CHƯƠNG VII Máy và thiết bị phụ trợ

CHƯƠNG VII
Máy và thiết bị phụ trợ
§ 7.1 Máy và thiết bị thông gió công trường tuyến ngầm
I. Sự cần thiết của công tác thông gió công trường tuyến ngầm
Khác với khí trời, không khí trong các công trình ngầm ngoài các chất khí
như ôxy, nitơ, cácbonic, còn có các chất khí gây độc hại cho cơ thể con người:
oxit cácbon (CO), ôxit nitơ (NO 2), ôxit lưu huỳnh (SO2), sulfua hiđrô (H2S)… Ở
một số vùng còn có khí mêtan (CH4), là loại khí rất dễ gây cháy và nổ. Ngoài ra,
nhiệt độ và độ ẩm trong các công trình ngầm cũng thay đổi, khác với khí trời,
mức độ nhiễm bụi trong hầm lò cũng rất cao.
Tập hợp các hiện tượng nêu trên gây ảnh hưởng xấu đến điều kiện làm
việc của con người, cũng như đến máy móc, thiết bị trong quá trình thi công.
Thông gió công trường tuyến ngầm là công tác không thể thiếu được
trong hoạt động xây dựng công trình ngầm nói chung và đặc biệt là tuyến
ngầm, nhằm thường xuyên thay đổi không khí trong ngầm kín bằng khí trời,
bảo đảm điều kiện làm việc an toàn vệ sinh môi trường cho con người và cho
sản xuất.
Trình tự thông gió cho các tuyến ngầm trong thời gian thi công được xác
định theo sơ đồ thông gió, và được điều chỉnh thường xuyên để phù hợp với
chiều dài cũng như thực trạng giai đoạn thi công. Tất cả mọi thay đổi về vị trí
của gương đào, cửa thông gió, tường chắn, cầu gió, các quạt thông gió cục bộ
đều phải thể hiện trong bản vẽ bình đồ thông gió trong mỗi phiên giao ca.
II. Các phương pháp thông gió công trường tuyến ngầm:
Có 3 phương án thông gió công trường tuyến ngầm sau:
-

Thông gió hút

-

Thông gió đẩy

-

Thông gió liên hợp

Thông gió kiểu hút

Thông gió kiểu đẩy

Thông gió kiểu liên hợp cả hút và đẩy

Hình 7.1 ba phương án thông gió công trường tuyến ngầm
1) Thông gió kiểu đẩy và sơ đồ bố trí thiết bị.
Quạt gió phải đặt trên mặt đất với khoảng cách tối thiểu ≥ 10 m để tránh
hút ngược khí bẩn vào công trường hình 7.2 . Ống dẫn khí sạch 7 có đường
159


kính tối thiểu 0,3 m nối quạt gió trung tâm 10 đưa khí sạch vào gương đào qua
rơ le kiểm soát lưu lượng dòng khí sạch 5. Rơ le kiểm soát lưu lượng dòng khí
sạch 5 có nhiệm vụ kiểm soát lưu lượng khí được đẩy vào gương đào được đặt
cách gương đào tối thiểu 15m lớn hơn sẽ có sự dò dỉ dẫn tới các thông số kiểm
soát không chính xác. Miệng ống 7 cách gương đào không quá 8 m, nếu lớn
hơn sẽ không thể đẩy hết khí bẩn tại gương đào. Ống dẫn khí sạch 7 thường
dùng là ống gió mềm có đường kính tối thiểu 0,3 m được treo vào nóc tunnel
và được treo về một bên hông , cách hông và nóc lò 20cm

Hình 7.2 Sơ đồ bố trí thiết bị trong thông gió gương đào tuyến tunnel:
1 – dòng khí sạch; 2 – gương đào; 3 - khoảng cách tối đa ≤ 15 m tính từ gương đào tới vị trí đặt
rơ le khiểm soát lưu lượng dòng khí sạch 5 tới gương đào; 4 - khoảng cách tối đa từ ống dẫn

khí sạch ≤ 8 m; 6 - dòng khí bẩn; 7 - ống dẫn khí sạch; 8 - giếng đứng; 9 - khoảng cách tối
thiểu ≥ 10 m tính từ giếng đứng tới quạt gió trung tâm 10; 11 - tuyến tunnel đang thi công

