Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 12 pps

NQP/CHCTN
66
của cột so với mặt nền đờng hầm thờng đợc lấy theo kinh nghiệm từ 70
0

đến 85
0
(còn gọi là góc thách, đoạn thu nhỏ một phía của xà nóc so với chiều
rộng nền lò đợc gọi là độ thách), tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa áp lực nóc và áp
lực ngang; thông thờng góc nghiêng càng nhỏ khi tỷ lệ giữa áp lực nóc và
áp lực ngang càng lớn. Khung hở dạng chữ nhật (góc nghiêng 90
0
) đơng
nhiên đợc sử dụng khi áp lực ngang không xuất hiện hoặc không đáng kể.
Khung chống kín có dầm nền đợc sử dụng khi xuất hiện áp lực nền;
có thể có dạng chữ nhật khi cần cho hai cột đỡ có khả năng tiếp nhận áp lực
nền tốt hơn (Hỡnh 3-5).










Kết cấu chống dạng khung cửa bằng gỗ thờng đợc lắp dựng vuông
góc với trục đờng hầm và cách nhau 0,5 đến 1,5m.Tuy nhiên khi áp lực đất
đá (tải trọng tác dụng) đủ lớn, khoảng cách giữa các khung chống đợc thu
nhỏ lại có thể dẫn đến trạng thái các kết cấu dựng sát liền nhau (liền vì). Các

đầu xà và đầu cột đợc nêm chặt để đảm bảo vị trí ổn định của khung.
Khoảng hở giữa các khung đợc lấp kín bằng các tấm chèn, thông thờng
bằng gỗ bìa cũng nh đá chèn. Các tấm chèn đợc phân bố đều cũng còn có
nhiệm vụ phân bố đều áp lực đá dọc theo xà và cột, cũng vì vậy, để đạt mục
đích này, một khung chống hoàn chỉnh thờng có thêm tấm đệm và các nêm.
Để đảm bảo sự ổn định của hệ khung trong không gian, giữa các khung đợc
chèn chặt lại với nhau bằng các thanh văng, khi lắp dựng cũng còn dùng
đinh đỉa để kết nối xà với cột.

Từ thực tế chống giữ các đờng lò nghiêng trong mỏ hầm lò bằng gỗ, đã rút ra
các kinh nghiệm và chỉ dẫn sau:
Khi góc nghiêng của đờng lò trong khoảng 10
0
đến 12
0
, cần thiết phải đánh văng ở
giữa hai cột của khung chống,
Khi góc nghiêng của đờng lò trong khoảng 12
0
đến 30
0
, cần thiết phải đánh văng ở
phía đâu và chân cột của khung chống,
Khi góc nghiêng của đờng lò lớn hơn 30
0
, cần thiết phải đặt cả dầm nền
Khi góc nghiêng của đờng lò lớn hơn 45
0
, kết cấu chống bằng gỗ đợc lắp dựng nh
khi thi công giếng đứng.

Ngoài ra, nếu thấy có hiện tợng trợt ở phía vách lò, cần thiết dựng khung nghiêng
về phía trên 5
0
đến 7
0
so với mặt cắt vuông góc với trục đờng lò; ngợc lại khi có hiện
Hỡnh 3-5
NQP/CHCTN
67
tợng trợt ở đá trụ, chân cột đợc chôn lệch lên phía trên ở phía nền lò với các góc
tơng tự.
Trong trờng hợp khối đá có hiện tợng tróc lở, cần thiết phải có biện
pháp chống giữ giữa các khung chống. Điều đó đợc thực hiện bằng cách cài
chèn bằng các tấm chèn, hoặc đóng nhói, đóng cọc. Các tấm gỗ với chức
năng là tấm chèn đợc cài đơn giản vào khoảng trống giữa hai khung gỗ. Khi
thi công, nếu gặp khối đá mền, khối đất các biện pháp đóng nhói và đóng cọc
sẽ đợc sử dụng; khi đó các cọc, nhói (tấm chèn vát nhọn đầu) đợc đóng, ép
sâu vào khối đất/đá mềm phía trớc gơng đào hoặc chỉ để tạo khả năng tiếp
xúc chặt với khối đất/đá trớc gơng đào.Các khoảng hở còn lại cũng phải
đợc chèn chặt.
Các tấm chèn có thể đợc cài chèn liền nhau hoặc có khoảng hở. Các
tấm chèn thờng đợc sử dụng khi khối đá có thời gian tồn tại ổn định nhất
định. Tấm chèn có thể chỉ phục vụ ngăn đá tróc vỡ rơi vào khoảng trống,
song cũng có khi phải tiếp nhận áp lực đá. Khi đó chúng phải đợc chèn chặt
tạo tiếp xúc tốt với khối đá.
Nhói và cọc đợc sử dụng khi khối đá có thời gian tồn tại ổn định
không đáng kể, đòi hỏi phải bảo vệ sớm khu vực trực tiếp trớc gơng đào.
Nhói gỗ thờng bằng gỗ xẻ, dày 45mm, đầu vát nhọn. Nhói đợc đóng, ép
sát phía trên xà nóc vào khối đá bằng búa, búa khí nén hoặc kích ép đến độ
sâu cần thiết, thờng bằng tiến độ cho chu kỳ đào sau (Hình 3-2 ). Cũng vì

