MỤC LỤC
5TMỞ ĐẦU5T - 1 -
5TCHƯƠNG 15T - 3 -
5TTỔNG QUAN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ THI CÔNG CỬA HẦM NHÀ MÁY
THỦY ĐIỆN QUA VÙNG ĐÁ YẾU5T - 3 -
5T1.1. Giới thiệu một số đường hầm nhà máy thủy điện đã được xây dựng tại Việt Nam5T - 3 -
5T1.1.1. Công trình Thủy điện A Lưới – Thừa Thiên Huế:5T - 3 -
5T1.1.2. Công trình Thủy điện Đắc Mi 45T - 5 -
5T1.1.3. Công trình Thủy điện Yaly – Gia Lai5T - 5 -
5T1.1.4. Thủy điện Huội Quảng:5T - 6 -
5T1.2. Các phương pháp thi công đường hầm nhà máy thủy điện5T - 7 -
5T1.2.1. Phương pháp khoan nổ (Drill and Blast)5T - 7 -
5T1.2.2. Phương pháp NATM (New Austrian Tunneling Method – NATM)5T - 8 -
5T1.2.3. Phương pháp đào hầm bằng khiên (Shield method)5T - 9 -
5T1.2.4. Phương pháp đào bằng máy đào (tunnel boring machine TBM)5T - 11 -
5T1.3. Cấu tạo cửa hầm và đặc điểm thi công cửa hầm qua vùng đá yếu5T - 13 -
5T1.3.1. Cấu tạo và nhiệm vụ cửa hầm5T - 13 -
5T1.3.2. Đặc điểm thi công cửa hầm qua vùng đá yếu và một số địa chất bất lợi khi thi công
hầm5T - 15 -
5T1.3.3. Các chú ý khi thi công đoạn cửa hầm:5T - 20 -
5T1.3.4. Các sự cố sạt cửa hầm ở Việt Nam5T - 20 -
5T1.4. Đặc điểm thi công cửa vào đường hầm qua điều kiện đá yếu ở thủy điện Nho Quế 35T- 26 -
5T1.4.1. Vị trí công trình.5T - 26 -
5T1.4.2. Các thông số chính của công trình5T - 26 -
5T1.4.3. Cụm công trình đầu mối và tuyến năng lượng.5T - 26 -
5T1.4.4. Điều kiện địa chất tuyến hầm5T - 27 -
5T1.4.5. Đặc điểm thi công cửa đường hầm qua vùng đá yếu thủy điện Nho Quế 35T - 29 -
5T1.5. Kết luận:5T - 31 -
5TCHƯƠNG 25T - 32 -
5T3.4. Kết luận5T - 85 -
5TCHƯƠNG 45T - 86 -
5TPHÂN TÍCH SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.5T - 86 -
5T4.1. Các cơ sở để lựa chon phương án.5T - 86 -
5T4.2. Phân tích các phương án đã lựa chọn.5T - 87 -
5T4.2.1 Tính toán tiến độ cho 2 phương án đã chọn5T - 87 -
5T4.2.2. So sánh hai phương án chống5T - 90 -
5T4.2.2. Lựa chọn phương án thi công hiệu quả nhất cho cửa vào đường hầm nhà máy thủy
điện Nho Quế 3.5T - 91 -
5T4.3. Kết Luận5T - 91 -
5TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ5T - 93 -
- 1 - MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây dân số ngày một tăng nhanh dẫn đến sự ra đời hàng
loạt các đô thị và khu công nghiệp mới, các nhu cầu về nhà ở, mạng lưới giao thông
và cơ sở hạ tầng để đảm bảo cuộc sống trở nên phức tạp khó giải quyết bởi những
khu đất lớn để xây dựng ngày một khan hiếm. Một trong những giải pháp hiệu quả
nhất cho các vấn đề đó là khai thác không gian ngầm. Khai thác không gian ngầm là
chìa khóa để giữ gìn môi trường xung quanh và cải thiện cuộc sống con người.
