Giáo trình máy xây dựng công trình ngầm

MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG TRÌNH NGẦM
CHƯƠNG I: THIẾT BỊ CƠ GIỚI NHỎ, DỤNG CỤ VÀ ĐỒ GÁ
1.1 MÁY MÓC VÀ DỤNG CỤ GIA CÔNG ĐẤT BẰNG TAY
hình 1: búa chèn hơi cầm bằng tay: 1- ống nối côn; 2- đai ốc nối; 3 – cán búa; 4 –
van; 5 - thiết bị khởi động; 6 – cơ cấu điều khiển đập; 7 – vỏ búa; 8 – choòng thép
Dụng cụ bằng tay chính để phá đất là búa chèn hơi (hình 1) – quả đập pittông.
Búa tay chèn hơi hoạt động theo nguyên lý biến thế năng của khí nén thành cơ năng
đập của choòng, dưới tác dụng của quả đập động năng này sẽ phá đất. Khí nén được
dẫn tới quả đập nhờ ống dẫn mềm. khi nén lên cán, khí nén chạy vào quả đập làm
cho nó làm việc. khi dừng ấn vào tay cầm 3 ống dẫn khí nén bị chặn lại và búa dừng
làm việc. Cơ cấu công tác của búa chèn hơi là choòng thép số 8. tuỳ thuộc vào độ
cứng của đất đá gương lò mà dụng choòng khoan thường, dạng lưỡi xẻng, dạng lưỡi
đục hoặc dạng búa đầm. các cơ cấu công tác này ghép với hộp búa bằng vòng chụp
hoặc lò xo côn.
Búa phá hơi cầm tay cùng hoạt động theo nguyên lý của búa chèn hơi cầm tay,
nhưng có kích thước lớn hơn và nặng hơn nên mỗi lần đập nó truyền vào đất một
động năng lớn hơn để phá đất. Người ta sử dụng búa phá hơi cầm tay để phá đất có
độ cứng trung bình, khoan phá bê tông vv…
1
.
Hình 2: Búa phá thuỷ lực cầm tay: 1 – xi lanh thuỷ lực tác dụng hai chiều; 2 –
choòng khoan thép hình nêm.
Để phá đất có độ cứng cao và phá đá mồ côi gặp phải trong quá trình đào lò, người
ta sử dụng búa phá thuỷ lực hình 2. Búa phá thuỷ lực cầm tay với choòng khoan
dạng hình cái nêm có cấu tạo gồm: Xi lanh thuỷ lực tác dụng hai chiều và bộ phận
công tác là đầu nêm có thể tháo được và được kẹp bới hai tấm ép (ma ép dạng lò
xo) bằng lò xo. Đất gương lò bi phá bởi tác dụng của lực kep giữa choòng khoan
hình nêm lên thành lỗ khoan để khoan vào đất. Khi nêm tiến sâu vào đất má kẹp
doãng mở kẹp vào thành lỗ khoan và phá đất. Sau đó nêm khoan tụt về hết cỡ đến vĩ
trí ban đầu bằng cách đóng van điều khiển.
Để khoan đất có độ cứng trung bình và đất đá có độ cứng cao người ta sử dụng búa

đập khoan – máy – búa khoan, còn để khoan đất mềm người ta dùng mũi khoan khí
nén(khoan hơi)
Cơ cấu công tác của các máy khoan dùng để khoan đất có cấu thành từ ty khoan và
lưỡi cắt tháo được (mũi khoan).
Để khoan lỗ khoan khô người ta sử dụng ty khoan vít, để khoan rửa hau khoan thổi
– dùng ty khoan rỗng (có mặt cắt sáu mặt hoặc mặt cắt hình tròn), để tạo giếng
khoan người ta dùng ty khoan guồng xoắn
Ty khoan vít hình 3 có cấu tạo gồm đầu 3, thân ty khoan 2 và cán 1. Đầu khoan 3
dùng để ghép với mũi khoan, còn chuôi khoan 1 ghép với bộ kẹp của trục dẫn động
2
chính. Thân ty khoan 2 phải thẳng và các bước vít phải đều. Ty khoan rỗng được
chế tạo từ thép có mặt cắt sáu cạnh hoặc hình tròn với đường kính 22 – 25 mm.
Hình 3: Ty khoan vít
Mũi khoan hình 4 được chế tạo có dạng đầu khoan, lắp vào ty khoan kiểu lỗ côn.
Mũi khoan có cấu tạo gồm 3 phần chính: khung (thân), lỗ lắp, vỏ, lưỡi cắt, và lỗ
thổi phoi.
- Mũi khoan một lưỡi hình 4,a có khả năng đảm bảo tốc độ khoan cao và năng
suất khoan cúng cao với đất khoan nguyên khối, đồng nhất với mọi độ cứng
khác nhau.
- Mũi khoan chữ thập và mũi khoan có hình chữ “T” dùng để khoan đất đá nứt
nẻ có độ cứng khác nhau.
- Mũi khoan có lưỡi cắt vượt trước, làm cho quá trình khoan nhẹ đi và dùng để
khoan các giếng khoan.
Để khoan đất có độ cứng dưới mức trung bình người ta sử dụng các lưỡi cắt với
chuôi được lắp sâu vào ty khoan và được chốt bới chốt chẻ.
Khi chế tạo và lắp ráp mũi khoan vào đầu ty khoan người ta sử dụng máy ép chuyên
dụng, khi màu mũi khoan hoặc lưỡi cắt người ta sử dụng máy mài chuyên dụng.
Để tránh va đập do sự long ra giữa ty khoan và mũi khoan (có bề mặt tiếp xúc dạng
côn), người ta sử dụng thiết bị tháo kiểu tay đòn.
3