vậy xuất hiện các khoảng hở trong khối đất/đá do nhói và cọc biến dạng khi
chịu uốn là không tránh khỏi. Hiện nay phơng pháp thi công sử dụng chèn
nhói, cọc gỗ làm kết cấu chống tạm ít đợc sử dụng. Nhói, cọc thép đợc sử
dụng thay cho nhói gỗ; một số dạng chống trớc khác với những tính năng
u việt cũng đã đợc sử dụng có hiệu quả.

Khung đánh khuôn
Dạng khung đánh khuôn thông thờng đợc sử dụng làm kết cấu
chống tạm khi thi công các công trình ngầm dân dụng toàn gơng hoặc theo
sơ đồ chia gơng, khi tiến hành lắp dựng kết cấu chống cố định, hệ khung gỗ
này sẽ đợc dỡ bỏ (Hình 3-6). Các dạng kết cấu này vốn đã đợc sử dụng khi
thi công theo các phơng pháp cổ điển nh phơng pháp đón đỡ của Bỉ,
phơng pháp đào mở rộng của Anh, phơng pháp đào hầm của Aó và
phơng pháp nhân đỡ của Đức. Tuy nhiên với những tiến bộ khoa học, ngày
nay các kết cấu chống tạm dạng này đã đợc thay thể bởi bê tông phun, neo,
khung thép , cho phép thi công đợc nhanh hơn, an toàn hơn và tạo ra các
khả năng hỗ trợ khối đá tốt hơn.
Trong khai thác mỏ, khung đánh khuôn cũng có thể đợc sử dụng làm
kết cấu chống độc lập, kết cấu tăng sức (tằng cờng) để hỗ trợ các khung
chống dạng hộp khi gặp áp lực mỏ lớn, nh trên hình 3-7.
NQP/CHCTN
68

Nói chung, do đặc điểm cấu tạo từ yêu cầu lắp dựng nhanh, nên khung
đánh khuôn rất dễ bị xô dịch, biến dạng. Cũng vì vậy cần thiết phải chú ý
chốt chặt bằng văng, giằng và đinh đỉa, đảm bảo ổn định cho quá trình thi

công.
Trên hình 3-8 là một só ví dụ về các dạng khung chống bằng gỗ đợc
sử dung trong khai thác mỏ, tùy thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể.


Hình 3-6. Khung đánh khuôn trong xây dựng công trình ngầm tiết diện lớn
chèn
gơng

thìu
doc


cột
tà vẹt
Kết cấu gỗ tại đờng hầm Loetschberg (1908-1913)
NQP/CHCTN
69

xà d

ọ
c
thìu
c
ột
a
b
Hình 3-7. Khung đánh khuôn dạng độc lập a)
và dạng kết cấu tăng cờng b)
Hình 3-8. Các dạng kết cấu gỗ thùy theo điều
kiện địa chất, áp lực đá
NQP/CHCTN
70
Mối liên kết
Các cấu kiện đợc kết nối với nhau (giữa đầu xà, và đầu cột, giữa cột với
dầm nền, giữa xà nóc với cột bích, văng ) bằng các loại mộng, ngàm nh
ngàm vuông (bậc thang), ngàm xiên hay ngàm tròn (mồm bích). Quy cách
ghép nối tùy thuộc vào cờng độ và hớng chính của áp lực (Hình 3-9) cũng
nh dạng cấu tạo của khung. Mối nối giữa xà và cột của khung chống hình
hộp thờng ở dạng mộng bậc thang hay mộng xiên; giữa cột và dầm nền là
mộng xiên. Mộng nối giữa các cấu kiện của khung đánh khuôn thờng là
mộng xiên hay mộng ngàm; giữa cột bích với xà và văng thờng là mộng
ngàm tròn.

