này còn phục vụ tiếp tục cho hệ thống như một lớp màng lót cho các lớp màng phủ tiếp theo được thực hiện 24 giờ sau đó. Bằng sản phẩm này, chúng ta đã tìm ra một con đường mới làm giảm thời gian nghỉ chờ khô bêtông do lớp lót có thể được tiến hành thi công 1 ngày sau khi đổ bêtông thay vì 28 ngày chờ như thông thường; Epoxy là chất chống thấm: lớp sơn Epoxy ngăn không cho lớp nước đi qua màng sơn nên chống thấm tốt. Epoxy được hòa với chất hóa cứng là NH3 rồi có thể pha loãng bằng dung môi axeton; Epoxy là chất sơn chống axit: Epoxy là lớp ngăn axit, bảo vệ cho vật liệu xây dựng, ngăn không cho axit ăn mòn vật liệu như kim loại, bêtông, Hồ vữa, gõ và các vật liệu khác; Epoxy là chất cách điện: Epoxy là chất cách điện rất tốt mức cách điện cao hơn cả ebônit. Các tên gọi của Epoxy: nó có nhiều tên gọi khác như Sikadur, keo hai thành phần, Ecomax (Khi đã pha chế). Một số sản phẩm của Epoxy: Một Số Sản Phẩm Và Đặc Tính Loại sản phẩm 038 Regular IR 0300 HiAmb IR 068 LoVis IR 050 Slump IR 077 Large Void IR 051 Large IR 026 UW IR 165 HiTempIR Đặc Điểm Cao su nHồi để sữa chữa kết cấu Sữa chữa kếtcấu trong nhiệtđộ cao Độ nhớt thấpcho các vết nứtnhỏ và nhiệt độ thấp Đóng rắn chobê tong bơmvà chữa vết nứt không có lớp lót Lấp lổ rỗng khá lớn và bơmnHồi cần sức chịu cao Cao su uốn dẻo có mô đun thấpđể dễ uốn theosự dịch chuyển Chất rắn tốt khi dùng dưới nước Bảo dưỡng dưới 40o F Chịu lực cao trong môi trường nhiệt độ cao Sử dụng trongnhiệt độ F 40-95 85-125 < 40-95 60-90 50-120 50-95 < 40-90 60-100 Độ nhớt 350 350 200 500 250 275 250 500 Thời gian đóng Rắn 14 25 21 7 > 210 25 16 16 Cường độ kéo(Spi) 9000 9300 9000 6000 6500 2200 8000 8000 Độ dãn dài khi nứt (%) 2 2.5 2 2.5 70 2 1.5 Cường độ nén(Spi) 16000 15600 16000 16000 11000 15000 16500 Mô Đun (Spi) 400000 405000 410000 500000 310000 320000 340000 Cường độ uốn(Spi) 12000 10600 12000 11000 8500 9500 11600 nhiệt độ uốn 140 140 140 110 108 135 165 Cường độ cắt khi ẩm (Spi) > 4500 > 4500 > 4500 > 4500 > 4500 > 400 > 4500 > 4500 4.2.4. Giải pháp thi công đường hầm 4.2.4.1. Tổ chức các công việc trên gương Phần đầu của tổ hợp là khiên đào cơ giới, bộ phân công tác (phá đất đá) có lưỡi cắt gắn trên đầu nối với trục. Chu kỳ đào bắt đầu từ (sau khi đã di chuyển khiên ) đào cắt đất đá trên gương trên 1m đầu tiên. Đất đá phá ra được thu dọn nhờ máy bốc dỡ kiểu gầu đổ lên máng cào của khiên và sau đó lên băng tải của cầu vận tải rồi đổ vào toa chứa chất thải. Xe được chuyển theo đường ray ra giếng thi công và được cẩu lên nhờ hệ thống cẩu tự hành lên và đổ vào xe vận chuyển đi. Đồng thời lúc đó, các khối mảnh vỏ hầm lắp ghép được cẩu xuống và vận chuyển đến nơi lắp ráp. Đồng thời với đào đất đá trên gương sẽ tiến hành trát chổ nối giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép bằng ximăng, cát. Sau khi đào xong 1m đầu tiên dọn sạch đất đá trong không gian giữa màn khiên và cơ cấu công tác đẩy về phía trước, thu dọn cơ cấu cắt phá đất đá về vị trí ban đầu và bắt đầu dịch chuyển khiên giải phóng chổ để tiến hành lắp vành vỏ. Tiếp theo tiến hành nối đường ray, xếp dỡ đưa các mảnh vỏ hầm lắp ghép vào vị trí lắp đặt và tiến hành lắp đặt các mảnh vỏ hầm lắp ghép. 4.2.4.2. Vận chuyển đất đá và các mảnh vỏ hầm lắp ghép Đất đá được vận chuyển bằng các đoàn goòng. Căn cứ vào đường kính của hầm và đường kính của giếng đứng ta chọn goòng có các thông số như sau: Thể tích Trọng lượng Kích thước Ray Dài Rộng Cao 10 1000 3000 2000 2400 800 Bảng 4.3 : Tính năng kỹ thuật của xe vận chuyển Tính toán số lượng xe cần thiết: Khối lượng đất đá cần vận chuyển trong một chu kỳ: Vđ = 33,2 m3; (ta tính cho 1m bước đào). Thể tích đất đá xe có thể chở: Vchở = 10*1,1 = 11 m3. Số lượng xe cần thiết : n = Vđ / Vchở = 3,02 xe. Vậy chọn số lượng xe là 4 Các xe được nối với nhau thành 2 đoàn, mỗi đoàn gồm 4 xe với khoảng cách giữa các xe là 0,1 m, khi đó chiều dài 1 đoàn xe là L = 12,3 m. Đoàn xe được chạy bằng đầu kéo loại lớn; Đoàn xe nhận đất đá từ băng chuyền đặt trên cầu vận tải của tổ hợp khiên, sau đó được kéo ra phía giếng đứng nhờ đầu kéo. Các xe lần lượt được bốc lên qua giếng đứng nhờ cần cẩu đặt phía trên; Các mảnh vỏ hầm lắp ghép được vận chuyển xuống qua giếng đứng cũng bằng cần cẩu tự hành và được đặt trên xe chở các mảnh vỏ hầm lắp ghép chạy trên cùng đường ray (sơ đồ vận chuyển đất đá và mảnh vỏ hầm lắp ghép thể hiện cụ thể trên bản vẽ). 