Hình 4: Mũi khoan và lưỡi cắt tháo được: a -
Рис. 34. Съемные буровые коронки и резцы: a - Mũi khoan một lưỡi; b - Mũi
khoan chữ thập; c- Mũi khoan có lưỡi cắt vượt trước; d- mũi khoan có hình chữ
“T”; e - lưỡi cắt dùng để khoan xoay. 1 – thân mũi khoan; 2 – thân lưỡi cắt; 3 - tấm
hợp kim cứng
Búa khoan (búa khoan hơi): Tuỳ vào mục đích sử dụng búa khoan được chia thành
những nhóm sau:
- Búa khoan tay: dùng để khoan các lỗ khoan nằm ngang, lỗ khoan nghiêng;
- Búa khoan kiểu ống lồng: dùng để khoan các lỗ khoan hoặc giếng khoan theo
hướng thẳng lên - xuống.
- Búa khoan gắn trên cột: dùng để khoan các lỗ khoan hoặc giếng khoan nằm
ngang hoặc nghiêng.
Búa khoan tay, được sản xuất để khoan các lỗ khoan hoặc giếng khoan nhờ giá
khoan khí nén (đây là giá khoan để đỡ búa khoan bằng trọng lượng), chúng được
chia thành các nhóm sau:
4
- Loại nhẹ (nhỏ hơn 18 kg) để khoan lõ khoan nằm ngang hay nghiêng có độ
sâu 2m cho đất đá có độ cứng f
kp
= 8 – 10.
- Loại trung bình (TL> nhỏ hơn 25 kg) để khoan lỗ khoan nằm ngang có độ
sâu nhỏ hơn 4 m cho đất đá có độ cứng f
kp
= 12 – 16.
- Loại nặng (TL> lớn hơn 25 kg) để khoan lỗ khoan nằm ngang và hướng
xuống, khoan đất đá có độ cứng f
kp
= 10 – 20.
Búa khoan (hình 5, a) là máy hoạt đông nhờ pittông khí nén, có các cơ cấu để giữ
và quay khoan - thiết bị kẹp ty 8. Quay mũi khoan nhờ sự dịch chuyển của pittông

