Nghiên cứu biện pháp xử lý và chống đỡ khi thi công đường hầm dẫn lòng qua vùng địa chất yếu công trình thủy lợi ngàn trươi, cẩm trang, hà tĩnh

L IC M

N

Sau m t th i gian thu th p tài li u và nghiên c u, đ n nay lu n v n “Nghiên
c u bi n pháp x lý và ch ng đ khi thi công đ
ch t y u công trình th y l i Ngàn Tr
và đáp ng đ

i – C m Trang - Hà T nh” đã hoàn thành

c các yêu c u đ ra.

V i thành qu đ t đ
quý th y cô Tr

ng h m d n dòng qua vùng đ a

ng

c, tác gi lu n v n xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n

i h c Th y l i trong th i gian qua đã truy n đ t ki n th c

khoa h c, kinh nghi m th c t cho tác gi lu n v n.
c bi t tác gi lu n v n xin đ
V Thanh Te đã h

c bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y GS.TS

ng d n tác gi hoàn thành lu n v n này.

Tác gi xin chân thành c m n b n bè, đ ng nghi p đã t o đi u ki n thu n l i
cho tôi trong su t quá trình h c t p t i tr

ng c ng nh trong quá trình th c hi n

lu n v n này.
Cu i cùng, xin c m t t m lòng, s hy sinh, h tr c a nh ng ng

i thân đã

đ ng viên giúp đ tác gi lu n v n trong su t quá trình h c t p và hoàn thành lu n
v n này.
Hà N i, tháng 03 n m 2015
Tác gi lu n v n

Tr

ng V n

c


B N CAM K T
H và tên h c viên: Tr

ng V n

c.

Chuyên ngành: Xây d ng Công trình thu .
Tên đ tài lu n v n “Nghiên c u bi n pháp x lý và ch ng đ khi thi công
đ

ng h m d n dòng qua vùng đ a ch t y u công trình th y l i Ngàn Tr

i–

C m Trang - Hà T nh”.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng cá nhân tôi. Nh ng
n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c và ch a đ
tr

c ai công b

c đây.
Hà N i, tháng 03 n m 2015
Tác gi lu n v n

Tr

ng V n

c


M CL C
M

U ....................................................................................................................1

1. Tính c p thi t c a

tài .........................................................................................1

2. M c đích c a đ tài .................................................................................................2
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u ...........................................................................2

4. Cách ti p c n và ph
CH

ng pháp nghiên c u .............................................................2

NG 1: GI I THI U T NG QUAN V THI CÔNG

NG H M .....3

1.1. S phát tri n thi công h m trên th gi i ...............................................................3
1.2. S phát tri n thi công h m
1.3. Các ph
1.3.1. Ph

ng pháp m đ
ng pháp m đ

1.4. Các ph

Vi t Nam ...............................................................6

ng h m ........................................................................9
ng h m trong đá c ng .....................................................9

ng pháp thi công đ

ng h m tiên ti n trên th gi i ............................21

1.4.1. Ph

ng pháp thi công h m c a Na-uy (NMT) ...............................................21

1.4.2. Ph

ng pháp thi công h m c a Áo (NATM)..................................................22

1.5. M t s s c th

ng g p trong quá trình thi công đ

ng h m ..........................23

1.5.1. Nguyên nhân gây ra s c k thu t trong quá trình thi công đ

ng h m .......23

1.5.2. M t s d ng s c k thu t đã x y ra trong Xây d ng công trình ng m ........24
1.6. K t lu n ..............................................................................................................27

CH

NG 2: TÍNH TOÁN XÁC

2.1. Ph

NH VÒM PHÁ HO I

NG H M ....28

ng pháp d a trên quan sát th c t và gi thi t vòm áp l c (ph

d a trên đánh giá ch t l

ng pháp

ng đá) ...............................................................................29

2.1.1. Vòm áp l c trên đ nh h m có d ng Parabol hay Elip .....................................30
2.1.2. Áp l c đ t đá đ
2.1.2.3. Ph
2.2. Ph

c xét cho t ng lo i đá .........................................................39

ng pháp Stini ........................................................................................42

ng pháp phân lo i đá đ xác đ nh áp l c đá (còn g i là ph

trên đánh giá s l

ng pháp d a

ng ch tiêu c a đá) .....................................................................44

2.2.1. Phân lo i kh i đá theo Deere – Ph

ng pháp RQD........................................45

2.2.2. Ph

ng pháp c a Lauffer ................................................................................46

2.2.3. Ph

ng pháp c a Bieniawski ..........................................................................47


2.2.4. Ph

ng pháp c a Barton, Lien, Lunde ...........................................................48

2.2.5. Ph

ng pháp Bulucchev .................................................................................50

2.3. Gi i thi u chung v Công trình th y l i Ngàn Tr

i ........................................51

2.3.1. V trí đ a lý ......................................................................................................52
2.3.2. Khí h u và th m th c v t ................................................................................52
2.3.3. Giao thông .......................................................................................................53
2.3.4. Nhi m v d án: ..............................................................................................53
2.3.5. V trí, nhi m v , thông s k thu t c a 2 tuynen TN1, TN2 c a công trình
th y l i Ngàn Tr
2.3.6.

i...................................................................................................54

c đi m đ a ch t và đ a ch t th y v n c a tuynen s 1 và 2.........................55

2.4. Áp d ng tính toán vòm cân b ng c a đ

ng h m th y l i Ngàn Tr

i ............58

2.5. K t lu n ..............................................................................................................59
CH