Cùng với sự phát triển khoa học như vũ bão thì kĩ thuật thi công hầm và công
trình ngầm đòi hỏi ngày càng nâng cao. Để đáp ứng yêu cầu đó thì hàng loạt các
phương pháp đào hầm mới được ra đời như NATM, TBM, Shied giúp cho con
người có thể xây dựng ngầm dưới đất ở các vùng địa chất phức tạp khác nhau, làm
cho quá trình xây dựng hầm và công trình ngầm an toàn, kinh tế và tốc độ thi công
-Lựa chọn được phương án thi công cửa hầm trên cơ sở giá thành và tốc độ đào
hầm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu các phương án thi công cho cửa vào đường
hầm và xác định được chi phí thi công cho từng phương án.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phương án thi công cho cửa vào đường hầm
trong điều kiện đá yếu và xác định được chi phí thi công cửa vào đường hầm thủy
điện Nho Quế 3.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Dựa vào các giáo trình các tài liệu công bố về thi công đường hầm.
- Tập hợp kinh nghiệm về thi công cửa hầm.
- Sử dụng phần mềm để xác định chi phí thi công cửa hầm. - 3 - CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM VÀ THI CÔNG CỬA HẦM
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN QUA VÙNG ĐÁ YẾU
1.1. Giới thiệu một số đường hầm nhà máy thủy điện đã được xây dựng tại Việt
Nam
Trên thế giới tính đến thập kỷ 70 những nhà máy thủy điện có đường hầm dẫn
nước có thể tính tới hàng nghìn, trong đó số nhà máy thủy điện ngầm trên 300, công
suất trên 30 triệu KW. Chỉ riêng Liên Xô đã xây dựng hơn 30 nhà máy thủy điện,
trong đó có 7 nhà máy thủy điện ngầm. Riêng nhà máy thủy điện ngầm Ingur có
công suất 1,3 triệu KW. Tổng chiều dài các đường hầm thủy công đã xây dựng ở
Liên Xô tính đến thời kỳ đó trên 170km. Những thông số của các công trình ngầm
thủy công là rất lớn: Chiều dài đường hầm của nhà máy thủy điện Tatev 18 km,
đường hầm Arpa thuộc hồ Sevan là 48km, đường kính đường hầm nhà máy thủy
P(tính theo mặt cắt thiết kế);
+ Bán kính đào R=2.35m;
+ Kết cấu hầm: Khoan neo vượt trước phần vòm ống thép D54 L=6m, bước
a=0.3x2m, phun bê tông M200 dày 10cm.
Mặt cắt dạng III và IV(áp dụng cho vùng địa chất không đứt gãy)
+ Tiết diện hầm 20.74m
P
2
P (tính theo mặt cắt thiết kế);
+ Bán kính đào R=2.35m;
+ Kết cấu hầm: khoan cắm néo anke f25 L=2.2m, bước a=1.5x1.5m, phun bê
tông M200 dày 7 và 12cm phần trên có lưới thép, phần chân phun vữa xi măng bảo
vệ.
+ Khoan cắm néo anke f25 L=2.2m, bước a=1.5x1.5m.
Mặt cắt dạng V (đứt gãy cục bộ)
+ Tiết diện hầm 39.02m
P
2
+ Bán kính đào R=3.25m
+ Kết cấu hầm: khoan cắm néo anke f25 L=2.2m, bước 4 neo/m dọc trục hầm,
phun bê tông M200 dày 10cm, bình quân 5m
P
2
P/m dọc trục hầm.
