Thiết kế công trình hầm xuyên núi

H = 8.85 m, B = 12.32 m. Chiều dài toàn hầm Lh = 806m, fkp = 6. và B=12.22m, H=8.8m với fkp=8. Hình3.2 : Trình tự đào hầm theo các PP khác nhau * Ưu điểm của phương pháp: Phương pháp này cho phép cơ giới hoá hầu hết các khâu thi công, diện thi công rộng, tốc độ thi công cao. * Nhược điểm: Khi gặp một sự cố nào thì việc thi công trên toàn bộ sẽ bị dừng lại. Theo phương pháp đào toàn tiết diện, gương đào được mở một lần trên toàn tiết diện ngang hầm, dựng vì chống tạm rồi xây vỏ hầm vĩnh cửu (h.1.a). Phương pháp này thường áp dụng trong đá ổn định có độ cứng fk ³ 4 đối với những hầm có tiết diện ngang £ 120 m2. Trong thực tế xây dựng hầm người ta áp dụng một số đạng biến tướng của phương pháp này: Đào toàn tiết diện không cần chống đỡ hoặc chỉ chống đỡ đơn giản.Trong trường hợp này người ta tiến hành đào hầm theo cách tuần tự, tức là khoan và thải đá không đồng thời.Trong những khối đá cứng, toàn khối với fk = 15 ¸ 20 không cần phải chống đỡ. Trong khối đá nứt nẻ thì dùng các loại vì chống nhẹ như neo kết hợp với lưới thép, bê tông phun hoặc tổ hợp neo + bê tông phun ( xem giáo trình thiết kế ). Phương pháp này cho phép tận dụng tối đa các thiết bị thi công có công suất lớn, thực hiện thi công theo tiến độ và tốc độ đào hầm lớn ( 150- 200m/tháng đối với hầm tiết diện nhỏ; 100-150m/tháng đối với hầm tiết diện trung bình và 80-120m tháng đối với hầm tiết diện lớn).Phương pháp đào toàn tiết diện có vì chống nhẹ đã được áp dụng để đào phần lớn các hầm phụ của tổ hợp công trình ngầm thuỷ điện Hoà Bình, phần lớn tuyến hầm Arpa- Xevan ở Acmênia, các hầm phụ của thuỷ điện Nurek ở Tatgikstan, v.v… Theo mức độ tăng độ nứt nẻ của đá, vì chống neo được tăng cường bằng các bản đệm và hàn cốt thép giữa các bản đệm rồi phun một lớp bê tông chiều dày £ 10cm. Trong những trường hợp các giải pháp trên phát huy hiệu quả không đầy đủ, người ta thường sử dụng các neo vượt trước (h 1.b). Với giải pháp này, theo chu vi hang người ta khoan các lỗ vượt trước với khoảng cách 25- 30 cm, chiều sâu không nhỏ hơn 1,3 lần bước đào với góc nghiêng không lớn (£ 10o) về phía nóc hang. Các lỗ khoan được nhồi đầy vữa ximăng cát rồi luồn vào một thanh cốt thép đường kính 30 mm. Sau khi nổ mìn nóc hang sẽ được bảo vệ bằng lưới cốt dọc của các neo vượt trước tựa lên khối đá nguyên của gương. Dưới sự bảo vệ của lưới cốt thép này người ta đặt các neo theo phương bán kính, khi cần thiết phun thêm lớp bê tông. Chu kỳ tiếp theo được lặp lại. Hệ neo chống như vậy đã được sử dụng để thi công một số đoạn hầm của thuỷ điện Hoà Bình, hầm Arpa - Xevan ở Acmênia, hầm giao thông của thuỷ điện Nurek ở Tatgikstan,v.v. 1.4. Biện pháp chống đỡ đường hang. Với địa chất có một phần là địa chất có hệ số độ cứng fkp=6 do địa chất này nứt nẻ nhiều lên chống tạm sử dụng bêtông phun, lưới cốt thép và neo swellex là hiệu quả hơn. Với fkp=8 sử dụng chống đỡ đường hang là bêtông phun và neo SN. 1.5. Thi công lớp chống thấm. Lớp chống thấm được thi công theo các bước sau: Chuẩn bị bề mặt: Tạo bề mặt không bằng phẳng và làm nhẵn. Căng lớp vải không dệt: Căng lớp vải không dệt trên bêtông phun vẩy bằng đinh, vòng đệm và long đen. Trải lớp màng chống thấm PVC: Dán các màng này vào các long đen bằng thiết bị hàn tay. Thử khí: Khí nén được thổi vào mối hàn. việc thông khí ở đầu kia chứng tỏ mối hàn liên tục. Thí nhiệm chân không: Thí nhiệm phải được tiến hành với một chiếc chuông chân không được nối với bơm chân không bằng hệ thống dây hơi. Sau khi kiểm tra các mối nối tiến hành lắp đặt lưới cốt thép với các gối đệm và long đen. Tiến hành thi công lớp che chống lần hai. 1.6. Đổ bêtông vỏ hầm. Với biện pháp chống tạm bằng BT phun lưới thép kết hợp với neo tạm nên việc đổ BT vỏ hầm sẽ được tiến hành ở thời điểm hợp lý. Vỏ hầm được đổ bê tông liền khối nhờ một ván khuôn di động có thể thay đổi theo tiết diện gương. Sử dụng máy bơm bê tông, BT được lấy từ trạm trộn bê tông liên hợp phía ngoài hầm nhờ xe goòng chuyên dùng trở bê tông 1.7. Thi công các hầm ngang. Các hầm ngang được thi công khi đã có sự mở rộng diện tích hầm chính, sau khi đã mở rộng hầm chính tiến hàng đo đạc và quan trắc để nhằm định hướng thi công cho hầm ngang. Đồng thời đánh giá lại địa chất khu vực để xác định phương pháp thi công, kết cấu hầm ngang cho phù hợp với địa chất của hầm. Khi thi công hầm ngang phải tiến hành gia cố đoạn nối hầm ngang và hầm chính. Trong đồ án này em sử dụng phương pháp khoang nổ toàn gương với lượng thuốc nổ vừa đủ cho hầm ngang. Kết cấu vỏ chống đỡ có bêtông phun và neo ngoài ra còn sử dụng gia cố bằng thép cho phần nối. 1.8. Thi công hệ thống rãng. Rãnh hông được tiến hành thi công khuôn rãnh trước, các đốt rãnh được thi công lắp ghép, sau khi vỏ hầm được thi công xong tiến hành dùng xe cẩu cẩu các đốt rãnh vào vị trí của rãnh. Trước khi đặt đốt rãnh vào tiến hành dọn dẹp các vi nham của khuôn rãnh. Với các hố thu nước tiến hành đổ tại chỗ bằng các sử dụng bêtông để gia cố bề mặt. Hố thu nước được bố trí 100m một hố thu, ở cả hai bên đường hầm. Với rãnh thoát nước ngầm được tiến hành thi công trước khi tiến hành đổ bêtông che chống lần hai. Sau khi lắp xong lớp chống thấm tiến hành lắp ống thoát nước ngầm. Khi tiến hành thi công vỏ che chống lần hai tiến hàng lắp đặt các ống nước kiểm tra tại vỏ hầm. Rãnh thoát nước ngầm được tiến hành thi công khi chuẩn bị làm mặt đường, rãng được đào khuông hầm và tiến hành làm sạch mặt vi nham, sau đó đổ bêtông đáy rồi mới đặt ống thoát nước chính sau đó mới tiến hành lấp ống bằng đá. Cứ 50m tiến hành có một rãnh ngang nối hai rãnh thoát nước ngầm chính và bên. 1.9. Thi công cửa hầm. Công tác thi công cửa hầm được tiến hành sau khi đã tạo các độ dốc của mái taluy cửa hầm và phun bêtông gia cố các taluy nhằm tránh đảm bảo các an toàn khi thi công cửa hầm. Dọn dẹp sạch phần đất đá cửa hầm rồi tiến hành áp vòm thép có cùng tiết diện với hầm. Tiến hành cố định các khung thép bằng bảo tải cát, sau đó tiến hành định vị vị trí các lỗ mìn trên gương, tiến hành nổ phá. Khung thép được đưa sâu vào trong hầm khoảng 2m. Phần đào bạt taluy dùng khoan nổ do đất đá có độ cứng tương đối cao, khi đó thi công phần cửa hầm sẽ theo trình tự sau: 1.10. Trình tự công nghệ. CHƯƠNG II - THIẾT KẾ THI CÔNG CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ. 