Hầm Hồ Treo - Dạng thức mới của phương pháp đào đá cơ giới hóa pptx

Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 1 of 6
Hầm Hồ Treo - Dạng thức mới của phương
pháp đào đá cơ giới hóa
H. Hamrin
Tập đoàn Xây dựng Hầm và Khai mỏ Atlas Copco AB, Thụy Điển
Biên dịch: KS. CN. Nguyễn Đức Toản

Bài đã đăng trên Tạp chí Cầu Đường Việt Nam tháng 6 năm 2001


Tóm tắt:
Công ty Atlas Copco đang có các máy khoan tạo
nên một thế hệ mới của thiết bị khoan đá thủy lực có
khả năng vận hành cao hơn 50%. Cùng với thiết bị
khoan đá mới, các hệ thống kiểm soát tinh tế cũng
được thiết kế gắn với vận hành khoan, nhằm có được
năng suất khoan cao hơn và duy trì tính kinh tế của cả
giàn khoan và các bộ phận cột cần khoan của nó.
Các giàn khoan hiệu suất cao và kiểm soát tự động
là các đặc trưng nổi bật của máy khoan Rocket
Boomer, dùng cho các nhà thầu thi công hầm. Hai
giàn Rocket Boomer đã được sử dụng thành công
trong xây dựng Hầm Hồ Treo (Hanging Lake) tại dự
án mở rộng đường I 70 của Mỹ. Bài viết này sẽ trình
bày các kinh nghiệm về khoan đào đá tại Hồ Treo.
Thói quen truyền thống ở Mỹ từ lâu là hỗ trợ đào
dưới ngầm bằng các vòm thép và kết cấu chống bằng
gỗ. Hồ Treo là một trong những dự án áp dụng
Phương pháp Xây dựng Hầm mới của Áo (NATM -
New Austrian Tunneling Method), một kỹ thuật kết

hợp đào đá và gia cường đá theo một cách thức có hệ
thống. Kỹ thuật NATM áp dụng rất dễ cho các thiết bị
cơ giới hóa, như các máy để khoan đá và neo bulông
vào đá. Kỹ thuật này cho ta tiến trình làm hầm hiệu
quả, an toàn, việc đào đá hoàn thành 4 tháng trước quy
định.

1. MÁY KHOAN HẦM

Máy khoan là một thiết bị quan trọng nhất cho nhà
thầu nào cần phải tiến hành đào đá làm hầm bằng
khoan - nổ mìn. Có rất nhiều loại máy khoan hầm của
nhiều nhà sản xuất khác nhau, để đáp ứng yêu cầu về
khả năng và năng suất tại một dự án nhất định. Máy
khoan phải có khả năng khoan được các lỗ đặt mìn khi
yêu cầu trong phạm vị tiết diệ
n hầm, trong một thời
gian ngắn, nhằm đẩy nhanh tiến độ làm hầm.
Sự phát triển liên tục của kỹ thuật đem lại một máy
khoan hầm mới và tiên tiến. Bài viết này nói về máy
khoan đá thủy lực tốc độ cao COP 1440, và máy
khoan Rocket Boomer, các ưu điểm của chúng được
lợi dụng như thế nào tại dự án hầm Hồ Treo.
Các phương pháp đào hầm đang phát triể
n rất
nhanh, đồng thời nâng cao độ an toàn đối với các tai
nạn truyền thống khi đào đá dưới ngầm.