4.2.4.3. Vận hành khiên đào trong quá trình thi công Phần đầu của tổ hợp là khiên đào cơ giới, bộ phân công tác (phá đất đá) có lưỡi cắt gắn trên đầu nối với trục. Chu kỳ đào bắt đầu từ (sau khi đã di chuyển khiên ) đào cắt đất đá trên gương trên 1m đầu tiên. Đất đá phá ra được thu dọn nhờ máy bốc dỡ kiểu gầu đổ lên máng cào của khiên và sau đó lên băng tải của cầu vận tải rồi đổ vào toa chứa chất thải. Xe được chuyển theo đường ray ra giếng thi công và được cẩu lên nhờ hệ thống cẩu tự hành lên và đổ vào xe vận chuyển đi. Đồng thời lúc đó, các khối mảnh vỏ hầm lắp ghép được cẩu xuống và vận chuyển đến nơi lắp ráp. Đồng thời với đào đất đá trên gương sẽ tiến hành trát chổ nối giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép bằng xi măng cát. Sau khi đào xong 1m đầu tiên dọn sạch đất đá trong không gian giữa màn khiên và cơ cấu công tác đẩy về phía trước, thu dọn cơ cấu cắt phá đất đá về vị trí ban đầu và bắt đầu dịch chuyển khiên giải phóng chổ để tiến hành lắp vành vỏ. Tiếp theo tiến hành nối đường ray, xếp dỡ đưa các mảnh vỏ hầm lắp ghép vào vị trí lắp đặt và tiến hành lắp đặt các mảnh vỏ hầm lắp ghép. Vận hành khiên là áp dụng các biện pháp để đảm bảo tuân thủ chính xác hướng tuyến hầm thiết kế. Để thực hiện được điều đó cần phải : Chấp hành các quy tắc sản xuất cơ bản khi chuyển dịch khiên đào; Áp dụng các biện pháp hoàn hảo để kiểm tra vị trí của khiên; Thực hiện các biện pháp hiệu chỉnh hợp lý các sai số của khiên đào. Các nhiệm vụ trên đây được người đào hầm và người đo đạc cùng kết hợp giải quyết. Chất lượng đào hầm bằng khiên phụ thuộc nhiều vào chất lượng đào đất đá trên gương của khiên và quan trọng nhất là chất lượng chuẩn bị nền và toàn bộ mặt cắt ngang của hầm. Một phương tiện quan trọng đảm bảo vận hành tin cậy khiên đào trong đất đá cứng là gối bêtông định hướng. Khi đào hầm tròn đất đá mềm thường thực hiện các công việc trên gương đào, trong đó định hướng chính xác cho khiên đào được đảm bảo bằng chuẩn bị biến dạng và mặt định hướng. Trong những trường hợp cần thiết phải chuyển dịch khiên đào một chút sử dụng phương pháp sức kháng phụ của đất đá chưa đào và các thanh đặt giữa khiên đào và gương theo hướng ngược lại hướng cần chuyển dịch. Những phương pháp này chỉ sử dụng rất hạn chế khi mà các kích khiên không đủ để thực hiện xoay khiên đào. Khi đào hầm trong cát chảy, cần thiết phải đưa khiên vào ở trong trạng thái nghiêng, tức là phần dao cao hơn phần đuôi 10 cm - 15 cm, sự chênh cao đó là cần thiết để sau khi chuyển dịch, khiên sẽ quay về trạng thái bình thường, khó khăn lớn nếu đất chảy nằm ở phần dưới của gương. Sau khi dọn chúng đi, phía dưới khiên có thể tạo thành đất đá tơi hay dính và khiên có thể bị lún, trong trường hợp này điều chỉnh cân bằng khiên nhờ các kích dưới. Trong trường hợp đào trong đất bùn, hướng của khiên có thể bằng cách điều chỉnh cho một ít bùn chảy vào trong hầm qua khiên hay bằng các kích khiên…Nhằm mục đích đó trong khiên có thêm màng ngang ngăn cách kín gương và hầm (tách hầm ra khỏi gương). Trong các màng ngăn này có một hay nhiều lổ có nắp. Thực chất vận hành khiên lúc này là làm giảm sức kháng của bùn trên phần trán gương khi khiên chuyển động. Như vậy khi các lổ mở khiên sẽ tụt xuống một chút ít, khi giảm khối lượng bùn thì có thể hướng khiên lên trên. Về nguyên tắc, có thể chuyển hướng khiên đào bằng tổ hợp các động thái mở và trình kết hợp kích bằng thiết bị mở nhóm hay từng chiếc có trong kết cấu và trang bị của khiên. Trong khi đào gương lò cẩn thận và mở đúng các nhóm kích có thể xuất hiện trường hợp kích bị lệch vì lý do lắp các vành phân tố vỏ không đúng do các vật cứng rơi vào giữa các mép phân tố vành vỏ. Hình 4.6: Máy đo quang học kiểm tra khiên khi đào hầm Kiểm tra vị trí của khiên và vành được thực hiện bằng đo đạc, ghi chép, tính toán các số liệu và được ghi vào “các cửa khiên ”. Trên hình vẽ 4.6 là máy đo khiên đào quang học, sử dụng để kiểm tra vị trí của khiên trên mặt bằng, có hai vòm được đặt trong vòng trụ và vòng dao của khiên có độ chia theo bước di động của khiên đào chúng quan hệ theo chiều dài chung của khiên. Ống quang học được ghép vào vòm, trục của ống được xác định qua tín hiệu ánh sáng chính xác trên mặt phẳng đứng đi qua trục hầm theo thiết kế. Vì điểm không của vòm không phải luôn trùng với trục mặt cắt dầm, điều đó được giải thích bởi xoay của khiên ứng với trục dọc của nó và độ lệch tâm cần tìm được xác định theo số đo mức ngang. Phần ép của ống quang học được đặt và