2.1. Dựng đường cong quan hệ áp lực - biến dạng theo tiến độ đào, biện pháp quan trắc độ hội tụ. 2.2. Tính toán lượng nổ và lập hộ chiếu nổ mìn cho đất đá có fkp=6 2.2.1. Xác định công xuất bốc dỡ. Tiến hành bốc dỡ đất đá bằng máy cào vơ Halogen-10 Năng suất kỹ thuật của máy được tính theo công thức: P = z.n.Vtg (m3/phút) Trong đó : z : là số thanh gạt , với máy cào vơ ta có z = 2 thanh n : số lượng bước của mỗi thanh gạt trong một phút , chọn n = 25. Vtg : khối lượng đất đá cho mỗi bước của thanh gạt (m3) Vtg được tính theo công thức : (m3) Trong đó : B : là chiều rộng bản B = 1.2 m dt : khoảng cách giữa các quỹ đạo của thanh gạt , có thể lấy dt = d , với d là đường tính của đĩa chủ . ta có có dt = d = 0,52 m hdd : Chiều cao trung bình của lớp đất dá được cào với đất đá cứng : hdd = (1,2 – 1,5).htg với đất đá cứng : hdd = (0,7 – 1,0).htg ta có htg = (1/3 – 1/4 ).d (m) htg = 1/4 .d =1/4*0,8 = 0,2 (m) hdd = 1,2*htg = 1,2*0,2 = 0,24(m) thay số ta được: (m3) Như vậy ta có: P = z.n.Vtg = 2*25*0,075 = 3.75 (m3/phút) Năng suất khai thác của máy bốc dỡ được xác định theo công thức : Trong đó : V: Toàn bộ khối lượng đất đá cần dọn V = h.m.S.l =154,963m3. j : Hệ số kể đến sự ngừng trệ của máy, j = 1,12. T1: Thời gian bốc dỡ khối lượng đá chính, Với : a : Phần đất đá cần dọn bằng tay, lấy bằng 10%. Ko : Hệ số tơi của đá sau khi nổ, ko = 1.2 Kp : Hệ số tơi của đá khi bốc dỡ, kp = 1,12. Pt : Năng suất kỹ thuật của máy bốc dỡ, Pt = 3,75 m3/phút. Vậy (phút). Với : s : Hệ số kể đến sự giảm năng suất, phụ thuộc vào mức độ bằng phẳng của nền, coi nền phẳng thì s = 0,25. Vậy (phút). T3 : Thời gian ngừng trệ do vận chuyển Với: t2 : thời gian dừng máy do vận chuyển, t2 =5 phút y : Hệ số đầy thùng xe, y = 0,95 v : Thể tích thùng, v = 12 m3. Vậy (phút) Vậy có : m3/phút = 55,44m3/h. 2.2.2. Trình tự thi công khoan nổ: Định vị tim hầm bằng máy đo đạc điện tử (bằng tia laze), từ vị trí của tim hầm đó tiến hành vẽ biên gương và xác định vị trí các lỗ khoan trên gương theo như bản vẽ thiết kế bằng thước dây. Khoan các lỗ khoan trên gương bằng máy khoan CBY – 4. Nạp thuốc nổ, gây nổ, thông gió, cậy om: Sử dụng thuốc nổ Amonit – No6. Công tác nạp thuốc được thực hiện bằng thủ công kết hợp với dàn giáo lắp ghép. Nổ mìn bằng phương pháp vi sai. Cậy om được thực hiện sau khi đã thông gió ở gương, sử dụng máy khoan để thực hiện công việc này có sự kết hợp của thủ công. 2.2.3. Tính toán lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ. 2.2.3.1. Diện tích và chu vi gương đào. Diện tích : S = 92,24m2. Chu vi : P = 48,185m. 2.2.3.2. Xác định lỗ khoan trên gương đào. Công thức Ibraep: N = N1. S Trong đó : N1 – Số lượng lỗ khoan trên một đơn vị diện tích N1 = 41. d- đường kính bao thuốc, mm : ở đây db*= 35mm a – Hệ số phụ thuộc loại đường đào và tiết diện gương, đường hầm đào ngang, a = 0,25. b – Hệ số phụ thuộc vào khả năng sinh công của thuốc nổ Amonit N0 6B, b = 1,0. Khi đó : N1 = 41.(cái), chọn 2 cái. N = 2x92,24=184 (cái) Công thức Protodjaconop (công thức chính xác) N1 = ()2 = ()2= 1,44 ( cái) N = 1,44x92,24= 133 ( cái). Việc quyết định số lượng lỗ khoan nổ trên gương có thể dựa theo các kết quả tính toán ở trên. Tuy nhiên nếu chọn số lỗ khoan nổ càng cao thì chất lượng đất đá nổ phá ra sẽ cao hơn thuận tiện cho việc bốc dỡ, vận chuyển. Đồng thời khi đó sẽ làm tăng thời gian khoan. Theo kinh nghiệm từ các công trình ngầm của Nga thì số lượng lỗ mìn trên một đơn vị diện tích thường từ 1 – 2 lỗ. Vì vậy ở đây em chọn số lỗ khoan là : N = 144 cái. Do gương có tiết diện gần vuông B=8,85m, H=12,32m, điều kiện đất đá chặt, đồng nhất. Các lỗ khoan đột khẩu chọn dạng bố trí dạng tháp, số lượng lỗ khoan đột khẩu là 4 lỗ. Có hai phương pháp nổ mìn tạo biên : trước do tạo độ bằng phẳng cao hơn phương pháp nổ mìn tạo biên sau. Số lỗ khoan viền lấy theo công thức : Nv = 41. Trong đó : P - Chu vi gương đào, m B – Chiều rộng gương đào, m b : Khoảng cách giữa các lỗ khoan viền, b = 0,6 m. Khi đó: Nv = (cái). Chọn Nv= 41 lỗ Để đảm bảo tạo viền chính xác ta khoan thêm 40 lỗ khoan không nạp thuốc xen kẽ giữa các lỗ khoan viền. Số lỗ khoan phá là Np = 119 – 34 – 4 = 81 cái. 2.2.3.3. Xác định tốc độ khoan. Công thức tính : Vk= 0,06 kd. l. h. Trong đó : l – Tốc độ máy khoan, mm/phút, sử dụng máy khoan CBY - 4 có l = 1000 mm/phút. (sử dụng máy khoan có tốc độ khoan lớn nhằm tăng tiến độ thi công). kd - Hệ số điều chỉnh. kd = A.B.C.D = 2,4.1,1.1.1,1 = 2,9. h - Tỷ số giữa thời gian khoan trực tiếp và thời gian khoan chung, h = 0,6. Khi đó : Vk= 0,06.2,9.1700.0,6 = 104,544 m/h. 2.2.3.4. Xác định chiều dài lỗ khoan. Chiều sâu lỗ khoan là một trong những yếu tố có tính chất quyết định thành phần các loại công tác khoan nổ trong đào hầm vì nó xác định tất cả các khối lượng các công tác chủ yếu, do đó nó là một thông số tổ - chức kỹ thật cơ bản. Thực tế thi công công trình ngầm cho thấy rằng chiều sâu lỗ khoan phụ thuộc vào tiết diện gương và loại đột phá được chọn. Nếu chọn đột phá văng, chiều sâu khoan chủ yếu phụ thuộc vào khả năng của thiết bị khoan. Còn đối với đột phá đập thì nếu chiều sâu lỗ khoan nếu lớn hơn 4 m sẽ gây ra giảm hệ số sử dụng lỗ mìn đột phá và như thế có nghĩa là làm giảm hệ số sử dụng lỗ mìn trên toàn gương. Dựa trên kinh nghiệm thống kê của Viện “Orgenergostroi’’ và “Gidrospesproek’’ của Liên Xô cũ cũng như các số liệu thực tế có sét đến tính năng của các loại máy khoan hiện tại thì chiều sâu lỗ khoan trong hầm có tiết diện bé là 2 – 2,5m, đối với hầm tiết diện lớn và trung bình là 3 – 4 m. Chọn sơ bộ theo công thức : Lph= = 0,5. = 4,80(m). Công thức tính chiều dài lỗ khoan phá : ,m. Trong đó : TCK – Thời gian một chu kỳ khoan nổ, tổ chức 3 ca một ngày nên lấy Tck = 8h. N* - Số lượng lỗ phải khoan, cái. N* = 144 cái. N - Số lượng lỗ có nhồi thuốc, cái ; N = 103 cái. t1 – Thời gian đánh giấu lỗ khoan, di