NG 3: NGHIÊN C U GI I PHÁP GIA C

TUY N

T M TRONG THI CÔNG

NG H M CÔNG TRÌNH TH Y L I NGÀN TR

3.1. Nguyên t c c b n c a ph

I ..............60

ng pháp xây d ng h m NATM ............................60

3.2. Các lo i gia c t m trong xây d ng h m............................................................65
3.2.1. Ph

ng pháp Xi m ng hóa ..............................................................................65

3.2.2. Ph

ng pháp sét hóa .......................................................................................68

3.2.3. Ph

ng pháp Silicat hóa .................................................................................68

3.2.4. Ph

ng pháp đóng b ng nhân t o ...................................................................69

3.2.5. Ph

ng pháp Neo ...........................................................................................71

3.3. L a ch n gi i pháp, tính toán gia c t m cho đ
3.3.1. Tính toán chi u dài neo thép gia c cho đo n đ

ng h m .................................75

ng h m..............................75

3.3.2. Tính toán kh n ng ch u l c c a thanh neo.....................................................76
3.3.3. Tính toán kh n ng ch u l c c a đ u neo........................................................77
3.3.4. Tính toán kho ng cách neo gia c cho đ

ng h m .........................................77

3.3.5. Tính toán chi u dày bê tông phun gia c cho đo n đ
3.4. Quy trình, ph

ng h m .....................78

ng pháp thi công neo thép, phun bê tông gia c cho đ

3.4.1. Quy trình, ph

ng pháp thi công neo thép gia c cho đ

ng h m ....79

ng h m .................79


3.4.2. Quy trình, ph
3.5. K t lu n ch

ng pháp thi công phun bê tông gia c cho đ

ng h m .........81

ng 3 ..............................................................................................82

K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................83
1. K t lu n .................................................................................................................83
2. K t qu đ t đ

c ...................................................................................................83

3. Nh ng h n ch t n t i trong quá trình làm lu n v n .............................................83
4. Nh ng ki n ngh và h

ng nghiên c u ti p ..........................................................84

TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................85


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia ..............................................................4
Hình 1.2: Thành ph ng m

Montreal, Canada .........................................................4

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin,

c ........................................................................5

Hình 1.4:

ng h m qua eo bi n Manche ................................................................5

Hình 1.5:

ng h m d n n

c công trình th y đi n

i Ninh dài 11km, ...............7

dài nh t ông Nam Á hi n nay. ..................................................................................7
Hình 1.6: H m đ

ng b H i Vân đ

Hình 1.7: H m Th Thiêm v

c đ a vào s d ng t tháng 6/2005 ...............7

t sông Sài Gòn ...........................................................8

Hình 1.8: H m Kim Liên – Hà N i .............................................................................8
Hình 1.9: H m tuynel c a công trình th y l i C a
Hình 1.10: Máy đào đ
Hình 1.11: Ph

t – Thanh Hóa ........................9

ng h m TBM ......................................................................10

ng pháp đào toàn ti t di n ...............................................................10

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph

ng pháp b c thang ........................................14

Hình 1.13: ào các b ph n khi thi công h m theo ph

ng pháp vòm tr

c ..........18

Hình 1.14: Th t đào h m theo ph

ng pháp nhân đ . ..........................................19

Hình 1.15: Th t đào h m theo ph

ng pháp phân m nh đào toàn ti t di n..........19

Hình 1.16: Khoan các l v
Hình 1.17: Bên trong đ
Hình 1.18:

t tr

c trên g

ng h m ...............................................21

ng h m th y đi n

ng h m th y đi n

Dâng ..............................................26

Dâng sau khi b s p .......................................27

Hình 2.1: Mô hình tính áp l c đ t đá c a V.Ritter....................................................31
Hình 2.2: S đ cân b ng l c c a t

ng bên ............................................................33

Hình 2.3: Mô hình tính vòm đá áp l c theo ph
Hình 2.4: Ph

ng pháp c a Kommerell. .............34

ng pháp c a Kommerell đ i v i đ t đá b vò nát. ............................35

Hình 2.5 : Mô hình tính áp l c đá theo M.M. Protodiakonov. .................................36
Hình 2.6:

ng h m trong đá có các l p ................................................................40

Hình 2.7: B ng tra theo ph

ng pháp RQD..............................................................46

Hình 2.8: Bi u đ phân lo i kh i đá theo ph

ng pháp Bieniawski ........................48


Hình 2.9: Bi u đ phân lo i kh i đá theo ph

ng pháp h th ng Q ........................50

Hình 2.10: Ph i c nh công trình th y l i Ngàn Tr
Hình 2.11: M t c t sau khi đào đ
Hình 2.12: M t c t vòm cân b ng đ

i ..............................................52

ng h m TN2 ......................................................58
ng h m TN2 .................................................59

Hình 3.1: S đ tính đ xác đ nh thông s l khoan ph t. ........................................66
Hình 3.2: Trình t các công tác xi m ng hóa trong h m. .........................................67
Hình 3.3: S đ đóng b ng đ t. .................................................................................70
Hình 3.4: C u t o thanh thép neo vào đá gia c đ

ng h m ....................................76

Hình 3.5: Chi ti t c u t o thanh neo chêm ................................................................76
Hình 3.6: B trí neo theo theo vòm m t c t ngang đ

ng h m ................................78

Hình 3.7: M t c t ngang h m khi thi công neo b ng máy ........................................80
Hình 3.8: M t b ng, m t c t d c đ

ng h m khi thi công neo .................................80

Hình 3.9: Thi t b đ phun bê tông ...........................................................................81
Hình 3.10: Quy trình b trí thi t b đ phun bê tông .................................................82