và diễn ra hoàn toàn tự động. Dưới tác dụng của khí nén pittông của búa khoan
chuyển động tịnh tiến trong lòng xi lanh. Ở cuối hành trình thẳng (hành trình làm
việc) của pittông (quả đập) đập vào chuôi của ty khoan, còn ở hành trình quay lại
(chạy không tải) quả đập quay cùng ty khoan. Tay quay cơ cấu khởi động 3 van khí
có thể dừng ở những vị trí xác định sau:
- “khoan mở lỗ”;
- “khoan”;
- “Dừng”;
- “thổi phoi”
Để làm sạch lỗ khoan khỏi phoi khoan, trông kết cấu của một số búa khoan, ngoài
đường dẫn khí thổi phoi còn có cơ cấu rửa phoi khoan, nhờ qua cơ cấu này nước
được dẫn từ hệ thống cấp nước vào đường dẫn trong ty khoan
Hình 5: Dụng cụ khoan tay bằng khí nén:
5
a – Búa khoan (máy khoan); b – khoan tay
1 – thân máy; 2 – cơ cấu rửa phoi khoan; 3 – cơ cấu khởi động; 4 – tay cầm; 5-
khớp đấu cấp khí nén; 6 – giá để gá lắp vào giá đỡ ; 7 - khớp đấu cấp nước; 8 - đầu
kẹp ty khoan
Những búa khoan có khớp đấu nối (5 - để đấu đầu cấp khí nén và 7 - để cấp nước),
cũng có các cơ cấu giảm rung và ống bô giảm thanh. Để giảm chấn động do rung
tác động lên thợ khoan, đảm bảo độ chính xác khi khoan và nâng cao năng suất lao
động người ta sử dụng giá đỡ khoan – trang bị bộ gá lắp có cấu tạo từ một hoặc hai
khớp cầu ghép với giá 6 của búa đập, các xi lanh thuỷ lực với cần kéo ra được.
Nước rửa phoi khoan được dẫn theo các ống phía trong búa đập chảy vào đường
dẫn theo trục của choòng khoan để tới lỗ khoan. Dòng nước rửa phoi sẽ cuốn phoi
khoan (mẩu đất bị phá vỡ) và đưa ra khỏi lỗ khoan. Việc hút bụi cưỡng bức phải
được tiến hành nếu việc cấp nước rửa phoi khó hoặc không thể thực hiện.
Trên hình 5, b là máy khoan khí nén có kết cấu gồm: vỏ 1; cơ cấu khởi động 3 lắp
cùng tay cầm 4 và khớp đấu ống dẫn khí nén 5. Ty khoan được ghép vào mũi khoan
bằng cách lồng đuôi ty khoan vào trục của mũi khoan, khi đó gờ của ty khoan giữ

cho nó không bị xoay.
Trước khi tiến hành khoan phải kiểm tra áp suất khí trông hệ thống ống dẫn, các
mối ghép của các chi tiết và cơ cấu công tác. Khi khoan, cấm không được bẻ cong
ty khoan, khoan không tải và làm mất độ đồng tâm của các máy và cơ cấu công tác.
Khi nối hoặc tháo các ống mềm dẫn khí, thay mũi khoan chỉ được thực hiện khi đã
ngắt van cấp khí nén
1.2 Các thiết bị và đồ gá để dựng các kết cấu tunel, để chống thấm và để làm
đường
Các phần tử vỏ tunel được lắp ráp vào vòng tròn trong tunel nhờ các mối ghép bu
lông. Để vặn ốc các mối ghép bu lông người ta dùng máy vặn đinh ốc và máy vặn ê
cu khí nén hình 6. Trên hình 6 trong thân máy 1 lắp động cơ khí nén dùng để quay
6
khớp nối hay đầu vặn (có thể thay được) 4, lắp lồng vào ê cu cần vặn. Đầu nối 3
dùng để đấu ống mềm cung cấp khí nén, để khởi động thiết bị - dùng cơ cấu khởi
động 2.
Hình 6: Các thiết bị khí nén dùng cho công tác gia cố vách hầm
a – Máy vặn ê cu đảo chiều; b - Máy vặn ốc vít
Để đầm bê tông trong ván khuôn người ta sử dụng các thiết bị rung động, các thiết
bị này làm cho cốt liệu trong hỗn hợp bê tông dao động có chu kỳ, nhờ đó không
khí còn tồn dư trong bê tông bi đẩy ra ngoài, còn bản thân hỗn hợp bê tông thì càng
đậm đặc chiếm chỗ trong ván khuôn của cấu kiện. Máy đầm bê tông chia làm ba
nhóm chính sau đây:
- Máy đầm trong;
- Máy đầm mặt;
- Và máy đầm cạnh (hình 7)
7
Hình 7: Máy đầm bê tông: a - Máy đầm trong; b - Máy đầm mặt; c - máy đầm
cạnh: 1 – Động cơ điện; 2 - trục mềm; 3 - đầu gây rung.
Khi đầm bê tông bằng máy đầm trong, đầu đầm (bộ phận gây rung) được đưa nhanh
vào lớp bê tông (thẳng đướng hoặc hơi nghiêng) với dộ sâu khoảng 10 – 15 cm, sau