Khí sạch được đẩy vào cưỡng bức nhờ quạt trung tâm 10, khí bẩn được
đẩy ra theo đường ngầm không cần ống.
Ưu điểm của phương pháp:
- An toàn đối với các đường lò đang đào có khí nổ.
- Tác dụng thông gió tốt và nhanh.
- Sự rò gió trên đường ống phù hợp với quá trình làm giảm sự tăng khí
độc hại dọc tunnel, khi luồng gió bẩn từ gương lò trở ra theo đường lò.
- Gương lò, nơi có người và thiết bị làm việc được thông gió bằng luồng
không khí sạch trực tiếp
2) Thông gió kiểu hút và sơ đồ bố trí thiết bị.
160


Là phương pháp thông gió mà áp suất không khí ở mọi điểm trong tunnel
đặc biệt vị trí gần gương đào, khi quạt làm việc đều nhỏ hơn áp suất khí trời.
Nhờ đó áp suất khí trời sẽ tràn vào các đường lò, còn không khí trong các
đường tunnel sẽ được quạt hút ra đẩy qua quạt ra ngoài trời một cách cưỡng
bức.

a)

b)

Hình 7.3 Thông gió tunnel khiểu hút- Giảm áp toàn tuyến để không khí sạch
ngoài trời tự hút vào nhờ sự chênh lệch áp suất:
a)Thông gió tunnel kiểu hút với ống hút: 1 – gương đào; 2 - khí hỗn hợp trước gương đào bị hút
vào ống cưỡng bức nhở quạt cục bộ hoặc quạt trung tâm; 3 - ống dẫn khí bẩn; 4 – khí bẩn; 5 –

khí sạch tự hút vào dọc theo tunnel.
b) hút khí cưỡng bức và vách ngăn: 1 – khí sạch; 2 vách ngăn dọc tunnel; 3 – gương đào nơi
khí sạch đẩy và khí bẩn bị hút cùng đi sang phia bên đối diện của vách ngăn dọc; 4 – khí thải;
5 - giếng thông khí.

Phương án hình 7.3.a quạt gió được đặt trên mặt đất để hút hoặc đặt tại
miêng sáo dưới của ống dẫn khí thải số 3 ngay tại gương đào hoặc đặt nhiều
quạt nối tiếp cho phép sử dụng nhiều quạt công suất nhỏ. Phương án hình
7.3.b quạt đặt trên miệng giếng thông khí 5 để hút khí cưỡng bức hoặc dùng
các vách ngăn kết hợp với hút gió cục bộ.
Ưu điểm của phương pháp thông gió hút
- Do áp suất mọi điểm trong các đường lò đều nhỏ hơn áp suất khí trời,
cho nên khi gặp sự cố, quạt ngừng làm việc, áp suất không khí trong lò dần dần
tăng lên bằng áp suất khí trời nhờ dòng khí sạch vẫn tiếp tục đi vào mặc dù
quạt ngừng hoạt động. Cùng với việc dừng các máy thi công thì không khí
trong lò vẫn sạch nhờ khí sạch chảy vào.
161


- Khi sử dụng nhiều quạt gió hút đặt ở các cánh hoặc các đoạn tunnel sẽ
có tác dụng nâng cao cường độ và hiệu quả thông gió. Đồng thời cho phép sử
dụng quạt có công suất nhỏ hơn.
Nhược điểm của phương pháp thông gíó hút:
- Các quạt gió hút gió bẩn chứa nhiều bụi và khí có hại sẽ tập trung qua
rãnh gió và qua quạt nên quạt làm việc nhanh bị bẩn, phải thường xuyên làm
sạch bụi ở các cánh quạt gió.
- Khi sử dụng nhiều quạt làm việc song song với nhau thì hiệu suất của
các quạt sẽ bị giảm đi, việc điều chỉnh lưu lượng gió sẽ phức tạp hơn nhiều,
tiêu thụ năng lượng tăng lên vì một số trong những quạt đó sẽ làm việc không
kinh tế, tính ổn định của mạng gió kém.