DANH M C B NG BI U
B ng 2.1: Tiêu chu n n đ nh t

ng bên th ng đ ng ph thu c vào l c dính C và

góc ma sát trong φ. ....................................................................................................32
B ng 2.2: Kh i l
nghi m hi n tr
B ng 2.3:

ng đ t đá còn d sau khi đ m l i so v i kh i đào ban đ u (thí

ng) ..................................................................................................34

c ng c a các lo i đá theo ph

ng pháp M.M. Protodiakonov. ..........37

B ng 2.4: B ng tra tr s K a ......................................................................................39
B ng 2.5: Phân c p đ a t ng theo Terzaghi v áp l c đá. .........................................40
B ng 2.6: Áp l c đá và v t ch ng đ theo Bierbaumer. ...........................................42
B ng 2.7: Phân c p đ a t ng theo Stini. ....................................................................43
B ng 2.8: Phân lo i kh i đá theo Deere ....................................................................45

B ng 2.9: Phân lo i nhóm đá theo theo Bieniawski .................................................47
B ng 2.10: Các nhóm kh i đá theo Barton, Lien, Lunde..........................................49
B ng 2.11: C p n đ nh c a đá đ

c xác đ nh theo ch s

n đ nh. .........................51

B ng 2.12: B ng k t qu tính toán vòm cân b ng c a TN2 .....................................58
B ng 3.1: H s K 1 theo m c đ n t n c a đá ........................................................72
B ng 3.2: L c dính k t c a c t thép v i v a ............................................................72
B ng 3.3: H s k B theo các hình d ng m t c t và h s đ c ng ............................73
B ng 3.4: C

ng đ tính toán và tiêu chu n c a bê tông phun và v a phun ...........74


1
M
1. Tính c p thi t c a

U

tài

Trên th gi i, công trình ng m đã đ

c phát tri n r t ph bi n và xây d ng

hi n đ i trong các l nh v c giao thông v n t i, khai thác khoáng s n, th y l i, th y

đi n và công trình cho m c đích an ninh qu c phòng….
l nđ
v

c s d ng vào m c đích giao thông nh h m đ

t sông, v

c bi t là các công trình
ng s t, h m đ

ng ôtô đ

t núi đáp ng t i u v yêu c u kinh t - k thu t đ ng th i rút ng n

chi u dài tuy n đ

ng và gi m th i gian đi l i. V i thành ph l n các công trình

ng m, h m ng m đã và đang đ

c xây d ng đ gi i quy t v n đ ách t c giao

thông, làm nhà , gara đ xe và m t s các m c đích quan tr ng khác. Trong l nh
v c Th y l i, th y đi n đ

ng h m đóng vai trò h t s c quan tr ng nh đ

d ng đ d n dòng thi công, d n n
n

cs

c vào nhà máy th y đi n, thoát l khi c n thi t.

c ta nh ng n m g n đây, đã và đang xây d ng m t s công trình ng m

có quy mô nh Th y đi n Hòa Bình, Tr An, Yaly… và g n đây là h m đ
qua đèo H i Vân, đ
dòng h ch a n

ng h m v

cC a

t sông Sài Gòn h m Th Thiêm, đ

ng b

ng h m d n

t,….

Hi n nay, ph n l n các công trình ng m đ

c xây d ng h u h t có đ a ch t

n m trong l p đá c ng. Còn l i các công trình n m trong vùng đ a ch t y u, ph c
t p còn r t ít và khi thi công th

ng x y ra các s c khi n các đ n v g p khó kh n

trong vi c tìm và l a ch n gi i pháp thích h p đ thi công. Do đó kéo dài th i gian
thi công so v i ti n đ đã đ ra gây thi t h i cho Ch đ u t , đ n v thi công tr c
ti p làm nh h

ng đ n hi u qu đ u t c a d án.

i v i công trình th y l i Ngàn Tr

i có 2 đ

ng h m tuynel g p đ a ch t

y u, ph c t p làm s t l m t an toàn gây thi t h i v kinh t c ng nh làm ch m ti n
đ thi công c a c công trình. S c x y ra t i tuynel s 1 công trình th y l i Ngàn
Tr

i không ph i là chuy n hi m g p trong thi công các công trình th y đi n, th y

l i trên c n

c trong th i gian qua. Vi c “Nghiên c u bi n pháp x lý và ch ng

đ khi thi công đ
Ngàn Tr

ng h m d n dòng qua vùng đ a ch t y u công trình th y l i

i – C m Trang – Hà T nh” là vô cùng c p thi t đ tìm ra các bi n pháp

2
thi công phù h p nh m đ m b o an toàn đúng k thu t khi thi công đ
nen c a công trình th y l i Ngàn Tr

ng h m tuy

i nói riêng và các công trình khác trong t

ng

lai.
2. M c đích c a đ tài
D a vào c s lý thuy t và th c ti n đ xác đ nh ph m vi phá ho i và công
ngh x lý khi thi công đ
3.

it

ng h m qua vùng đ a ch t y u.

ng và ph m vi nghiên c u

Trong lu n v n này ch nghiên c u h ng m c đ
c a công trình th y l i Ngàn Tr

ng h m tuynel d n dòng

i sau đó tính toán cho m t đo n đ

ng h m c

th .
4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

4.1. Cách ti p c n đ tài:
Thu th p, phân tích tài li u kh o sát đ a hình, đ a ch t và thi t k đ
c a công trình th y l i Ngàn Tr
thi công trong n

i, tài li u thi công các công trình đ

c và trên th gi i, đ c bi t các đ

ng h m

ng h m đã

ng h m đi qua vùng có đ a ch t

x u ph c t p.
4.2. Ph

ng pháp nghiên c u

K th a, thu th p và phân tích các nghiên c u khi thi công các công trình
đ

ng h m

trong n

c và các n

c tiên ti n trên th gi i.