2. MÁY KHOAN THỦY LỰC MỚI

2.1. Máy khoan Rocket Boomer
Các máy khoan hầm của công ty Atlas Copco có
tên là Boomer. Loại máy khoan Rocket Boomer mới
được giới thiệu cho các nhà thầu xây hầm vào năm
1987. Hai máy Rocket Boomer tại Hồ Treo là những
chiếc đầu tiên làm việc tại Mỹ.
Từ "Rocket" (Tên lửa) ngụ ý một năng lực khoan
cao hơn một máy khoan Boomer bình thường. Rocket
Boomer được trang bị hai búa khoan năng suất cao
loại COP 1440, chúng hoạt động bằng một bộ nguồn
55 kW. Có thể so sánh: loại Boomer thường chỉ có
nguồn 45 kW cho búa khoan COP 1238 mà thôi.
Rocket Boomer
được giới thiệu năm 1987 và từ đó
trở thành một công cụ phổ biến cho các nhà thi công
hầm trên khắp thế giới.
Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 2 of 6
Ban đầu Rocket Boomer được thiết kế để trở thành
một máy khoan 2 cần (dầm/tay với - boom). Người ta
nghĩ rằng năng suất của 2 búa khoan nhanh COP 1440
có thể thỏa mãn được thậm chí các yêu cầu cao nhất
về năng suất. Nhưng không lâu sau, các nhà thầu nhận
thấy rằng, nếu lắp thêm một cần COP 1440 khác có
thể khiến năng suất cao hơn nữa, do đó loại Rocket
Boomer 3 cần khoan trở nên thông dụng hơn. Phiên
b
ản mới nhất của loại Rocket là "Pocket Rocket", một
máy khoan gọn nhẹ năng suất siêu cao.
Hiện nay loại Rocket Boomer 50 đang làm việc tại

các công trình hầm trên khắp thế giới. Và số lượng
loại Rocket Boomer 2 cần ban đầu đã bị vượt qua
nhiều bởi loại Rocket Boomer 3 cần hiệu suất cao hơn.
Cho đến nay Rocket Boomer đã được các nhà thầu
ở Italy, Na Uy, Áo và Đức ưa chuộng. Hai máy
Rocket Boomer tại Hồ Treo là hai chiếc duy nhất
thuộ
c loại này trên đất Mỹ.
Rocket Boomer không chỉ tạo nên năng suất khoan
lớn mà còn có độ tin cậy cao và dễ sử dụng. Đó là lời
nhận xét của chính các nhà thầu và thợ khoan tại các
công trường nơi mà Rocket Boomer được sử dụng.

2.2. Năng lượng khoan và Độ xuyên đá
Năng lượng cho búa khoan COP 1440 được cấp từ
một may bơm, chạy bằng một môtơ điện 55 kW. Dòng
dầu thủy lực áp lực cao sau
đó kích động cơ cấu va
đập, cơ cấu này là bí quyết cho khả năng xuyên đá.
Mũi khoan xuyên vào đá nhanh đến đâu phụ thuộc
vào sự làm việc của cơ cấu va đập và vào độ cứng của
đá, thường được biểu thị bằng cường độ nén. Loại sa
thạch mềm có thể khoan với tốc độ 4 m/phút trong khi
đó với loại granit cứng là 2,5 m/ph.
Trong máy khoan, piston chạy lên xuống với tố
c độ
50 đến 60 lần một giây. Mỗi khi piston chạm vào đáy
ống xilanh, nó tạo ra một năng lượng chấn động dạng
sóng xung kích, truyền qua cột cần khoan tới mũi
khoan. Tại đây, cú đập gây ra ứng suất trong khối đá

rồi phá đá ra từng mảnh.
Việc đập liên hồi tích luỹ công suất tới 1 kW, là
năng lượng khoan của một máy khoan đá nhất định.
Theo định luật vậ
t lý, công suất là một hàm số của
khối lượng piston và vận tốc của nó tại thời điểm va
chạm. Một áp suất thủy lực lớn hơn sẽ làm tăng vận
tốc của piston và do đó tăng cao năng suất khoan đá.
Ngoài ra, tốc độ va đập nhanh hơn cũng làm tăng công
suất kW của máy khoan.