đó rút chậm ra khỏi khối bê tông khi động cơ vẫn hoạt động. Việc đầm bê tông
được coi là đạt, khi sự sụt lún của bê tông chấm dứt, xuất hiện nước xi măng và nổi
các bọt khí trên bề mặt.
Cơ cấu gây rung của máy đầm mặt được lắp đặt trên bàn đầm, và khi đầm thì bàn
đầm được đặt trên bề mặt lớp bê tông cần đầm.
Máy đầm cạnh được treo cạnh ngoài của ván khuôn. Chúng truyền dao động qua
khung của ván khuôn nơi chúng được treo tới bê tông cần đầm. Máy đầm cạnh được
sử dụng để đầm các cấu kiện bê tông dạng tường mỏng thẳng đứng, các dầm, các
cấu kiện quá nhiều cốt thép và các góc của ván khuôn, những nơi mà việc đầm bằng
máy đầm trong không thể thực hiện hoặc đôi khi quá khó đầm. Ngoài ra máy đầm
cạnh còn được phối hợp với máy đầm trong để tăng chất lượng đầm bê tông cho các
cấu kiện nói ở trên.
Để vào lớp vữa đầu cho vỏ tunel người ta dùng máy vào vữa khí nén. Hình 8 mô tả
cấu tạo máy vào vữa dùng khí nén.
8
Hinh 8: Máy vào vữa dùng khí nén СО-126: 1 – thùng chứa, phía trong có trang bị
cơ cấu trộn với các cánh trộn; 2 - cửa chất tải; 3 - nắp đậy có van an toàn và van xả
áp; 4 – áp kế; 5 - hộp dẫn động điện cơ cấu trộn; 6 - hộp giảm tốc; 7 – giá trượt
(chân đỡ), trên có lắp bộ phân phối khí nén.
Máy vào vữa dùng khí nén СО-126 (hình 8) đam bảo trộn và cấp vữa tới nơi cần
vào vữa. Nguyên lý làm việc của máy này là: d ưới tác dụng của khí áp suất cao,
vữa bê tông được cấp theo đúng định mức vào ống dẫn mềm có áp. Năng suất máy
2,5 м
3
vữa/h. Chiều xa vận chuyển theo phương ngang 115 m, chiều cao vận chuyển
40 m theo phương thẳng đứng.
Bơm vữa hình 9 khác với máy vào vữa khí nén là không có cụm trộn, vữa đã được
trộn trước khi đưa vào bơm. Bơm vữa РН-2,4 có năng suất máy 2 - 4 м
3
vữa/h.

Chiều xa vận chuyển theo phương ngang 260 m, chiều cao vận chuyển 70 m theo
phương thẳng đứng.
Thiết bị trộn vữa cho bơm hình 10 để trộn nước với xi măng. Máy khoan khí
nén dùng để dẫn động cơ cấu trộn, cung cấp khí nén, và cơ cấu trộn quay các cánh
9
trộn sẽ đảo xi măng với nước. Vữa được trộn cung cấp cho bơm vữa để vào vữa cho
vỏ tunel .
Hình 9: Bơm vữa РН-2,4 (СО-114-07): 1 - bộ điều hoà, dùng để giảm xung động
cho vữa bơm; 2 - cửa sổ kiểm tra van tăng áp, cụm pittông bơm; 4 - cần điều khiển;
5 - hộp dẫn động.
10
Hình 10. thiết bị trộn vữa xi măng: 1 — cơ cấu trộn có 3 cánh đảo có thể thay đổi
được góc nghiêng; 2 — thùng trộn vữa; 3 — hệ thống truyền động khí nén cho cụm
cánh trộn (sử dụng máy khoan khí nén CP – 3 bằng cách ghép chuôi của nó vào trục
dẫn động của cơ cấu trộn )
Ống dẫn vữa, thiết bị đi kèm và thùng chứa vữa phải định kỳ được rửa sạch bằng
nước và thổi thông bằng khí nén để tránh bị bám bẩn và vữa đông kết vào.
Công tác xảm mạch (bít mạch) — bít các mạch giữa các tấm vỏ tunnel bằng vật
liệu đặc biệt - được thực hiện bởi máy bịt khe hở bằng vữa xi măng hình 11.
11
Hình 11 máy bịt khe hở bằng vữa xi măng: 1 - con đội (ống đẩy), vữa bịt; 2 –
khoang chứa vữa xi măng ; 3 – cánh trộn tiếp liệu; 4 - cum dẫn động cánh trộn; 5 –
giá đỡ van trượt; 6 – Nút điều khiển máy; 7 - vỏ van trượt; 8 - dẫn động khí nén con
đội 1; 9 - lỗ cấp vữa từ khoang chứa 2.
Cánh trộn tiếp liệu 3 đẩy vữa về phía ống đẩy 1, qua lỗ đùn vữa 9 để ép vữa vào
rãnh rải lên mối nối giữa các tấm vỏ tunnel.
Để thực hiện công tác ép vữa xảm mạch nối giữa các tấm vỏ tunnel người ta sử
dụng giá đỡ công nghệ di động.
Để bít khe giữa các tấm vỏ tunnel người ta sử dụng búa đục khí nén cầm tay với bộ
đầu phun tạo hình mẫu. Dưới tác dụng của khí nén quả đập của búa thực hiện