chuyển, đặt thiết bị, h ; t1 = 0,4h. t2 – Thời gian nhồi thuốc cho một lỗ khoan và nổ, h; t2 = 0,04h. t3 – Thời gian thông gió, h; t3 = 0,5h. t4 – Thời gian kiểm tra và đưa gương về trạng thái an toàn, h; t4 = 0,2h. n – Số ngưòi nhồi thuốc vào nỗ khoan, n= 6 người. M – Số máy khoan đồng thời làm việc trên gương, m = 2 cái. VK – Tốc độ khoan, m/h. Vk = 104,554m/h. h - Hệ số sử dụng lỗ mìn, h = 0,9. S – Diện tích gương, m2, S = 92,24m2. Kn – Hệ số thừa tiết diện, Kn = 1,12. j - Hệ số phân phối làm việc giữa khoan và vận chuyển, khi dùng trạm khoan ta có j = 1. Pbd- Năng xuất bốc dỡ, m3/ h, như đã tính toán ở trên Pbd =37,8 m3 /h. Khi đó : lph = . Kết hợp giá trị tính toán ở trên với kinh nghiệm em chọn chiều dài lỗ khoan phá lph = 1,5m. Chiều dài lỗ khoan đột khẩu. ldk =1,1.lph=1,1.1,5=1,65m. 2.2.3.5. Xác định đường kính lỗ khoan. Đường kính bao thuốc d0 = 32mm. ® dc = d0 + 3mm = 35 mm. db = dc + 5mm = 40 mm 2.2.3.6. Xác định trọng lượng thuốc nổ. - Trọng lượng thuốc nổ của một lần nổ ; Q = q.S.1K Trong đó : 1K – chiều dài trung bình của lỗ khoan, m; lK = q – tiêu tốn thuốc nổ đơn vị, kg/m3; Trong đó: S : diện tích gương đào. m2 c : hệ số phụ thuộc đường kính thỏi thuốc. d(mm) 32 36 40 42 45 c 1,1 1,0 0,95 0,92 0,9 k=: hệ số ảnh hưởng chiều sâu lỗ khoan. Fkp 1-1,5 2-3 4-6 7-9 10-14 15-20 Ltc 3 2,5 2 1,5 K3 0,3 0,5 0,6 0,7 0,75 0,8 e: hệ số chỉ tiêu ảnh hưởng nổ phụ thuộc vào loại chất nổ. Anômít N06 bột có e= 1,18 y :hệ số phụ thuộc biện pháp nạp thuốc y=1,1 w: hệ số phụ thuộc mức độ nứt nẻ của đất đá. Mức độ nứt nẻ w Liền khối, không nứt nẻ. Không nứt nẻ, nhưng phân vỉa -hướng vỉa vuông góc với hướng tim hầm. - hướng vỉa chạy song song với tim hầm. Ít nứt nẻ Nứt nẻ vừa Nứt nẻ mạnh 1,1-1,15 1,0 0,95 0,9 0,85-0,9 0,75-0,85 Khi đó : Q =1,003 x 92,24 x 1,50 = 139,113kg. - Trọng lượng thuốc nổ trung bình của một lỗ khoan qtb = - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan đột khẩu. qdk = 1,25 . qtb = 1,21 kg ; bố trí 6 bao thuốc loại 200g. - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan phá : qph = 1,1 . qtb = 0,97 kg ; bố trí 4 bao thuốc loại 200g. - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan viền. qv = 0,85 . qtp = 0,776 kg; bố trí 3 bao thuốc nổ loại 200g. - Kiểm tra thuốc nổ theo mức độ đầy.1d £ Kd.1 Trong đó: Kd : Hệ số đầy lớn nhất, với fKp = 6, db = 32mm, lb = 0,18m, ta có; + Lỗ khoan đột khẩu Kd = 0,7. + Lỗ khoan phá Kd = 0, 65. - Chiều dài thuốc nổ cho phép trong lỗ khoan. (ldk) = 0,7.1,65 = 1,16 m ; (lph) = 0,65.1,5 = 0,98m. - Chiều dài thuốc nổ thực tế trong lỗ khoan. Ldk = 6.0,18 = 1,08m < (ldk). Lph = 4. 0,18 = 0,72m < (lph). Như vậy thoả mãn điều kiện mức độ đầy. - Tổng chi phí thuốc nổ cho một lần nổ chính xác; Q = qdk.Npk+ qph.Nph + qv.Nv = 1,21.4 + 0,98.99 + 0,78.41 = 133,84kg. 2.2.3.7. Cấu tạo lượng nổ. Bố trí theo dạng cột, có lượng nổ lõm ở dưới cùng quay về phía đất đá. Bố trí kíp điện vào bánh thứ hai kể từ đáy. Vật liệu nút mìn bằng sét trộn cát. 2.1.3.8. Xác định thời gian khoan và bốc dỡ đất đá. Thời gian khoan chung: Tk = Thời gian bốc dỡ đất đá: Công thức tính toán : tbd = (h) Trong đó : V : khối lượng đất đá cần bốc dỡ trong một chu kì sau khi khoan nổ với : V = h.lk.S = 1,1.1,05.1,5.92,24 =124,87m3 a: phần đất đá của V cần dọn bằng thủ công a = 0,1-:-0,15 chọn a = 0,1 Ko : Hệ số tơi của đất đá sau khi nổ Ko= 1 Kp : Hệ số tơi phụ của đất đá khi bốc dỡ Kp= 1,1 -:- 1,15 chọn Kp= 1,12 Pbd- Năng xuất bốc dỡ (m3/ h), như đã chọn máy ở trên ta có năng suất bốc dỡ : Pbd = 55,44 m3 /h. Thay số ta có : tbd = (h) 2.2.3.9. Lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ. Thời gian của một chu kỳ ; Tck = t1 + t2 + t3 + t4 + tbd+ tcn + tph + tk Trong đó : t1 : Công tác chuẩn bị (đánh dấu lỗ khoan, di chuyển và đặt thiết bị), t1 = 0,5h. t2 : Thời gian nạp thuốc và nổ, t2 = 0,33h. t3 : Thời gian thông gió, t3 = 0,3h. t4 : Thời gian kiểm tra và đưa gương về trạng thái an toàn, t4= 0,4h. tk : Thời gian khoan, tk = 1,44h tbd :Thời gian bốc dỡ đá, tbd =2,7h tcn : Thời gian cắm neo tcn=1,0h. tbt :Thời gian phun bê tông, sử dụng máy phun bê tông ALIVA – 500, 9 – 21 m3/h nên có tbt =0,8h ttd :Thời gian thu dọn ttd = 0,33 h Khi đó: Tck = 0,5 + 0,33 + 0,4 + 1,44 +2,7+1+0,8 + 0,3 +0,33 = 8h. Khoảng cách an toàn: LAT ³ 50m 2.2.3.10. Bố trí lỗ khoan trên gương đào Bố trí khoan viền. Khoảng cách giữa các lỗ khoan viền là 0,4¸ 0,8m, với chu vi p = 48,18m, bố trí 41 lỗ viền với khoảng cách 0,6m. Do fkp = 6 nên bố trí đuôi các lỗ khoan viền nằm cách mép tiết diện gương một khoảng 0,15m. Bố trí lỗ khoan đột khẩu Bố trí lỗ moi dạng tháp trung tâm. Bốn lỗ khoan đột khẩu nghiêng với nhau một góc 96o và khoảng cách các lỗ khoan là 1,5m. Bố trí khoan phá. Các lỗ khoan phá được bố trí đều trên gương với khoảng cách các lỗ khoan tối thiểu là 0,7m. Hình 2.2 : bố trí lỗ mìn trên gương đào 2.2.3.11. Thứ tự nổ. Bố trí thứ tự nổ từ tâm ra viền nhờ sử dung kíp điện vi sai, thứ tự nổ trên gương như sau: Lỗ khoan đột khẩu (1)® lỗ khoan phá (2)® Lỗ khoan viền (3) Sử dụng : Kíp điện số 1, nổ tức thời cho các lỗ đột khẩu 1-4. Kíp vi sai số 2, giữ chậm 25 cho (5-28). Kíp vi sai số 3, giữ chậm 50cho (29-54). Kíp vi sai số 4, giữ chậm 75 cho (55-87). Kíp vi sai số 5, giữ chậm 200cho (88-144). Bảng. Thứ tự nổ. 2.2.3.12. Lập hộ chiếu khoan nổ.