3
CH

NG 1

GI I THI U T NG QUAN V THI CÔNG

NG H M

1.1. S phát tri n thi công h m trên th gi i
Vi c phát tri n c a xây d ng đ
b và k thu t công ngh đ
đ

ng h m g n li n v i s phát tri n c a thi t

c áp d ng. Trình đ công ngh xây d ng h m t

ng

ng v i yêu c u phát tri n c a s n xu t.
T

xa x a, h m đ

c đào tr i qua các n n v n minh nh

Babylon, Ai c p, Pecxich. Ng

Aztec, Inca,

i c x a đã bi t s d ng các v t c ng nh x

ng,

s ng đ ng v t, các v t c ng và g vào th i ti n s , đ ng, s t thép đã v n minh h n
khi đào h m. Tr i qua hàng th k con ng

i đã dùng l a đ t b m t đá khi đào

h m trong đá, làm đá dãn n và v v n, sau đó phun n

c lên đá nóng, dùng nh ng

d ng c nh n đ nh t đá v n và chèn l i. Cu i th i k trung c do s m r ng giao
th

ng qua l i gi a các dân t c nên c n đ n vi c rút ng n th i gian và quãng đ

đi l i. Do đó ng

i ta xây d ng các h m đ

ng th y n i li n các đ

ng giao thông

ng n cách nhau b i các dãy núi b ng vi c dùng thu c n đ phá đá. H m đ
th y đ u tiên dài 160m đ

c xây d ng trên kênh Langedok

ng
ng

Pháp t n m 1679-

1681.
Vi c xu t hi n đ
h m sau này. H m đ
1930 t i Anh.

ng s t c ng là nguyên nhân thúc đ y s phát tri n c a
ng s t đ u tiên dài 1.190m đã đ

c xây d ng n m 1926-

ng h m càng phát tri n khi v n chuy n qua các ch

ng ng i v t

nh đèo, núi,…
Vào th k XX

các th đô l n trên th gi i đã xây d ng m ng l

ng m đô th hi n đ i, đ c bi t là

Maxcova. D

i đây là m t s các đ

i tàu đi n
ng h m

tiêu bi u trên th gi i qua các th i k :
- N m 1826 – 1830 đ
- N m 1935 đ

ng tàu đi n ng m đ

- N m 1857-1871 đ
li n n

ng h m đ

ng s t dài 119m đ
c xây d ng

c xây d ng

Anh.

Maxcova.

ng h m Mont-Cenis dài 12.850m đ

c xây d ng n i

c Pháp và Ý có đ chênh cao hai đ u c a là 132,28m.
- N m 1872-1882 đ

ng h m Sin-Goithord dài 14.984m n i li n Th y S và Ý.


4
- N m 1896-1906 đ

ng h m Sinplon I dài 19.780m đ

c coi là là dài nh t

th gi i th i b y gi .
- N m 1982

Nh t xây d ng xong đ

- N m 1991 đ

ng h m Dai-Shimizu dài 22km.

ng h m xuyên qua eo bi n Manche n i li n gi a Anh và

Pháp mang tên Euro Tunnel dài 50km.

Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia

Hình 1.2: Thành ph ng m

Montreal, Canada


5

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin,

Hình 1.4:

c

ng h m qua eo bi n Manche


6
1.2. S phát tri n thi công h m

Vi t Nam

T i Vi t Nam, trong th i k chi n tranh ch ng Pháp, ch ng M h m đ

c xây

d ng nhi u song ch y u là h m đ n gi n, ng n ph c v cho quân s , làm kho tàng,
công s ,…Nh ng n m g n đây,

n

ph c t p nói chung và công trình đ

c ta đã b t đ u xây d ng các công trình ng m
ng h m nói riêng theo các tiêu chu n thi t k

và thi công c a Anh, Pháp, Nga, Trung Qu c, Áo v i s l

ng ngày càng t ng lên

nhanh chóng.
i v i h m giao thông: hi n nay Vi t Nam có kho ng 52 h m giao thông
đ

c xây d ng: Tiêu bi u là đ

H Chí Minh và đ

ng h m Th Thiêm n i qu n 1 v i qu n 2 c a TP

ng h m nút giao thông Kim Liên – Hà N i.

i v i xây d ng th y đi n, gi i pháp đ
nhà máy th y đi n nh : Hòa Bình, S n La, A V

ng Nai, Buôn Ku p,…..
s d ng đ

ng h m đ
ng,

c s d ng r t nhi u

i Ninh, B n V , B c Bình,

c bi t đ i v i mi n Trung thì các nhà máy th y đi n

ng h m là gi i pháp t i u đ m b o cho vi c l a ch n v trí xây d ng

đ p dâng và nhà máy.
-

ng H m d n n

c vào nhà máy th y đi n Hòa Bình –sông

à v i công

su t 1.920MW.
-

ng h m d n n

c vào nhà máy th y đi n Yaly – sông Sê San v i công

su t 300MW và 175MW.
-

ng h m d n n

c vào nhà máy th y đi n Dak Mi 4 – Qu ng Nam v i

công su t 220MW.
-

ng h m d n n

c vào nhà máy th y đi n C a

t – Thanh Hóa v i công

su t 97MW.
-

ng h m b qua đèo H i Vân – đèo Ngang dài 6,7km.
i v i các h th ng th y l i có:

-

ng h m d n n

ct

i thu c tr m b m Nghi Xuân – t nh Hà T nh dài

160m.
-

ng h m d n n

-

ng h m Truông Kh t đ d n n

An dài 550m.

c thu c h th ng đ p dâng H ng

i – Cao B ng.

c công trình đ u m i

ôL

ng - Ngh


7

Hình 1.5:

ng h m d n n

c công trình th y đi n

i Ninh dài 11km, dài nh t

ông Nam Á hi n nay.