chuyển động tịnh tiến qua lại trong nòng của búa và đập vào chuôi của cơ cấu công
tác, cơ cấu công tác này có thể thay đổi được và ghép vào búa bằng ê cu.
Để đặt ray làm đường trong tunnel người ta sử dụng nhiều thiết bị đặt ray đặc
chủng. Để vặn và tháo đinh vít đường ray, các ê cu lắp vào bu lông, khoan lỗ vào tà
12
vẹt ta sử dụng thìa vặn vít gỗ đặt trên giá ba bánh, di truyển theo ray. Khi làm việc
thìa vặn vít gỗ đỡ bởi hai tay quay, tay bên phải dùng để điều khiển máy.
Việc tháo và vặn các ê cu của bu lông chữ T dùng clê văn ê cu đường ray điện. Clê
điện có cấu tạo từ động cơ điện và hộp giảm tốc với bộ đổi điện áp với giá di
chuyển hai bánh trên ray. Clê có tay cầm để giữ nó khi làm việc và khi di chuyển.
Để tăng năng suất lao động cũng như chất lượng làm đường người ta chế tạo thiết bị
công nghệ cơ giới hoá loại nhỏ TK – 1 được sử dụng để xây dựng đường trên bê
mặt cho các tunnel có mặt cặt ngang hình tròn hoặc hình vuông.
Câu hỏi kiểm tra
Các công dụng và phạm vi ứng dụng của búa đào?
Những máy khoan nào anh (chị) đã biết?
Liệt kê tên các máy và dụng cụ, được sử dụng để chống thấm cho vách tunnel?
Liệt kê tên các máy và dụng cụ, được sử dụng để dựng các kết cấu vách tunnel?
13
Chương II: Máy móc và thiết bị sử dụng để xây dựng tunnel
2.1 MÁY ĐÀO TOÀN TIẾT DIỆN VÀ MÁY LIÊN HỢP ĐÀO ĐẤT (combai
đào lò)
Lịch sử máy đào lò toàn tiết diện bắt đầu từ thế kỷ trước. Khiên đào lò đầu
tiên được chế tạo bởi một kỹ sư người Anh – Briunhen để lắp đặt tunnel
Để hiểu kết cấu của các tổ hợp máy đào lò toàn tiết diện hiện đại chúng ta bắt
đầu giải thích nghĩa của từ “khiên”. Khiên theo tiếng Anh là "shield" đây là một
kết cấu bằng thép và được gọi khiên vì nhiệm vụ của nó là bảo vệ máy đào toàn tiết
diện trong gương lò tránh đất đá trên vách lò bị sạt đổ vào máy trong khoảng không
gian giữa phần vỏ lò đã luôn được xây và phần đĩa dao cắt của máy đào phía. Dần
14

dần kết cấu của khiên ngày càng phức tạp hơn – tuy nhiên phần để gọi đích thực là
khiên chỉ là kết cấu vỏ thép hình vành khăn tròn.
Nói theo cách định nghĩa khác thì khiên là thiết bị cơ giới hoá chính trong
công tác đào tunnel và bảo vệ vách hầm khỏi xụt lở trong suốt một chu kỳ đào lò -
từ đào (mài) phá đất cho tới xây dựng xong vỏ tunnel. Khiên đào lò — là khung
chống lò bằng thép có dạng hình trụ tròn, nằm theo phương tunnel cần đào và áp sát
vào vách lò.Hình dáng và kích thước của khiên chính là hình dáng và mặt cắt của
vỏ tunnel cần xây dựng.
Những khiên đào lò đầu tiên là những khiên đào lò thủ công, đất đá được đào
bằng xẻng chòong vv muôn hơn người ta dùng các búa chèn, và đưa đất ra ngoài
qua tunnel đã xây dựng bằng các vagông chạy trên ray đẩy bằng sức người. Để đẩy
khiên di chuyển về phía trước người ta dùng các kích vít có chân đế tỳ vào phần vỏ
tunnel mới lắp dựng và đẩy khiên di chuyển về phía trước. Khi kích thuỷ lực ra đời
người ta đã sử dụng kích thuỷ lực thay vì kích vít cho hiệu quả tốt hơn và việc sử
dụng kích thuỷ lực trong công nghệ đào hầm bằng khiên đã tạo ra một cú hích đáng
kể để tăng năng xuất đào lò. Kích thuỷ lực công suất lớn đến nay vẫn là nhưng cụm
máy chính trong các tổ hợp đào lò bằng khiên hiện đại. Một bước tiến đáng kể nữa
trong công nghệ đào lò bằng khiên đó là công nghệ lắp ráp vỏ tunnel bằng máy -
trước đây các khoanh vỏ tunnel được chế tạo khá nhỏ và ngắn (lúc đầu vỏ chống
làm bằng gang), từ khi có máy lắp ráp vỏ tunnel, các cấu kiện vỏ được chế tạo sữn
với kích thước lớn hơn làm tăng độ kín khít của vỏ tunnel. Mặt khác việc sử dung
máy lắp ráp vỏ tunnel, cho phép lắp vỏ tunnel vào đúng vị chí yêu cầu, và tăng năng
suất lắp ráp lên đáng kể.
Với đất ngậm nước (đất nhiều nước ngầm) việc đào lò phải dùng tới phương
án “giếng chìm hơi ép”. Tunnel phía sau khiên được ngăn bởi vách ngăn kín, có bố
trí cửa để cong nhân vào gương đào. Máy nén khí đẩy không khí có áp cao vào
khoang này, khi áp suất đạt vài atm nó đẩy nước ngầm vào trông lòng đất, ngăn
không cho nước chảy ra gương đào. Tuy nhiên, thợ đào thủ công làm việc trong
điều kiện áp suất cao rất bị hạn chế và áp lực, thời gian làm việc một ca không quá
15