- 5 - Mặt cắt dạng VI (áp dụng cho vùng địa chất có đứt gãy)
+ Tiết diện hầm 39.02m
7,6m, chiều dài hầm 2.611m, độ dốc dọc 1,64%, kết cấu vỏ chống bằng bê tông cốt
thép và cắm neo phun vẩy. Đường hầm áp lực có nhiệm vụ dẫn nước với lưu lượng
128m3/s cung cấp cho 2 tổ máy phát với tổng công suất 148MW.0T
1.1.3. Công trình Thủy điện Yaly – Gia Lai
Công trình thuỷ điện Yaly thuộc hệ thống hầm dẫn và mở rộng cho hết mặt cắt
thủy điện trên sông Sêsan.Với diện tích trên 20 kmP
2
P, công trình Nhà máy thủy điện
Yaly nằm giáp ranh giữa 2 huyện Chư păh tỉnh Gia Lai và huyện Sa Thầy tỉnh Kon
Tum. Với tổng công suất lắp đặt 720 MW và điện lượng bình quân nhiều năm là
- 6 - 3,68 tỉ KWh. Diện tích bề mặt hồ rộng 64,5km² và dung tích 1,03 tỷ m³ (ứng với
mực nước dâng bình thường 515m).0T
+ Chiều cao đập : 60 m
+ Số tổ máy : 4
+ Công suất thiết kế : 720 MW
+ Loại đập : Đá đổ, lõi sét
+ Thời gian thi công : 9 năm
Gian máy ngầm kể cả sàn lắp ráp có chiều dài 118,5 m, cao 55,08 m chiều rộng
gian máy là 22 m;
Các đường hầm dẫn nước số 1 và số 2 chạy song song, đường kính thông thủy
là 7m, các đường hầm đều chống đỡ bằng kết cấu bê tông cốt thép.
Đường hầm dẫn nước vào tua bin: bao gồm 4 đường hầm có đường kính D=4.5
m, chiều dài mỗi đường là 124.04m, các đường hầm dẫn vào tua bin có chống đỡ
gồm vỏ thép có bê tông lấp đầy phía sau thành ống, chiều dày của chống đỡ bê tông
là 0.6 m.
Hầm dẫn ra: được thiết kế kết cấu ghép đôi. Nối tiếp với ống hút, đầu tiên là 4
hầm riêng biệt cho từng tổ máy với chiều dài tương ứng từ tổ máy 1 đến tổ máy 4
R = 4052,06m, LR
2
R=
4059,50m, các độ dốc dọc tương ứng là i
R
1
R=1,64% và 0,57% iR
2
R=1,63% và 0,57%.
Đoạn đầu hầm dài 20m chuyển tiếp từ tiết diện hình chữ nhật kích thước B x H = 10
x7,5m sang tròn có đường kính trong D = 7,5m. Hầm có kết cấu vỏ bê tông cốt thép
dày 0,4m trong đá liền khối và 0,65m trong đá phá huỷ.
Các công tác chính thi công hầm dẫn nước:
+ Đào đá và gia cố tạm.
+ Đổ bê tông kết cấu vỏ hầm.
+ Khoan phụt gia cố và lấp đầy.
+ Lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn.
Thi công đào được thực hiện trước, các công tác khoan neo, phun vẩy bê tông
gia cố tạm tiến hành song song với quá trình đào, công tác lắp đặt thiết bị, lắp
đường ống thép, thi công bê tông và khoan phụt lấp đầy, khoan phụt gia cố, khoan
phụt lấp đầy được tiến hành sau khi kết thúc công tác đào. Các công tác thi công
đều phải được bắt đầu thi công hầm dẫn nước số 1 trước, hầm dẫn nước số 2 được
bắt đầu thi công sau.
1.2. Các phương pháp thi công đường hầm nhà máy thủy điện
Sau đây giới thiệu một số phương pháp thi công đường hầm được áp dụng
nhiều trên thế giới và Việt Nam
:
1.2.1. Phương pháp khoan nổ (Drill and Blast)
Đây là phương pháp ra đời từ rất lâu, có lịch sử phát triển cùng với lịch sử phát
triển của ngành khai thác mỏ. Sau khi nổ mìn phá vỡ đất đá, để giữ ổn định đất đá
cũng như biện pháp gia cố.
Hình 1.2 Sơ đồ thi công theo NATM
- 9 - Khi thi công theo phương pháp NATM đảm bảo nguyên tắc “ ít làm lay
động, Phun neo sớm, thường xuyên đo đạc” :
+ Ít làm lay động: Khi tiến hành đào mở đường hầm, cần hết sức giảm thiểu số
lần lay động đất đá, cường độ lay động, phạm vi lay động và thời gian lay động liên
tục kéo dài, vì thế căn cứ vào loại đất đá, phương pháp đào, điều kiện che chống mà
chọn chiều sâu đào sao cho hợp lý. Đối với đất đá tự ổn định kém thì chiều dài đào
trong một chu kì nên ngắn lại, việc che chống phải khẩn trương theo kịp mặt đào,
rút ngắn thời gian để đất đá không kịp bong rời.
