Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 9 potx

NQP-CHCTN
48
Bảng 2.1 Đặc điểm và khả năng áp dụng của neo cơ học và dính kết
STT

Dấu hiệu Neo đầu nở Neo ma sát
Neo chất
dẻo cốt thép
Neo bê tông
cốt thép
1
Độ bền cần
thiết của đá
cứng
mềm ữcứng mềmữcứng
mềm/cứng
2
Mức độ nứt
nẻ ở vùng
quanh neo
không có khe
nứt
nứt nẻ
nhiều khe
nứt nhỏ
khe nứt nhỏ
3
Mức độ thích
ứng với công
nghệ khoan
nổ mìn

không tốt tốt tốt
4
Thời gian tác
động
ngay lập tức ngaylập tức sau 30 giây
khoảng 12
tiếng
5
Tạo ứng suất
trớc
tốt tốt có/không có/không
6
Mức độ thích
ứng khi lỗ
khoan ẩm
tốt/rỉ tốt/dễ bị rỉ
tuỳ điều
kiện
tốt
7
Chức năng
làm neo chốt
tốt tốt đợc không
8
Chức năng
làm neo liên
kết


khi dính kết

toàn thân
tốt
9
Sử dụng riêng
rẽ đơn lẻ
tốt

không kinh tế

2.3.2.1 Neo cơ học


Neo đầu nở.
Neo đầu nở là loại neo có cơ cấu nêm để mở rộng đầu neo tao liên kết
với khối đá lên thành phía đáy lỗ khoan. Tùy theo cấu tạo của đầu neo các
loại neo đợc phân biệt ra neo nêm chẻ, nêm trợt và cánh xòe.
Nêm chẻ: nêm đợc cài vào đầu neo đã xẻ rãnh. Khi đã ấn neo chom
đấy lỗ khoan thì đánh mạnh vào đuôi neo. Nêm sẽ đợc đóng vào rãnh, tẽ
đầu neo ra và tạo lực lên thành đáy lỗ khoan, giữ chốt thanh neo tại đây khi
chịu kéo. Phí miệng lỗ khoan có bản đệm, tiếp đó là ê cu. Vặn ê cu sẽ làm
cho bản đệm đợc ghìm chặt vào miệng lỗ khoan hay biên khoảng trống.
Nhờ đó thanh neo đợc kéo căng, gây áp lực lên phần đá miệng lỗ khoan và
lên thành đáy lỗ khoan. Phần đá nằm trong vùng chịu ảnh hởng sẽ bị nén ép
chặt lại.
Nêm trợt cánh xòe: Đầu
thanh neo có ren, cùng với nêm hình
côn có ren trong liên kết cới thanh
neo. Khi cắm neo đến đáy lỗ khoan,
thanh neo đợc xuay tại đuôi neo,
làm cho nêm hình côn đợc kéo sâu

về phía lỗ khón và mở rộng các cánh
NQP-CHCTN
49
neo áp chặt vào thành đáy lỗ khoan. Các tác dụng kế tiếp tơng tự nh ở neo
nêm chẻ.

Hình 7.2. Một số dạng neo đầu nở phổ biến.
2
1
3
4
6
5
b
a
d
e
f
c

NQP-CHCTN
50
u điểm:

+ Gía thành tơng đối rẻ.
+ Neo phát huy khả năng mang tải ngay sau khi lắp đặt.
+ Do khi lắp đặt sử dụng biện pháp xoay thanh neo nên tại đầu neo và thân
neo tồn tại những lực xoắn và lực kéo tơng ứng nh những lực ứng suất
trớc. Khi sử dụng trong đá cứng, neo có khả năng mang tải cao.
Nhợc điểm:

+ Chỉ hạn chế sử dụng trong điều kiện đá có độ cứng trung bình và cứng.
+ Khó có khả năng lắp đặt chính xác.
+ Phải kiểm tra và đánh giá sự phù hợp của quá trình kéo thanh neo khi lắp
đặt. Neo có thể bị mất khả năng mang tải khi chịu tác động của sóng nổ mìn
hoặc khi phần đá áp sát tấm đệm neo bị phá huỷ do lực tác dụng quá lớn.
+ Chỉ sử dụng làm kết cấu chống tạm trừ khi đợc bảo vệ chống ăn mòn và
đợc lấp nhét bằng các chất dính kết.

Sơ đồ thi công các loại neo đầu nở

Neo ma sát.
Có thể coi neo ma sát là loại neo tiên tiến trong lĩnh vực kỹ thuật gia
cố khối đá. Hai loại neo ma sát điển hình bao gồm: "neo ống có rãnh hở"-
Split set "và "neo ống nở hay neo ống phồng"- Swellex. Đối với cả hai loại
neo trên, sức kháng ma sát chống lại hiện tợng trợt đợc sinh ra nhờ áp
lực hớng kính tác dụng từ thân neo lên thành lỗ khoan trên suốt chiều dài
của neo. Neo ma sát là loại neo duy nhất mà trong đó tải trọng từ khối đá
n
ờ
m
Thõn neo
Neo nờm ch
Neo cỏnh xũe
NQP-CHCTN
51
đợc truyền trực tiếp lên thân neo không qua bất kỳ kết cấu trung gian nào
khác nh kết cấu khoá cơ học hay chất dính kết nh trong các loại neo cơ học
và neo dính kết.