hai giờ, sau đó lại phải mở cổng cho công nhân ra. Công nhân làm việc trong những
điều kiện giếng chìm hơi hay gặp các bệnh liên quan đên áp suất.
Cùng với thời gian, kích thước mặt cắt của các đường tunnel ngày càng rộng,
cho phép thợ đào cùng một lúc đào đất ở hai tầng đầo trên cùng một gương đào (đôi
khi gương còn được chia làm nhiều tầng đào). Mặc dù vậy, tốc độ đào vẫn thấp vì
khối lượng công việc bằng thủ công quá lớn, không gian chật hẹp, tai nạn lao động
thường xuyên sảy ra do sạt vách lò hoặc đụng phải túi nước vv…
Tổ hợp khiên đào lò thủ công: 1 - Vỏ khiên; 2 - khoảng không gian phía sau
vỏ tuy nen sau lắp ráp phải được ép đầy vữa; 3 - vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – gương
đào; 5 – kích thuỷ lực (lúc đầu là kích vít); 6 - Thiết bị lắp ráp các đoạn vỏ lò; 7 –
băng tải đất đá; 8 – vagông chở đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel chưa lắp.
16
phần đầu của tổ hợp khiên
đào lò thủ công những tấm
đỡ ngang và chéo
Thiết bị lắp ráp các đoạn
vỏ lò
máy cào vơ có băng tải
dùng để bốc xúc đất đá
Để đào lò trong nền đất cát rễ bị sạt lở người ta trang bị cho phần đầu của tổ
hợp khiên đào lò thủ công những tấm đỡ ngang và chéo, dữ cho cát kháỉ chảy tự do.
Tổ hợp khiên đào lò thủ công kiểu này được đẩy tiến về phía trước nhơ các xi lanh
vít hoặc xi lanh thuỷ lực, cát chảy xuống được bốc xúc bằng máy cào vơ hoặc máy
xúc lật lên băng tải rối tới thiết bị vận tải.
Với tổ hợp đào lò cơ giới hoá này các công việc thủ công được làm bằng
máy, người thợ máy thay ví phải dùng máy khoan tay, xẻng, choòng để đào đất này
thành anh thợ máy đứng trước bảng điều khiển của tổ hợp.
Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá 100%.
Tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá: 1 - Vỏ khiên;1
,

