Giáo trình cơ học kết cấu công trình ngầm 18 pot

NQP/CHCTN 4-
11
Hình 4-13

















4.3 Vỏ bê tông liền khối
Với công nghệ bê tông liền khối có thể đợc phun tại chổ (bê tông
phun), đổ tại chổ hoặc nén ép tại chỗ.

4.3.1 Vỏ bê tông phun
Sau khi khai đào khoảng
trống, có thể phủ lên bề mặt khối
đá một lớp bê tông phun với mục
đích bảo vệ và gia cố bề mặt và
gây tác động ngăn chặn quá trình
phá vỡ, tơi rời của khối đá. Nh

vậy có thể cải thiện đợc biểu
hiện của khối đá. Thông thờng
bộ phận chịu tải cơ bản vẫn chính
là khối đá (Hình 4-13)



Tuy nhiên, với những tiến bộ về kỹ thuật và công nghệ bê tông phun,
vỏ bê tông phun có thể đợc sử dụng với các chức năng khác nhau tù thuộc
vào chiều dày, dạng kết hợp với các kết cấu chống khác (Hình 4-14)
- Gia cố bảo vệ toàn bộ hay từng phần bề mặt khối đá (khi chiều dày của lớp
phun từ 3-10cm)
Hỡnh 4-12
NQP/CHCTN 4-
12
- Tạo ra một lớp vỏ chịu tải liên kết chặt chẽ với khối đá (khi chiều dày >10-
35cm)

Để tăng khả năng mang tải có thể sử dụng một đến hai lớp cốt, với các
mục tiêu đặc biệt có thể sử dụng bê tông phun sợi thép. Ưu điểm của bê tông
phun là tính biến dạng đàn hồi dẻo, đặc biệt là ở trạng thái vữa. Biến dạng và
dịch chuyển của khối đá ở giai đoạn bê tông phun đã hoá cứng rất dễ gây ra
nứt nẻ trong lớp bê tông phun. Và cũng nhờ các vết nứt có thể nhận biết đợc
sự dịch chuyển sớm ở công trình, đồng thời cũng cho biết các vấn đề liên
quan tới sự ổn định của công trình. Về mặt công nghệ có thể sử lý bằng cách
tạo khe (rãnh) trong lớp bê tông phun, khe (rãnh) này chạy song song với
trục của đờng hầm.
Đặc điểm cơ bản của bê tông phun là liên kết toàn diện với khối đá.
Bằng cách cho thêm phụ gia sẽ có đợc vỏ bê tông phun có độ bền sớm tốt
hơn.
ứng dụng của bê tông phun trong công trình ngầm có thể lí giải theo
các dấu hiệu sau:
- Phủ và làm chặt đợc thực hiện đồng thời
- Có thể tạo ra lớp liên kết ngay cả phía đỉnh đầu mà không cần cốp pha.
- Liên kết liên tục (không có khoảng trống) với khối đá.
- Dính kết tốt với khối đá tạo ra hệ thống mang tải cho/cùng khối đá.
- Có thể tạo ra chiều dày lớp linh hoạt khác nhau ngay trong một chu trình.
- Tạo dáng bất kỳ
Tác dụng bít trám nh vữa trát; bịt khe
nứt, chốt chất lấp nhét; ngăn nớc rích
vào. Chống phong hóa (chống lại tác
động phá hoại đá của không khí và nớc)

Kt hp khung thộp to thnh kt
cu chng chu ti
Hình 4-14.
NQP/CHCTN 4-
13
- Có thể phun phủ sớm trong mọi phạm vi khácnhau
- Trong thời kỳ bê tông phun đông cứng, vỏ bêtông phun mềm mại (linh hoạt)
khi chịu uốn.
- Có thể sử dụng phối hợp với neo, lới thép, bê tông và khung thép.
Ngày nay bê tông phun không chỉ đợc sử dụng làm kết cấu chống
tạm (kết cấu bảo vệ) mà còn làm kết cấu chịu tải trong hệ tổ hợp khối đá- vỏ
bê tông phun.
Khi bê tông phun đợc sử dụng làm lớp vỏ bảo vệ (chống tạm), tại thời
điểm phun khối đá chịu thêm tác động của trọng lợng bê tông phun và cha
thật sự đợc bảo vệ (cha có phản lực), tuy nhiên do áp lực phun cao nên bê
tông phun xâm nhập vào các khe nứt, kẽ hở tạo nên hiệu ứng nêm, chốt, do
vậy ngăn chặn đợc hiện tợng tróc vỡ tơi rời của các khối nứt.
Nếu trên mặt lộ của khối đá xuất hiện nớc, thì việc phun phủ sẽ gặp
nhiều khó khăn. Trong trờng hợp này cần tìm cách thu nớc, dẫn nớc và
thoát nớc. Tuy nhiên nếu lợng nớc nhỏ có thể tiến hành phun bê tông
nhng chỉ là một lớp mỏng (2cm) với phụ gia đông cứng thật nhanh (chẳng
hạn loại phụ gia Sika shot), có tác dụng hãm ngăn cản xuất nớc.
Trờng hợp gặp các loại nớc có tính bào mòn (xâm thực) cao, lúc này
xi măng, các loại phụ gia, cốt liệu, chất bổ trợ đều phải có yếu tố bền với
sunfat và bêtông phun cần chặt xít, ít lỗ rỗng sao cho độ sâu xâm nhập của
nớc rất nhỏ. Khi nớc ngầm có tính bào mòn cao mà cốt liệu lại không bền
axit thì có thể dẫn tới hiện tợng nguy hiểm do lắng đọng trong quá trình
thoát nớc. Do vậy cốt liệu cần không chứa vôi; chất phụ gia đông cứng
nhanh đợc chọn để sử dụng không có hiện tợng kết tụ, không làm độ bền