liên kết cứng trên vòm theo bảng chia ứng với chỉ mức theo chiều ngang. Trong vị trí như vậy ống sẽ trùng với mặt phẳng đứng (trước khi xoay). Sau đó ống được chuyển dịch theo phương ngang đến lúc trùng với tín hiệu ánh sáng qua cửa lổ và ghi lại số đo trên bảng đo của ống. Ống được chuyển tới vòm thứ hai và lặp lại đo trước đây. Kết quả qua hai lần đo ứng với sai lệch của tâm vòm đo đối với trục thiết kế và theo các kết quả này định vị trí của phần dao và phần đuôi của khiên trên mặt bằng . Để xác định khiên trên mặt cắt dọc, thủy chuẩn điểm nằm trên trụ của kích khiên, kích này nằm trên vòm sau. Để thực hiện điều đó, làm hai tiêu ngắm, một đặt làm không tại điểm thứ nhất và một đặt làm không tại điểm thứ hai có dẫu xác định. Máy thủy chuẩn đặt trên thiết bị lắp ghép vỏ trên bàn treo. Dấu cần tìm của điểm thứ nhất xác định bằng tổng số đo theo cả hai tiêu với dấu của điểm thứ hai. Khi có dẫu thực và dấu thiết kế của điểm thứ nhất và góc nghiêng dọc tương ứng của khiên có thể xác định vị trí thực của dao và đuôi khiên. Vị trí của vành vỏ trên mặt bằng cũng xác định bằng cách như vậy, còn theo chiều cao, thủy chuẩn đáy hầm. 4.2.4.4. Lắp ráp vỏ hầm Việc lắp ráp vỏ hầm được thực hiện nhờ thiết bị lắp ghép vỏ hầm. Khi lắp ghép các mảnh vỏ hầm lắp ghép BTCT có thể sử dụng cả 2 loại cánh tay đòn hay cung tròn. Công nghệ lắp ráp vỏ hầm bao gồm bốc dỡ các phân tố vành vỏ từ các phương tiện vận chuyển, chuyển chúng tới vị trí thiết bị lắp ráp có thể nhận được nhờ móc cẩu treo trên cầu vận tải và đưa tới vị trí cần đặt trong vòng. Việc lắp ráp các phân tố vành vỏ được thực hiện dưới sự bảo vệ của vỏ khiên đào và sau bước chuyển dịch tiếp theo của nó cho một bước mới. Đóng bước nghịch của các kích thủy lực, giải phóng chổ để lắp đặt vòng mới. Các phân tố vành vỏ được vận chuyển trên các giá chuyên dùng chạy trên đường ray gọi là giá xe chở mảnh vỏ hầm lắp ghép. Có thể sử dụng thiết bị lắp đặt kiểu cánh tay đòn hay kiểu cung tùy thuộc loại vào kết cấu vỏ. Với kiểu cánh tay đòn lắp đặt theo trình tự từ dưới lên và cách lắp đặt như đã nêu ở trên. Khi lắp đặt ở vị trí cao hơn đường kính ngang cần giữ chúng bằng dầm kéo đẩy đặt trên vòm của thiết bị lắp đặt. Chuyển dịch tương đối cho phép giữa các khối theo chiều dọc là ±10mm, còn theo chiều cong là ±15mm. 4.2.4.5. Những điểm chú ý trong quá trình thi công Vì khiên có chiều dài lớn nên có thể đưa các bộ phận khiên (máy khoan) xuống dưới hầm và lắp ráp thì ta phải thi công đoạn đầu hầm bằng các loại máy xúc, máy đào. Chiều dài đoạn thi công bằng chiều dài của khiên (máy khoan). Đất đá được đào lên bằng các loại máy đào rồi được đưa vào các khoang , toa chứa và đuợc nâng lên khỏi mặt đất bằng thiết bị cáp nâng. Các khối mảnh vỏ hầm lắp ghép cũng được vận chuyển như bằng cách trên. Để có thể lắp ghép vỏ hầm phải đưa cơ cấu lắp ghép các mảnh vỏ hầm lắp ghép xuống trước để lắp đoạn đầu hầm, sau khi thi công xong đoạn đầu hầm thì đẩy cơ cấu lắp ghép sang đoạn Tuynel đối diện để chuyển các bộ phận của khiên xuống và lắp ráp. Vì chiều dài của toàn bộ tổ hợp khiên là 10 m. Nên trong quá trình thi công khi chiều dài của đoạn hầm chưa đủ dài để ta lắp toàn bộ cơ cấu vận tải thì ta phải lắp ghép từng phần. 4.2.5. Giải pháp thi công chống thấm các khe lắp ghép các mảnh vỏ hầm lắp ghép Có thể nói, chống thấm cho xây dựng công trình ngầm nói chung và các tuyến tàu điện ngầm nói riêng là một vấn đề vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của các công trình khi đưa vào vận hành khai thác. Nếu vấn đề này không được giải quyết tốt sẽ mang lại những hậu quả vô cùng ngay trong quá trình thi công cũng như khi đưa vào sử dụng. Do vậy việc lựa chọn biện pháp chống thấm đúng đắn ngay từ ban đầu sẽ giúp ta loại trừ được các hậu quả sau nay. Để ngăn cản nước thấm qua các khe giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép ta dùng vật liệu chống thấm dạng cuộn để dán lên các khe. Tham khảo các hãng hóa phẩm đã có mặt tại Việt Nam có thể sử dụng các sản phẩm dạng cuộn dưới đây để chống thấm. STT Tên vật liệu Hãng sản xuất Phương cách thi công 1 Masterpren cuộn 10m, 2m khổ 1m dày 1.5mm MBT - VN Dán nguội tự dính sơn lót bằng bitum cao su 2 Index tene cuộn 20m khổ 1m; dày 1.5mm INDEX - VN Dán nguội tự dính sơn lót bằng bitum cao su 3 Proofex GP, GPE cuộn 15m, khổ 1; dày 1,5mm FOSROC -VN Dán nguội tự dính sơn lót bằng bitum cao su 4 Proofex torchseal cuộn 10m, khổ 1m; dày 3-4mm FOSROC -VN Dán nóng tự dính sơn lót bằng bitum cao su Tham khảo hồ sơ chống thấm một số công trình như tầng hầm khách sạn Bưu điện Hạ Long, tầng hầm nhà Khách Chính phủ số 5 Lê Duẩn, bể chứa nước ngầm, bể xử lý nước thải trên 1000 m3 ở thành phố Hạ Long và Hà Nội, đối với những công trình ngầm có yêu cầu chống thấm cao thường sử dụng sàn phẩm của Hãng FOSROC-VN. Trên cơ sở các sản phẩm thường dùng trong bảng trên ta có thể chọn vật liệu chống thấm dạng cuộn Proofex GP, GPE cuộn 15m, khổ 1m, dày 1,5mm. Cắt khổ 1m làm 4 phần, chiều rộng mỗi mảnh là 25cm. Lớp chống thấm được dán trước khi đổ bêtông chống thấm, dán đến đâu đổ bêtông đến đó để tránh bị rách lớp chống thấm do con người hay quá trình vận chuyển máy móc. Khi dán chú ý phải làm sạch bề mặt, quét lên bề mặt cần dán (vào 2 bên khe giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép) một lớp bitum sau đó dán chặt lên bề mặt bê tông. Dán các khe theo chiều ngang trước và theo chiều dọc sau. Ngoài ra, trong giai đoạn hiện nay có một biện pháp chấm thầm rất hiệu quả cho các mối nối giữa các mảnh vỏ hầm lắp ghép. Thậm chí nếu việc tính toán và áp dụng một cách chính xác ta có thể không cần phải đổ lớp bêtông chống thấm bên trong vỏ hầm đó là sử dụng các “miếng đệm lót cho đường hầm”(Gaskets for Tunnel linings). Sau đây là một số hình ảnh về các tấm Gaskets đã được sử dụng trên thế giới. Hình 4.7: Các thông số kỹ thuật của các tấm Gaskets Một số hình ảnh về quá trình thi công các miếng Gaskets Hình 4.8: Máy thí nghiệm ép các tấm Gaskets Hình 4.9: Quá trình lắp các miếng đệm 4.2.6. Giải pháp thi công đổ vỏ bêtông chống thấm bên trong hầm Sau khi đào xong 1 km đường hầm thì ta mới thi công phần chống thấm bên trong. Trước khi đổ lớp vỏ bên trong thì phải dán lớp chống thấm. Lớp vỏ chống thấm và các bể thu nước chính được thi công đổ bêtông toàn khối. 4.2.7. Giải pháp bơm vữa sau vỏ hầm 4.2.7.1. Mục đích bơm vữa sau vỏ hầm Trong quá trình đào hầm bằng khiên đào do quá trình khoan phá của khiên đào diện tích gương đào trên thực tế sẽ lớn hơn diện tích thiết kế. Do vậy sau khi lắp ráp vỏ hầm sẽ tồn tại khe hở giữa voe hầm và môi trường đất đã xung quay. Do vây ta cần tiến hành bơm vữa để lấp các khe hở đó. Khi bơm vữa đúng lúc nó sẽ mang lại các lợi ích sau đây: Nó làm ngừng chuyển động của của mặt đất sau khi các phân đoạn được lắp đặt; Nó làm giảm bớt hoặc loại trừ độ lún, điều này đặc biệt quan trong khi xây dựng các đường hầm trong khu vực đô thị; Nó ngăn ngừa vòng nỏ hầm di chuyển vfa khóa nó vào vị trí; Nó tạo ra một khu vực đồng nhất xung quanh vỏ hầm. Nó tạo điều kiện cho sự chất tải đồng đều hơn lên vòng vỏ hầm; Nó tăng cường khả năng chống thấm cho hầm. 4.2.7.2. Các giai đoạn bơm vữa sau vỏ hầm Bơm thực hiện theo hai giai đoạn: giai đoạn 1: bơm sơ cấp, giai đoạn hai - bơm thứ cấp (bơm kiểm tra). * Bơm vữa sơ cấp Bơm sơ cấp, trong phần lớn các trường hợp sử dụng vữa xi - cát, đôi khi do khe hở lớn, (ví dụ khoan nổ trong hầm lớn) sử dụng vữa bêtông và đá sỏi nhỏ sau đó bơm vữa xi - cát. Thành phần vữa chọn theo vật liệu vỏ hầm và điều kiện địa chất thuỷ văn. Ví dụ chu bin gang tỷ lệ xi/cát là 1:3; chu bin BTCT 1:2. Để chống thấm tốt hơn và đông cứng nhanh hơn, sử dụng các phụ gia hoá học khác. Vữa thường trộn bằng máy trộn ngay tại chỗ, công suất máy trộn chọn sao cho bơm vữa được liên tục. Bơm thường đặt trên các xe - giá chuyên dùng đi cùng với tổ hợp kiên đào. Trên xe có đủ thiết bị cần thiết để nâng, hạ thùng hay goòng chứa vữa khô. ống dẫn vữa được nối với vòi bơm. Vòi bơm vỏ chu bin gang thường là ống ngắn trên mặt ngoài, phía đuôi ống có ren ứng với ren trong lỗ của chu bin gang. Ống nối với vỏ bằng cách vặn. Lần bơm đầu được thực hiện sau khi lắp vành cuối cùng. Trong đất đá ổn định và chặt fKP > 1,5 sau mỗi vành cuối cùng có thể bơm đến đường kính ngang, nhưng không cho phép quá ba vành tính theo vòm. Trước khi bơm cần bịt kín không gian giữa vỏ hầm và vỏ khiên bằng các vật liệu phù hợp như gỗ, vòng cao su, hay vành vải cao su sau khi bơm hơi ép vào sẽ bịt kín không gian giữa mặt ngoài vỏ hầm và vỏ khiên, vòng cao su được đặt tại đuôi vỏ khiên. Thứ tự bơm từ dưới lên trong tất cả các lỗ từ hai phía. Khi chu bin có liên kết chịu kéo bơm theo phương ngang thứ tự trái và phải theo trục hầm, còn đối với khối.bơm đồng thời tại hai lỗ có vị trí đối xứng với nhau… Vữa được bơm cho tới khi nó không chảy tới lỗ trên. Sau đó chuyển sang lỗ mới theo chiều hướng