Tóm lại, phương pháp thông gió hút nên được áp dụng ở tuyến ngầm có
độ sâu khoảng từ > 100 m, địa chất ổn định và không có những khe nứt thông
với khí trời.
3) Thông gió kiểu liên hợp
Với phương pháp này, một phần các tuyến có áp suất dư (lớn hơn áp suất
khí trời) do quạt đẩy tạo nên, còn một phần khác do quạt hút tạo nên áp suất
chân không (nhỏ hơn áp suất khí trời). Mặt khác trong đường lò sẽ có những
vùng mà ở đó áp suất không khí bằng áp suất khí trời, sự rò gió giữa vùng đó
và mặt đất sẽ không sảy ra ngay cả khi tuyến ngầm được đặt không sâu. Sơ đồ
bố trí thiết bị hình 7.4.

Hình 7.4. Sơ đồ nguyên lý phương pháp thông gió liên hợp đẩy – hút:
1 - quạt đẩy; 2 - đoạn tunnel áp suất cao hơn khí quyển; 3 - đoạn tunnel áp suất thấp hơn khí
quyển; 4 - quạt hút

Ưu điểm của phương pháp thông gió liên hợp:
- Có thể áp dụng để loại trừ sự rò gió giữa mặt đất với đường lò qua vùng
khai thác khoáng sản.

162


- Hạ áp chung của mỏ được phân chia thành hai thành phần tương ứng
với quạt đẩy và quạt hút làm cho độ chênh áp giữa không khí trong lò và ngoài
trời giảm đi.
Ngoài ra còn có khái niệm 2 sơ đồ thông gió tuyến công trình ngầm đó là:
Thông gió trung tâm toàn tuyến và thông gió cục bộ

a)

b)

Hình 7.4. Hai sơ đồ thông gió tuyến công trình ngầm:
a) thông gió trung tâm toàn tuyến; b) thông gió cục bộ theo theo nhánh tunnel

III. Các thiết bị thông gió và công dụng của chúng
1) Quạt thông gió tuyến ngầm
- Quạt gió là nguồn động lực duy nhất để thông gió cho công trình ngầm.
- Quạt gió là thiết bị duy nhất tạo áp suất dương hoặc âm cho tuyến ngầm
tạo điều kiện cho trao đổi khí
Phân loại quạt
2) Phân loại quạt theo các dấu hiệu sau:
a) Theo nguyên lý hoạt động: Quạt chia làm hai nhóm chính là quạt gió
hướng trục và quạt gió ly tâm.
+ Quạt gió hướng trục : Là loại quạt có hướng gió vào và hướng gió ra
khỏi bánh công tác của quạt đồng phương với trục của quạt.

Hình 7.5. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động quạt thông gió tuyến
ngầm loại hướng trục:
1 – Dòng khí hút; 2 – khí được đẩy đi theo hướng dọc trục tới ống dẫn khí;3 – cánh quạt có thể
điều chỉnh góc nghiêng so với trục của quạt

- Ưu điểm: Hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn. Có thể điều chỉnh được lưu
lượng quạt bằng cách thay đổi góc nghiêng cánh công tác.

163


- Nhược điểm: Tiếng ồn lớn, cấu tạo phức tạo, bảo quản và sửa chữa khó
khăn.

+ Quạt gió ly tâm: Là loại quạt có hướng gió ra khỏi bánh công tác vuông
góc với trục quạt.
Ưu, nhược điểm ngược với quạt hướng trục.