+ Phun neo sớm: sau khi đào song phải tiến hành phun neo, không để cho đất
đá do bị long rời mà phát sinh không ổn.
+ Thường xuyên đo đạc: Dựa vào phương pháp đo đạc bằng máy hoặc trực
quan và số liệu đo đạc bảo đảm để đánh giá độ đồng đều của mặt cắt gương hầm.
Ngoài ra còn đặt các ống đo ứng suất, biến dạng đất đá xung quanh vỏ hầm để điều
chỉnh kết cấu chống đỡ.
1.2.3. Phương pháp đào hầm bằng khiên (Shield method)
Khiên là một vỏ thép, tiến về phía trước theo chu kỳ (độ dài chu kỳ phụ thuộc
tốc độ đổ bê tông đoạn vỏ đường hầm dưới sự bảo vệ của khiên) nhờ những kích
thủy lực tựa lên đầu đoạn vỏ đường hầm đã thi công xong.
Khiên di chuyển như sau: khi bê tông của đầu vỏ đường hầm đủ cường độ, đầu
cần của pittong của kích được tỳ lên đó và dàn áp lực được bơm vào xi lanh, pittong
sẽ dịch chuyển trong xi lanh đẩy khiên tiến lên phía trước. Gương đào cần được đào
sơ bộ 1 đoạn mà khiên có thể dịch chuyển được. Chiều dài đó phụ thuộc vào loại
đất đá, chiều dài đoạn vỏ đường hầm và khiên.
Dưới sự bảo vệ của khiên, đá được đào bằng búa khoan hơi, khi gặp đá cứng
- 11 - điều kiện thủy văn, địa chất, kích thước mặt kết cấu riêng đã được thiết kế chế tạo
đặc biệt, nhìn chung không thể thay đổi sử dụng một cách giản đơn vào công trình
đường hầm khác.
2. Nếu đường hầm có bán kính cong quá nhỏ hoặc lớp đất phủ trên hầm quá
nông thì gặp rất nhiều khó khăn. Đường hầm dưới đáy sông nếu gặp lớp đất phủ quá
nông thi công sẽ không an toàn. Khi thi công bằng khiên rất khó để tránh lún trong
lớp đất phía trên, đặc biệt là chỗ tầng đất yếu lại có nước, khi lắp vỏ hầm phải phải
yêu cầu rất cao về phun vữa vào sau lưng vỏ hầm.
3. Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện nói chung là làm việc ở trạng
thái có áp, do vậy yêu cầu vỏ bê tông phải đổ liền khối (không lắp ghép). Theo
phương pháp này thì vỏ đường hầm được lắp ráp bằng các khối đúc sẵn chính vì thế
mà nó không thích hợp với đường hầm của nhà máy thủy điện.
1.2.4. Phương pháp đào bằng máy đào (tunnel boring machine TBM)
TBM (Tunnel Boring Machine) là thiết bị đào hầm hiện đại sử dụng để đào
đường hầm có tiết diện tròn trong các điều kiện địa chất khác nhau. Đây là thiết bị
đào làm đường hầm bằng phương pháp nghiền nát đá, hoàn toàn không dùng khoan
nổ. Đường kính đào hầm của máy TBM có thể thay đổi từ 1-15m. Dùng máy này
không làm xáo trộn các cấu trúc của các lớp đất đá xung quanh hầm rất thuận tiện
cho gia công thành hầm giảm đáng kể kinh phí gia cố kết cấu vỏ hầm.