(Xem bảng) Bảng. Hộ chiếu khoan nổ. TT Tham sè hé chiÕu khoan næ §¬n vÞ Gi¸ TrÞ 1 DiÖn tÝch g¬ng ®µo m2 92.24 ThiÕt KÕ Thi c«ng 92.24 2 HÖ sè ®é cøng fkp 6 3 HÖ sè thõa tiÕt diÖn Kn 1 4 M¸y khoan M¸y khoan CBY c¸i 1 5 Tèc ®é khoan m/h 104.544 6 Sè lîng lç khoan c¸i 144 ChiÒu dµi lç khoan 41 7 Trung b×nh m 1.5041667 Lè khoan ph¸ m 1.5 Lç khoan viÒn m 1.5 lç khoan ®ét khÈu m 1.65 §­êng kÝnh lç khoan 8 Ban ®Çu mm 40 Cuèi cïng mm 35 9 HÖ sè sö dông lç m×n η 0.9 10 Thuèc næ Lo¹i thuèc Am«nit N6 §êng kÝnh bao db mm 32 ChiÒu dµi bao lb m 0.18 Träng lîng bao Pd kg 0.3 11 L­îng thuèc næ tiªu tèn cho 1 lç khoan L« khoan trung b×nh kg 0.97 Lç khoan ®ét khÈu kg 1.21 L« khoan ph¸ kg 0.97 Lè khoan viÒn kg 0.776 12 Lîng thuèc næ cho 1 chu kú kg 132.686 13 VËt liÖu nót lç m×n cho 1 lÇn næ  m3 0.0937451 13 ChiÒu dµi 1 bíc ®µo m 1.35 14 Lîng ®Êt ®¸ sau 1 chu kú m3 124.524 15 N¨ng suÊt bèc dì m3/h 55.44 16 Thêi gian 1 chu kú ®µo giê 8 ChiÒu dµi tiÕn trong 1 ngµy m 4.05 TiÕn ®é trong 1 th¸ng m 121.5 2.3. Tính toán lượng nổ và lập hộ chiếu nổ mìn cho đất đá có fkp=8 2.3.1. Xác định công xuất bốc dỡ. Tiến hành bốc dỡ đất đá bằng máy cào vơ Halogen-10 Năng suất kỹ thuật của máy được tính theo công thức: P = z.n.Vtg (m3/phút) Trong đó : z : là số thanh gạt , với máy cào vơ ta có z = 2 thanh n : số lượng bước của mỗi thanh gạt trong một phút , chọn n = 25. Vtg : khối lượng đất đá cho mỗi bước của thanh gạt (m3) Vtg được tính theo công thức : (m3) Trong đó : B : là chiều rộng bản B = 1.2 m dt : khoảng cách giữa các quỹ đạo của thanh gạt , có thể lấy dt = d , với d là đường tính của đĩa chủ . ta có có dt = d = 0,52 m hdd : Chiều cao trung bình của lớp đất dá được cào với đất đá cứng : hdd = (1,2 – 1,5).htg với đất đá cứng : hdd = (0,7 – 1,0).htg ta có htg = (1/3 – 1/4 ).d (m) htg = 1/4 .d =1/4*0,8 = 0,2 (m) hdd = 1,2*htg = 1,2*0,2 = 0,24(m) thay số ta được: (m3) Như vậy ta có: P = z.n.Vtg = 2*25*0,075 = 3.75 (m3/phút) Năng suất khai thác của máy bốc dỡ được xác định theo công thức : Trong đó : V: Toàn bộ khối lượng đất đá cần dọn V = h.m.S.l =204,312m3. j : Hệ số kể đến sự ngừng trệ của máy, j = 1,12. T1: Thời gian bốc dỡ khối lượng đá chính, Với : a : Phần đất đá cần dọn bằng tay, lấy bằng 10%. Ko : Hệ số tơi của đá sau khi nổ, ko = 1.2 Kp : Hệ số tơi của đá khi bốc dỡ, kp = 1,12. Pt : Năng suất kỹ thuật của máy bốc dỡ, Pt = 3,75 m3/phút. Vậy (phút). Với : s : Hệ số kể đến sự giảm năng suất, phụ thuộc vào mức độ bằng phẳng của nền, coi nền phẳng thì s = 0,25. Vậy (phút). T3 : Thời gian ngừng trệ do vận chuyển Với: t2 : thời gian dừng máy do vận chuyển, t2 =5 phút y : Hệ số đầy thùng xe, y = 0,95 v : Thể tích thùng, v = 12 m3. Vậy (phút) Vậy có : m3/phút = 55,44m3/h. 2.3.2. Trình tự thi công khoan nổ: Định vị tim hầm bằng máy đo đạc điện tử (bằng tia laze), từ vị trí của tim hầm đó tiến hành vẽ biên gương và xác định vị trí các lỗ khoan trên gương theo như bản vẽ thiết kế bằng thước dây. Khoan các lỗ khoan trên gương bằng máy khoan CBY – 4. Nạp thuốc nổ, gây nổ, thông gió, cậy om: Sử dụng thuốc nổ Amonit – No6. Công tác nạp thuốc được thực hiện bằng thủ công kết hợp với dàn giáo lắp ghép. Nổ mìn bằng phương pháp vi sai. Cậy om được thực hiện sau khi đã thông gió ở gương, sử dụng máy khoan để thực hiện công việc này có sự kết hợp của thủ công. 2.3.3. Tính toán lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ. 2.3.3.1. Diện tích và chu vi gương đào. Diện tích : S = 91,01m2. Chu vi : P = 43,78m. 2.3.3.2. Xác định lỗ khoan trên gương đào. Công thức Ibraep: N = N1. S Trong đó : N1 – Số lượng lỗ khoan trên một đơn vị diện tích N1 = 41. d- đường kính bao thuốc, mm : ở đây db*= 35mm a – Hệ số phụ thuộc loại đường đào và tiết diện gương, đường hầm đào ngang, a = 0,25. b – Hệ số phụ thuộc vào khả năng sinh công của thuốc nổ Amonit N0 6B, b = 1,0. Khi đó : N1 = 41.(cái), chọn 2 cái. N = 2x91,01=182 (cái) Công thức Protodjaconop (công thức chính xác) N1 = ()2 = ()2= 0,8 ( cái) N = 0,8x91,01= 151 ( cái). Việc quyết định số lượng lỗ khoan nổ trên gương có thể dựa theo các kết quả tính toán ở trên. Tuy nhiên nếu chọn số lỗ khoan nổ càng cao thì chất lượng đất đá nổ phá ra sẽ cao hơn thuận tiện cho việc bốc dỡ, vận chuyển. Đồng thời khi đó sẽ làm tăng thời gian khoan. Theo kinh nghiệm từ các công trình ngầm của Nga thì số lượng lỗ mìn trên một đơn vị diện tích thường từ 1 – 2 lỗ. Vì vậy ở đây em chọn số lỗ khoan là : N = 184 cái. Do gương có tiết diện gần vuông B=8,80m, H=12,22m, điều kiện đất đá chặt, đồng nhất. Các lỗ khoan đột khẩu chọn dạng bố trí dạng tháp, số lượng lỗ khoan đột khẩu là 4 lỗ. Có hai phương pháp nổ mìn tạo biên : trước do tạo độ bằng phẳng cao hơn phương pháp nổ mìn tạo biên sau. Số lỗ khoan viền lấy theo công thức : Nv = 41. Trong đó : P - Chu vi gương đào, m B – Chiều rộng gương đào, m b : Khoảng cách giữa các lỗ khoan viền, b = 0,6 m. Khi đó: Nv = (cái). Chọn Nv= 39 lỗ Để đảm bảo tạo viền chính xác ta khoan thêm 40 lỗ khoan không nạp thuốc xen kẽ giữa các lỗ khoan viền. Số lỗ khoan phá là Np = 184 – 39 – 4 = 141 cái. 2.3.3.3. Xác định tốc độ khoan. Công thức tính : Vk= 0,06 kd. l. h. Trong đó : l – Tốc độ máy khoan, mm/phút, sử dụng máy khoan CBY - 4 có l = 1000 mm/phút. (sử dụng máy khoan có tốc độ khoan lớn nhằm tăng tiến độ thi công). kd - Hệ số điều chỉnh. kd = A.B.C.D = 2,4.1,1.1.1,1 = 2,9. h - Tỷ số giữa thời gian khoan trực tiếp và thời gian khoan chung, h = 0,6. Khi đó : Vk= 0,06.2,9.1700.0,6 = 104,544 m/h. 2.3.3.4. Xác định chiều dài lỗ khoan. Chiều sâu lỗ khoan là một trong những yếu tố có tính chất quyết định thành phần các loại công tác khoan nổ trong đào hầm vì nó xác định tất cả các khối lượng các công tác chủ yếu, do đó nó là một thông số tổ - chức kỹ thật cơ bản. Thực tế thi công công trình ngầm cho thấy rằng chiều sâu lỗ khoan phụ thuộc vào tiết diện gương và loại đột phá được chọn. Nếu chọn đột phá văng, chiều sâu khoan chủ yếu phụ thuộc vào khả năng của thiết bị khoan. Còn đối với đột phá đập thì nếu chiều sâu lỗ khoan nếu lớn hơn 4 m sẽ gây ra giảm hệ số sử dụng lỗ mìn đột phá và như thế có nghĩa là làm giảm hệ số sử dụng lỗ mìn trên toàn gương. Dựa trên kinh nghiệm thống kê của Viện “Orgenergostroi’’ và “Gidrospesproek’’ của Liên Xô cũ cũng như các số liệu thực tế có sét đến tính năng của các loại máy khoan hiện tại thì chiều sâu lỗ khoan trong hầm có tiết diện bé là 2 – 2,5m, đối với hầm tiết diện lớn và trung bình là 3 – 4 m. Chọn sơ bộ theo công thức : Lph= = 0,5. = 4,770(m). Công thức tính chiều dài lỗ khoan phá : ,m. Trong đó : TCK – Thời gian một chu kỳ khoan nổ, tổ chức 3 ca một ngày nên lấy Tck = 8h. N* - Số lượng lỗ phải khoan, cái. N* = 184 cái. N - Số lượng lỗ có nhồi thuốc, cái ; N = 145 cái. t1 – Thời gian đánh giấu lỗ khoan, di chuyển, đặt thiết bị, h ; t1 = 0,4h. t2 – Thời gian nhồi thuốc cho một lỗ khoan và nổ, h; t2 = 0,04h. t3 – Thời