Hình 7.6. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động quạt thông gió tuyến
ngầm loại hướng ly tâm:
1 – dòng khí hút nhờ áp suất âm giữa các cánh quạt; 2 – các cánh quạt; 3 – dòng khí bị đẩy đi
do lực ly tâm.

b) Phân loại quạt theo nhiệm vụ công tác
Có ba loại: quạt chính, quạt phụ và quạt cục bộ.
1. Quạt gió chính: Là quạt gió làm nhiệm vụ thông gió cho toàn bộ tuyến
hoặc một khu vực lớn có tính chất gần như độc lập. Quạt gió chính thường đặt
trên mặt đất, đôi khi trong điều kiện đặc biệt thì đặt trong tuyến ngầm. Quạt gió
chính thường là quạt lớn có công suất từ vài chục đến hàng ngàn KW, có lưu
lượng từ hàng chục đến vài trăm m 3/s, nó hạ áp suất bằng mấy chục đến vài
trăm kg/m2.
2. Quạt gió phụ: Làm nhiệm vụ tăng cường lưu lượng gió cho một khu vực
nào đó đã được thông gió bằng quạt chính, nghĩa là quạt gió phụ có nhiệm vụ
điều chỉnh lưu lượng gió do quạt gió chính tạo ra cho phù hợp với yêu cầu sản
xuất.
3. Quạt gió cục bộ: Làm nhiệm vụ thông gió cục bộ cho các đường tunnel
cụt hay các đường lò chuẩn bị khi đang đào.
C) Phân loại theo hạ áp suất của quạt:
- Quạt có hạ áp nhỏ

: hq < 100kg/m2.

- Quạt có hạ áp trung bình

: hq = (100 - 300)kg/m2.

- Quạt có hạ áp lớn

: hq > 300kg/m2

2) Tường chắn trong mạng lưới thông gió tuyến ngầm:
164


Tường chắn trong mạng lưới thông gió tuyến ngầm có nhiệm vụ ngăn
từng khoang không gian tuyến ngầm hoặc một đoạn tuyến ngầm cụt tạo điều
kiện cho việc thay đổi khí cục bộ nhanh và triệt để hơn. Theo vật liệu làm ra
tường chắng có những loại sau: Tường chắn bằng bê tông, bằng gỗ, bằng thép
và đôi khi còn được xây bằng gạch.
Tường chắn trong mạng lưới thông gió tuyến ngầm thường được làm
với cửa ra vào để công nhân ra hoặc vào khoang đó khi cần thiết.

c)
a)
b)
Hình 7.7. Các kiểu kết cấu tường chắn phân đoạn tunnel để thông gió:
a) Tường chắn bằng bằng gỗ b) Tường chắn bằng xây bằng gạch c)Tường chắn kiểu cử gỗ có
của sổ nhỏ.

3) Ống dẫn gió:
Ống dẫn gió được treo trên vách và nóc tunnel để dẫn gió ngăn cách
giữa không khí sạch và không khí bẩn. èng dẫn gió loại dùng cho thông gió kiểu
đẩy có thể dùng ống dạng bạt được khâu tạo thành ống, phía trong là lõi thép
dạng lò xo để treo lên vách lò. Khi gió đẩy vào sẽ làm cho bạt căng ra dẫn khí

tới gương đào, một phần dò gỉ theo đường ống dẫn là cho phép.
Ống dẫn gió dùng cho phương án hút thì phải dùng ống có kết cấu từ
kim loại cứng.
Đôi khi ống dẫn gió có loại đảo chiều, loại này chỉ có thể là ống kim loại
cứng.

§ 7.2 Máy và thiết bị xử lý nền đất yếu
dưới sâu trong thi công tuyến ngầm
I. Sự cần thiết phải gia cố nên đất yếu dưới sâu
165