Hình 1.6: H m đ ng b H i Vân đ

c đ a vào s d ng t tháng 6/2005


8

Hình 1.7: H m Th Thiêm v

t sông Sài Gòn

Hình 1.8: H m Kim Liên – Hà N i


9

Hình 1.9: H m tuynel c a công trình th y l i C a
1.3. Các ph
1.3.1. Ph

ng pháp m đ
ng pháp m đ

t – Thanh Hóa

ng h m

ng h m trong đá c ng

Trong đá c ng không phong hóa t c là kh i đá đ c ch c, ít khe n t không có
l p xen k p g m các ch t nhét chèn là đ t ho c đá phong hóa thì vi c đào đ

ng

h m có th ti n hành mà không c n s gia c nào trên toàn m t c t. Có th s d ng
ph

ng pháp c gi i toàn b (TBM) ho c công ngh đào đ

ng h m truy n th ng

ph bi n là khoan n .
1.3.1.1. Ph

ng pháp đào b ng máy khoan đ

Máy khoan đ

ng h m (TBM)

ng h m TBM là h th ng xúc và v n chuy n đ t đá đào b ng

b ng chuy n đã tr nên ph bi n trong vi c thi công h m m t cách nhanh chóng.
Ngày nay TBM có th khoan đ
ho c khi các ph

c t i đa 1000m/tháng, nh ng n u g p đ a ch t x u

ng pháp ch ng đ không duy trì đ

cđ

n đ nh c a h m cho

đ n khi thi công l p v h m cu i cùng, thì t c đ có th nh h n 50m/tháng.
u đi m c a ph

ng pháp là đào v i t c đ nhanh, ít xáo tr n đ n các kh i đá

xung quanh h m, đào đ n đâu chuy n t i đ t đá g n s ch đ n đó.
vi c đi l i đ m b o, g n g
khoan n .

i u ki n làm

ng h m s ch và sáng s a h n nhi u so v i ph

ng pháp


10
Nh

c đi m c a ph

ng pháp này là không đào đ

cđ

ng h m có tuy n

cong, gãy g p, m t c t không tròn, c u trúc đ a ch t n t n nhi u, có n t gãy ho c
m t c t có nhi u l p đ a ch t khác nhau. Khi đào các tuy n đ

ng h m ng n thì r t

lãng phí.

Hình 1.10: Máy đào đ
1.3.1.2. Ph
Ph

ng h m TBM

ng pháp đào toàn ti t di n

ng pháp này áp d ng trong đá n đ nh có đ c ng fk≥4 và đ i v i nh ng

h m có ti t di n ngang ≤120m2. G

ng đ

c m m t l n trên toàn ti t di n ngang

h m, d ng vì ch ng t m r i xây v h m v nh c u.

Hình 1.11: Ph

ng pháp đào toàn ti t di n

- ào toàn ti t di n không c n ch ng đ ho c ch ch ng đ n gi n


11
Tr

ng h p này ti n hành đào h m theo cách tu n t t c là khoan và th i đá

không đ ng th i. Trong nh ng kh i đá c ng, toàn kh i v i fk=15÷20 không c n
ph i ch ng đ . V i kh i đá n t n thì dùng các lo i vì ch ng nh nh neo k t h p
v il

i thép bê tông phun ho c t h p neo + bê tông phun.

Ph

ng pháp này cho phép t n d ng t i đa các thi t b thi công có công su t

l n, th c hi n thi công theo ti n đ và t c đ đào h m l n (150-200m/tháng đ i v i
h m ti t di n nh ; 100-150m/tháng đ i v i h m ti t di n trung bình, 80-120m/tháng
đ i v i h m ti t di n l n).
- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng c ng
Khi có hi n t
công b ng ph

ng t ng áp l c đ a t ng và gi m đ

n đ nh c a nóc h m, n u thi

ng pháp đào toàn ti t di n thì s d ng vì ch ng c ng là các vòm

kim lo i. V i h ch ng nh v y, các vòm kim lo i đ

c gi ng v i nhau và chêm

c ng vào đá đ t o nên m t h c ng, kho ng tr ng gi a các vòm và nóc h m đ

c

chèn b ng các t m bê tông c t thép và l p đ y b ng g ho c đá. Vòm kim lo i đ

c

ch t o b ng thép ch I có kích th
sát g

n đ nh c a vì ch ng vòm không đ m b o nó s đ

c đ bê tông

ph đi trên toàn chu vi h m. Kho ng tr ng ch a đ bê tông k t g

ng đào trong

tr

ng. Khi đ

c tính toán, đ t cách nhau t 40-80cm đ n t n

ng h p này không đ

c l n h n 100m.

Vi c d ng vì ch ng b ng vòm kim lo i là m t khâu khó kh n và t n kém, đòi
h i chi phí kim lo i khá l n và không tháo ra đ
Cho nên lo i vì ch ng này nên dùng
trong đá không đ

c khi đ bê tông v h m v nh c u.

nh ng đo n h n ch c a tuy n h m khi đào

n đ nh.

- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng liên h p
Trong các lo i đá n t n có fk=2÷3 th
bi n t
Ph

ng c a ph

ng x y ra s t l ng

i ta s d ng các

ng pháp đào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng liên h p.

ng pháp này t ng b

c t o ra

xung quanh h m trong quá trình đào lo i vì

ch ng t m có kh n ng đ a kh i đá xung quanh vào cùng làm vi c đ đ n gi n hóa
c u trúc c a vì ch ng. M t trong các b ph n lo i vì ch ng này là neo, b ph n khác
c a nó là bê tông phun. Trong m t s tr
ng

ng h p d

i s b o v c a bê tông phun

i ta ti n hành xi m ng hóa kh i đá xung quanh h m. Vì ch ng liên h p t neo,


12
bê tông phun và xi m ng hóa kh i đá có th ti n hành ngay trên toàn b ho c t ng
ph n c a chu vi h m trên đo n h m dài 40-50m.
Ph

ng pháp này đã áp d ng đ đào ph n trên h m thi công c a th y đi n Hòa

Bình, th y đi n Nurek

Tatgikistan có nh p thông th y 11,6m, cao 7,6m.

c bi t

th y đi n Nurek h m n m trong đá cát và đá alverolit fk=2÷3. Vì ch ng liên h p
đ

c s d ng v i trình t nh sau: l p bê tông phun đ u tiên phun tr c ti p lên đá

ngay sau khi n mìn và thông gió. Ti p theo đ t các neo bê tông c t thép theo
ph

ng pháp bán kính chi u dài 2,7m, b

10cm, phun
ng

c 1,5m. L p bê tông phun th 2 dày

đo n h m cách g

ng 10-12m. Khi có xu t hi n v t n t bê tông phun

i ta treo lên đ u neo m t l

i thép d=6mm và phun bê tông m t l n n a. Vi c

xây v h m v nh c u ti n hành

kho ng cách t i g

ng là 100m.

- ào toàn ti t di n v i vi c s d ng vì ch ng m m
Trong các đá y u lo i d o, áp l c đ a t ng t ng t t . Khi đào h m có ti t di n
t 40-90m2 thì vi c áp d ng ph
qu .

u tiên ng

ng pháp đào có s d ng vì ch ng m m là hi u

i ta ch ng b ng vì ch ng có kh n ng bi n d ng, chêm chèn ch c

vào đá. Sau đó khi áp l c và đ lún c a chu vi đã n đ nh thì ti n hành xây v v nh
c u đ gi vì ch ng đã d ng ban đ u. Vì ch ng phía ngoài th

ng dùng neo ho c vì

ch ng vòm m m và bê tông phun chi u dày 10-15cm có l

i thép. V bên trong

th

ng là bê tông ho c bê tông c t thép toàn kh i có tính đ n vì ch ng đã d ng, có

ngh a là chi u dày gi m đi vì có s phân b l i t i tr ng lên vì ch ng ban đ u và v
v nh c u.
Ph

ng pháp này khi th c thi là khá ph c t p và đòi h i ph i th

ng xuyên

theo dõi bi n d ng c a nóc và vách h m. Nh ng bi n d ng này có th x y ra trong
vòng 6 tháng ho c h n.
Ph

ng pháp này có th s d ng trong nh ng đi u ki n đ a ch t công trình đ c

bi t nh phi n sét, sét, đá bi n ch t ho c argilit d o, t c là các lo i đá có tính t
bi n t t d n, không xu t hi n t i tr ng m t phía, d làm gãy l p bê tông phun.
- ào toàn ti t di n v i vi c dùng ván khuôn d ng t m ghép di đ ng


13
Trong các lo i đá n t n m nh, d s t l có th áp l c đ a t ng
h m, h m có ti t di n ≤70m2, đôi khi ng

nóc và vách

i ta dùng công ngh đào h m đ c bi t có

s d ng ván khuôn d ng t m ghép di đ ng. Ph
lót mác th p làm vì ch ng t m. Bê tông này đ

ng pháp này th

c đ nh nh ng đ t ván khuôn ng n

di đ ng. Sau m i l n n mìn và th i đá ng

i ta kéo tr

ván khuôn dài kho ng 4m đ t trên đ tr

t ván khuôn th

t.

ng dùng bê tông

t vào sát g

ng m t đ t

ng có c u t o là m t

h vòm liên k t v i nhau thành m t k t c u không gian, m t ngoài có hàn thép t m
làm ván khuôn, có các c a s bê tông.
Th c t áp d ng ph
v

ng pháp này ch ra r ng t c đ đào h m th

ng không

t quá 30m/tháng. M t khác do c u t o c a các đ t ván khuôn di đ ng nên đòi

h i đào v

t l n và đôi khi ch t l

kh i đá nhô ra. Do đó th

ng c a l p bê tông lót không đ m b o do các

ng ch dùng đ thi công các đo n h m ng n.