- khoảng không gian phía
sau mâm dao cắt; 2 - khoảng không gian phía sau vỏ tuy nen sau lắp ráp phải được
ép đầy vữa; 3 - vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – mâm dao cắt; 5 – kích thuỷ lực (lúc đầu
17
là kích vít); 6 - Thiết bị lắp ráp các đoạn vỏ lò; 7 – băng tải đất đá; 8 – vagông chở
đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel chưa lắp.
Mâm dao cắt tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với lưới cắt hướng tâm nghiêng so với
măt phẳng thẳng đứng. dất sau khi cắt được đưa ra sau mâm dao rơi vào băng tải.
Bàn điều khiển phía trong ca bin có hiển thị mặt cắt của mâm dao của tổ hợp đào lò
cơ khí
Khi xây dựng đường ngầm trong đất yếu, đất ngậm nước yêu cầu phải ứng
dụng những giải pháp đặc biệt như: hạ mực nước ngầm; hạ nhiệt độ để nước ngầm
thành nước đá … tất cả những giải pháp này làm giảm tốc độ đào lò tăng giá thành
công trình. Đặc biệt khi xây dựng đường ngầm trong thành phố nơi nền đất yếu, có
nhiều công trình cận kề như hệ thống đường ống cấp và thoát nước, đường ống hạ
tầng chứa cáp điện, cáp điện thoại và viễn thông vv…đòi hỏi những yêu cầu đặc
biệt tránh đất vách lò bị sạt lở. Một trong những giải pháp đó là dùng tổ hợp khiên
18
đào lò với cơ cấu gọi là “cân bằng áp lực hay còn gọi là ứng tải bằng áp lực - Earth
Pressure Balance). ”
Hiện tượng đất sạt lở làm hổng lỗ đất trên mặt đất khi thi công bằng tổ hợp
đào lò bằng khiên trong nền đất yếu và không sâu lắm: 1 - Vỏ khiên;1
,
- khoảng
không gian phía sau mâm dao cắt; 2 - khoảng không gian phía sau vỏ tuy nen sau
lắp ráp phải được ép đầy vữa; 3 - vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – mâm dao cắt; 4
/
- đât
phía trước mâm dao bị sạt lở 5 – kích thuỷ lực (lúc đầu là kích vít); 6 - Thiết bị lắp
ráp các đoạn vỏ lò; 7 – băng tải đất đá; 8 – vagông chở đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ

tunnel chưa lắp.
Giải pháp “cân bằng áp lực hay còn gọi là ứng tải bằng áp lực - Earth
Pressure Balance” theo hình dưới đây
19
Tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với khoangcân bằng áp lực gương đào
bằng đất:
1 - Vỏ khiên;1
,
- khoảng không gian phía sau mâm dao cắt được đất lấp đầy –
cân bằng áp lực; 2 - khoảng không gian phía sau vỏ tuy nen sau lắp ráp phải được
ép đầy vữa; 3 - vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – mâm dao cắt; 5 – kích thuỷ lực (lúc đầu
là kích vít);5
/
- lõ chui vào 6 - Thiết bị lắp ráp các đoạn vỏ lò; 7 – vít tải và băng tải
đất đá; 8 – vagông chở đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel chưa lắp.
Khi tổ hợp làm việc đất từ gương lò sau khi được cắt sẽ rơi vào khoang kín 1
/
từ đây đất được đưa ra ngoài nhờ ống tải vít xoắn số 7 rồi xả vào băng tải đất sau đó
tới goòng bánh sắt để đưa ra ngoài khi và chỉ khi áp lực đất trong khoang 1
/
bằng
với áp lực của đất trong gương đào (áp lực này được theo dõi bởi các đátchích đặc
biệt). Như vậy ta đã đảm bảo giữ cho gương lò bằng lực chống ổn định khi đưa
khiên về phía trước cũng như khi nhả các xi lanh thuỷ lực để lắp đoạn vỏ tunnel
mới tránh được hiện tượng sạt gương đào một cách mất kiểm soát.
20
Khoang cân bằng áp lực gương đào bằng đất
Khoang cân bằng áp lực gương đào bằng đất khi tháo bỏ vỏ khiên ngoài
Khi có nhu cầu sửa chữa hoặc thay thế các thiết bị cho mâm dao do mòn người ta
hút dung dịch bêtônít ra và bơm khí nén vào tạo thành gối không khí áp lực cao để