Máy sẽ trực tiếp nghiền nát đất đá bằng các núm thép được lắp đặt phía đầu;
trong khi phần đuôi máy sẽ thực hiện việc lắp ghép các vỏ hầm bằng bê tông đúc
sẵn được đưa từ ngoài vào. Toàn bộ công việc được tiến hành đồng bộ, việc điều
khiển máy được thực hiện tự động qua hệ thống máy móc hiện đại ở phía trong máy
và mỗi kíp làm việc bên trong máy lên đến vài chục giờ.
a. Cấu tạoTBM: Nó là một khối thiết bị rất lớn, có thân là một ống hình trụ, đường
kính bằng đường kính hầm, bên trong được bố trí chỗ cho người lái, băng chuyền,
hệ thống thông gió, hệ thống điện, các kích thủy lực, Ở đầu khay thép có thể điều
(50 – 100)cm, đốt hầm nối với nhau bằng mối nối gang. Theo chu vi mỗi vành hầm
lại được chia làm thành một số mảnh và ghép lại với nhau bằng mối nối dọc thẳng
theo các bán kính hướng tâm. Về nguyên tắc có thể chia đều chu vi đường hầm
thành các đoạn bằng nhau để đúc các mảnh hầm cùng loại nhưng như vậy không lắp
được mảnh cuối cùng khép kín vành hầm, để khép kín cần một mảnh đặc biệt hình
nêm lắp vào từ phía trước hoặc ép từ bên trong, mảnh ghép cuối cùng gọi là mảnh
khóa K. Vị trí của các mảnh ghép trong các đốt sau lắp ghép lệch đi so với đốt trước
để tạo các mối nối so le nhau như mạch vữa xây bằng cách thay đổi vị trí các mảnh
khóa.
Nếu giữa các mối nối hầm các mối nối ngang được liên kết bằng bulông thì
mảnh ghép được gọi là các bản tubing, kết cấu vỏ hầm làm việc như một đường ống
còn các mối nối dọc liên kết với nhau băng bulong hoặc liên kết chốt.
Nếu những đốt hầm liên kết với nhau bằng mối nối chốt hoặc chỉ là ép sít lại với
nhau thì không gọi là tubing mà chỉ gọi là các bản cong, bản cong có sườn và gọi
chung là nhưng vỉ ghép hầm.
UVỏ hầm đổ tại chỗ:U Được áp dụng khi địa chất tốt, sau khi đào đất đá trong hầm
song, TBM được đưa ra ngoài sau đó tiến hành thi công vỏ bê tông như trong trường
hợp nổ mìn đào hầm
1.3. Cấu tạo cửa hầm và đặc điểm thi công cửa hầm qua vùng đá yếu
1.3.1. Cấu tạo và nhiệm vụ cửa hầm
- Cửa vào đường hầm là một trong những phần rất đặc biệt của đường hầm dẫn
nước nhà máy thủy điện. Đây là công trình bán lộ thiên của đường hầm, nằm tại
sườn núi và luôn chịu áp lực đất đá, nước chảy từ phía ngoài trong cả thời gian thi
công lẫn khi đưa vào sử dụng.
- Cửa hầm có chức năng quan trọng nhất về mặt kết cấu nhằm:
+ Bảo vệ và chống đỡ cho lối vào, lối ra và các đường dẫn tới cửa hầm dưới
tác dụng của những khối đá lớn.
+ Ngăn ngừa và tạo cho nước ở mặt ngoài hầm chảy xuống dưới để không vào
hầm
dốc cánh bên cửa hầm. Tuy rằng khi bố trí cửa hầm, nhà thiết kế đã cố gắng chọn
địa điểm bờ dốc có lợi nhất, nhưng bên cạnh việc thiết kế công trình cho phù hợp
với điều kiện xung quanh, vẫn có thể còn phải xử lý cả địa hình, địa vật và môi
trường bờ dốc ở đây nữa.
Đối với cửa hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện còn có các thiết bị như cửa
van, máy đóng mở, các hàng phai, lưới chắn rác nên việc đào hầm phải kết hợp với
việc lắp ráp các thiết bị một cách nhịp nhàng, thời gian đòi hỏi lâu. Nhiều đường
hầm dẫn vào nhà máy do quá dài nên phải mở thêm cửa hầm phụ nhằm vừa đào đất
đá vừa tạo đường cho xe máy thi công, trong lúc cửa hầm chính đang còn phải lắp
ráp thiết bị.