Trong đá có đ c ng fk=1,5 và l n h n th

ng ch đào toàn ti t di n khi

trên

nóc h m có m t l p đá n đ nh và đ m b o an toàn khi dùng các b vì ch ng đ
s n, đ nh hình đ ch ng nóc, vách h m và g

ng cùng v i vi c s d ng các thi t b

đ l p ráp v h m l p ghép ngay sau khi t o g
công b ng ph

ng pháp này có th b ng khoan n mìn ho c b ng búa chèn cùng

v i vi c d ng vì ch ng t m
Ng

ng. Công tác đào đ t đá khi thi

nóc h m và c

i ta có th t ng giá tr c a b

m tg

ng.

c đào ph thu c vào đ

n đ nh c a đ a t ng

lên m t chi u dài c a đ t v l p ghép trong các đ a t ng có fk=3 ho c hai đ t v l p
ghép trong đá c ng ít n t n h n ho c khi có

trên nóc h m m t l p đá n đ nh

chi u dày không nh h n 5m. Công tác đào đ t đá và ch ng g
nh các sàn công tác di d ng c a thi t b l p ráp v h m.

ng đ

c ti n hành

khoan g

ng có th

dùng các lo i khoan tay ho c máy khoan t hành.
Vi c gia c t m ph n nóc g

ng h m trong các lo i đá c ng ho c đá sét n đ nh

nh các gi di d ng l p trên các thi t b ráp v h m ho c nh h ván đ t trên các
quang treo ch s n g n vào ph n trên c a v h m. Vì ch ng t m s d ng có th là
neo. Trong đá y u ho c m t g
l

ng đào không n đ nh có th ch ng b ng ván ho c

i thép trên các khung ép ch t vào b m t g

ng nh các ng di chuy n đ

(d ng xilanh) g n trên các thi t b l p ráp v h m. Áp d ng ph

c

ng pháp đào toàn


14
ti t di n có s d ng thi t b l p ráp v h m là khá khó kh n nên khi áp d ng ph i có
lu n c c n th n, ch t ch t
h m. T c đ đào c a ph
1.3.1.3. Ph
Ph

ng ng v i đi u ki n đ a ch t công trình c a tuy n

ng pháp này n u t ch c t t th

ng là 50m/tháng.

ng pháp b c thang

ng pháp này đ

c s d ng ph bi n đ xây d ng các h m l n có chi u dài

không h n ch n m trong đi u ki n đ a ch t công trình thu n l i (fk≥4) v i h m có
ti t di n l n h n 100m2 và chi u cao l n h n 10m.
Ti t di n ngang c a h m đ
g

c chia ra làm các m nh r i đào tu n t ra trên toàn

ng. Vi c phân chia ti t di n ph i đ m b o s

n đ nh c a h m trong quá trình thi

công và vi c làm đó s gi m b t khó kh n cho công tác khoan đào và xây v h m
bê tông. Có 3 cách m g
i v i ph

ng là b c thang trên, b c bên và b c d

i.

ng pháp này có th s d ng hai s đ thi công:

* Theo s đ I: Trong ph n d

i h m ti n hành đào h m d n trên su t chi u dài

h m. Ti p theo s d ng ph n h m d n này làm m t thoáng ti n hành đào ph n c
b n c a h m.
* Theo s đ II:
d
nh

u tiên đào ph n d

i h m trên su t chi u dài h m. T ph n

i ti n hành khoan r i làm s p ph n trên. Ph

ng pháp này khi áp d ng có nhi u

c đi m nên trong th c t ít dùng.

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph

ng pháp b c thang


15
a) Ph

ng pháp b c thang trên; b) Ph
c) Ph

- Ph

ng pháp b c bên đ

ng pháp b c thang bên;

ng pháp b c thang d

i

c s d ng đ đào b c trên c a h m nh p l n khi b

r ng h m ≥20m trong đá n đ nh và khi h m có b r ng nh h n tr s trên nh ng
đá n t n d s t l trong quá trình đào.
Ng

i ta th

ng s d ng ph

ng pháp này trong nh ng tr

ng h p khi mà đào

ph n gi a sau đó đào hai bên h m thì n đ nh c a nóc h m v n đ m b o. B ng cách
nh v y s cho phép ch ng đ nóc h m k p th i và ch c ch n trên m t chi u dài
h m l n và c ng cho phép s d ng h p lý các thi t b khoan và xúc đá.
- Ph
tu n t .

ng pháp b c thang d

i: Vi c xây d ng h m đ

u tiên trên su t chi u dài h m ng

đ i v i ph

c th c hi n m t cách

i ra đào ph n trên c a ti t di n (nh

ng pháp đào h m toàn ti t di n). Sau đó đ bê tông ph n vòm

cách k t g

kho ng

ng là 250 – 300m. Khi chi u dài h m nh h n 300m thì có th đào

ph n trên và ch ng đ t m trên toàn h m r i m i xây v v nh c u (bê tông). Sau khi
đ bê tông vòm m i ti n hành đào b c d
ti n hành đào b c d

i. Cu i cùng (sau khi đ bê tông v ) m i

i. Cu i cùng ch ng 10m n u có thi t b đ đ bê tông c vòm

thì vi c xây d ng v h m có th ti n hành làm m t b

d

c, sau khi đã đào xong ph n

i.
Chi u cao h p lý nh t c a b c d

i là 8-10m. N u chi u cao b c d

ic ah m

l n h n 10m thì ph i chia làm nhi u b c. Sau khi đào m i b c ph i gia c hai bên
vách trên su t chi u dài h m.
u đi m c a ph

ng pháp b c thang d

i:

+ Khi thi công các h m có ti t di n l n h n 100-120m2 n m trong đi u ki n đ a
ch t công trình bi n thiên trong m t kho ng r ng.
+ Cho kh n ng gia c nhanh ph n nóc h m, nh t là trong nh ng đo n đ a t ng
phá ho i và có th chuy n nhanh sang ph
t ng y u. Ph

ng pháp khác khi chuy n vào đo n đ a

ng pháp này c ng cho kh n ng s d ng các thi t b có n ng su t

cao, ti n đ thi công l n (120m/tháng ph n trên, 250m/tháng

các b c d

i), gi m


16
giá thành công tác khoan m t cách đáng k , nh t là

b cd

i khi s d ng các l

khoan nghiêng và an toàn trong thi công khi đã có vòm bê tông.
Nh

c đi m c a ph

h m so v i ph
đ bê tông t

ng pháp b c thang d

i: Làm t ng th i h n thi công toàn

ng pháp đào toàn ti t di n. N u nh ký hi u t c đ đào b c d

i và

ng là v1, t c đ đào b c trên và đ bê tông là v2 thì t c đ xây d ng

toàn h m s là: V=v1.v2/( v1.v2). Theo công th c này d nh n th y n u t c đ đào
b c trên là 100m/tháng, b c d

i là 150m/tháng thì t c đ đào h m không v

t

60m/tháng hay nói cách khác ch b ng 60% t c đ đào b c trên.
Ph

ng pháp b c thang d

i đã s d ng đ thi công h u h t các h m c a t h p

ng m Hòa Bình, h m d n dòng c a th y đi n Yaly,….
1.3.2. Ph

ng pháp m đ

Khi đào đ

ng h m trong đ a t ng y u

ng h m trong các đ a t ng không n đ nh ho c kém n đ nh, yêu

c u ph i gia c và s s ng k t c u ch ng đ khoang đào đ ch u áp l c l n c a kh i
đá xung quanh kh i đào tác d ng lên.
1.3.2.1. Ph
Ph

ng pháp đào h m b ng máy đào chuyên d ng

ng pháp này g i là ph

ng pháp đào m t l n toàn b m t c t đ

ng h m.

Có th chia làm hai lo i tùy theo m c đ c gi i hóa c a vi c thi công: C gi i 1
ph n (g i t t là ph

ng pháp khiên) và c gi i toàn b máy đào (TBM):

Khiên là m t v thép, ti n v phía tr
t a lên đ u đo n v đ

ng h m đã thi công xong.

thu c vào t c đ đ bê tông đo n v h m d
ph

c theo chu k nh nh ng kích th y l c
dài c a chu k khiên ph

i s b o v c a khiên.

ng pháp này là không c n ch ng đ , đá đào ra đ

u đi m c a

c xúc ngay vào b ng t i, đ c

bi t n u dùng búa h i đ đào thi t c đ thi công s r t nhanh. Có th đào theo 4 s
đ tùy thu c vào đi u ki n đ a ch t c a t ng công trình c th nh sau:
Tr

ng h p 1:

ào trong đ t m m, không có n

sét,…). Tuy nhiên n u g p đá t

c ng m (ví d : đá ph n,

ng đ i c ng, ít dính c ng có th dùng khiên có h

th ng đào chuy n đ ng ki u v tinh. Khi v a đ t có l n đá t ng thì ph i có hai l
dao, l

i c t dao đ u c t đá, l

i dao sau c t đ t.

i


17
Tr

ng h p 2:

ào trong đ t không n đ nh (ví d : cát bão hòa n

c u đ có th đào là phía trên t ng bão hòa n
G p ch sét m ng s d n t i b b c đ t, n
Tr

ng h p 3:

ào d

im cn

c ph i có t ng sét dày không th m.

c tràn vào.

c ng m. Dùng v a Betonite phun th m vào

trong đ t đ t ng đ c k t, đào đ t không b tr
g

c). Yêu

t. S đ này có tác d ng khi

ng đào không n đ nh, d b s t xu ng. S d ng đ u khiên kín, có l đ cho đ t

và v a ch y ra. C n l u ý ph i có thi t b tách v a Betonite ra kh i đ t.

Tr

ng h p 4:

ào trong đ t l n n

đào, đ t trong phòng kín

c, dùng áp l c n

đ u khiên, có đ

ng thoát đ t và n

c ép đ t vào g

ng

c ra. C ng s d ng

khiên có c u hình kín.
ào c gi i toàn b b ng máy đào đ

ng h m TBM trong đ t m m là phát

tri n t máy đào TBM trong đá c ng. Tuy nhiên n ng su t đào s th p h n.
1.3.2.2. Ph
Ph
đáy đ

ng pháp vòm tr

c

ng pháp này đ bê tông vòm tr

c sau đó m i đào đ bê tông t

ng và

ng h m. Áp d ng v i các lo i đ t đá n t n nhi u, đá m m có h s đ c ng

(fk<4) và k t h p v i n phá.
Ph

ng pháp vòm tr

toàn b ph n vòm tr

c có d ng bi n t

ng: M t h m d n, hai h m d n, và

c, …

- S đ m t h m d n (hình 1.4-a):

u tiên đào h m d n trên (1) sau đó m

r ng ph n vòm (2) và đ bê tông v cho ph n vòm. Ti p theo d

is b ov c a

vòm ti n hành đào ph n gi a (3) và m r ng ph n (4), (5) r i xây ph n t
v h m. Cu i cùng đào và đ bê tông ph n đáy h m (6). S đ này đ
xây d ng nh ng ph n h m trong đá y u, không ng m n

ng c a

c s d ng đ

c.

- S đ hai h m d n (hình 1.4-b): áp d ng đ xây d ng h m có hi u qu h n
trong đá y u ng m n

c.

- S đ ph n vòm v

t tr

c (hình 1.4-c): Dùng đ m không gian h m theo

nh ng ph n l n h n các s đ trên.

i u này ch th c hi n đ

c trong các đ a t ng

n đ nh h n. B t đ u thi công t vi c đào ph n trên (1), ch ng đ t m b ng vòm
kim lo i r i ti n hành đ bê tông ph n vòm c a v h m. D

i s b o v c a vòm bê