Tuyến ngầm được thi công theo các công nghệ các biện pháp khác nhau
như đã nêu ở phần tổng quan, một mặt nào đó mỗi công nghệ phù hợp cho
một loại địa chất công trình và các điều kiện khác hợp lại cho phép chúng ta
giảm thiểu các nguy cơ mất an toàn trong quá trình thi công. Tuy nhiên trên
thực tế nhiều vùng đất có điều kiện địa chất vô cùng phức tạp với những túi
bùn xen kẽ giữa các lớp đất cứng, đôi khi túi bùn lớn và linh động đến mức mà
ngay cả khi ta đã chọn các tổ hợp khiên giữ gương đào phù hợp như EPB,
SPB, MIX – PB thì càng đào bao nhiêu đất ở nơi khác lại tiếp tục đổ về bấy
nhiêu, nếu cứ tiếp tục đào ta sẽ phải hút hết cả túi bùn khổng lồ đó. Dự án xây
dựng tuyến ngầm SMART – TUNNEL Malayssia là một ví dụ điển hình khi đào
qua túi bùn lớn đã làm cho cả một vùng có tuyến ngầm đi qua bị sụt sâu xuống
kể cả đường cao tốc trên bề mặt. Nếu cứ tiếp tục đào sẽ tiếp tục làm sụt các
vùng lân cận. Về mặt lý thuyết thì quá trình sụt này chỉ dừng lại khi bùn đã hút
hết giống hệt như ta bơm cạn cả một hồ nước (nước ở đây chính là bùn) bao
giờ thấy hở tuyến ngầm ra thì mới hết.
Có rất nhiều giải pháp để đào đất trong trường hợp này đó là:
- Đào đất trong điều kiện nhiệt độ âm: Nước ngầm sẽ đóng băng và tự
ổn định. Tuy nhiên sau khi đào và thi công xong thì tunnel sẽ phải làm việc

trong điều kiện tương tác giữa kết cấu bê tông cốt thép và môi trường túi bùn
giả lỏng. Để kết cấu này làm việc được trong điều kiện đó sẽ khá phức tạp. ở
đây ta thôi bàn về kết cấu.
- Đào đất bằng khí nén với áp suất cực lớn, lớn hơn cả áp lực nước bùn.
Phương án này không phải là không khả thi nhưng áp lực khí phải là vô cùng
lớn.
- Hạ nước ngầm bằng bấc thấm kết hợp tải trọng tĩnh, phương án này
mất thời gian và đòi hỏi mặt bằng trên mặt đất phải đủ lớn.
Ngoài ra còn một vài giải pháp nữa, tuy nhiên giải pháp đã và đang được
ứng dụng một cách hiệu quả đó là: Xử lý nền đất yếu dưới sâu bằng công nghệ
khoan phụt vữa cao áp.
II. Công nghệ sử lý nền đất yếu bằng tia vữa cao áp
1. Bản chất công nghệ:
Bản chất của công nghệ gia cố nền đất yếu dưới sâu bằng khoan phụt
vữa cao áp (jet grouting) là sử dụng động năng của tia vữa có áp suất cao (50
– 60 MPa) và vận tốc cao (≥100m/s) để cắt và đồng thời nhào trộn tia xi măng
với đất yếu theo chế độ “mix-in-place” (trộn tại chỗ). Hỗn hợp dung dịch xi
166


măng và đất được trộn sẽ ninh kết lại và tạo ra một loại vật liệu mới – gọi là bê
tông đất (hoặc xi măng đất), với những đặc tính bền, biến dạng, chống thấm và
khả năng chịu tải tốt hơn hẳn so với nền đất yếu nguyên thổ trước đó.

Hình 7.8 Khoan phụt vữa cao áp (dùng động năng của tia vữa cắt & trộn với
đất)
2. Các công nghệ gia cố nền đất yếu bằng tia vữa cao áp
Trên thực tế có ba dạng công nghệ khoan phụt vữa cao áp đã và đang
được ứng dụng để xử lý nền đất yếu là: công nghệ đơn pha - còn được gọi là
công nghệ “S” (Single); công nghệ hai pha -còn được gọi là công nghệ “D”

(double) và công nghệ ba pha - còn được gọi là công nghệ “T” (triple).
a. Công nghệ đơn pha (Công nghệ S):

Hình 7.9 Công nghệ đơn pha (Công nghệ S)
Vữa phụt ra với vận tốc ≥ 100m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một
cách đồng thời, tạo ra một cột đất - xi măng đồng đều với độ cứng cao và hạn
chế đất trào ngược lên hoặc trở lại.
Ở đây chỉ có một pha duy nhất là vữa xi măng có áp suất và vận tốc cao
sau khi ra khỏi vòi phun cắt trộn với đất xung quanh ty khoan tạo ra hỗn hợp
đất xi măng.
167


Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ phun vữa. Các lỗ phun có thể
được bố trí ngang hàng hoặc lệch hàng, và có độ lệch góc đều nhau.
b. Công nghệ hai pha (Công nghệ D):

Hình 7.9 Công nghệ hai pha (Công nghệ D)
Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp vữa với không khí. Hỗn hợp vữa xi
măng được bơm ở áp suất cao, tốc độ 100m/s và được trợ giúp bởi một tia khí
nén bao bọc quanh vòi phun. Vòng khí nén sẽ làm giảm ma sát giữa đất và tia
vữa cho phép vữa xâm nhập sâu vào trong đất, do vậy tạo ra cột đất - xi măng
có đường kính lớn.
c. Công nghệ ba pha (công nghệ T):

Hình 7.10. Công nghệ ba pha (công nghệ T)
Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước. Không giống phụt đơn pha
và phụt hai pha, nước được bơm dưới áp suất cao và kết hợp với dòng khí nén
xung quanh vòi nước và điều này cho phép đuổi khí ra khỏi cột đất gia cố. Một
vòi phun vữa cao áp được bố trí ngay phía dưới vòi phun nước để phun vữa xi

măng có áp suất cao để trộn với đất sau khi đã bị xới tơi bởi nước và khí để tạo
ra hỗn hợp xi măng đất và nước.
III. Quy trình thi công
168


Bước 1

Bước 2

Bước 3

Khoan xuống tới độ Bơm áp suất cao hoạt Đồng thời thiết bị khoan
sâu thiết kế - giai động, đẩy dung dịch (có quay theo chiều ngược lại
đoạn này còn được áp suất cao từ 40 – 60 và nâng lên với vận tốc
gọi là khoan lỗ khoan MPa) tới van phun và mở quay chậm, bắt đầu xảy ra
dẫn hướng (hoa tiêu), van này đồng thời đóng quá trình cắt và trộn. Khi
mũi khoan
bằng

cắt đất van phun nước rửa phoi. hết lớp đất cần gia cố thì

phương

pháp Van phun có đường kính bơm áp suất cao ngừng

quay ở đầu mũi khoan từ 0,8 – 3mm, hướng hoạt động, ty khoan quay
có van phun nước rửa phun vuông góc với trục lỗ và nâng lên tới mặt đất và
phôi khoan áp suất khoan hoa tiêu để cắt và máy

khoan

di

chuyển

1MPa (van tự động).
trộn đất với dung dịch XM. sang hố khác.
Hình 7.11: Ba bước thi công công nghệ KPVCA
IV. Thiết bị khoan phụt vữa cao áp trong công nghệ gia cố nền đất yếu
bằng tia vữa cao áp
Dây chuyền thiết bị KPVCA thông thường bao gồm:
- Máy khoan ty khoan và mũi khoan chuyên dụng cho từng công nghệ “S”, “D”
và “T”;
- Trạm trộn, máy nén khí, bơm vữa và nước
cao áp;
- Đường dẫn vữa, không khí và nước cao áp;
- Thiết bị điều khiển áp lực, lưu lượng bơm, tốc độ xoay, tốc độ rút, chiều sâu
khoan.

169


Các ống nối chịu áp lực cao và đường cáp điều khiển nối máy bơm với
máy khoan. Cần khoan dài từ 1,5 đến 3m. Lỗ khoan được nối với rãnh thu để
đưa bùn chảy vào vị trí máy hút bùn.
1. Thiết bị thi công công nghệ đơn pha (công nghệ S)
a. Sơ đồ bố trí thiết bị

Hình 7.12: Thiết bị công nghệ đơn pha:

1 – si lô chứa xi măng; 2 - thiết bị vận tải kết hợp định lượng xi măng; 3 - trạm
trộn; 4 – bơm vữa cao áp; 5 – mũi khoan và các vòi phun cao áp; 6 - ống dẫn vữa; 7 – ty khoan;
8 – máy khoan