tới vòm đến khoá vòm. Các lỗ sau khi bơm xong thường được nút bằng gỗ - thường sử dụng hai người bơm. * Bơm thứ cấp Dùng vữa xi măng nhằm mục đích bịt kín các lỗ còn lại sau khi bơm sơ cấp các vết nứt do vữa đông cứng. Bơm đặt trên xe chuyên dùng sau khiên đào và nằm ngoài phạm vi của tổ hợp khiên. Vữa trộn tại chỗ, bơm sau khi trộn lâu nhất là 30 phút. các loại bơm hay dùng là C - 263 và C - 317. Với vỏ BTCT, bơm kiểm tra được tiến hành sau khi trát các mối nối và bịt kín các lỗ khoan sơ cấp và chống thấm cho các chi tiết nối. Trong đất đá khô tiến hành bơm kiểm tra sau khi đã trát hết các khe nối. Bơm được thực hiện qua cá lỗ khoan xuyên qua lớp vữa bơm lần một trên toàn bộ chu vi vành. Trong vỏ BTCT 3 lỗ khoan tại chỗ các khe nối cắt nhau. Với vỏ gang tại các lỗ bơm trên tường. Bơm từ dưới lên, bơm cho tới khi vữa không chảy được dưới áp lực giới hạn. Áp lực giới hạn khi bơm vỏ gang < 1 Mpa (10KG/cm2). Với vỏ BTCT thì lấy theo tính toán có kể tới khả năng chuyển dịch của khối và tính chất nứt nẻ của vật liệu. Kiểm tra chất lượng bằng quan sát bên ngoài kiểm tra lỗ rỗng sau vỏ qua các lỗ khoan, có thể bơm cả vữa vào các lỗ khoan mới. Hình 4.10: Sơ đồ bơm vữa sau vỏ hầm 4.2.8. Các công tác phị trợ trong thi công 4.2.8.1. Thông gió trong thi công Lượng không khí được cung cấp khi thông gió cho các đường hầm sẽ không được nhỏ hơn 3 m3 khí sạch/phút/người. Hệ thống thông gió phải đảm bảo cả hai yêu cầu khối lượng khí sạch nêu dưới đây được thoả mãn tại mọi thời điểm: 3m3 /phút cho một người hoặc một công nhân làm việc trong hầm. Các khối lượng không khí cần thiết nêu ở trên sẽ được tính cộng dồn lại và tính với giá trị lớn nhất của số người hoặc thiết bị sử dụng động cơ Diesel làm việc trong hầm tại một thời điểm bất kỳ, khối lượng không khí cần thiết đó sẽ được sử dụng trong tính toán thông gió của nhà thầu. Các sơ đồ thông gió được sử dụng có thể là sơ đồ thông gió hút, sơ đồ thông gió đẩy, hoặc sơ đồ thông gió kết hợp (hút - đẩy). Ở đây để tiện thi công ít bị ảnh hưởng bởi các thiết bị thông gió nên chọn thông gió theo sơ đồ đẩy. 4.2.8.2. Cấp nước trong thi công Các địa chỉ cần cung cấp nước: công tác đổ bê tông, các máy vận chuyển đất đá…Nước được sử dụng chủ yếu dựa vào là nước nguồn trong khu vực, được đưa tới nơi sử dụng theo đường ống tự chẩy, thường sử dụng các loại máy bơm để cung cấp nước. 4.2.8.3. Thoát nước cho thi công Theo số liệu khảo sát địa chất tại khu vực thi công thì nước ngầm là không đáng kể. Vì vậy công tác thoát nước trong thi công ở đây ta bố trí các rãnh thoát nước nhỏ dọc hầm trong hầm đưa nước vào các hố tụ kết hợp với máy bơm để đưa nước ra khỏi khu vực thi công. 4.2.8.4. Cấp điện cho thi công Việc cung cấp điện chủ yếu phục vụ hai công tác chính : Cấp điện cho các loại máy móc thiết bị thi công chính và phụ trợ; Cấp điện chiếu sáng. 4.3. TÍNH TOÁN THI CÔNG 4.3.1. Trình tự thi công bằng phương pháp khiên đào Lựa chọn và chế tạo máy khoan; Sản xuất các tấm đốt vỏ hầm bằng bêtông đúc sẵn; Lắp ráp máy khoan toàn tiết diện trong giếng thi công; Chuẩn bị hậu cần của máy khoan và thi công bể chứa chất thải; Lắp đặt các thiết bị để lắp ráp máy khoan toàn tiết diện; Triển khai máy khoan toàn tiết diện trong giếng đẩy; Giai đoạn khoan khởi đầu; Thi công đường hầm; Thông tuyến với giếng thu để đưa máy khoan ra; Tháo dỡ máy khoan toàn tiết diện. 4.3.1.1. Lựa chọn và chế tạo máy khoan toàn tiết diện Các yếu tố cần xem xét: Tình trạng nền đất; Chi phí máy, chi phí vận chuyển máy, chi phí vận hành; Tốc độ đào; Khống chế tốc độ đào và duy trì sự ổn định của bề mặt gương đào; Vận chuyển vật liệu và đất thải. Hình 4.11: Bảng phân loại máy khoan toàn tiết diện Dựa trên tình hình địa chất khu vực thi công ta sử dụng máy khoan cân bằng áp lực đất. Hình 4.12: Máy khoan cân bằng áp lực đất Hình 4.13: Quy trình vận hành máy áp lực đất 4.3.1.2. Quy trình sản xuất đốt vỏ hầm Gia công cốt thép đốt vỏ hầm; Lắp đặt cốt thép vào cốp bộ ván khuôn; Đổ bêtông vào ván khuôn; Hoàn thiện mặt lưng vòm của đốt vỏ hầm; Dưỡng hộ bằng hơi nước; Khi các đốt vỏ hầm đạt cường độ theo quy định, dỡ đốt vỏ hầm ra khỏi ván khuôn; Sắp xếp các đốt vỏ đã hoàn thiện ngoài bãi. 4.3.1.3. Lắp ráp máy khoan toàn tiết diện trong giếng thi công Máy khoan toàn tiết diện được chia thành 5 phần để vận chuyển tới công trường: Lưỡi cắt, thân máy trước, thân máy giữa, thân máy sau, băng chuyền quay. 4.3.1.4. Chuẩn bị hệ thống đảm bảo hậu cần và