Mặc dù ở trên gộp chung cả hai loại neo vào nhóm neo ma sát song giữa
chúng vẫn có những sự khác nhau đáng kể. Sự khác nhau đó nằm trong cơ
chế liên kết giữa neo với thành lỗ khoan, tính tác động gia cố đối với khối đá
của từng loại cũng nh quy trình lắp đặt chúng. Nói một cách chính xác, chỉ
có duy nhất loại neo ống chẻ đợc gọi là neo ma sát và vì vậy đôi khi còn gọi
là neo ma sát ống chẻ ổn định khối đá.
Cơ chế liên kết của neo Swellex bao gồm cả ma sát và khoá cứng. Đối với
loại neo Swellex EXL, khi tải trọng tác dụng trong neo đạt tới độ bền kéo
cuối cùng của neo thì nó mới bắt đầu trợt. Loại neo này có khả năng chịu
những biến dạng lớn mà không có sự phá huỷ neo xảy ra.



+ Đờng kính lỗ khoan là yếu tố có ảnh hởng quyết định để ngăn chặn sự
phá huỷ xảy ra trong quá trình lắp đặt cũng nh tạo ra lực ép giữ lên thành lỗ
khoan. Nhờ đặc tính có khả năng chịu những biến dạng lớn mà hai loại neo:
Thân neo

Tấm đệm
thanh neo
tấm đệm
Hình 7.3. Sơ đồ
cấu tạo neo ống có
rãnh hở.
Hình 7.4 Cấu tạo neo
ống phồng Swellex.
NQP-CHCTN
52
neo ống chẻ và neo Swellex EXL rất phù hợp để sử dụng trong điều kiện đất
đá có tính biến dạng lớn.

Phạm vi áp dụng chủ yếu của neo ống chẻ là trong công nghiệp mỏ còn
đối với xây dựng dân dụng thì nó rất ít khi đợc sử dụng. Trong khi đó, neo
Swellex có thể sử dụng trong tất cả các lĩnh vực, đặc biệt là sử dụng làm kết
cấu gia cố trong các đờng hầm dân dụng. Đặc tính của neo Swellex đợc thể
hiện trong bảng 2.2 dới đây:

Bảng 2.2. Đặc tính kỹ thuật của neo Swellex.
Đặc tính kỹ thuật điển hình
Neo Swellex EXL/Super
Đơn vị
Đờng kính ống thép 26/36mm
Sức chịu tải cuối cùng của ống thép 110/215kN
Biến dạng dọc trục cuối cùng của ống thép 20%/15%
Trong lợng neo không kể tấm đệm và bulông 2/4 kg/m
Đờng kính lỗ khoan
354/484mm
Chiều dài neo Chiều dài bất kỳ

u nhợc điểmcủa neo Swellex EXL.
Ưu điểm:

+ Lắp đặt đơn giản. Chỉ
cần một giá khoan hoặc
một cần khoan là có thể
lắp đặt đợc.
+ Có khả năng mang tải
ngay sau khi lắp đặt.
+ Dễ dàng để sử dụng
kết hợp với lới thép.
Nhợc điểm:
+ Giá thành tơng đối cao.
+ Khó lắp đặt khi neo có chiều dài lớn.
+ Không thể sử dụng để làm kết cấu chống cần
có thời gian tồn tại lớn (kết cấu chống cố định)
trừ khi có biện pháp bảo vệ chống ăn mòn.
+ ống thép dễ bị ăn mòn từ cả bên trong và bên
ngoài của ống
Neo Swellex đợc đăng ký nhãn hiệu của hãng Atlas Copco AB, Thụy Điển.

NQP-CHCTN
53
2.3.2.2 Neo dính kết.
Neo dính kết đợc liên kết với khối đá trên thành lỗ khoan bằng vữa xi
măng hoặc chất dẻo. Trong thực tế thờng sử dụng hai loại chính là neo bê
tông cốt thép và neo chất dẻo cốt thép.


Neo bê tông (xi măng) cốt thép.
Neo dính kết đã đợc sử dụng rộng rãi trên thế giới từ 50 năm trớc đây
trong cả lĩnh vực khai thác mỏ và các ngành xây dựng dân dụng. Hầu hết các
loại kết cấu neo dính kết đều bao gồm các thanh thép trơn hoặc thép gân
đợc dính kết trên suốt chiều dài của nó. Vật liệu thông thờng sử dụng làm
chất dính kết là vữa xi măng. Chúng có thể sử dụng để làm kết cấu chống
tạm cũng nh kết cấu chống cố định trong nhiều điều kiện khối đá khác nhau.
Loại neo làm từ thép gân thờng đợc sử dụng nhiều nhất để làm vỏ chống
cố định, đặc biệt trong các công trình thuộc lĩnh vực xây dựng dân dụng. Đặc
tính của neo bê tông cốt thép đợc thể hiện trong bảng 2.3 dới đây:

Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của neo bê tông cốt thép.

Đặc tính kỹ thuật điển hình Đơn vị
Chất lợng thép 570N/mm
2
Đờng kính thanh thép 20mm
Sức chịu tải cuối cùng 180kN
Biến dạng đơn trục cuối cùng 15%
Trong lợng neo không kể tấm đệm và
bulông
2.6 kg/m
Đờng kính lỗ khoan
355mm
Chiều dài neo Chiều dài bất kỳ theo yêu cầu
u điểm:
+ Dễ dàng lắp đặt và
là một kết cấu gia cố
Nhợc điểm:

+ Do sử dụng vữa xi măng nên neo chỉ có khả

năng chịu tải trọng tối đa theo thiết kế sau vài
vữa xi
măng
thanh
neo

tấm
đệm
mũ
ốc

Hình 3.5 Neo
dính kết bê tông
cốt thép