2.3. Năng lượng lớn hơn cho mũi khoan
Năng lượng máy khoan là nhằm nghi
ền nát đá. Nếu
năng lượng nghiền tăng lên sẽ sản sinh ra tốc độ khoan
nhanh hơn. Khi năng lượng sinh ra bởi cơ cấu va đập
tăng lên, bản thân máy khoan đá, và cột cần khoan sẽ
chịu lực tác dụng ngày càng lớn hơn. Khi năng lượng
truyền được hết qua mũi khoan, mọi sự đều tốt đẹp.
Những cố gắng đầu tiên của việc khoan Rocket
được thự
c hiện với một búa khoan đá COP 1440 có cơ
cấu xung kích được điều chỉnh để tạo công suất 20
kW. Máy khoan này đã đạt được độ xuyên sâu đầy ấn
tượng 3,6 m/ph qua đá cứng sơ khai (kỷ tiền Cambri).
Và trong đá mềm thì nhanh, nhanh hơn rất nhiều.

Loại "turbo" COP 1440 này sớm thể hiện nhược
điểm. Các bộ phận cần cột khoan bị hỏng chỉ sau một
thời gian ngắn s
ử dụng, có các vấn đề về duy trì tính
làm việc liên tục của Rocket Boomer. Năng lượng
xung kích 20 kW là quá lớn đối với cả búa khoan và
cần khoan.
Những kinh nghiệm ban đầu về tuổi thọ thép búa
khoan kém và các vấn đề cơ khí đã khiến cho máy
Rocket Boomer có một khởi đầu tồi tệ. Và các nhà
thiết kế khoan đá có một bài toán khó khăn phải giải
quyết trước khi Rocket Boomer thực sự có thể đem ra
giới thiệu v
ới khách hàng.
May sao, thủy lực là một phương tiện truyền năng
lượng linh hoạt. Công suất khoan đầu ra được quy
định đơn giản thông qua áp suất thủy lực. Một bộ
nguồn 55 kW và áp lực thủy lực được giảm đi để có
được loại búa khoan COP 1440 với năng lượng xung
kích 17 kW.
H×nh 3 - C«ng suÊt khoan ®¸ vμ tèc ®é xuyªn
0
1
2
3
4

N¨ng l−îng xung kÝch, kW
Tèc ®é xuyªn, m/ph
Búa khí nén
COP 900
Thủy lực nhẹ
COP 1032
5.0
10.0 15.0
20.0 25.0
Lỗ khoan 45mm,
Granit, 220 MPa
Búa thủy lực Turbo
COP 1440
Thủy lực CS cao
COP 1440
Thủy lực tiêu chuẩn
COP 1238
Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 3 of 6
Tính năng xuyên bị giảm đi chút ít. Nhưng với tốc
độ 2,4 m/ph trong đá 220 MPa, búa COP 1440 khoan
nhanh hơn hầu hết các máy khoan đá đào hầm khác.
Tên của máy khoan vẫn được giữ là Rocket Boomer.
Tuy nhiên, vẫn còn có điều phải nói về cách xử trí
năng lượng xung kích.

2.4. Hệ thống kiểm soát khoan tự động
Nếu mũi khoan không được đặt chặt chắc vào đá,
sóng xung kích sẽ dội lại. Vì năng lượng không thể
triệt tiêu, nó truy

ền vào các cơ cấu cơ khí của hệ
khoan. Tại đó nó gây mài mòn các bộ phận khoan và
gây ứng suất mỏi cho thép máy khoan. Với một giàn
khoan đá công suất cao như COP 1440, việc chế ngự
công suất va đập trở thành một vấn đề không dễ.
Cùng với bộ nguồn mới, một hệ thống mới gọi là
Kiểm soát Cung cấp Áp lực Quay (RPCF, Rotation
Pressure Feed Control) cũng được áp dụng vào hệ
thống thủy l
ực của Rocket Boomer. Những kinh
nghiệm tốt đẹp đã dẫn tới một cải tiến xa hơn, gọi là
Kiểm soát Va đập Áp lực Quay (RPCI, Rotation
Pressure Control Impact), cũng được đưa vào cùng
hệ thống đó.
Các hệ thống này cùng tạo ra sự kiểm soát tự động
đối với cơ cấu va đập, nó đảm bảo rằng năng lượng
xung kích được truyền tới mũi khoan, mà không bị
mất đ
i lãng phí vào những cú đập và rung động không
tải. Đói với một máy khoan công suất cao như COP
1440, sự mất mát năng lượng có thể là rất có hại cho
tuổi thọ của cột cần khoan.