thi công bể chứa chất thải Hệ thống đảm bảo hậu cần cho quá trình vận hành của máy khoan toàn tiết diện bao gồm : Cung cấp điện cho máy khoan; Quạt thông hơi; Đèn chiếu sáng; Đường ray và các đoàn xe goòng vận tải; Băng tải; Các toa đảm bảo hậu cần; Bể chứa chất thải; Thiết bị phun vữa gia cố; 4.3.1.5. Lắp đặt các thiết bị để lắp ráp máy khoan toàn tiết diện Các thiết bị cần thiết cho việc khởi động máy khoan toàn tiết diện: Bệ đỡ cho máy khoan toàn tiết diện; Vòng đệm chống rỉ nước từ đất lên bề mặt máy khoan; Đoạn đốt vỏ hầm tạm thời để đẩy máy khoan toàn tiết diện lên phía trước và truyền lực xung kích vào khung chịu phản lực; Khung chịu phản lực chịu lực xung kích từ máy khoan toàn tiết diện, đóng vai trò là lực đẩy đưa máy khoan tiết diện tiến lên phía trước. 4.3.1.6. Giai đoạn khởi đầu của máy khoan toàn tiết diện Sau khi đã vượt qua tường chắn đi vào lòng đất, máy khoan toàn tiết diện vẫn cần có sự hỗ trợ của các đốt vỏ hầm tạm thời và khung chịu phản lực. Tốc độ khởi động của máy khoan khá thấp, chỉ khoảng 5- 8 m/một ngày. Đến khi đã lắp đặt được 120m vỏ hầm thì sẽ đủ không gian để lắp đặt đoàn xe vận tải và các đoàn xe phục vụ hậu cần khác. Vỏ chịu ma sát của vỏ hầm phải chịu đủ sức chịu lực ép tạo ra từ máy khoan toàn tiết diện. Lắp đặt các toa hậu cần và dỡ bỏ các thiết bị không cần thiết. 4.3.1.7. Thi công đường hầm Quá trình thi công đường hầm thường bao gồm các công đoạn sau : Đào hầm và vận chuyển đất thải; Bơm vữa gia cố; Lắp ráp các đốt vỏ hầm. Hình 4.14: Sơ đồ cấu tạo của máy khoan áp lực đất 1. Mâm dao cắt xén; 2. Kho chứa bùn đất; 3. Ổ bi chống đỡ; 4. Bánh xe khởi động; 5. Mô tơ thủy lực; 6. Ống phun vữa; 7. Vỏ khiên; 8. Thiết bị bịt kín đuôi khiên; 9. Máy xoắn ốc nhỏ đưa đất ra;10. Môtơ thủy lực kéo máy xoắn ốc lớn đưa đất ra; 11. Cửa van đưa đất ra; 12. Máy xoắn ốc đưa đất ra; 13. Cơ cấu lắp ráp vỏ hầm; 14. Kích của khiên; 15. Trục bánh lá của máy xoắn ốc; 16. Trục trung tâm. Hình 4.15: Máy lắp ráp hình vành tròn 1. Mâm quay; 2. Bánh quay che chống; 3. Cánh tay co duỗi đường đính; 4. Cánh tay co duỗi hướng dọc; 5. Cánh tay nâng; 6. Móc cẩu; 7. Khối cân bằng 4.3.2. Thi công vỏ chống thấm Phương pháp thi công đổ bêtông lớp vỏ: Cốt thép được lắp đặt trước cho 10 m; Lắp đặt ván khuôn và lắp ván khuôn trước cho chiều dài là 5 m và tiến hành đổ bê tông; Phần ván khuôn còn lại lắp đến đâu đổ đến đó; Phần vòm còn lại phía trên được thi công bằng phương pháp ép vữa dùng kích thủy lực. 4.3.2.1. Công tác ván khuôn Đối với lớp chống thấm do có dạng hình tròn chiều dày mỏng nên ta chọn phương án dùng ván khuôn di động dạng chế sẵn bằng thép gồm 6 xecsi chiều dài 10 m, mỗi xecsi có 3 phần liên kết khớp với nhau. Phần chịu lực cơ bản là 8 thanh dọc và 6 khung ngang từ bản thép dày 20 mm, áo vỏ ván khuôn là gỗ dày 5cm - 7cm rộng 20 cm. Để di chuyền ván khuôn sử dụng giá xe. Trên cột giá có 4 kích biên và 2 kích thẳng đứng. Khi sử dụng loại ván khuôn này đầu tiên đổ bêtông ở phần dưới sau đó đặt đường ray và đổ bêtông phần còn lại. Hình 4.16: Cấu tạo ván khuôn di động 1: Khung liên kết khớp với nhau; 2: Khung ngang từ bản thép; 3: Khung chịu lực; 4: Giá xe; 5: Hộp phân bố; 6: Kích khiên; 7: Bánh xe; 8: Ray; 9: Tà vẹt; 10: Phần đổ bêtông trước. 4.3.2.2. Công tác cốt thép Sử dụng cốt thép AI có cường độ Ra=175 MPa; Sử dụng cốt thép AII có cường độ Ra=280 MPa; Công tác cốt thép bao gồm rất nhiều việc như kéo, sửa thẳng, cạo rỉ, cắt, uốn, lắp đặt kiểm tra và nghiệm thu cốt thép. Thép có dùng tời kéo làm thẳng thép trong cuộn. Thép có dùng van, bàn nắn, búa để nắn thẳng. Sau khi nắn thẳng chặt cốt thép theo thiết kế bằng búa, bàn nắn. Khi nắn phải tính đến độ dài: nếu uốn cong 450 thì thép sẽ dài ra 0.5d, uốn cong 900 thì thép sẽ dài ra 1.5d với d là đường kính của thép cần uốn. Cốt thép sau khi được gia công ở trên chuyển xuống qua giếng đứng dưới dạng các bó. 4.3.2.3. Công tác đổ bêtông Khi thi công bêtông phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : Bêtông phải được trộn đều, đảm bảo đồng nhất về thành phần; Đảm bảo đủ số lượng và đúng thành phần cốt liệu, đúng số hiệu bêtông (Mác). Đảm bảo độ sụt đúng theo yêu cầu thiết kế (6 - 8 cm). Đảm bảo việc trộn, vận chuyên và đổ trong thời gian ngắn (trong 45 phút). Khoảng cách giữa các khe biến dạng là 20m, khi đổ bêtông chú ý chống thấm cho khe biến dạng theo thiết kế. Bêtông được trộn ở phía trên bằng máy và vận chuyển xuống dưới bằng bơm bê tông. Trước khi đổ bêtông phải kiểm tra lại toàn bộ ván khuôn, cốt thép kê chỉnh chắc chắn mới được đổ. 4.3.3. Những công tác phụ trợ cho thi công 4.3.3.1. Công tác thông gió Trong thi công đường hầm cần có tỷ lệ thành phần không khí theo yêu cầu để đảm bảo sức khoẻ cho người và nâng cao năng suất lao động. Thành phần không khí theo yêu cầu : Lượng O2 20%, lượng CO2 0,5%, nhiệt độ t . 