giảm nhiều và không chứa hợp chất clo (chất lợng), hoặc tạo nên hợp chất
clo.
Trong lĩnh vực xây dựng, bê tông phun đợc sử dụng với nhiều chức
năng khác nhau. Tính dễ thích ứng, tính kinh tế của loại vật liệu xây dựng
này là cơ sở của ứng dụng bê tông phun không chỉ trong xây dựng dân dụng
nói chung, mà đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm.
Các ví dụ ứng dụng sau đây là khá phổ biến:
Chống tạm hay bảo vệ trong xây
dựng đờng hầm, hầm trạm
Chông cố định trong xây dựng
đờng hầm, hầm trạm
Chống tạm tại các mỏ hầm lò
Tu sửa các kết cấu bê tông (thay
bê tông, gia cố kết cấu bê tông
tăng chiều dày)
Trùng tu các công trình kiến trúc
cổ
Chống thấm
Bảo vệ thành hố đào
Bảo vệ sờn dốc
Lớp vỏ bảo vệ (phun lên kết cấu
thép)
Lớp chống bào mòn
Lớp chịu tải mỏng cho các công
trình đặc biệt
Tạo dáng
NQP/CHCTN 4-
14
Hình 4-15
Đơng nhiên phạm vi sử dụng đặc biệt có ý nghĩa là trong xây dựng

công trình ngầm, mỏ và tu sửa các kết cấu bê tông. Trong xây dựng các công
trình ngầm, mỏ bê tông phun đợc sử dụng với hai chức năng là kết cấu
chống bảo vệ và có thể làm kết cấu chống cố định cho phần vòm. Ngoài ra
bê tông phun cũng đợc áp dụng cho mọi công tác bê tông khác. Ngày nay,
cùng với kết cấu bê tông đổ tại chỗ, vỏ tuýp-bing, bê tông phun đã trở thành
một loại kết cấu quan trọng trong phơng pháp thi công, đợc gọi là phơng
pháp bê tông phun. Những hạn chế còn có trong ứng dụng hiện nay là do
những nguyên nhân kỹ thuật và kinh tế so với các phơng pháp bê tông khác.
Đơng nhiên cả về kỹ thuật và công nghệ, bê tông phun ngày càng đợc cải
thiện và phát triển.
Với phơng pháp đào hầm mới của áo, bê tông phun đợc sử dụng
làm vỏ chống bảo vệ cả cho các công trình tiết diện lớn đợc đào trong đieuf
kiện địa chất xấu. (Hình 4-15)

4.3.2 Vỏ bê tông đổ tại chỗ
Trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm, bê tông liền khối hay bê
tông đổ tại chỗ, cũng còn gọi là bê tông cốp pha đợc sử dụng chủ yếu cho
các kết cấu chống cố định. Do các nguyên nhân về thi công, nên chiều dày
tối thiểu thờng dao động trong khoảng 20cm đến 30cm.
Tùy theo các yêu cầu cụ thể, liên quan với chức năng của công trình
ngầm, phụ thuộc vào các điều kiện địa chất, địa chất thủy văn của khối đá,
NQP/CHCTN 4-
15
vỏ bê tông đợc sử dụng có thể ở dạng bê tông thờng, bê tông cốt thép, bê
tông sợi thép, bê tông cách nớc (hình 4-16).
Nói chung trong các mỏ khai thác hầm lò, vỏ bê tông thờng chỉ đợc
sử dụng tại các đờng lò cơ bản, có tuổi thọ cao và ít chịu ảnh hởng của
công tác khai thác, chẳng hạn ở các đờng lò cái vận chuyển chính, các
giếng thông gió, các hầm trạm, đặc biệt là hầm gom nớc.
Tại các công trình ngầm dân dụng, vỏ bê tông thờng đợc tính toán

là vỏ chống cố định, chịu tải chính. Vỏ bê tông là vỏ kín nên có thể ngăn
không cho nớc rỉ, dột vào khoảng trống sử dụng, đợc sử dụng đặc biệt tại
các đờng hầm dẫn nớc áp lực. Vỏ bê tông cũng có thể đợc sử dụng với
tính chất của vỏ cấu tạo, hạn chế các tác động phong hóa, hủy hoại khối đá
từ môi trờng không khí trong công trình ngầm khi vận hành, ví dụ ngăn hơi
nớc, khí thải tại các đờng hầm giao thông vào khối đá, hoặc các kết cấu
phía ngoài.

Hình Cấu tạo vỏ chốn
g
cố định bằn
g
bê tôn
g
cốt thé
p
Hình 4-16. Cấu t
ạ
o vỏ hầm dẫn nớc