2.5. Mômen xoắn không đổi giữ cho cột cần khoan
được khít chặt
Điều quan trọng trong việc truyền năng lượng va
đập là luôn luôn giữ cho cần khoan tì chặt vào mặt đá.
Cần khoan có một số bộ phận có các liên kết bằ
ng ren.
Bất kỳ sự xộc xệch nào tại các mối nối ấy đều gây ra

mất mát năng lượng, giảm tốc độ xuyên. Năng lượng
mất mát này gây nóng và mài mòn cho các mối nối
này. Cách duy nhất để chống lỏng ren là duy trì một
mômen xoắn không đổi trên cột cần khoan. Và mômen
này sẽ quyết định áp suất của dòng dầu thủy lực trong
chu trình kín.











Hệ thống Kiểm soát Cung cấp Áp lực Quay
(RPCF) sẽ
đảm trách áp lực của dòng dầu thủy lực cấp
cho môtơ quay. Khi khoan vào đá cứng, mỗi xung
động chỉ gây ra một lượng xuyên nhỏ vào đá. Lực
kháng chống lại sự quay của mũi khoan là bé, và được
đảm nhận bởi RPCF. Điều này sẽ làm tăng áp lực lên
mạch cung cấp, ép mũi khoan vào đá mạnh hơn, nâng
cao sự truyền năng lượng. Đồng thời, Kiểm soát Va
đập Áp lực Quay (RPCI) làm tăng cườ
ng áp lực va
đập, do vậy năng lượng của mỗi cú đập sẽ lớn hơn.
Trong các thành hệ đá mềm, mỗi cú đập sẽ xuyên

sâu vào đá, và sức kháng quay là lớn. Lúc này áp lực
đầu vào được giảm đi, đồng thời áp lực va đập giảm
xuống, để thực hiện các cú đập nhẹ hơn.
RPCF và RPCI hiện nay được đưa vào hệ thống
điều khiển khoan cho mọi máy khoan Boomer của
Atlas Copco. Ngườ
i vận hành máy thực hiện việc định
vị và khoan mở lỗ trên gương hầm, sau đó hệ thống tự
động tiến hành điều khiển việc khoan đá, khiến thợ
máy có thể tự do làm việc khác.

2.6. Thế hệ máy khoan thủy lực thứ ba
Các kết quả tốt đẹp của điều khiển RPCF đã kích
thích các nghiên cứu đào sâu hơn, và đẩy tới sự phát
minh ra một h
ệ thống tinh vi hơn, ECS 18, trong đó
dòng điện đảm nhiệm vai trò dầu thủy lực. Các cảm
biến điện và các linh kiện điện tử, bao gồm cả các bộ
vi xử lý, cho ta phương tiện điều khiển khoan tiến tiến
và phong phú. Thợ khoan chỉ cần định vị lỗ khoan,
sau đó hệ thống tự động sẽ tiến hành khoan mở lỗ và
tiếp tụ
c khoan sâu, bất kể điều kiện đá là gì. Tuy vậy,
việc giải thích chi tiết về hệ thống điều khiển mới
Áp lực
xoắn
Áp lực
va đập
Áp lực
nén

Hình 4 - Kiểm soát quay, năng lượng va
đập và lực ép
Mômen
xoắn
Lực
é
p

Cần
khoan
Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 4 of 6
bằng điện ECS khá phức tạp và phải giành cho một tài
liệu riêng.