Khi không cần dầm nền, để tránh trợt chân cột, chân cột thờng chôn
sâu 10 ữ 30 cm trong đá tùy theo mức độ cứng chắc của đá. Phía đặt rãnh
nớc, cột đợc chôn sâu hơn đáy rãnh 10 ữ 12cm. Tơng tự nh vậy, trong
trờng hợp phải sử dụng dầm nền hay dầm chân cột (dầm dọc) cần phải chôn
dầm sâu xuống khoảng 3/4 đờng kính dầm.
Hình 3-9: Các dạng mộng( mối nối) giữa các cấu
ki
ệ
n chính của khun
g
chốn
g

bằn
g

g
ỗ
NQP/CHCTN
71
Để tạo khả năng linh hoạt cho khung chống gỗ, các chân cột có thể
đợc đẽo vát nhọn, dạng nhình nêm hay hình chóp (chiều dài đoạn vát nhọn
bằng 1,5 đến 3 lần đờng kính thanh gỗ, chiều rộng tối thiểu ở chân cột-dầu
vát nhọn- bằng khoảng 1/4 đến 1/3 đờng kính thanh gỗ). Khi gặp tải trọng
lớn, phần vát nhọn sẽ bị nén ép bẹp hay phá hủy trớc, tạo khả năng biến
dạng của cột gỗ (né tránh tải trọng lớn). Trong thực tế có thể tính đến khả
năng linh hoạt khoảng 10cm với khung chống gỗ.

3.2.3 Khung chống gỗ cho công trình thẳng đứng (giếng đứng)

Khi thi công giếng đứng, các kết cấu chống gỗ thờng đợc sử dụng
làm kết cấu chống tạm. Kết cấu gỗ chỉ đợc sử dụng làm kết cấu chống cố
định khi thi công các giếng thăm dò, khi khai thác mỏ nhỏ. Gỗ đợc sử dụng
thờng là gỗ tròn, đoi khi cũng sử dụng cả gỗ xẻ. Tiết diện giếng khi sử dụng
kết cấu chống bằng gỗ thờng có dạng hình vuông hoặc chữ nhật, có thể
đợc chia làm các ngăn khác nhau tùy theo công dụng của giếng. Tùy thuộc
vào điều kiện địa chất, địa cơ học cũng nh mức độ ổn định của khối đất/đá,
khung gỗ thờng có ba dạng là khung chống liền nhau, khung chốn có văng
đội và khung chống có móc treo

Khung chống gỗ liền nhau hay liền kề.
Khung chống liền nhau thích hợp cho khối đất/đá dễ bị biến dạng và
vỡ lở. Hiện nay khung chống gỗ liền kề thờng đợc sử dụng cho các giếng

thăm dò địa chất khi đào qua các loại đất/ đá mềm yếu. Tại một số mỏ nhỏ
khai thác than của Việt nam cũng còn có sử dụng loại kết cấu này.
Khung chống bao gồm bốn thanh ghép với nhau thành khung chữ nhật
hoặc hình vuông, kết nối bằng mộng bậc đơn giản hoặc mông đuôi cá (Hình
3-10). Khung đầu tiên nằm ngay trên mặt đất. Do các khung đặt liền nhau
nên thờng không có cài chèn. Nếu sử dụng thêm vữa nghèo (cát, xi măng),
hắc ín trộn mùn ca, kết cấu sẽ có thể cáh nớc hoàn toàn.
Tùy theo chiều sâu của giếng, cứ khoảng 5m đến 10m bố trí một
khung cơ bản hay khung đỡ. Khung cơ bản có cấu tạo nh khung bình
thờng, song có hai thanh khung (thờng là thanh ngắn) đợc chôn ngàm
vào khối đất đá khoảng 0,5m đến 0,8m (gọi là tai vì). Khối đất/đá càng mềm
yếu thì khoảng cách giữa các khung cơ bản càng ngắn.Trong tr
ờng hợp đào
qua đất sét hoặc đá mềm có chứa sét, anhydrít có khả năng trơng nở, các
khung có thể dãn cách nhau khoảng 5 cm đến 8cm, khi đó phải dùng nêm đễ
tạo khoảng dãn cách.
Thông thờng giếng đợc đào một khẩu hay một đốt có chiều dài nhất
định cha chống, tiếp đó khung cơ bản đợc lắp dựng và các khung khác
đợc xếp chồng lên khung cơ bản.