- 15 -
Hình 1.6 Sơ đồ thi công cửa hầm phụ
1.3.2. Đặc điểm thi công cửa hầm qua vùng đá yếu và một số địa chất bất lợi khi
thi công hầm
a. Đặc điểm thi công cửa hầm qua vùng đá yếu
- Cửa hầm qua vùng đá yếu ở đây được hiểu là các lớp đất đá bị phong hóa
mạnh, những đứt gãy, những lớp đá xen kẹp đất mềm yếu, những lớp đá có hiện
tượng ngậm nước lớn… Khi chưa đào hầm thì địa chất ở trên trạng thái cân bằng
nén. Sau khi đào hầm khối đất đá mất cân bằng nên tạo sự dịch chuyển để tìm lại sự
cân bằng mới. Mặt khác trong quá trình đào chưa kịp chống đỡ nên đất đá mỏi. Từ
hiện tượng đó nên sinh ra các lực “chùng ứng suất”, “từ biến”, và khi vượt quá khả
năng chịu của đất đá, sẽ sinh ra hiện tượng sạt lở, sụt hầm, đòi hỏi phải sử lý rất tốn
kém, ảnh hưởng đến tiến độ thi công.
- Thi công đoạn miệng hầm qua vùng địa chất yếu thì trình tự mấu chốt nhất là
đào để tiến vào hầm và lựa chọn lựa biện pháp chống trong khi đào. Trước khi tiến
vào hầm cần xem xét sự ổn định mái dốc cửa hầm, sức mang tải của đất đá, mối
quan hệ giữa trục đường hầm và mái dốc của đường hầm, mà tiến hành phòng hộ
Sau đây là một số loại địa chất yếu hay gặp phải ở vị trí cửa hầm.
*
UHiện tượng Karst
Đây là hiện tượng đá bị hòa tan tạo thành những hang động. Nham thạch bị hòa
tan gồm có: đá vôi, đá hoa, thạch cao, đá muối v.v… bị tác dụng cơ giới, hóa học
của nước sinh ra vết nứt, thời gian lâu dài dẫn tới hình thành hang động, mặt đất đá
phát sinh hầm hố, đất trũng và một số hiện tượng lồi lõm khác. Miền Bắc và miền
Trung nước ta có diện phân bố đá vôi rất rộng, thường hay gặp hang động. Vì thế
- 17 - xây dựng hầm phải hết sức chú ý, bởi vì khối lượng bê tông để lấp hang karst là rất
lớn. Ví dụ: Đường hầm dẫn nước của thủy điện Nho Quế 3 đã xử lý một hang Karst
mất hàng chục tấn xi măng.
Khi đường hầm xuyên qua tầng đá hòa tan, có nơi chất đá hang động đã vụn
nát, rất dễ phát sinh sụt lở. Có nơi hang động nằm dưới đáy hầm, vật chất lấp lại
mềm dễ rời và rất dày, làm cho việc xử lý đáy hầm rất khó khăn. Có nơi đã gặp ngòi
rãnh đá bị vật chất bão hòa nước lấp đầy, khi đào đường hầm đến mép của chúng,
vật lấp chứa nhiều nước sẽ đổ xô không ngừng vào hầm dẫn đến rất khó ngăn chặn,
thậm chí làm cho mặt đất nứt vỡ lún sụt, áp lực khối đất đá trên núi tăng đột ngột.
Có khi đã gặp túi nước lớn hoặc sông ngầm, nước cộng với nham thạch hòa tan
hoặc nước lẫn bùn cát ồ ạt đổ vào đường hầm không gì ngăn cản nổi (như đã từng
xẩy ra tại hầm đường bộ số 1 đèo Hải Vân). Có nơi sông ngầm uốn lượn quanh co
trở đi trở lại rất phức tạp, xử lý rất khó khăn.