3. CÁC HẦM TẠI HỒ TREO (HANGING
LAKE)

3.1. Dự án Hanging Lake
Việc đào đá của hai hầm đường bộ là phần việc
chính của dự án xây dựng 13 km đường ở Glenwood
Canyon (Hẽm núi Glenwood), bang Colorado - Mỹ,
một trong những đoạn cuối cùng của dự án I 70. Công
việc đào đá cho hai hầm đường bộ song song có tổng
chiều dài là 1190 m. Cái tên "H
ồ Treo - Hanging
Lake" lấy theo tên của một cái hồ cổ gần đó nằm trên
sườn đá, phía trên hẻm núi.
Dự án Glenwood Canyon được coi là dự án đường
tốn kém nhất từng được biết đến, do vấn đề môi

trường và không gian quá hạn hẹp.
Các đoạn tuyến được thiết kế trên quan điểm bảo
vệ vẻ đẹp của Glenwood Canyon với sự tác động nhỏ
nhất tới thiên nhiên hoang sơ
. Việc đào đá bị hạn chế
đến mức nhỏ nhất để không làm suy yếu chân vách
hẽm núi. Con đường I 70 băng qua các hầm núi đá và
qua các cây cầu, đặt trên các cột tháp, ở những vị trí
mà làn xe này nằm phía trên làn xe kia.
Hiện nay đã hoàn thành, đường I 70 Glenwood
Canyon là một đường 4 làn mới thay thế cho Đường 6
cũ chạy quanh co xung quanh chân hẽm núi sâu 300m.
Dự án Hanging Lake có tính hấp dẫn đặc biệt do
những hạn chế đặt ra cho một dự án xây d
ựng lớn
trong một không gian rất nhỏ hẹp.
Công việc đào của hai hầm ở Hanging Lake bắt
đầu năm 1989. Công tác khoan nổ mìn kết thúc cuối
tháng 11/1990, bốn tháng trước thời hạn, tuyến hầm
đôi này được thông xe giữa năm 1991.

3.2. Nhà thầu, Liên doanh Hanging Lake
Hợp đồng Hanging Lake được đảm nhận bởi một
tổ hợp có tên Liên Doanh Hanging Lake. Liên doanh
này gồm công ty Frontier Kemper và Traylor
Brothers, cả hai đóng tại Evansville, Ấn Độ; Wayss &
Freitag của Đức; Beton & Monierbau c
ủa Áo. Tư vấn
Kỹ thuật và Địa chất là Woodward-Clyde và Parsons
Brinkerhoff.

3.3. Các hầm Đường bộ Hanging Lake
Các hầm đường bộ có một mặt cắt dạng vòm có
chiều rộng 12,2 m và cao 9,8 m. Tuyến hầm lượn qua
núi đá về phía nam của hẽm núi theo một đường cong
mềm mại.
Cả hai hầm đều nổi trên mặt đất một đoạn ngắn tại
nơi mà Suối Quế (Cinnamon Creek)
cắt qua Hẽm núi
Glenwood. Tại đây là nơi đóng trại của nhà thầu. Từ
vị trí được lựa chọn mang tính chiến lược này, bốn
cổng hầm được khai mở.

3.4. NATM, Phương pháp Xây dựng Hầm Mới của
Áo
Khác với truyền thống cũ ở Mỹ, tại dự án Hầm
Hanging Lake người ta không dùng các vòm thép để
chống đỡ hang đào. Thay vào đó, một dạng Mỹ hóa
của NATM (New Austrian Tunnelling Method)
nổi
tiếng đã được áp dụng.
Lý thuyết của NATM có từ những năm 1930, và
hiện nay từ "Mới" là không còn thích hợp nữa. Tuy
nhiên, chúng ta ghi công người Áo vì đã phát minh ra
một kỹ thuật mà nó thích hợp tốt cho bất kỳ loại đá
nào và kích cỡ hầm nào, và hiện nay được ứng dụng
trên khắp thế giới.
NATM lợi dụng cường độ vốn có của khối đá gốc
và nhằm tố
i thiểu hóa chuyển vị ngay sau khi đào. Một