gian thông gió, h; t3 = 0,5h. t4 – Thời gian kiểm tra và đưa gương về trạng thái an toàn, h; t4 = 0,2h. n – Số ngưòi nhồi thuốc vào nỗ khoan, n= 6 người. M – Số máy khoan đồng thời làm việc trên gương, m = 2 cái. VK – Tốc độ khoan, m/h. Vk = 104,554m/h. h - Hệ số sử dụng lỗ mìn, h = 0,9. S – Diện tích gương, m2, S = 91,01m2. Kn – Hệ số thừa tiết diện, Kn = 1,12. j - Hệ số phân phối làm việc giữa khoan và vận chuyển, khi dùng trạm khoan ta có j = 1. Pbd- Năng xuất bốc dỡ, m3/ h, như đã tính toán ở trên Pbd =55,44 m3 /h. Khi đó : lph = . Kết hợp giá trị tính toán ở trên với kinh nghiệm em chọn chiều dài lỗ khoan phá lph = 2,0m. Chiều dài lỗ khoan đột khẩu. ldk =1,1.lph=1,1.2,0=2,2m. 2.3.3.5. Xác định đường kính lỗ khoan. Đường kính bao thuốc d0 = 32mm. ® dc = d0 + 3mm = 35 mm. db = dc + 5mm = 40 mm 2.3.3.6. Xác định trọng lượng thuốc nổ. - Trọng lượng thuốc nổ của một lần nổ ; Q = q.S.1K Trong đó : 1K – chiều dài trung bình của lỗ khoan, m; lK = q – tiêu tốn thuốc nổ đơn vị, kg/m3; Trong đó: S : diện tích gương đào. m2 c : hệ số phụ thuộc đường kính thỏi thuốc. d(mm) 32 36 40 42 45 c 1,1 1,0 0,95 0,92 0,9 k=: hệ số ảnh hưởng chiều sâu lỗ khoan. Fkp 1-1,5 2-3 4-6 7-9 10-14 15-20 Ltc 3 2,5 2 1,5 K3 0,3 0,5 0,6 0,7 0,75 0,8 e: hệ số chỉ tiêu ảnh hưởng nổ phụ thuộc vào loại chất nổ. Anômít N06 bột có e= 1,18 y :hệ số phụ thuộc biện pháp nạp thuốc y=1,1 w: hệ số phụ thuộc mức độ nứt nẻ của đất đá. Mức độ nứt nẻ w Liền khối, không nứt nẻ. Không nứt nẻ, nhưng phân vỉa -hướng vỉa vuông góc với hướng tim hầm. - hướng vỉa chạy song song với tim hầm. Ít nứt nẻ Nứt nẻ vừa Nứt nẻ mạnh 1,1-1,15 1,0 0,95 0,9 0,85-0,9 0,75-0,85 Khi đó : Q =1, 3 x 91,01 x 1,50 = 235,556kg. - Trọng lượng thuốc nổ trung bình của một lỗ khoan qtb = - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan đột khẩu. qdk = 1,25 . qtb = 1,6 kg ; bố trí 8 bao thuốc loại 200g. - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan phá : qph = 1,1 . qtb = 1,28 kg ; bố trí 6 bao thuốc loại 200g. - Trọng lượng thuốc nổ lỗ khoan viền. qv = 0,85 . qtp = 1,02 kg; bố trí 5 bao thuốc nổ loại 200g. - Kiểm tra thuốc nổ theo mức độ đầy.1d £ Kd.1 Trong đó: Kd : Hệ số đầy lớn nhất, với fKp = 6, db = 32mm, lb = 0,18m, ta có; + Lỗ khoan đột khẩu Kd = 0,7. + Lỗ khoan phá Kd = 0, 65. - Chiều dài thuốc nổ cho phép trong lỗ khoan. (ldk) = 0,7.2,2 = 1,54 m ; (lph) = 0,65.2,0 = 1,3m. - Chiều dài thuốc nổ thực tế trong lỗ khoan. Ldk = 8.0,18 = 1,44m < (ldk). Lph = 6. 0,18 = 1,08m < (lph). Như vậy thoả mãn điều kiện mức độ đầy. - Tổng chi phí thuốc nổ cho một lần nổ chính xác; Q = qdk.Npk+ qph.Nph + qv.Nv = 1,6.4 + 1,28.141 + 1,0.39 = 226,816kg. 2.3.3.7. Cấu tạo lượng nổ. Bố trí theo dạng cột, có lượng nổ lõm ở dưới cùng quay về phía đất đá. Bố trí kíp điện vào bánh thứ hai kể từ đáy. Vật liệu nút mìn bằng sét trộn cát. 2.1.3.8. Xác định thời gian khoan và bốc dỡ đất đá. Thời gian khoan chung: Tk = Thời gian bốc dỡ đất đá: Công thức tính toán : tbd = (h) Trong đó : V : khối lượng đất đá cần bốc dỡ trong một chu kì sau khi khoan nổ với : V = h.lk.S = 1,1.1,05.2,0.91,01 =164,18m3 a: phần đất đá của V cần dọn bằng thủ công a = 0,1-:-0,15 chọn a = 0,1 Ko : Hệ số tơi của đất đá sau khi nổ Ko= 1 Kp : Hệ số tơi phụ của đất đá khi bốc dỡ Kp= 1,1 -:- 1,15 chọn Kp= 1,12 Pbd- Năng xuất bốc dỡ (m3/ h), như đã chọn máy ở trên ta có năng suất bốc dỡ : Pbd = 55,44 m3 /h. Thay số ta có : tbd = (h) 2.3.3.9. Lập biểu đồ chu kỳ khoan nổ. Thời gian của một chu kỳ ; Tck = t1 + t2 + t3 + t4 + tbd+ tcn + tph + tk Trong đó : t1 : Công tác chuẩn bị (đánh dấu lỗ khoan, di chuyển và đặt thiết bị), t1 = 0,5h. t2 : Thời gian nạp thuốc và nổ, t2 = 0,34h. t3 : Thời gian thông gió, t3 = 0,3h. t4 : Thời gian kiểm tra và đưa gương về trạng thái an toàn, t4= 0,4h. tk : Thời gian khoan, tk = 2,45h tbd :Thời gian bốc dỡ đá, tbd =3,6h tcn : Thời gian cắm neo tcn=1,0h. tbt :Thời gian phun bê tông, sử dụng máy phun bê tông ALIVA – 500, 9 – 21 m3/h nên có tbt =0,8h ttd :Thời gian thu dọn ttd = 0,34 h Khi đó: Tck = 0,5 + 0,33 + 0,4 + 2,45 +3,6+1+0,8 + 0,3 +0,4 = 10,09h. Khoảng cách an toàn: LAT ³ 50m 2.3.3.10. Bố trí lỗ khoan trên gương đào Bố trí khoan viền. Khoảng cách giữa các lỗ khoan viền là 0,4¸ 0,8m, với chu vi p = 43,78m, bố trí 39 lỗ viền với khoảng cách 0,6m. Do fkp = 8 nên bố trí đuôi các lỗ khoan viền nằm cách mép tiết diện gương một khoảng 0,15m. Bố trí lỗ khoan đột khẩu Bố trí lỗ moi dạng tháp trung tâm. Bốn lỗ khoan đột khẩu nghiêng với nhau một góc 96o và khoảng cách các lỗ khoan là 0,7m. Bố trí khoan phá. Các lỗ khoan phá được bố trí đều trên gương với khoảng cách các lỗ khoan tối thiểu là 0,7m. Hình: bố trí lỗ mìn trên gương đào 2.3.3.11. Thứ tự nổ. Bố trí thứ tự nổ từ tâm ra viền nhờ sử dung kíp điện vi sai, thứ tự nổ trên gương như sau: Lỗ khoan đột khẩu (1)® lỗ khoan phá (2)® Lỗ khoan viền (3) Sử dụng : Kíp điện số 1, nổ tức thời cho các lỗ đột khẩu 1-4. Kíp vi sai số 2, giữ chậm 25 cho (5-25). Kíp vi sai số 3, giữ chậm 50cho (25-51). Kíp vi sai số 4, giữ chậm 75 cho (52-83). Kíp vi sai số 5, giữ chậm 100 cho (84-128). Kíp vi sai số 6, giữ chậm 200cho (129-184). Bảng. Thứ tự nổ. 2.3.3.12. Lập hộ chiếu khoan nổ.(Xem bảng) Bảng. Hộ chiếu khoan nổ. TT Tham sè hé chiÕu khoan næ §¬n vÞ Gi¸ TrÞ 1 DiÖn tÝch g­¬ng ®µo m2 91.013 ThiÕt KÕ Thi c«ng 91.013 2 HÖ sè ®é cøng fkp 8 3 HÖ sè thõa tiÕt diÖn Kn 1 4 M¸y khoan M¸y khoan CBY c¸i 1 5 Tèc ®é khoan m/h 104.544 6 Sè l­îng lç khoan c¸i 184 7 ChiÒu dµi lç khoan 39 Trung b×nh m 2.0043478 Lè khoan ph¸ m 2 Lç khoan viÒn m 2 lç khoan ®ét khÈu m 2.2 §­êng kÝnh lç khoan 8 Ban ®Çu mm 40 Cuèi cïng mm 35 9 HÖ sè sö dông lç m×n η 0.9 10 Thuèc næ Lo¹i thuèc Am«nitN6 §­êng kÝnh bao db mm 32 ChiÒu dµi bao lb m 0.18 Träng l­îng bao Pd kg 0.3 11 L­îng thuèc næ tiªu tèn cho 1 lç khoan L« khoan trung b×nh kg 1.28 Lç khoan ®ét khÈu kg 1.6 L« khoan ph¸ kg 1.28 Lè khoan viÒn kg 1.024 12 Lîng thuèc næ cho 1 chu kú kg 226.816 13 VËt liÖu nót lç m×n cho 1 lÇn næ m3 0.1198832 13 ChiÒu dµi 1 b­íc ®µo m 1.8 14 L­îng ®Êt ®¸ sau 1 chu kú m3 163.8234 15 N¨ng suÊt bèc dì m3/h 55.44 16 Thêi gian 1 chu kú ®µo giê 10.09 ChiÒu dµi tiÕn trong 1 ngµy m 4.2814668 TiÕn ®é trong 1 th¸ng m 128.444 2.4. Chọn thiết bị khoan và bố trí thiết bị khoan. Sử dụng 2 máy khoan Bomer – 352, 2 cần khoan. 