Trên sơ đồ hình 7.12 bơm vữa cao áp với áp suất cao cung cấp dung dịch
vữa xi măng có áp suất cao tới vòi phun vữa đặt ngay phía trên mũi khoan
thông qua đường ống cao áp phía trong ty khoan.
b. Cấu tạo của ty khoan công nghệ “S”
Điểm khác biệt trong công nghệ đơn pha là phải sử dụng ty khoan và đầu
khoan với kết cấu khác biệt. Dưới đây xin giới thiệu cấu tạo cụm ty khoan công
nghệ “S”:

Hình 7.13: Cấu tạo ty khoan công nghệ một pha :
1 - khớp bản lề; 2 - côn nối van cầu; 3 - côn nối; 4 - côn nối; 5 – ty khoan; 6 – đế kẹp vòi phun;
7 – bi cầu; 8 – van tự động; 9 - Đầu nối mũi khoan; 10 - mũi khoan; 11- Vòi phun

2. Thiết bị thi công công nghệ hai pha (công nghệ D) - một pha khí nén và
một pha vữa xi măng cao áp.
a. Sơ đồ bố trí thiết bị
Hình 7.14 là sơ đồ bố trí thiết bị , máy nén khí 4 cung cấp khí nén cũng
được dẫn tới vòi phun và khi nén được phun ra bao xung quoanh tia vữa cùng
với tia vữa để cắt trộn đất nhờ đó đường kính của cọc xi măng đất tăng lên so
với công nghệ “S” từ 0,8 – 1,8 m.

170


Hình 7.14: Sơ đồ bố trí thiết bị công nghệ hai pha (công nghệ D):
1 – Silo chứa xi măng; 2 - Thiết bị định lượng xi măng; 3 – Bơm cao áp; 4 – máy nén khí (có áp
lực 1,2MPa, lưu lượng 6000 l/ph); 5 – máy khoan với hệ thống điều khiển phun cao áp hai pha.

b. Cấu tạo của ty khoan công nghệ “D”
Công nghệ hai pha “D” có ty khoan và đầu khoan với kết cấu khác với hai
đường ống dẫn không khí và vữa cao áp. Dưới đây xin giới thiệu cấu tạo cụm
ty khoan công nghệ “D”:

Hình 7.15: Cấu tạo của ty khoan công nghệ hai pha :
1 - khớp bản lề dành cho ống dẫn dung dịch vữa xi măng cao áp; 2 - khớp bản lề dành cho ống
dẫn khí nén; 3 - côn nối van cầu; 4 - ty khoan; 5 - ống dẫn dung dịch vữa xi măng cao áp; 6 –
đầu lắp đế kẹp vòi phun; 7 – đế kẹp vòi phun; 8 – lỗ van cầu/van tự động; 9 - Đầu nối mũi
khoan; 10 - Vòi phun cả khí và vữa; 11 - đầu lắp ống dẫn khí nén; 12 - đầu lắp ống dẫn vữa cao
áp.

3. Thiết bị thi công công nghệ ba pha (công nghệ T) - một pha khí nén,
một pha nước và một pha vữa xi măng cao áp.
a. Sơ đồ bố trí thiết bị
Nguyên lý làm việc của công nghệ ba pha cũng có cùng nguyên lý với
công nghệ một pha và hai pha. Ngoài bơm vữa cao áp trên sơ đồ bố trí thiết bị
còn có thêm bơm nước cao áp 4 để tạo thêm một pha mới đó là pha nước. Pha
nước được bọc bởi tia khí nén cùng cắt trộn đất làm cho đất tơi ra và sạch hơn.
Tia vữa cao áp được đặt ở phía dưới sẽ trộn đất đã tơi thành hỗn hợp xi măng
đất, đường kính cọc bê tông đất nhờ vậy tăng lên đáng kể và có thể đạt trên
2m.