vòm chống được tạo thành trong khối đá bao quanh
hầm, bằng các bulông thép được ấn vào đá, giữ cho
các khe nứt càng sít nhau càng tốt. Các bulông neo
vào đá được kết hợp với bêtông phun (shotcrete) để
tạo thành một gương đào hầm ổn định và an toàn.
Ngược lại, các vòm thép tạo ra sự chống đỡ bên
ngoài. Các vòm này chỉ làm việc sau khi khối đá đã
bắt đầu suy thoái, và chuyển v
ị bên trong khối đá đã
truyền tải trọng lên vòm thép.
NATM tạo cho hang hầm một sự ổn định cao. Hơn
nữa, cách thức làm việc của NATM, neo bulông vào
đá và phun bêtông, đều được tiến hành đồng thời với
quá trình đào hầm. Điều này tăng cường khả năng sử
dụng các thiết bị cơ giới hoá, hiện đại, và tăng tốc sự
tiến bộ trong kỹ thuậ
t làm hầm. Tóm lại, NATM rất
thích hợp với các kỹ thuật hiện đại khiến cho kỹ thuật
làm hầm tốt hơn, an toàn hơn và nhanh hơn.

Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 5 of 6
3.5. NATM tại Hanging Lake
NATM là một lý thuyết khá rộng để có thể thảo
luận kỹ trong bài viết này. Một cách vắn tắt, NATM
dựa trên một sự phân loại đá thành các cấp hạng đào,
theo chất lượng và yêu cầu dự tính đối với việc gia
cường đá. Mỗi cấp hạng được gán cho các thông số về
kích thước lớn nhất của lỗ hang nổ phá, số lượng
bulông neo cần thiết, bề

dày lớp bêtông phun, v.v
Tại hầm Hanging Lake, tất cả các thông số được mô
tả tỉ mỉ trong tài liệu hợp đồng, để lại rất ít khoảng
trống cho một sự ứng biến thiếu chuẩn bị.
Các đoạn chủ yếu của đá núi dọc theo hầm
Hanging Lake được phân loại là tốt, 71%, trung bình
20% và chỉ có 9% xấu.
Hai hầm được đào với mặt cắt phân nhỏ, phía trên
được tạ
o lò ngang và có bậc, theo như quy định kỹ
thuật. Lò ngang phía trên được phân tách nhỏ hơn
thành một lò khảo sát và các vệt rạch bên, men về phía
sau với các khoảng cách đều đặn. Bậc thềm tiến sâu
vào phía trong hầm, cũng có hai vệt rạch dọc theo
tường hầm. Mỗi hầm được chia thành 6 gương đào.
Với hơn 90% đá là tốt và trung bình, ai đó có thể
thắc mắc về sự cần thiết của việc chia tách sự
đào hầm
thành 6 gương đào riêng biệt.
Vòm hầm gia cố bằng bulông neo đá, được lắp đặt
theo cách thông thường. Thanh thép Dywidag dài
4,2m được sử dụng làm neo và gắn chặt vào lỗ khoan
bằng vữa ximăng.

3.6. Các máy khoan Rocket Boomer và Boltec
Để khoan hầm nhà thầu Frontier Kemper dã dùng
hai giàn khoan của công ty Atlas Copco loại Rocket
Boomer H245. Cả hai máy khoan được trang bị hai
tay với thủy lực, có cần khoan mạnh loại COP 1440 và
một tay với thứ ba có thùng dụng cụ dùng cho công

việc công c
ộng. Các giàn khoan, theo quy định của
Mỹ, được vận hành bởi 3 người, mỗi người một dầm
khoan.
Ngoài ra tại hiện trường còn có hai máy khoan
khác để cơ giới hóa việc neo blông vào đá, loại Boltec
351, mỗi máy khoan được trang bị một tay với, có lắp
cần khoan đá loại nhẹ COP 1032, và một thùng dụng
cụ để tạo thuận lợi cho việc lắp đặt bulông.
Để đảm bảo tính sẵn sàng t
ối đa của các giàn
khoan, Atlas Copco có một xưởng dạng côngtennơ
ngay tại công trường, quản lý bởi một nhân viên sửa
chữa được thuê dài hạn. Các phụ tùng được dự trữ
ngay tại công trường, và các giàn khoan được bảo
dưỡng theo dịnh kỳ.
Đá là một hỗn hợp của các khoáng vật quartz,
điorit và granit nứt nẻ, có cường độ nén nói chung bé
hơn 155 Mpa. Tốc độ khoan xuyên trung bình trong
loại đá này với búa khoan COP 1440 và lỗ khoan
51mm là 2,74 m/phút.