2.5. Chọn thiết bị bốc xúc vận chuyển, tổ chức dây chuyền bốc xúc vận chuyển đất đá thải. Gương đào có kích thước: chiều cao H =8,85 m, bề rộng B=12,32m. Vì vậy có thể áp dụng những loại máy móc có kích cỡ lớn với công suất cao tính năng làm việc linh hoạt. Sử dụng máy cào vơ Haggloader – 10HR để dỡ và gom đất đá, máy xúc Toro T400d kết hợp với xe tải Volvo BM- A20C hoặc xe tải Ma3 để xúc và vận chuyển. Hình 3.1 : phương tiện bốc xúc, vận chuyển 2.6. Thiết kế thành phần hỗn hợp bêtông phun và biện pháp thi công bêtông phun. Việc phun vẩy bê tông sẽ được thực hiện bởi máy phun vẩy bê tông chuyên dùng (ALIVA – 500, 9 – 21m3/h). Vwax phụt vẩy sẽ được trộn tại trạm trộn và được chuyển đến bằng xe chuyên dùng có thùng trộn ASIA 6m3, và trộn trong thùng trộn của máy phun vẩy ALIVA – 500. Thàn phần hỗn hợp bêtông phun. Lựa chọn thành phần hỗn hợp bêtông phun có các chỉ tiêu cường độ bêtông phun trong 28 ngày. Loại cường độ. Điều kiện Chịu nén (MPAa) Chịu uốn (MPa) Chịu cắt (MPa) Bám chặt (MPa) Dính kết với mặt đá (MPa) Tỉ lệ trộn (XM: cátđá) 1:4 Lượng gia chất ninh kết(%) 3 Thành phần cát(%) 45%-55% Tỉ lệ N:XM 0,45-0,55 Trị số cường độ 25 4 3,7 1,2 2 Trình tự phun bê tông: Sau khi đã đưa thiết bị vào trong hầm, bề mặt khối đá sắp phun sẽ được rửa sạch bằng khí nén và nước. Việc rửa sạch sẽ được bắt đầu từ phần nóc của đường hầm và tiếp tục xuống phần dưới. Công tác này được thực hiện nhằm đảm bảo sự liên kết tốt nhất có thể giữa đá và bê tông. Công tác phun bê tông sẽ được bắt đầu từ vị trí thấp nhất và phun dần lên phía trên để tránh vật liệu rơi ra khỏi bề mặt đá bị phun ngược trở lại bề mặt. Bê tông sẽ được phun thành từng lớp dày 25 mm. Do môi trường ẩm ướt trong đường hầm nên không cần có biện pháp bảo dưỡng bê tông đặc biệt. Phụ gia lỏng (Fosroc-Conplast Sprayset) hoặc tương đương sẽ được thêm vào trong hỗn hợp bê tông tại đầu vòi phun và tỷ lệ liều lượng phụ gia được điều chỉnh bởi 1 máy bơm đặc biệt chính xác. Như vậy sẽ không có rủi ro từ phía khối đá đối với người và thiết bị, thép gia cố sẽ được thực hiện chính xác như được quy định trong hệ thống lưới thép gia cố. Lưới thép sẽ được gắn cố định bằng thủ công lên bề mặt đá bằng các đinh và chốt dẻo nhờ xe nâng. Sau đó, lưới thép sẽ được giữ chắc chắn bằng các đĩa đệm của neo cố định mà sẽ được lắp đặt. Thông thường, sẽ có một lớp bê tông phun không có thép gia cố được phun trước khi lắp đặt lớp lưới thép trong bê tông phun. Các phòng thí nghiệm bê tông sẽ được sử dụng để thí nghiệm bê tông phun. 2.7. Thi công neo. Khi bê tông phun gia cố đã đạt được cường độ (phụ thuộc vào loại phụ gia được sử dụng), tiến hành đưa máy khoan Boomer 532 vào để khoan các lỗ neo. Neo sẽ được cắm do hai công nhân phụ trách, với sự hỗ trợ của dàn giáo. Hoặc do công nhân đứng trên sàn công tác của máy khoan hoặc máy cắm neo để thi công. Trình tự thi công neo: Đo đạc vị trí các lỗ khoan trên hầm theo phương dọc hầm và ngang hầm phù hợp với thiết kế. Khoan lỗ neo: Đưa máy khoan vào vị trí lỗ tiến hành khoan lỗ neo. Rửa lỗ neo: đưa máy bơm vào vị trí lỗ neo tiến hành bơm nước rửa lỗ neo. Lắp neo vào lỗ và tiến hành phun ép bêtông vào neo SN, và bơm nước áp lực cao (300MPa) vào neo SWELLEX. Kiểm tra khả năng chịu lực của neo và tiến hành hoàn thiện công tác thi công neo. 2.8. Thiết kế ván khuôn vỏ hầm. Ván khuôn vỏ hầm được thiết kế dựa vào khuôn hầm, ván khuôn có thể di động trên ray di chuyển. Mặt khác khuôn tạo vỏ có thể thay đổi kích thước nhờ các kích thuỷ lực và các chốt của ván khuôn. 2.9. Chọn thiết bị cấp vữa và đổ bêtông vỏ hầm. Do hầm được gia cố bằng neo kết hợp với bê tông phun lưới thép nên việc thi công phần vỏ hầm liền khối sẽ được tiến hành cách gương đào 100m. Bê tông được đổ bằng xe bơm bê tông (60m3/h), tốc độ đổ của bê tông phụ thuộc vào độ vững chắc của cốp pha. Bê tông trộn sẵn sẽ được chuyển tới bằng xe bê tông chuyên dụng (6m3) từ trạm trộn bê tông gần đường hầm. Việc đổ bê tông sẽ hoàn thành trong vòng hai giờ sau khi sản xuất. Bê tông vỏ hầm sẽ được tiến hành từ chân tường hầm đến đỉnh. Đầm bê tông : sử dụng đầm rung (dùi, bản) Để tránh bê tông bị phân tầng, hoặc tổn thất chất liệu, bê tông phải được đổ với vận tốc 1.5m/h, chiều cao đổ tối đa là 1.5m, chiều dầy tầng đổ là 0.5m. Cốp pha sẽ được tháo dỡ khi bê tông đã đủ cường độ. Để bảo dưỡng, phải tưới nước liên tục cho tới khi bão hoà trên toàn bộ bề mặt đứng, đối với các mặt ngang, phải phủ bằng các vỏ bao để đảm bảo độ ẩm thích hợp. Cốp pha sẽ được sử dụng ở đây là bộ cốp pha có thể di chuyển trên ray, được chế tạo tại xưởng cơ khí từ các thép bản lắp ghép. Ván khuôn được chế tạo từ các tấm thép bản được tăng cường bởi các gờ thép. 2.10. Thiết kế thông gió trong đường hầm. 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 ³ 20%, lượng CO2£ 0,5%, nhiệt độ t £ 25oC. 2.10.1. Lựa chọn sơ bộ sơ đồ thông gió. Để đảm bảo thông gió hiệu quả và rút ngắn thời gian thông gió sau khi nổ mìn, sử dụng sơ đồ thông gió hỗn hợp. Hầm dài L=806km. Sử dụng thông gió hỗn hợp. 2.10.2. Tính toán thông gió Các yếu tố đầu vào bao gồm: Sử dụng ống dẫn gió đường kính 1500mm; Chiều dài đoạn ống dẫn gió tối đa 250m 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 ngươi tối đa trong hầm . Theo tốc độ không khí tối thiểu dọc hang. Theo lượng khí độc thi công trong qua trình nổ mìn. 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 N=6 người Vậy lượng không khí cần thiết: Q1 = 6 x 6 = 36 m3/phút=0,6m3/s - Theo tốc độ không khí tối thiểu trong đường hầm: Công thức tính toán : Q1=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 = 91,01 m2 Vậy lượng không khí cần thiết: Q2 = 0,15 x 91,01 = 13,65 m3/s - Theo lượng khí độc thải ra sau mỗi đợt nổ mìn: Công thức tính toán : m3/s Trong đó : Qe : Lượng khí sạch cần thiết để làm loãng khói mìn trong toàn hang xuống nồng độ cho phép (m3/s) ( m3/s) A= 235,556 kg lượng thuốc nổ trong một đợt nổ. B=40l=0,04m3 Lượng khí CO qui ước tạo ra khi nổ 1kg thuốc nổ. L : khoảng cách từ cuối ống thông gió đến mặt gương đào (m). lựa chọn L=40m S=91,01 : diện tích gương đào. tk =0.3h=1080s: thời gian thổi gió (phút). Ck=0,0008(%) : nồng độ khí độc (co) cho phép. Trong đó: k- hệ số nối ống k=0.001 d=1800mm: đường kính ống. m=3000mm:chiều dài một đốt nối ống. q - lượng không khí sạch cần thiết cấp vào cho một lần tráo đổi Vì thông gió theo sơ đồ hỗn hợp lên: 2.10.3. Tính thông số kỹ thuật của quạt. Đường ống cấp gió: Dùng ống thép: D=1800mm, ống dày 2-3mm, chia thành các đốt dài 3m. Các đốt nối với nhau theo kiểu mặt bích bằng bulông có đệm gioăng bằng cao su hoặc các tông. Đường ống cấp gió được treo trên trần hang đào vào các thanh treo gắn trên trần hang và dẫn đến khu vực gương đào. Đường ống thu gió được bố trí dưới tường hang được cố định bằng các thanh treo trên tường. Áp lực cần thiết của quạt: H = 10.R.(Qq)2hy Trong đó: R - sức cản không khí của ống gió, R = 0,03 Qq - Lưu lượng gió qua hầm, Qq = 37,993 m3/s Ta có : H = 10x 0,03x37,9932x1,001= 448,076 (Pa) Công suất máy quạt 2.10.4. Chọn quạt thông gió : Chọn 2 quạt : BO – 16 của Liên xô Quạt có các đặc tính kĩ thuật sau : Công suất gió : Qq = 50 m3/s Áp lực : H = 1000 Pa Công suất N=100Kw Trọng lượng : 2 Tấn . 2.11. Thiết kế chiếu sáng trong đường hầm. 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 treo RN - 100, công suất 100 W, sử dụng nguồn điẹn hạ thế 127 V. Độ cao đèn h = 5m, khoảng cách bóng l = 10m. - Chiếu sáng cá nhân, thợ thi công và cán bộ kỹ thuật sử dụng đèn mũ và đèn sách tay ắc quy 2,5 V. 2.12. Cấp và thoát nước trong 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. Chống nước mặt. Để chống nước mặt qua lối ra vào ta bố trí các rãnh cách lối ra vào 10m và tạo góc nghiêng thoát nước, đồng thời sử dụng mái nhẹ che mưa cửa hầm. Chống nước ngầm: Theo số liệu khảo sát địa chất và theo thực tế công trình hầm đường bộ Hải Vân đang thi công thì lượng nước ngầm ở khu vực này là tương đối lớn. Vì vậy phải chú ý tới công tác thoát nước trong thi công. ở đây đề nghị biện pháp thoát nước bằng các rãnh dọc hầm đưa nước vào các hố tụ kết hợp với máy bơm để đưa nước ra khỏi khu vực thi công. CHƯƠNG III - TỔ CHỨC THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM. Tổ chức thi công là công tác vô cùng trọng yếu và phức tạp trong quá trình thi công. Nó nhằm mục đích: bảo đảm chất lượng công trình theo yêu cầu thiết kế; bảo đảm tiến độ qui định của kế hoạch và hướng thấp hơn dự toán thiết kế hoặc thấp hơn giá thành và đơn giá khi kí hợp đồng; hoàn thành nhiệm vụ thi công một cách an toàn và thuận lợi. Công tác này xuyên suốt toàn bộ quá trình của công trình từ giai đoạn chuẩn bị, giai đoạn thi công đến giai đoạn cuối cùng hoàn công và nghiệm thu. Khoa học kỹ thuật là sức sản xuất số một. Nhiệm vụ cốt lõi của công tác tổ chức và quản lý thi công là phát huy đầy đủ tác dụng khoa học kỹ thuật, sáng tạo điều kiện thuận lợi cho thi công, cải thiện điều kiện môi trường khắc nghiệt trong suốt quá trình sản xuất, để nhằm không ngừng nâng cao trình độ kĩ thuật thi công thực hiện yêu cầu về mặt chất lượng và thời hạn công trình. Vì thế tổ chức và quản lý thi công hiện đại hóa là kết hợp hữu cơ giữa ba mặt: khoa học kỹ thuật tiên tiến, biện pháp kinh tế hợp lý và phương pháp quản lý kinh doanh khoa học. 3.1. Lập biểu đồ chu kỳ đào đường hang. Biểu đồ chu kỳ là kế hoạch tổ chức lao động và công việc phối hợp với các quá trình sản xuất trong một chu kỳ công tác.Trong một chu kỳ công tác phải sử dụng hợp lý các thiết bị kỹ thuật và tổ hợp các thiết bị nói chung, cũng như khối lượng công việc cho mỗi ca, mỗi đội trong chu kỳ đồng đều. Các biểu đồ chu kỳ như thế được thiết kế thi công và tổ chức thi công cho hầm. Thời gian chu kỳ được xác định sao cho một ca hay một ngày đêm phải kết thúc trọn vẹn một số chu kỳ hoặc một chu kỳ phải chiếm một số nguyên lần ca làm việc khi khối lượng công tác lớn. 3.2. Lập dây chuyền tổ chức thi công. 3.2.1. Chuẩn bị thi công. Công tác chuẩn bị trước lúc thi công đường hầm là một nội dung trọng yếu trong công tác tổ chức và quản lý thi công đường hầm. Làm tốt các loại công tác chuẩn bị trước lúc thi công là bảo đảm quan trọng cho thi công đường hầm với một chất lượng tốt nhất, thời gian nhanh nhất, tiết kiệm nhất và an toàn nhất. Cho nên công tác này cần được chuẩn bị một cách kĩ càng, cẩn thận trước lúc thi công. Nội dung công tác chuẩn bị thi công cơ bản bao gồm các công việc sau: - Xác định cơ cấu tổ chức thi công và nhân viên làm việc - Nghiên cứu và tìm hiểu văn kiện thiết kế - Điều tra đối khớp và bổ sung hiện trường thi công - Tiếp nhận các cọc miệng hầm - Kết hợp kinh nghiệm và điều kiện của đơn vị thi công đề xuất các kiến nghị thay đổi hoặc cải tiến thiết kế với chủ đầu tư và bên tư vấn - Nghiên cứu biên soạn thiết kế tổ chức thi công, chỉ đạo chung và chuẩn bị điều kiện vật chất cho thi công. 3.2.1.1. Tổ chức bộ máy thi công. Trong thi công, căn cứ vào qui mô, tính trọng yếu cuả công trình mà bố trí bộ máy và cán bộ công nhân viên. Nguyên tắc của tổ chức bộ máy là: thích hợp với yêu cầu nhiệm vụ, tiện cho việc chỉ huy, quản lý, có lợi cho việc phát huy tính tích cực, sáng tạo và tinh thần hợp tác của cán bộ công nhân. Bộ máy cần phân công một cách rõ ràng, quyền lợi trách nhiệm cụ thể, hết sức tinh giản nhưng lại có thể hoàn thành nhiệm vụ một cách tốt nhất. 3.2.1.2. Công tác chuẩn bị kỹ thuật. - Điều tra nghiên cứu thu thập tư liệu + Điều tra xã hội: Tìm hiểu tình hình chính trị, kinh tế, dân cư và phong tục tập quán… + Điều tra điều kiện tự nhiên: Cần điều tra các điều kiện địa hình, địa chất, địa mạo đặc biệt là điều kiện địa chất tại nơi dự định bố trí công trình ngầm… Ngoài ra cần nắm vững tình hình khí hậu, khí tượng, thuỷ văn… + Điều tra điều kiện kinh tế kĩ thuật: Tìm hiểu hiện trường lân cận có thể đảm bảo cho thi công hay không, các công trình kiến trúc phải di dời. Tìm hiểu khả năng cung ứng và vận chuyển vật liệu. Tìm hiểu về năng lực hỗ trợ và phối hợp của địa phương về cung ứng sinh hoạt, y tế vệ sinh, văn hóa giáo dục và an ninh… - Kiểm tra các bản vẽ và tài liệu thiết kế có liên quan. - Giao nhận tư liệu về các cọc mốc trắc địa khống chế đồng thời làm công tác đo đạc lại nhằm kiểm tra khớp các số liệu. - Đề xuất cải tiến, thay đổi thiết kế thi công dựa vào các điều tra bổ sung. - Biên soạn thực tổ chức thi công 3.2.1.3. Chuẩn bị các điều kiện vật chất cơ bản ở hiện trường. - Trong phạm vi hiện trường thi công thì các điều kiện cơ bản cần phải chuẩn bị thường là: đường giao thông thông suốt, đường điện, đường nước, đường thông tin, hiện trường thi công đã được san ủi, nhà ở tạm…. - Trước lúc khởi công, các thiết bị trên mặt đất cần thiết phải chuẩn bị đầy đủ là: hệ thống cung ứng khí nén, các gian sửa chữa máy, nhà gia công thuốc nổ, kho và bãi cho các loại máy và nguyên vật liệu - Chuẩn bị vật tư bao gồm: chuẩn bị nguyên vật liệu, chuẩn bị thiết bị gia công cấu kiện, chuẩn bị thiết bị máy móc dụng cụ cho xây lắp công trình chính… 3.2.2. Thiết kế tổ chức thi công. Thiết kế tổ chức thi công là văn kiện cơ bản của tổ chức thi công. Thiết kế đó phải dựa vào yêu cầu của văn kiện thi công, tính chất công trình, điều kiện cụ thể hiện trường, trang thiết bị thi công, lực lượng thi công và các nhân tố kinh tế kĩ thuật khác. Thông qua thiết kế tổ chức thi công hợp lý, định ra qui hoạch cho toàn bộ quá trình thi công do đó làm cho quá trình thi công được tiến hành một cách thuận lợi nhất. 3.2.2.1. Thiết kế tổ chức thi công sơ bộ. - Thiết kế này do đơn vị khảo sát thiết kế biên soạn trong giai đoạn thiết kế công trình cùng với gian đoạn thiết kế. Nội dung chủ yếu của văn kiện thiết kế tổ chức thi công sơ bộ thường bao gồm: + Tổ chức thi công: Dựa vào mức độ khó dễ của công trình, đề xuất yêu cầu đối với các đơn vị thiết kế, thi công , giám sát và quản lý. + Sắp đặt kì hạn: Chủ yếu bao gồm công trình chính của đường hầm, các công trình xây dựng nhà cửa cần thiết, các công trình lắp đặt điện máy có liên quan + Phương pháp thi công chủ yếu: Đề xuất phương án thi công với các loại điều kiện điạ chất khác nhau. Ngoài ra cũng cần đề xuất các biện pháp thi công bổ trợ đối với các loại đất đá đặc biệt. + Bố trí hiện trường thi công và bãi đổ đất đá: Dựa vào đặc điểm địa hình địa mạo của khu vực đường hầm mà lựa chọn bố trí hiện trường thi công và bãi đổ đất đá. + Thiết bị máy móc chủ yếu và ngày công lao động - Bản vẽ thi công chủ yếu sẽ gồm: + Bản vẽ thi công đường hầm + Sơ đồ cung ứng vật liệu xác định đường dọc tuyến. + Bản vẽ bố trí miệng vào và miệng ra của đường hầm + Kế hoạch tổ chức thi công và bản vẽ tiến độ thi công của đường hầm. 3.2.2.2. Thiết kế tổ chức thi công mang tính chỉ đạo. Khi đơn vị thi công tham gia đấu thầu, dựa vào văn kiện thiết kế kết hợp với điệu kiện cụ thể của đơn vị để biên sọan ra văn kiện tổ chức thi công. Sau khi trúng thầu, đơn vị thi công tiến hành thẩm tra, xét duyệt, biên soạn lại kế hoạch tổ chức thi công. Thiết kế tổ chức thi công giai đoạn đó gọi là thiết kế tổ chức thi công mang tính chỉ đạo. Nội dung chủ yếu gồm có: + Tình hình công trình khác quát + Tư liệu về khảo sát địa hình, địa mạo, địa chất, thủy văn + Số liệu biên soạn và nguyên tắc biên soạn + Chuẩn bị thi công và công trình tạm thời + Tình hình nhân lực, máy móc thiết bị, nguyên nhiên liệu… + Các biện pháp thi công chủ yếu, các biện pháp kĩ thuật khác như thông gió, thoát nước… Bản vẽ thiết kế bao gồm: + Bản vẽ bố trí mặt bằng hiện trường + Bản vẽ tiến độ thi công + Bản vẽ thiết kế khoan nổ, thông gió, thoát nước, cấp nước…. ….. 3.2.2.3. Thiết kế tổ chức thi công mang tính thực thi. Bản thiết kế này được biên soạn cho tổ chức thi công trong quá trình thi công. Bản thiết kế này do đơn vị thi công biên soạn tương tự như thiết kế tổ chức thi công mang tính thực thi nhưng nó cụ thể hơn, chi tiết hơn. 3.3. Lập kế hoạch tiến độ. Trình tự thi công công trình được tính toán xác định trước, trong đó có công tác ngầm. Thời hạn của công tác ngầm được tính toán liệt kê tính bằng số ngày thi công được gọi là tiến độ thi công, quá trình triển khai tiến độ được gọi là kế hoạch tiến độ. Tiến độ thi công là một tài liệu quan trọng nhất của thiết kế tổ chức thi công và thiết kế thi công. Trong tiến độ thi công phải chỉ rõ số hiệu, khối lượng công việc, trình tự, thời gian, cường độ thực hiện chúng, thành phần số lượng người thực hiện, đơn giá… Phương thức thi công đường hầm thường có 3 loại: Biểu đồ ngang. Biểu đồ chu kỳ. Biể đồ mạng. Trong đồ án này em xin kiến nghị sử dụng biểu đồ tiến độ thi công dạng đường thẳng để kế hoạch hoá tổ chức trên đó thể hiện quá trình phát triển các loại công tác và trình tự công nghệ theo dạng đường chéo với hệ toạ độ. Các đường của biểu đồ sẽ là: Tiến độ tổ chức mặt bằng xây dựng và đào phần cửa hầm. Đào. Bêtông vỏ hầm. Công tác ximăng hoá. Giải toả thiết bị hầm để đưa vào khai thác. Ngoài ra trong các đội thi công thì sử dụng biểu đồ dạng ngang do loại này đơn giản và không khác mấy so với biểu đồ tiến độ chung. Tiến độ thi công thường dùng bản vẽ tiến độ để biểu hiện. Bản vẽ tiến độ thường có sơ đồ ngang, sơ đồ thẳng đứng và sơ đồ mạng lưới để biểu hiện. Tiến độ thi công dựa trên cơ sở phương án thi công đã định và chiếu theo nguyên lý thi công dây chuyền mà biên soạn. Nói chung thường dựa theo các bước sau để tiến hành: Chia công trình ra mấy công đoạn Tính toán khối lượng công trình của mỗi công đoạn Tính toán lượng lao động hoặc lượng kíp máy của mỗi công đoạn Tnh toán chu kỳ sản xuất Bố trí tiến độ thi công Kiểm tra và điều chỉnh tiến độ kế hoạch Kế hoạch yêu cầu về nguyên vật liệu và các biểu đồ khác Bản vẽ thi công của các đoạn đặc biệt 3.4. Bố trí mặt bằng công trường. Hiện trường thi công Hầm tương đối chật hẹp nhưng thiết bị máy móc nguyên vật liệu thi công hầm lại rất nhiều vì vậy cần có qui hoạch hợp lý để không cản trở lẫn nhau nhằm đạt được năng suất cao nhất. Bố trí hiện trường thi công bao gồm: + Bố trí bãi thải đất đá. + Bố trí đường vận chuyển đất đá vụn. + Bố trí kho tàng và bãi đổ vật liệu khối lớn. + Bố trí xưởng sản xuất. + Bố trí nhà ở sinh hoạt