171


Hình 7.16: Sơ đồ bố trí thiết bị công nghệ ba pha (công nghệ T) :
1 – Silo chứa xi măng; 2 - Thiết bị định lượng xi măng; 3 – Bơm nước cao áp; 4 – bơm vữa cao
áp; 5 -máy nén khí (có áp lực 1,2Mpa, lưu lượng 6000 l/ph); 6 – máy khoan với hệ thống điều

khiển phun cao áp ba pha.

b. Cấu tạo của ty khoan công nghệ “T”
Công nghệ hai pha “T” có ty khoan và đầu khoan với kết cấu có ba đường
ống dẫn không khí, nước và vữa cao áp. Dưới đây xin giới thiệu cấu tạo cụm ty
khoan công nghệ “T”:

Hình 7.17: Cấu tạo của ty khoan công nghệ ba pha :
1 – ty khoan đường kính 90 mm; 2 – côn nối; 3 - ống dẫn khí nén đường kính 48 mm; 4 – côn
nối; 5 - ống dẫn nước đường kính 28 mm; 6 – đoạn nối dài ống dẫn nước; 7 – vòi phun khí &
nước; 8 – đế kẹp vòi phun; 9 – vòi phun vữa xi măng; 10 – van tự động; 11- đầu lắp mũi khoan;
12 - đầu lắp ống dẫn vữa cao áp; 13 - đầu lắp ống dẫn khí nén; 14 - đầu lắp ống dẫn nước cao
áp.

V. Các ứng dụng để xử lý nền đất yếu dưới sâu trong thi công tuyến
ngầm:
1. Xử lý đất yếu trong quá trình đào giếng đứng

172


Hình 7.18: Sơ đồ bố trí thiết bị xử lý đất yếu trước khi đào giếng đứng:
1 — lớp đất yếu; 2 – bê tông xi măng đất được tạo ra bằng khoan phụt vữa cao áp; 3 — vách
giêng ; 4 — đường ống dẫn dung dich xi măng cao áp; 5 — đường ống dẫn nước cao áp; 6 —
bơm vữa cao áp: 7 - trạm trộn dung dịch vữa cao áp

2. Xử lý đất yếu trong quá trình đào thi công tuyến ngầm ngang hoặc nghiêng

Hình 7.19 Xử lý đất yếu trong quá trình đào tunnel nằm ngang hoặc nghiêng:
1 - lớp đất yếu cần xử lý; 2 – các trụ xi măng đất được tạo ra bằng cách khoan chéo để tạo ra

lớp đất có khả năng chịu tải và chống thấm nước tốt; 3 – khiên thủ công hoặc tổ hợp khiên; 4 lớp đất tốt; 5 - vỏ lò

173


Các tổ hợp khiên đào tunnel hiện nay thường được bố trí tổ hợp thiết bị khoan
phụt vữa cao áp để xử lý lớp đất yếu nơi các tuyến này đi qua. Giải pháp là
dùng các máy khoan khoan các lỗ khoan tiến về phía trước để trộn đất yếu với
dung dịch xi măng có áp suất cao tạo thành lớp đất có khả năng chống thấm
chịu tải khi hỗn hợp xi măng đất ninh kết đủ cứng mới đào tiếp, giảm các nguy
cơ sạt lở đặc biệt với những tuyến ngầm đặt ở độ sâu không lớn.
3. Xử lý nền đất yếu dưới sâu trước khi thi công tuyến ngầm ngay trên mặt đất
Giải pháp này chỉ được ứng dụng khi trên bề mặt cho phép, tức là mặt
bằng đủ rộng để bố trí thết bị không bị cản trở bởi các công trình hiện hữu hình
7.20

Hình 7.20 Thiết bị khoan phụt vữa cao áp xử lý đất yếu dưới sâu trước khi thi
công tuyến ngầm ngay trên mặt đất:
1 - đất yếu; 2 – các thiết bị thi công KPVCA; 3 - lớp bê tông - đất sau gia cố; 4 – khiên thủ công
hoặc tổ hợp khiên; 5 - tuyến vỏ tunnel bê tông cốt thép.

174