giữ vách gương đào trong khoảng thời gian thợ vào trong khoang này để sửa chữa.
Dưới đây là sơ đò cấu tạo tổ khiên đào lò với khoang cân bằng áp lực bằng dung
dịch bêtônít cao áp
Tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với khoangcân bằng áp lực gương đào dung
dịch bêtônítcao áp(gối cân bằng thuỷ lực)
21
Nhơ có những tổ hợp khiên đào lò loại gối đỡ thuỷ lực ngày nay trên thế giới
người ta đã và đang xây những công trình đường ngầm trong những điều kiện địa
kỹ thuật vô cùng phức tạp như qua những túi bùn chảy và ngay cả khi đao qua
những dòng sông ngầm hoặc các đường ngầm vượt sông vượt các eo biển ở độ sâu
không lớn lắm.
Trên đây tôi chỉ đưa ra một số ít các tổ hợp khiên đào lò tương đối phổ biến
trên thế giới. Ngoài ra có thể liệt kê các dạng tổ hợp khiên đào hầm sau:
+ Tổ hợp khiên đào hầm dùng để xây dựng tunnel với vỏ là bê tông ép nén
liền khối.
+ Tổ hợp khiên đào hầm dùng để xây dựng tunnel từ đường ống
+ Tổ hợp khiên đào hầm mini
+ Tổ hợp khiên đào hầm bằng phương pháp đào hở
Ý tưởng sáng tạo cải tiến kỹ thuật không dừng lại mà vẫn tiến , ngày nay
người ta thiết kế các tổ hợp khiên đào lò loại hỗn hợp tức là có thể làm việc trong ở
các chế độ khoang cân bằng áp lức khác nhau như: cân bằng bằng đất, cân bằng
bằng thuỷ lực, bằng khí nén để có thể luôn luôn đáp ứng được mọi điều kiện địa kỹ
thuật nơi đào hầm
Khiên đào lò toàn tiết diện lớn nhất thê giới hiện nay có đường kính là 19 m. Thiết
kế và chế tạo khiên đào lò này là ba hãng sản suất nổi tiếng của thế giới cùng hợp
tác đó là: hai công ty của Đức Herrenkneсht, Wirth và công ty của Canađa
Lovat. Công ty đặt hàng là công ty Công ty cổ phần đóng “«Инфраструктура»,
москвa - Hạ tầng cơ sở Moskva” của ông chủ Rôman Abramôvich.
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BẰNG TỔ HỢP KHIÊN ĐÀO HẦM
Sơ đồ công nghệ thi công hầm tunnel ngầm bằng tổ hợp khiên đào lò đảm

bảo tính hợp lý, tiện lợi cho mặt bằng thi công ngầm trong điều kiện chất hẹp của
22
hệ thống hạ tâng các đô thị lớn. Sản xuất trộn bê tông tại chõ cho phép cung cấp kịp
thời hỗn hợp bê tông tươi tới ván khuôn và kiểm tra chất lượng trộn. Chất lượng bê
tông phải phù hợp với quy trình công nghệ của công trình.
SƠ ĐỒ CẤU TẠO TỔ HỢP KHIÊN ĐÀO HẦM
• Rôto - 1
• mâm dao - 1
• Gối tựa chống - 1
• Phần đuôi - 1
• Ván khuôn ép - 1
• Ván khuôn tạo hình - 1 (2 bộ)
• Vòng ép - 1
• Hộp giảm tốc - 1
• Motor thuỷ lực với hộp giảm tốc hành tinh - 8
• Vít tải dẫn động thuỷ lực- 1
• Băng tải dẫn động thuỷ lực - 1
• Xi lanh thuỷ lực - 14
• Xi lanh thuỷ lực điều chỉnh vị trí vòng ép - 4
• Xi lanh thuỷ lực điều khiển mâm dao- 8
• Bơm dầu thuỷ lực dẫn động cho các xi lanh thuỷ lực - 2
• Bơm dầu thuỷ lực dẫn động cho các Motor thuỷ lực - 8
• Thùng dầu- 1
• bảng điều khiển - 1
• van điều ống dẫn bê tông - 1
• Xi lanh thuỷ lđẫni chuyển ván khuôn - 4
• ống dẫn bê tông- 1 bộ.
23
• Tấm bảo vệ - 3
• Bộ phận di động - 10

• Máy bơm bê tông khí nén loại 2 м3 - 2
• Trạm trộn bê tông tự động- 1
Первая запись в рубрике посвящена самому большому в мире проходческому
щиту немецкой компании “Херренкнехт АГ” (”Herrenknecht AG”).
Самый большой в мире проходческий щит
Проходческий щит Херренкнехт
Проходческий щит-гигант диаметром 15,2 метра используется для
прокладки автотуннеля через центр Мадрида, проходит за сутки до 22
метров. Тоннель (=туннель) длиной 3650 метров должен избавить столицу
Испании от пробок.
24
Проходческий щит компании “Херренкнехт АГ”, Германия
Компания “Херренкнехт АГ” (Германия) производит тоннелепроходческую
технику для прокладки тоннелей различного назначения в любых
гидрогеологических условиях. По всему миру продано более 1000
микротоннелепроходческих установок Herrenknecht диаметром до 4,2 м, а
также около 350 тоннелепроходческих комплексов диаметром более 4,2 м.
В Москве эксплуатируется около 35 микротоннелепроходческих установок
компании “Херренкнехт АГ” диаметром от 400 до 2 000 мм, а также ~15
установок в других городах России. Кстати, в Москве на строительстве
двухъярусного Серебряноборского тоннеля работает немецкий проходческий
щит Herrenknecht S-250 диаметром 14,2 м.
25