*
UHiện tượng phong hóa
Phong hóa là quá trình biến đổi đất đá và các khoáng vật chứa trong đó khi tiếp
xúc trực tiếp với môi trường không khí. Phong hóa được chia làm hai loại: phong
hóa vật lý và phong hóa hóa học, ngoài ra còn có thêm phong hóa sinh học thực
chất nó là quá trình phong hóa hóa học dưới tác nhân các chất do sinh vật tiết ra gây
hoặc phương pháp thi công không thỏa đáng. Ở các vùng núi phía Bắc, miền Trung,
miền Nam, Tây Nguyên cũng như tại đường Hồ Chí Minh hiện nay đất sụt trong
mùa mưa lũ là một hiểm họa cho giao thông và tính mạng con người. Đất sụt, đứt
mạch máu giao thông hàng tuần có khi hàng tháng sau mới khôi phục được, gây ra
thiệt hại rất lớn. Đất sụt với thi công còn gây ra nhiều điều bế tắc và tổn thất kinh tế
nặng nề.
Một số nguyên nhân dẫn tới sụt đất:
- Đoạn hầm đi qua đoạn tầng, dải vụn nát hoặc nếp cong, nếp uốn nhỏ phát triển
của tầng nham thể mỏng, mỗi khi đào gây hiện tượng chùng ứng suất, đất đá xung
quanh hầm mất ổn định, nếu nhỏ thì làm cho đá rời từng cục sụt lở, lớn thì gây đất
sụt. Khi đi qua các loại bồi tích, do kết cấu rời rạc, giữa các hạt không dính kết hoặc
dính kết yếu, sau khi đào xong cũng gây ra sụt lở. Ở nơi mặt đất kết cấu mềm yếu
phát triển hoặc vật lấp là bùn quá nhiều, đều sản sinh sụt lở lớn.
- Đường hầm đi qua lớp phủ mỏng, nếu ở dọc sông, hoặc ở vùng áp suất lệch,
hầm mặt nông ở chỗ trũng của hẻm núi và nằm nông ở sườn dốc thường rất dễ phát
sinh sụt lở.
- Nước là một trong những nhân tố trọng yếu tạo thành sụt lở. Tác dụng làm
mềm hóa xâm thực, xói mòn, hòa tan của nước ngầm càng làm gia tăng khối đất đá
mất ổn định và sụt lở. Giữa đá mềm rắn xen kẽ nhau hoặc nham thạch có kẹp tầng
mềm yếu, dưới tác dụng của nước ngầm, cường độ của mặt mềm yếu giảm xuống
rất nhanh, do đó mà phát sinh trượt đất đá.
U* Đứt gãy
- Đứt gãy là sản phẩm của sự phá hủy kiến tạo có sự dịch chuyển của đất đá trong
vỏ trái đất do chuyển động kiến tạo gây ra. Đứt gãy có các yếu tố chính:
+ Mặt đứt gãy là mặt phá hủy, theo đó đất đá ở hai bên mặt sẽ dịch chuyển
tương đối.
- 19 - + Đường đứt gãy là giao tuyến của mặt đứt gãy với mặt địa hình, là đường thể
đề chuyên môn khác nhau. Ở khu vực môi trường đá tốt, nếu gặp điều kiện cấu tạo
địa chất tốt, ứng suất địa tĩnh không lớn, địa tầng gồm các đá có bề dày lớn và có
cường độ cao, trong trường hợp như vậy công trình đường hầm có thể được thiết kế
không có kết cấu khung vỏ bảo vệ giữ ổn định, hoặc nếu cần thì chỉ cần thiết kế kết
cấu nhẹ. Nhưng nếu gặp trường hợp cấu tạo địa tầng kém, có nhiều đứt gãy đi qua,
- 20 - nhiều hệ thống khe nứt và đới võ vụn, ứng suất tĩnh địa rất lớn, đá trầm tích với các
lớp đá có bề dày nhỏ, đá bị phong hóa nghiêm trọng, chứa nhiều nước Trong
trường hợp như vậy, kết cấu khung vỏ chống đỡ của công trình hầm sẽ chịu áp lực
đất đá vây quanh rất lớn, nếu qua trình khảo sát không phát hiện ra thì quá trình này
trong quá trình thi công sẽ không có biện pháp ứng phó thích hợp, lúc đó kết cẩu vỏ
chống đỡ yếu sẽ có thể xảy ra các sự cố nghiêm trọng như sạt lở, biến dạng mất ổn
định hoàn toàn.
1.3.3. Các chú ý khi thi công đoạn cửa hầm:
1. Trước tiên phải đánh giá ổn định mái dốc tự nhiên ở cửa hầm để có biện pháp
xử lý.
2. Thi công miềng hầm nên tránh mùa mưa. Khi tiến hành công trình đào đất đá
tại miệng hầm không được dùng nổ phá lỗ sâu hoặc nổ phá bao thuốc tập trung để
tránh ảnh hưởng ổn định hai bên dốc và mái dốc đỉnh. Cầm dựa theo yêu cầu thiết
kế cắm tuyến mái dốc bên, mái dốc đỉnh, phải tiến hành đào theo đoạn từ trên
xuống dưới, không được đào từ đáy hoặc vừa đào trên vừa đào dưới.
3. Cần phải đào hót hết lớp bùn ngấm nước và các tạp chất thật sạch. Đối với
chỗ đất đá cường độ kém có thể kết hợp với điều kiện cụ thể dùng cách mở rộng
móng, đóng cọc, phun vữa để gia cố móng.
4. Tường vòm cửa hầm phải thi công đồng thời với tường vòm vỏ hầm gần đó
liên kết thành một thể thống nhất, đảm bảo tường vòm nối với nhau thật tốt. Đổ bê
tông và đắp lại tường cuối cửa hầm cần tiến hành đồng thời hai bên, đề phòng sản
sinh áp lực lệch đối với vỏ hầm.
Áp lực không
đối xứng
Áp lực không đối xứng có thể tác dụng lên mặt cắt cửa đường
hầm và có thể xuất hiện ứng suất lớn trong đường hầm tùy theo vị
trí của mái dốc và hầm. Nếu không làm cho đường hầm ổn định
thì phải có biện pháp cân đối áp lực của đất bằng cách đổ vật liệu
đối trọng hoặc cắt để ổn định mái dốc.
Đất đá không
đủ khả năng
chịu tải
Tại vùng cửa hầm lớp đất đá phủ có chiều dày nhỏ, thường là
trầm tích nên tổng tải trọng lớp phủ ở trên đường hầm đôi khi có
thể tác dụng lên đường hầm. Đất đá ở vùng cửa hầm gồm các trầm
tích không bền vững hoặc nằm trong vùng phong hóa, vì vậy vùng
đáy thường bị lún hoặc biến dạng do đất đá không đủ khả năng
mang tải. Phải thực hiện việc thiết kế không chỉ cửa hầm mà cả
phương pháp xây dựng để cho đất đá có thể đạt được khả năng
mang tải.
Sập gương
Ở vùng cửa hầm đất thường yếu và cố kết kém. Ngay cả khi
đất đá chứa các loại đá cứng, các đứt gãy và vùng nứt nẻ có thể
làm cho các nứt nẻ phát triển. Trong nhiều trường hợp gương có
thời gian đứng vững ngắn. Khi gương không thể đứng vững lâu
dài thì cần phải nghiên cứu áp dụng một phương pháp khai đào
hay phương pháp phụ để bảo vệ gương không bị sập.
Lún đất mặt
Tại vùng cửa hầm đất đá phủ ít, đất đá thiếu khả năng mang tải
và gương có thời gian đứng vững ngắn chắc chắn gây ra tác động
lún truyền cho đất đá trên mặt. Đối với các công trình trên mặt đất
phải hạn chế lún cần đưa ra những biện pháp phù hợp để đề phòng
và dẫn đến sạt lở tiếp tục. Vật liệu thoát ra từ gương hầm là sét pha cát bão hòa
nước (dạng bùn) với tổng khối lượng khoảng 300m
P
3
P.
Copyright: Tài liệu đại học ©