3.7. Khoan bằng máy Rocket Boomer
Cả hai giàn Rocket Boomer đều được trang bị dẫn
tiến cho thanh thép khoan dài 5,2 m. Thanh thép
khoan dẫn hướng được chọn bởi Nhà thầu với mục
đích lợi dụng cơ hội để nổ phá các bước đào dài làm
bậc thềm, nơi mà hồ sơ đấu thầu không có hạn chế nào
về chiều dài nổ phá.
Các thợ máy đã đánh máy cao các giàn khoan tại

Hanging Lake. “Rất dễ học và vận hành”, thợ khoan
Phil Romero nói. Đồng nghiệp củ
a anh ta tán thành:
“Là giàn khoan tốt nhất cho tới nay”.

3.8. Các kết quả: hệ số sử dụng cao, giá thành hạ
Bằng cách đào hầm phân chia gương đào NATM,
rất khó xác định tốc độ tiến lên. Tuy nhiên, nhiều dự
án và công trường đã góp phần vào việc sử dụng rộng
rãi cả hai loại máy khoan Boomer và Boltec. Hợp
đồng sửa chữa cùng với một lịch trình bảo dưỡng đã
giữ cho các thiết bị luôn hoạt động, tớ
i hơn 90%.
Sự tiếp tục bảo trì cẩn thận cho các bộ phận thép
của máy khoan đã được thực hiện. Mục đích là nhằm
so sánh sự tiêu hao thép của cần khoan COP 1440 với
COP 1238.
Kết quả cho thấy giá thành cần khoan của COP
1440 hoàn toàn cạnh tranh với bất kỳ loại máy khoan
thủy lực nào khác. Đã ghi nhận đươc giá trị trung bình
0,48 USD/m khoan (~7.000 VND/m - N.D). Tuổi thọ
của bệ xilanh trung bình khoảng 3.800 mét khoan.
Một con số tương t
ự, 0,40 USD/mkhoan, áp dụng cho
chi phí phụ tùng của Rocket Boomer, bao gồm cả COP
1440.
Không nghi ngờ gì nữa, việc ứng dụng kỹ thuật
NATM tại dự án Hanging Lake là một thành công,
việc đào đá hoàn thành tháng 11/1990 trước thời hạn 4
tháng.

Nguyễn Đức Toản, June 2001
Page 6 of 6
Với hơn 500.000 mét khoan, hai máy Rocket
Boomer được được nhà thầu Frontier Kemper chuyển
tới một dự án hầm khác ở đảo Hawaii. Sau khi hoàn
thành công trình đó Rocket Boomer đã trở về lục địa,
để khoan một hầm rất ngắn ở Minnesota.
Đã một thời tham gia sâu vào các dự án hầm trên
khắp thế giới, tác giả chỉ có thể biểu thị sự cảm thông
của mình đối với các nhà thầu đang tìm kiếm tươ
ng lai
xây dựng hầm ở Hoa Kỳ.

4. MÁY KHOAN BOOMER VÀ
ROCKET BOOMER
4.1. Năng suất khoan nghĩa là tiết kiệm tiền
Rõ ràng là, Rocket Boomer đem lại một phần
thưởng khi so sánh với một Boomer thông thường.
Cần khoan COP 1440 xuyên qua đá cứng, 220 Mpa,
với tốc độ 2,4 m/ph, trong khi đó COP 1238 chỉ đạt
1,7 m/ph.
Tuy nhiên, tốc độ xuyên đơn thuần ít được quan
tâm, vì chu trình làm hầm có nhiều sự gián đoạn trong
thao tác khoan. Cái thực sự có ý nghĩa là năng suất
đầu ra thực tế của Rocket Boomer so với loại Boomer
thông thường. Còn đố
i với một nhà thầu, có thể tiết
kiệm được bao nhiêu thời gian khi khoan với Rocket
Boomer?
Sẽ không thể trình bày một sự so sánh các môđen