4.3.3.1.1. Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió Do chiều dài hầm tương đối lớn và có tiết diện lớn nên đảm bảo tính an toàn trong thi công, chúng ta áp dụng biện pháp thông gió ngay khi bắt đầu đào hầm. Ta chọn sơ đồ thông gió với phương pháp hút. 4.3.3.1.2. Tính toán thông gió Các yếu tố đầu vào bao gồm: Sử dụng ống dẫn gió đường kính 600 mm; Chiều dài đoạn ống dẫn gió tối đa 500 m * Tính lưu lượng không khí cần thiết cung cấp tới gương hầm. Lưu lượng không khí cần thiết cung cấp tới gương hầm được tính trên cơ sở các yếu tố sau: -Theo lượng người tối đa trong hầm ; -Theo tốc độ không khí tối thiểu dọc hang ; -Theo lượng bụi độc hại do hàn điện, do độn cơ đốt trong và do cá thiết bị khác. +Theo số người làm việc đồng thời trong hầm: Công thức tính toán : Q1=qn.N (m3/phút) Trong đó : - qn: là lượng cấp khí tiêu chuẩn cho 1 người, theo quy trình ta có :qn = 6 m3/phút - N : là số lượng người tối đa có mặt trong hầm khi thi công Số công nhân dự kiến lớn nhất có mặt trong hầm là 10 ta có N = 10 người Vậy lượng không khí cần thiết: Q1 = 6 . 10 = 60 m3/phút=1(m3/s) +Theo tốc độ không khí tối thiểu trong đường hầm: Công thức tính toán : Q2=Vmin.S (m3/phút) Trong đó : - Vmin: là tốc độ gió tối thiểu trong hầm Theo quy trình Vmin = 0,15 m/s = 9 m/phút. - S : là diện tích tiết diện gương đào m2 Trong đồ án S = 33,166 m2 Vậy lượng không khí cần thiết: Q2 = 9 x 33,166 = 298,494 (m3/phút) = 4,975 (m3/s) *Tính lưu lượng quạt gió cần thiết: Qq = Q. Trong đó: Q: Lưu lượng không khí cần thiết cấp tới cho gương hầm (m3/phút); Q= 4,975(m3/s) : Hệ số xét đến tổn thất gió dọc theo chiều dài ống gió, được tính theo công thức: ; Trong đó: R: Sức cản không khí của ống gió, với ống đường kính D600, ta có giá trị R trên 100 m ống: R = 0,1836. Với ống dài 500 m ta có: R = 0,1836 . 5 = 0,918 D: đường kính ống, d = 1000mm; m: chiều dài một đốt ống, m = 20000 mm; k: hệ số nối ống đơn vị, k = 0.002 Vậy ta có Qq = 4,975. 1,031= 5,129 (m3/giây) * Tính áp lực cần thiết của quạt Áp lực cần thiết của quạt: H = 10.R.(Qq)2 Trong đó: R: Sức cản không khí của ống gió, R = 0,918 Qq: Lưu lượng gió qua hầm, Qq = 5,129 m3/s Ta có : H = 10. 0,918 x 5,1292 = 241,5 Pa * Chọn quạt thông gió Ta có: Qq = 5,129 m3/s ; H = 241,5 Pa; Chọn quạt: BM-12 của Liên xô. Quạt có các đặc tính kĩ thuật sau: Công suất gió: Qq = 10 -:- 32 m3/s; Áp lực : H = 650 -:- 3600 Pa; Công suất 20 -:- 110 Kw; Trọng lượng : 1,78 Tấn. 4.3.3.2. Chiếu sáng Vì đường hầm dài nên khi thi công phải sử dụng ánh sáng nhân tạo. Chiếu sáng tốt sẽ đảm bảo an toàn, giảm nhẹ sức lao động, kỹ thuật thi công chính xác và tăng năng suất lao động lên 15 ¸ 20%. Chiếu sáng chung sử dụng đèn cao áp thuỷ ngân, công suất 250 W, sử dụng nguồn điện hạ thế 127 V. Độ cao đèn h = 6 m, khoảng cách bóng l = 10 m. Chiếu sáng cá nhân, thợ thi công và cán bộ kỹ thuật sử dụng đèn mũ và đèn sách tay ắc quy 5,5 V. 4.3.3.3. Cấp, thoát nước thi công * Cấp nước Nước sạch cung cấp cho thi công đường hầm lấy từ trạm xử lý nước cấp ở bên ngoài đường hầm theo đường ống dẫn, có van mở dọc đường hầm. * Thoát nước Trong xây dựng hầm phải tiến hành thoát nước. Do đặc điểm tại cao độ xây dựng hầm nằm trên mặt nước ngầm có thể chỉ tồn tại nước mặt. Trước hết phải có biện pháp chống nước mặt qua lối ra vào bằng cách bố trí máy bơm tại mỗi đầu (dưới giếng đứng) để bơm nước khi có nước mặt chảy. 4.3.4. Tổ chức thi công 4.3.4.1. Các điều kiện để lập kế hoạch Xác định số ngày làm việc có thể trong năm trong từng giai đoạn thi công; Giờ làm việc hàng ngày và ca làm việc; Các vật liệu thi công; Các thiết bị thi công phai được kiểm tra trước khi sử dụng; Vấn đề nhân công; Kho bãi và các mỏ có thể khai thác gần công trình. 4.3.4.2. Công tác tổ chức kỹ thuật Giai đoạn I: a) Các biện pháp tổ chức Nghiên cứu các thông số qua thiết kế kỹ thuật và thi công; Giải quyết các vấn đề vật liệu; Xác đinh tổ chức chuyên môn hoá; Lắp đặt máy móc thiết bị. b) Xây dựng mạng lưới giao thông ngoài mặt bằng xây dựng Xây dựng hệ thống đường công vụ phục vụ cho công tác vận chuyển thiết bị vật liệu, vận chuyển đất đá trong thi công… Giai đoạn II: Là công tác lắp đặt hệ thống thiết bị. San lấp mặt bằng, lập hàng rào công trình; Xây dựng hệ thống kho bãi; Xây dựng các công trình tạm; Phác hoạ công trình trên thực địa; Xây dựng hệ thống đường điện, hệ thống cấp nước. 4.3.5. Lập bảng tiến độ thi công Bao gồm các công tác sau: Công tác chuẩn bị; Làm đường công vụ; Làm công trình tạm; San lấp mặt bằng; Đào hầm chính; Bốc xúc vận chuyển đất đá; Bố trí cốt thép cấu tạo vỏ hầm; Lắp ván khuôn hầm; Đổ bêtông vỏ hầm; Trát vá vỏ hầm; Làm đường hầm; Lắp đặt hệ thống thiết bị chiếu sáng, phòng hoả; Công tác hoàn thiện. Hình 4.17: Ví dụ về chu trình làm việc của khiên đào 4.3.6. Các biện pháp an toàn trong quá trình xây dựng 4.3.6.1. Biện pháp kỹ thuật an toàn khi tổ chức mặt bằng xây dựng Cần tuân theo các yêu cầu kỹ thuật an toàn chuyên môn. Khi tổ chức mặt bằng xây dựng phải chặt chẽ, hợp lý, tuân theo các quy định và nguyên tắc kỹ thuật xây dựng các công trình và nhà tạm, khi bố trí các bãi vật liệu và trang thiết bị máy móc… Khu xây dựng phải được rào lại. Các nơi làm việc phải được chiếu sáng theo quy định hiện hành. Tại kho, bãi để vật, thiết bị phải có quy định cụ thể việc xếp dỡ chúng. 4.3.6.2. Biện pháp an toàn khi vận chuyển đất đá, nguyên liệu và người trong quá trình thi công Trong giếng thi công phải bố trí ngăn lên xuống, cấm mang công cụ theo người khi lên xuống. Trong quá trình trục tải làm việc cần đặc biệt chú ý đến trạng thái dây cáp, thiết bị trục tải, móc… Tốc độ vận chuyển trong giếng đứng không quá 2 m/s, tốc độ chuyển động của xe chạy đầu máy điện không quá 10 km/h. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hội thảo”Những bài học kinh nghiệm quốc tế và Việt Nam về Công Trình Ngầm Đô thị”. Bài biết của GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng và TS. Nguyễn Công Phú: “Một số ý kiến về vấn đề xây dựng công trình ngầm đô thị ở Việt Nam” 2. Báo cáo tiền khả thi”Dự án tuyến Metro thí điểm thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn - Ga Hà Nội”- Ban Dự Án Đường Sắt Đô Thị Hà Nội ( HRB). 3. Báo cáo khảo sát địa chất của”Dự án tuyến Metro thí điểm thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn - Ga Hà Nội” - Ban dự Án đường sắt đô thị Hà Nội ( HRB). 4. Bài viết “Thi công hầm bằng khiên đào trong nền đất yếu (Shield Tunnel ing in soft soils) của TS. Phạm Anh Tuấn - Tổng Công ty TVTK GTVT (TEDI) 5. Báo cáo tại hội thảo hầm do ITA và ITST tổ chức. Bài viết:”Một số vấn đề về quản lý rủi ro và lún mặt đất cho dự án tuyến đường sắt thí điểm Thành Phố Hà Nội”của Th.S Nguyễn Đức Toản và TS. Lưu Xuân Hùng (Ban quản lý dự án đường sắt đô thị Hà Nội). 6. Bài báo: “Xác định độ sâu đặt hầm và tiết diện kết cấu vỏ hầm hợp lý cho công trình ngầm thi công theo phương pháp khiên đào” của tác giả Lê Văn Nam và Ngô Trùng Dương - Khoa kỹ thuật xây dựng, trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM. 7. Giáo sư, Viện Sỹ L.V.MAKỐPSKI - “Công Trình Ngầm Giao Thông Đô Thị” - NXB Xây Dựng - 2004. Người dịch: TS. Nguyễn Đức Nguôn; Hiệu Đính: GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng. 8. GS. IU.S. FRÔLỐP; GS.Đ.M.GÔLITSƯNSKI; GS. A.P. LÊĐIAÉP - “Công Trình Ga và Đường Tàu Điện Ngầm” - NXB Xây Dựng - 2004. Người dịch: TS. Nguyễn Đức Nguôn; Hiệu Đính: GS.TSKH Nguyễn văn Quảng 9. GS.TS Đỗ Như Tráng - “Giáo Trình Công Trình Ngầm, Phần 2”. NXB KTQS - 1997. 10. Trần Thanh Giám, Tạ Tiến Đạt - “Tính Toán Thiết Kế Công Trình Ngầm”NXB Xây Dựng - 2002. 11. Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự- Khoa Công Trình Quân Sự - “Giáo Trình Công Trình Ngầm, Phần III - thi Công Công Trình Ngầm” - NXB Quân Đội Nhân Dân 2001. 12. PGS.TS Nguyễn Bá Kế - “Thiết Kế Và Thi Công Hố Móng Sâu”- NXB Xây Dựng 2002. 13. PGS.TS Phan Quang Minh; GS.TS Ngô Thế Phong; GS.TS Nguyễn Đình Cống - “Kết Cấu Bêtông Cốt Thép - Phần Cấu Kiện Cơ Bản” - NXB Khao Học Và Kỹ Thuật 2006. 14. TS.Nguyễn Đức Nguôn - “Địa Kỹ Thuật Trong Xây Dựng Công Trình Ngầm”- NXB Xây Dựng 2008. 15. GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng; TS. Nguyễn Đức Nguôn - “Tổ Chức Khai Thác không Gian Ngầm (theo kinh nghiệm nước ngoài) - NXB Xây Dựng 2006. 16. Th.s Nguyễn Đức Toản - “TBM and Lining Essential Interfaces” (Luận Văn Thạc Sỹ của thầy Nguyễn Đức Toản Tại ITALY - Tháng 10 - Năm 2006). 17. Website : Kỹ sư cầu đường việt nam 18. Website : Kỹ sư kết cấu công trình Việt nam