Boomer mang tính hiệu lực chung, vì có một số nhân
tố ảnh hưởng đến kết quả. Nhưng hiển nhiên có những
nhà thầu coi Rocket Boomer là rất đáng bỏ vốn để đầu
tư.
Trong đá cứng cường độ nén 220 Mpa, COP 1440
khoan với tốc độ 2,4 m/ph, so với COP 1238 là
1,6m/ph. Độ xuyên tính toán là cao hơn 50%, nh
ưng
sẽ có sai khác 25% về năng suất thực tế khi áp dụng
vào khoan tại một hầm thật sự.
Theo quy tắc, trong đá cứng, mỗi cần khoan COP
1440 có thể tạo ra 100 m lỗ khoan nổ mìn trong một
giờ, trong khi đó kết quả của cần khoan COP 1238 là
80 m/h.
Loại Rocket Boomer 2 tay với do vậy có khả năng
khoan 200 m/h, trong khi đó loại Boomer thông
thường 2 tay với là 160 m/h. Kết quả cho loại Rocket
Boomer 3 tay với: 300 m/h, loại Boomer thường 3 tay
với: 180 m/h.

4.2. Mỗi giờ tiết kiệm trong một ca làm việc sẽ tích
lũy thành nhiều tháng
Một hầm với giả thiết mặt cắt ngang 60,0 m
2
sẽ có
dạng thức khoan 96 lỗ mìn. Lỗ sâu 5,2 m và và chiều
dài tổng cộng các lỗ khoan nổ mìn là 500 mkhoan.
Rocket Boomer sẽ hoàn tất công việc trong 2,5 giờ, và
loại Boomer thường cần 3,2 giờ. Như vậy Rocket
Boomer tiết kiệm được khoảng 40 phút trong một chu

kỳ làm việc. Đối với một chu kỳ khoan phá nổ đầy đủ,
mà nó thường đòi hỏi hơn ca làm việc 8,0 giờ, thì 40
phút rút ngắn có thể là không đáng kể.
Nhưng khi xét mộ
t hầm dài 5,0 km, tổng thời gian
tiết kiệm sẽ là 40.000 phút hay 83 ca làm việc, mỗi ca
8 giờ. Lượng thời gian rút ngắn này hoàn toàn là do
kết quả khoan nhanh hơn, là đặc tính của Rocket
Boomer, chứ không phải do sự nỗ lực của nhân công
thao tác. Điều này giúp nhà thầu có thể rút ngắn thời
gian thi công vài tháng.
Về một so sánh tin cậy hơn và thực tế hơn, lời
khuyên của chúng tôi là tiến hành sự đánh giá này
phối hợp với mộ
t đại diện có kinh nghiệm của Atlas
Copco. Có thể Rocket Boomer cũng giúp ích cho bạn
chăng?

5. KẾT LUẬN
Sự phát triển của các kỹ thuật và các phương pháp
là một quá trình liên tục, sự đào hầm cũng như vậy.
Hai máy khoan Rocket Boomer tại dự án Hanging
Lake vào năm 1988 là hai trong số những máy đầu
tiên của một thế hệ mới những máy khoan năng suất
cao. Trong khi các máy khoan Rocket đã chứng tỏ
máy trị của chúng về tính năng hoạt động và độ tin
cậy, kỹ thuật làm hầm NATM trở thành nhân tố chính
tạo nên thành công cho dự án, khi
ến cho việc đào đá
tại hầm Hanging Lake trở thành một công việc đầy

hiệu quả, hoàn toàn cơ giới hoá và an toàn./.

Nguyễn Đức Toản
Theo "Transportation Facilities through Difficult
Terrain"
ĐC hiện nay: Viện KHCN GTVT
Tel: 091-262 3597
Email: