PHƯƠNG PHÁP THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM THỦY ĐIỆN. ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG CÔN 2 TỈNH QUẢNG NAM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.13 MB, 83 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
------------------------------------
ĐỖ XUÂN NINH
PHƯƠNG PHÁP THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI
NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM
THỦY ĐIỆN. ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
SÔNG CÔN 2 TỈNH QUẢNG NAM
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
Mã số: 60 - 58 - 40
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: Gs.Ts. Vũ Trọng Hồng
Hà Nội - 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
------------------------------------
Đỗ Xuân Ninh
PHƯƠNG PHÁP THÔNG GIÓ CÓ XÉT ĐẾN TRAO ĐỔI
NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM
THỦY ĐIỆN. ỨNG DỤNG CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
SÔNG CÔN 2 TỈNH QUẢNG NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2010
-1-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Lời cảm ơn
Trong khuôn khổ hạn chế của luận văn, với những kết quả còn rất khiêm
tốn trong việc nghiên cứu tính toán phương pháp thông gió có xét đến trao đổi
nhiệt trong quá trình thi công đường hầm thủy điện, tác giả của luận văn hy
vọng đóng góp một phần nhỏ bé phục vụ thực tế cho lĩnh vực nghiên cứu, thiết
kế và xây dựng các công trình Thủy lợi - Thủy điện đang phát triển mạnh mẽ ở
nước ta.
Tác giả đặc biệt xin được bày tỏ lòng cảm ơn tới Thầy giáo - GS. TS Vũ
Trọng Hồng đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong quá trình học tập
và hoàn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong Bộ môn công nghệ và
quản lý xây dựng, thủy công, Khoa Công trình - Trường Đại học Thủy lợi,
Viện thuỷ điện và Năng lượng tái tạo - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã
tạo điều kiện giúp đỡ tác giả về các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật và
đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho bài luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè,
đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn
thành luận văn.
Do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những
tồn tại, hạn chế, tác giả rất mong nhận được mọi ý kiến đóng góp và trao đổi
chân thành. Tác giả rất mong muốn những vấn đề còn tồn tại sẽ được tác giả
phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn góp phần đưa những kiến thức khoa
học vào phục vụ sản xuất.
Tác giả
Đỗ Xuân Ninh
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-2-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Mục lục
Mở đầu .............................................................................................................. 6
T
2
T
2
Chương 1: Thi công đường hầm nhà máy thủy điện bằng phương pháp
T
2
khoan - nổ......................................................................................................... 9
1.1 Tổng quan về đường hầm và đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà
T
2
máy thủy điện ................................................................................................ 9
T
2
1.1.1 Tổng quan về đường hầm. .....................................................................9
T
2
T
2
1.1.1 Đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện. ....................10
T
2
T
2
1.2. Các công đoạn thi công hầm bằng phương pháp khoan - nổ. .............. 20
T
2
T
2
1.3 Những vấn đề về an toàn sức khỏe trong quá trình thi công hầm. ........ 20
T
2
T
2
1.4 Kết luận. ................................................................................................ 23
T
2
T
2
Chương 2: Những yêu cầu về thông gió trong quá trình thi công đường
T
2
hầm. ................................................................................................................ 24
2.1 Những tác động xấu đến môi trường và con người lao động. ............... 24
T
2
T
2
2.2 Phương pháp xác định lượng khí sạch cần thổi vào hầm. ..................... 26
T
2
T
2
2.2.1. Lượng khí sạch pha loãng khí độc......................................................26
T
2
T
2
2.2.2. Lượng khí sạch cho công nhân. ..........................................................27
T
2
T
2
2.2.3. Những nhu cầu khác ...........................................................................28
T
2
T
2
2.3. Lượng trao đổi nhiệt trên cơ thể người trong quá trình thi công đường
T
2
hầm .............................................................................................................. 38
T
2
2.3.1 Lượng nhiệt tỏa của con người. ...........................................................38
T
2
T
2
2.3.2 Lượng nhiệt tỏa ra từ các động cơ điện, các máy tiêu thụ điện. .......... 38
T
2
T
2
2.3.3 Tổng lượng nhiệt thừa trong hầm. .......................................................38
T
2
T
2
2.3.4 Lượng khí cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa. ..................................38
T
2
T
2
2.4 Kết luận. ................................................................................................ 39
T
2
T
2
Chương 3: Thiết kế hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm ........... 40
T
2
3.1 Xác định lượng khí sạch để hòa tan khí độc ......................................... 40
T
2
T
2
3.1.1 Lượng gió cần để làm tan khói nổ mìn................................................40
T
2
T
2
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-3-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
3.1.1 Lượng thông gió khi sử dụng máy chạy bằng Diesel. .........................45
T
2
T
2
3.2 Xác định lượng nhiệt trao đổi đối với người và máy móc thi công hầm.
T
2
T
2
..................................................................................................................... 46
3.2.1 Lượng nhiệt tỏa của con người. ...........................................................46
T
2
T
2
3.2.2 Lượng nhiệt tỏa ra từ các động cơ điện, các máy tiêu thụ điện. .......... 47
T
2
T
2
3.2.3 Tổng lượng nhiệt thừa trong hầm. .......................................................47
T
2
T
2
3.2.4 Lượng khí sạch cần thổi vào hầm để khử nhiệt thừa. ..........................47
T
2
T
2
3.3 Lựa chọn máy quạt và ống dẫn khí vào đường hầm. ............................. 47
T
2
T
2
3.3.1 Tính toán chọn máy quạt, công suất máy quạt....................................47
T
2
T
2
3.3.2 Tính toán lựa chọn ống dẫn khí. ..........................................................50
T
2
T
2
3.4 Bố trí hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm. .............................. 51
T
2
T
2
3.4.1 Bố trí ống thông gió.............................................................................51
T
2
T
2
3.4.2 Lắp đặt ống thông gió..........................................................................52
T
2
T
2
3.4.3 Bố trí quạt gió. .....................................................................................52
T
2
T
2
3.5 Kết luận. ................................................................................................ 53
T
2
T
2
Chương 4: áp dụng phương pháp thông gió cho đường hầm dẫn nước vào
T
2
nhà máy thuỷ điện Sông Côn 2. ................................................................... 54
4.1. Giới thiệu về công trình thuỷ điện Sông Côn 2. ................................... 54
T
2
T
2
4.1.1 Vị trí công trình ...................................................................................54
T
2
T
2
4.1.2 Nhiệm vụ công trình ............................................................................54
T
2
T
2
4.1.3 Thông số công trình.............................................................................55
T
2
T
2
4.1.4 Bố trí tuyến năng lượng bậc 2 công trình thuỷ điện Sông Côn 2. ....... 58
T
2
T
2
4.2. Trình tự thi công đường hầm. ............................................................... 59
T
2
T
2
4.3 Tính toán hệ thống thông gió. ............................................................... 62
T
2
T
2
4.3.1. Mở đầu................................................................................................62
T
2
T
2
4.3.2. Tính chọn quạt gió..............................................................................65
T
2
T
2
4.4 Bố trí hệ thống thông gió. ...................................................................... 74
T
2
T
2
4.4.1. Một số yêu cầu về bố trí hệ thống thông gió. .....................................74
T
2
T
2
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-4-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
4.4.2. Bố trí hệ thống thông gió cho hầm ngách 2 và gương đào Đ-04, Đ-05.
T
2
T
2
......................................................................................................................75
4.5 Kết Luận. ............................................................................................... 78
T
2
T
2
Kết luận và Kiến Nghị................................................................................... 79
T
2
T
2
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 81
T
2
T
2
Danh mục bảng biểu
Bảng 1-1 Nồng độ bụi do đào hầm sinh ra ...................................................... 21
T
2
T
2
Bảng 1-2 Khối lượng khí độc sinh ra do đào hầm ........................................... 21
T
2
T
2
Bảng 1-3 Nồng độ cho phép hàm lượng bụi trong không khí hầm ................. 22
T
2
T
2
Bảng 1-4 Tiêu chuẩn vệ sinh không khí trong hầm (an toàn cho người LĐ) .. 22
T
2
T
2
Bảng 1-5 Mối quan hệ giữa nồng độ của khí và sức khỏe con người.............. 23
T
2
T
2
Bảng 2 -1 Nồng độ bụi do đào hầm sinh ra ..................................................... 24
T
2
T
2
Bảng 2 - 2 Khối lượng khí độc sinh ra do đào hầm ......................................... 24
T
2
T
2
Bảng 2 - 3 Tiêu chuẩn vệ sinh không khí trong hầm (an toàn cho người LĐ) 25
T
2
T
2
Bảng 2.4. Hệ số lọt gió của cao su. ................................................................. 29
T
2
T
2
Bảng 2.5. Hệ số lọt gió của ống kim loại ........................................................ 29
T
2
T
2
Bảng 2.6. Hệ số lọt gió của ống chất dẻo PVC ............................................... 30
T
2
T
2
Bảng 2.7. Hệ số sức cản không khí của ống thông gió. .................................. 31
T
2
T
2
Bảng 2.8. Quan hệ giữa độ cao nước biển và áp suất khí quyển (P cao ) ........... 32
T
2
R
R
T
2
Bảng 2.9. Bảng hệ số lực cản ma sát ống ........................................................ 34
T
2
T
2
Bảng 2.10. Bảng hệ số lực cản ma sát hào dẫn................................................ 35
T
2
T
2
Bảng 2.11. Bảng hệ số lực cản cục bộ ............................................................. 36
T
2
T
2
Bảng 3.1. Hệ số dự trữ công suất của động cơ. ............................................... 49
T
2
T
2
Bảng 3.2. Đặc tính máy thông gió. .................................................................. 50
T
2
T
2
Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật công trình .......................................................... 55
T
2
T
2
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-5-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1: Đường hầm thuỷ điện Buôn Kuốp tỉnh Đăk Lắc ......................... 16
T
2
T
2
Hình 1.2: Đường hầm thuỷ điện Đại Ninh tỉnh Lâm Đồng ......................... 16
T
2
T
2
Hình 1.3: Đường hầm giao thông qua đèo Hải Vân - tỉnh Thừa Thiên Huế ... 17
T
2
T
2
Hình 1.4: Đường hầm thuỷ điện A Vương - tỉnh Quảng Nam. ....................... 17
T
2
T
2
Hình 1.5: Đường hầm thuỷ điện Bản Vẽ - tỉnh Nghệ An. ............................... 18
T
2
T
2
Hình 1.6: Đường hầm thuỷ điện A Lưới - tỉnh Thừa Thiên Huế..................... 18
T
2
T
2
Hình 1.7: Đường hầm thuỷ điện Mường Hum - tỉnh Lào Cai. ........................ 19
T
2
T
2
Hình 1.8: Đường hầm thuỷ điện Minh Lương - tỉnh Lào Cai. ........................ 19
T
2
T
2
Hình 3-1 Sơ đồ thông gió kiểu thổi vào. ......................................................... 43
T
2
T
2
Hình 3-2 Sơ đồ thông gió kiểu hút ra. ............................................................. 43
T
2
T
2
Hình 3-3 Sơ đồ thông gió kiểu hỗ hợp ............................................................ 43
T
2
T
2
Hình 3-4 Sơ đồ thông gió dạng thoát dọc theo hầm ........................................ 44
T
2
T
2
Hình 4 1 Sơ họa mặt bằng tuyến năng lượng ............................................... 63
T
2
T
2
Hình 4-2 Sơ họa đoạn hầm tính toán thông gió............................................... 64
T
2
T
2
Hình 4-3 Sơ đồ thông gió giai đoạn 1 ............................................................. 76
T
2
T
2
Hình 4-4 Sơ đồ thông gió giai đoạn 2 ............................................................. 77
T
2
T
2
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-6-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong những năm gần đây sự phát triển các nhà máy thủy điện ở Việt
Nam với tốc độ cao đã đòi hỏi phải xây dựng nhiều đường hầm dẫn nước với
phương pháp đào phổ biến là phương pháp khoan nổ. Những vấn đề liên quan
đến an toàn và sức khỏe của những người lao động trong đường hầm trở nên
nghiêm trọng nếu không có hệ thống thông gió thích hợp.
Vì vậy đề tài Phương pháp thông gió có xét đến trao đổi nhiệt trong
quá trình thi công đường hầm thủy điện. ứng dụng cho thủy điện Sông Côn
2 tỉnh Quảng Nam là hết sức cần thiết, có ý nghĩa đối với khoa học và thực
tiễn.
2. Mục tiêu của luận văn
Đề tài có ý nghĩa thiết thực cho việc thiết kế thi công đường hầm nhà máy
thủy điện Sông Côn 2, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho các đường hầm
khác
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Dựa trên các tiêu chuẩn về thông gió cho đường hầm và đặc thù công trình
để xây dựng phương pháp tính toán lượng khí sạch cũng như vận tốc gió cần
đưa vào các gương hầm.
4. Kết quả đạt được:
- Xây dựng phương pháp thiết kế thông gió cho đường hầm vừa đảm bảo
an toàn, vừa tạo điều kiện nâng cao cường độ lao động trong quá trình thi công
đường hầm.
- áp dụng cụ thể vào công trình thủy điện Sông Côn 2.
5. Nội dung của luận văn
Ngoài phần mở đầu, luận văn gồm 4 chương cụ thể như sau :
Mở đầu
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-7-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chương I: Thi công đường hầm nhà máy thủy điện bằng phương pháp
U
U
khoan nổ mìn.
1.1. Tổng quan về đường hầm và đặc điểm đường hầm dẫn nước vào
nhà máy thủy điện.
1.2. Các công đoạn thi công bằng phương pháp khoan nổ mìn.
1.3. Những vấn đề an toàn và sức khỏe trong quá trình thi công đường
hầm.
1.4. Kết luận.
Chương II: Những yêu cầu về thông gió trong quá trình thi công đường
U
U
hầm.
2.1. Những tác động xấu đến môi trường và con người lao động khi thi
công đường hầm.
2.2. Phương pháp xác định lượng khí sạch cần thổi vào hầm.
2.3. Lượng trao đổi nhiệt trên cơ thể người trong quá trình thi công
đường hầm.
2.4. Kết luận.
Chương III: Thiết kế hệ thống thông gió nhằm bảo đảm an toàn về sức
U
U
khỏe con người trong môi trường đào hầm.
3.1. Xác định lượng khí sạch để hòa tan khí độc.
3.2. Xác định lượng nhiệt trao đổi đối với người thi công hầm.
3.3 Lựa chọn máy quạt và ống dẫn khí vào đường hầm.
3.4. Bố trí hệ thống thông gió trong quá trình đào hầm.
3.5. Kết luận.
Chương IV: áp dụng phương pháp thông gió cho đường hầm dẫn nước
U
U
vào nhà máy thủy điện Sông Côn 2
4.1. Giới thiệu về công trình.
4.2. Trình tự thi công đường hầm.
4.3. Tính toán hệ thống thông gió.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-8-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
4.4. Bố trí hệ thống thông gió
5.5. Kết luận.
Kết luận và kiến nghị.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
-9-
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Ch-ơng 1
Thi công đ-ờng hầm nhà máy thủy điện bằng ph-ơng
pháp khoan - nổ.
1.1 Tổng quan về đường hầm và đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà
máy thủy điện
1.1.1 Tổng quan về đường hầm.
Công trình ngầm là loại công trình được xây dựng ngầm dưới lòng đất
đá phục vụ cho các yêu cầu của xã hội loài người. Công trình ngầm được sử
dụng trong rất nhiều ngành kinh tế xã hội cũng như an ninh quốc phòng.
Trong giao thông, đường hầm chui qua núi đi ngầm trong lòng thành phố,
vượt sông biển. Trong thuỷ lợi, thuỷ điện đường hầm có nhiệm vụ dẫn nước
tưới, phục vụ phát điện. Trong quốc phòng, công trình ngầm được sử dụng để
giữ an toàn và bảo đảm bí mật. Trong công nghiệp khai thác mỏ, đường hầm
làm đường vận chuyển, khai thác v.v ở Việt Nam hầm đã và đang được xây
dựng chủ yếu là trong giao thông và thủy điện. Do đặc thù là công trình ngầm
nên việc thi công rất kho khăn phức tạp, đòi hỏi phải có một sơ đồ thi công
hợp lý ở tất cả các công đoạn để đảm bảo điều kiện kỹ thuật, kinh tế và an
toàn cho người lao động.
Trong quá trình thi công đường hầm, do đặc điểm của công trình ngầm
ngăn cách với không gian trên mặt đất, do vậy nhu cầu cung cấp khí sạch bằng
máy quạt đòi hỏi một lượng lớn nhằm pha loãng khí độc và cung cấp cho
người lao động là không thể thiếu được. Do mỗi một công trình hầm có các
đặc điểm, điều kiện địa hình, địa chất khác nhau nên việc thông gió trong quá
trình thi công cũng như vận hành cho từng công trình là khác nhau. Hiện nay
ở các công trình hầm việc tính toán thông gió cho các sơ đồ hầm phức tạp chủ
yếu dựa trên kinh nghiệm, không có lý luận và cơ sở tính toán. Chính vì vậy
việc thiết kế và thi công hệ thống thông gió đang trở thành một vấn đề cấp
thiết cho tốc độ phát triển công trình ngầm hiện nay ở Việt Nam.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 10 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1.1.1 Đặc điểm đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện.
Thuật nhữ đường hầm nhà máy thủy điện nói chung là những đường hầm
được sử dụng để đưa nước từ nguồn tự nhiên (như hồ hoặc sông) hoặc nguồn
nước do con người làm ra (như đập và hồ chứa ngăn sông) đến nhà máy, ở đó
năng lượng nước nhờ máy tua bin chuyển thành năng lượng điện, và sau đó
những đường hầm lại đưa nước đã lấy năng lượng để chảy vào những điểm mà
chúng có thể là những hồ hoặc sông khác hoặc về lại sông cũ ở nơi thấp hơn.
Khi đường hầm đó vận hành trong điệu kiện hoàn toàn có áp lực nước thì được
gọi là đường hầm có áp, còn khi mực nước không phủ kín mặt cắt hầm thì
được gọi là đường hầm không áp chảy tự do.
Tuy nhiên một nhà máy thủy điện thường có thêm những loại đường hầm
khác như đường hầm dẫn dòng dùng trong giai đoạn thi công, đường hầm xả
lũ, giếng (bể) điều áp, đường hầm có áp, những giếng ống thép, những hầm
phụ , những đường hầm chứa cáp và những giếng thông gió.
Đường hầm dẫn dòng như ở công trình thủy lợi Thủy điện Cửa Đạt, đã
được lấp lại sau khi hoàn thành công trình.
Những đường hầm xả lũ hoặc làm đường tràn có thể do yêu cầu phải bảo
vệ khi nước lũ vượt quá khả năng phối hợp của hồ chứa trữ nước và những tua
bin sử dụng nước.
Những giếng điều áp (đôi khi gọi là bể điều áp là tùy thuộc hình dạng,
vị trí của chúng và những chi tiết khác của xây dựng) thường cần thiết làm
giảm sự thay đổi áp lực đột ngột trong đường hầm chính do sự thay đổi trong
những điều kiện vận hành của tuốc bin.
Những đường hầm phụ là những đường hầm trợ giúp được đào theo
những mục đích khác nhau, thí dụ để tạo không gian mở ra nhiều gương hầm
và tạo điều kiện tốt hơn cho việc vận chuyển vật liệu xây dựng và phế thải đến
và đi từ các gương hầm, và tiếp theo có điều kiện để tiến hành bảo dưỡng và
sửa chữa.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 11 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Những đường hầm và giếng chứa cáp và thông gió có một chức năng rõ
ràng trong những nhánh của một nhà máy thủy điện ngầm lớn.
Việc xây dựng đường hầm thủy điện dài vượt qua núi không khác với xây
dựng một đường hầm đường sắt dài với cửa hầm chính ở hai đầu. Sự khác biệt
chính liên quan đến độ dốc mà với những đường hầm thủy điện luôn luôn là
dương.
Việc xây dựng một đường hầm dài song song với thung lũng sẽ khác với
việc đào đường hầm cho đường sắt, vì sẽ có nhiều hầm phụ và hầm chính.
Toàn bộ việc tổ chức đào hầm sẽ phụ thuộc vào bảng thời gian thi công của
toàn hệ thống thủy điện. Nếu có một đập lớn, đương hầm sẽ được lập tiến độ
để hoàn thành một đến hai năm trước khi xong đập, sao cho có khả năng tích
nước lại càng nhanh càng tốt, cũng có thể làm xong ngay trước khi đập hoàn
thành.
Chính bảng thời gian đào hầm sẽ phụ thuộc vào số lượng các hầm phụ và
cũng phụ thuộc vào đường dẫn vào hầm phụ, tại đó thiết bị đào hầm nặng sẽ
được vận chuyển qua.
Phương pháp đào đường hầm: Để đào đường hầm thủy điện phương pháp
khoan nổ, phương pháp truyền thống vẫn đang được áp dụng. Hiện nay trên
thế giới và ở Việt Nam đã áp dụng máy đào đường hầm TBM để đào đường
hầm thủy điện. Máy khoan được áp dụng rộng rãi là máy Jumbo có nhiều cần
khoan cùng hoạt động ở những cao trình, hướng khác nhau đối với mặt cắt
hầm có kích thước lớn hoặc nhỏ. Thiết bị vận chuyển phế thải cũng được thiết
kế cho các đường hầm có hình dạng và kích thước khác nhau.
Sau đây là các trạm thuỷ điện đã và đang xây dựng có sử dụng hệ thống
đường hầm thuỷ công tương đối lớn là :
1. Công trình thuỷ điện Hoà Bình (Hoà Bình)
Đây là công trình thuỷ điện lớn thứ hai Việt Nam (sau công trình thuỷ
điện Sơn La đang xây dựng), hệ thống công trình ngầm bao gồm :
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 12 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
- Nhà máy thuỷ điện ngầm có kích thước lớn, có vỏ bọc bê tông cốt thép
(chiều cao 53m ; chiều rộng 22m ; chiều dài 280m).
Đường hầm dẫn nước vào tua bin có đường kính D=8m, đoạn đầu có kết
cấu là vỏ bê tông cốt thép, đoạn vào tua bin có kết cấu bê tông cốt thép bọc vỏ
thép.
- Hầm xả mặt cắt hình chữ U ngược có đỉnh hầm là nửa đường tròn;
R=4,5m; rộng B=9m ; cao H=9,75m ; có lớp áo lót bằng bê tông cốt thép.
- Hầm thi công mặt cắt hình chữ nhật có đỉnh hầm là nửa đường tròn
R=6m; B=12m ; cao H=11m có lớp áo lót bằng bê tông cốt thép.
Công trình thuỷ điện Hoà Bình là công trình thuỷ điện ngầm lớn nhất Đông
Nam á.
2. Công trình thuỷ điện Yali (Gia Lai)
Đây là công trình thuỷ điện lớn thứ ba ở Việt Nam. Hệ thống công trình
ngầm bao gồm :
- Gian máy ngầm kể cả sàn lắp ráp có chiều dài 118,5m; cao 55,08m;
chiều rộng gian máy là 22m;
- Các đường hầm dẫn nước số 1 và số 2 chạy song song với đường kính
thông thuỷ là 7m; tổng chiều dài là 7,6km; Các đường hầm đều có chống đỡ
bằng bê tông cốt thép (chiều dày chống đỡ là 40cm; và 50cm).
- Bể điều áp ngầm: kích thước trên mặt bằng là 55x 13m, diện tích mặt
cắt đứng là 248,3m2 phần trên của tiết diện là nửa hình tròn, bán kính 6,5m;
phần dưới là hình chữ nhật kích thước 13x14m. Toàn bộ hệ thống điều áp có
chống đỡ bằng bê tông cốt thép, chiều dày vỏ buồng trên là 50cm; vỏ buồng
dưới và giếng nối là 65cm.
- Đường hầm dẫn nước vào tua bin : bao gồm 4 đường hầm có đường
kính D=4,5m; chiều dài của mỗi đường là 127,04m; các đường hầm dẫn vào
tua bin có chống đỡ gồm vỏ thép có bê tông lấp đầy phía sau thành ống, chiều
dày của chống đỡ bê tông là 0,6m.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 13 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
- Hầm dẫn ra: hầm dẫn ra được thiết kế kết cấu ghép đôi. Nối tiếp với
ống hút, đầu tiên là 4 hầm riêng biệt cho từng tổ máy với chiều dài tương ứng
từ tổ máy 1 đến tổ máy 4 là: 82m ; 86,07m ; 48,37m ; và 52,44m. Tiết diện
hầm hình móng ngựa kích thước thông thuỷ : 4,8x6,5m; với vòm tròn bán kính
2,4m. Hầm có chống đỡ bằng bê tông cốt thép, chiều dày 50cm, được gia cố
bằng neo, và khoan phun xi măng gia cố.
- Hầm giao thông số 1 dẫn vào nhà máy ngầm có chiều dài 330m, chiều
rộng thông thuỷ ở đáy là 8,3m, chiều cao tại tim là 5,65m. Vòm hầm là cung
tròn, bán kính 4,6m với góc mở 128,89o. Kết cấu chống đỡ vòm và tường hầm
P
P
giao thông được thiết kế kiểu bê tông phun kết hợp với neo đối với chỗ đá
cứng chắc, bê tông liền khối cùng với vòm đá yếu.
- Hầm giao thông số 2 vào gian biến thế có tổng chiều dài là 175m, chiều
rộng thông thuỷ ở đáy là 7,7m, chiều cao tại tim là 6,77m. Bán kính vòm là
4m, chiều cao tường bên là 7m, gia cố tường, vòm và kết cấu mặt đường cũng
tương tự như hầm giao thông số 1. Hầm này còn dùng là hầm liên lạc.
- Hầm liên lạc: các hầm được thiết kế có hai tầng. Kích thước tầng 1 của
hầm dưới là 4,00x 4,5m được dùng để cấp không khí cho gian máy từ trung
tâm thông gió đặt ở nhà hành lang chính sản xuất. Tầng hai là tầng cho người
đi bộ có vòm tròn, bán kính 2m. Chiều dài hầm là 180m. Hầm trên (hầm số 2)
có kích thước là 6,2m x2,5m trong đó có ba hành lang( hành lang hai bên đặt
cáp lực kiểm tra, hành lang giữa cho người đi bộ). Tầng hai dùng để cấp khí
cho gian biến thế. Tầng này có vòm tròn, bán kính 3,1m; và cao 2,7m. Ngoài
ra, để thi công các hạng mục công trình nêu trên phải tiến hành mở thêm 14
hầm phụ với tổng chiều dài 4,556m.
3. Công trinhg thuỷ điện Đại Ninh (Bình Thuận):
Đường hầm dẫn nước có đường kính D =4,5m; dài 11254m. Kết cấu
chống đỡ bằng bê tông cốt thép.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 14 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
4. Công trình thuỷ điện Bản Vẽ (Nghệ An) : Sử dụng 2 đường hầm dẫn
nước có đường kính D = 6,5m, tổng chiều dài 1290m (mỗi hầm dài 645m).
Kết cấu chống đỡ bằng bê tông cốt thép.
5. Công trình thuỷ điện A Vương (Quảng Nam): Đường hầm dẫn nước có
đường kính D = 6,2m, tổng chiều dài là 4851m trong đó đường hầm dẫn nước
dài 4365m, đường hầm ngách thi công dài 486m. Kết cấu chống đỡ bằng bê
tông cốt thép.
6. Công trình thuỷ điện Xêkaman 3 (đang xây dựng tại CHDCND Lào):
Đường hầm dẫn nước có đường kính D= 4m, tổng chiều dài 7360m.
7. Công trình thuỷ điện Buôn Kuốp (Đăk Lắc) (đang xây dựng):
Hạng mục đường hầm dẫn nước gồm 2 tuyến đường hầm dẫn nướcđường ống áp lực có chiều dài tổng cộng 9889m, trong đó hầm chính là
8741m (mỗi đường hầm dài 4370,5m) và 1148m hầm ngách và ngách thông
hầm. Kết cấu chống đỡ bằng bê tông cốt thép.
Đây là đường hầm dẫn nước lớn nhất trong các dự án thủy điện đã thi
công tại Việt Nam.
8. Công trình thuỷ điện A Lưới (Thừa Thiên Huế) (đang xây dựng):
Đây là một trong những công trình thủy điện có đường hầm dẫn nước dài
nhất VN với chiều dài gần 12km, đường kính từ 3,6-6m tùy đoạn. Kết cấu
chống đỡ bằng bê tông cốt thép.
9. Hầm đường bộ qua đèo Hải Vân tỉnh Thừa Thiên Huế
Công trình hầm đường bộ qua đèo Hải Vân là một trong những đường hầm
vào loại hiện đại trên thế giới. Nằm trên tuyến quốc lộ 1A dài gần 7km với hai
đường hầm song song. Công trình này đánh dấu sự tiến bộ của đội ngũ kỹ sư,
công nhân Việt Nam trong công tác thi công công trình ngầm.
10. Thuỷ điện Đakdrinh (Quảng Ngãi) (đang xây dựng):
Đường hầm dẫn nước có đường kính D= 3,9m, tổng chiều dài 10214m.
Kết cấu chống đỡ bằng bê tông cốt thép.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 15 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Trong tương lai chắc chắn nước ta còn phải xây dựng nhiều công trình
ngầm phục vụ cho sự nghiệp phát triển đất nước. Vì vậy việc tiếp cận tiến tới
làm chủ các công nghệ tiên tiến về thiết kế và thi công đường hầm là việc làm
có ý nghĩa rất to lớn, đặc biệt là điều kiện an toàn lao động cho người thi công
Các công trình ngầm là do đào phá lòng đất tạo ra, vì vậy các nhân tố tác
động lên công trình ngầm phần lớn là do đào phá làm thay đổi tính chất cơ lý
của đất đá xung quanh. Ngoài ra tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng mà có thêm
các tác nhân khác tác động lên công trình ngầm. Việc tính toán thiết kế thi
công công trình dựa trên các nguyên tắc trên kết hợp với các giả thiết khoa
học có thể thực hiện được với mọi điều kiện tự nhiên.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là sử dụng các
thiết bị hiện đại trong khảo sát thăm dò, kể cả trong quá trình thi công nên
việc tính toán thiết kế và thi công công trình ngầm cũng thuận lợi hơn, độ
chính xác cao, nhất là có thể tính toán cho nhiều phương án kỹ thuật để tìm ra
phương án tối ưu về kinh tế kỹ thuật, an toàn trong thời gian ngắn.
Như vậy, nắm được những nguyên lý cơ bản với những công cụ hiện đại,
chúng ta hoàn toàn có thể làm chủ công tác thiết kế công trình ngầm với thời
gian ngắn, chất lượng đảm bảo, an toàn và giá thành hợp lý nhất.
Để công tác tính toán thiết kế đạt kết quả cao thì đòi hỏi người thiết kế
không chỉ nắm vững những tiêu chuẩn thiết kế mà còn phải hiểu biết về quá
trình thi công, vận hành cũng như quản lý công trình ngầm một cách thấu đáo.
Dưới đây là một số hình ảnh về công trình ngầm đã và đang được xây dựng
ở Việt Nam:
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 16 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.1: Đường hầm thuỷ điện Buôn Kuốp tỉnh Đăk Lắc
Hình 1.2: Đường hầm thuỷ điện Đại Ninh tỉnh Lâm Đồng
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 17 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.3: Đường hầm giao thông qua đèo Hải Vân - tỉnh Thừa Thiên Huế
Hình 1.4: Đường hầm thuỷ điện A Vương - tỉnh Quảng Nam.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 18 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.5: Đường hầm thuỷ điện Bản Vẽ - tỉnh Nghệ An.
Hình 1.6: Đường hầm thuỷ điện A Lưới - tỉnh Thừa Thiên Huế.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 19 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.7: Đường hầm thuỷ điện Mường Hum - tỉnh Lào Cai.
Hình 1.8: Đường hầm thuỷ điện Minh Lương - tỉnh Lào Cai.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 20 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1.2. Các công đoạn thi công hầm bằng phương pháp khoan - nổ.
Trong thi công đường hầm các công đoạn phải được thực hiện tuần tự
từng việc cho đến hết một chu kỳ sau đó thực hiện chu kỳ tiếp theo.
Chu kỳ thi công đường hầm bằng khoan nổ:
1 Chuẩn bị khoan: Dùng máy định vị các vị trí khoan và đánh dấu các
vị trí cần khoan.
2 Khoan lỗ dọc gương đào.
3 Nạp thuốc và kiểm tra an toàn trước khi nổ.
4 Nổ mìn.
5 Thông gió hút bụi.
6 Kiểm tra an toàn sau khi nổ và đánh giá kết quả nổ.
7 Kiểm tra đánh giá tình hình địa chất hầm để đưa ra biện pháp xử lý
nếu cần thiết.
8 Bốc xúc vận chuyển đất đá sau khi nổ.
9 Gia cố tạm vỏ hầm nếu cần thiết.
10 Cậy bẩy dọn sạch gương đào chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
11 Thi công vỏ hầm.
1.3 Những vấn đề về an toàn sức khỏe trong quá trình thi công hầm.
Trong quá trình thi công đường hầm bằng phương pháp nổ mìn có các
công đoạn khoan, nổ, bốc xúc vận chuyển, phun bê tông gây ảnh hưởng đến
sức khỏe của người lao động. Những giải pháp thích hợp là tuyệt đối cần thiết
để đảm bảo an toàn và sức khỏe cho môi trường lao động. Hệ thống thông gió
là phương pháp hiệu ích nhất để giải quyết vấn đề về bụi, khói và khí trong
hầm.
Những vấn đề sau đây làm cho môi trường lao động và sức khỏe con
người thêm tồi tệ.
- Bụi và khí do khoan, nổ mìn, bốc xúc vật liệu thải và phun bê tông.
- Khí thải và khói do máy Diessel thải ra.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 21 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
- Khí độc do chất nổ hoặc chất độc phân hủy hữu cơ.
- Khí độc, khí cháy hoặc khí thiếu O 2 trong đất.
R
R
- Nhiệt độ và độ ẩm cao.
Bảng 1-1 Nồng độ bụi do đào hầm sinh ra
Công đoạn
Nồng độ bụi (mg/m2)
Đào
10 1000
Xúc phế thải
10 1000
Vận chuyển
10 100
Khoan
1 50
Nổ
100 300
Phun bê tông
10 200
P
P
Bảng 1-2 Khối lượng khí độc sinh ra do đào hầm
Chất nổ/Diesel
Phân loại
Khí độc
Khối lượng (m3/kg cho
P
P
CO, (m3/(phút/1 máy)
P
P
cho NO x
R
Chất nổ
Enoki-dynamite Carbon monoxide 8x10-3
P
No.2
Diesel
Dynamit khác
Carbon monoxide 11x10-3
Loại slurry
Carbon monoxide 2x10-3
Loại Emulsion
Carbon monoxide 5x10-3
ANO
Carbon monoxide 30x10-3
Xúc
Nitrogen oxide
55x10-6
Xe tải
Nitrogen oxide
20x10-6
Khác
Nitrogen oxide
20x10-6
P
P
P
P
P
P
P
(theo tiêu chuẩn đào hầm của hội kỹ sư dân dụng nhật bản)
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 22 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 1-3 Nồng độ cho phép hàm lượng bụi trong không khí hầm
Loại bụi
Nồng độ cho phép
(mg/m3)
P
P
Bụi có hàm lượng SiO 2 tự do 10% trở lên (thạch anh, 2
R
R
đá thạch anh)
Bụi có hàm lượng amiăng 10% trở lên
2
Bột đá có hàm lượng SiO 2 tự do 10% trở xuống
4
Bụi xi măng có hàm lượng SiO 2 tự do 10% trở xuống
6
R
R
R
R
Hàm lượng SiO 2 tự do 10% trở xuống, không bao 10
R
R
gồm khoáng chất và động thực vật độc hại và các chất
bụi bẩn, bụi than khác
Bụi chứa 80% hàm lượng SiO2 trở lên
1
(Theo sổ tay thi công công trình thủy lợi, thủy điện Trung Hoa)
Bảng 1-4 Tiêu chuẩn vệ sinh không khí trong hầm (an toàn cho người LĐ)
Tên khí
Nồng độ thể tích
O2
>20%
R
Nồng độ khối lượng (mg/m3)
P
CO 2
0.5%
10
CO
0.0024%
30
NO 2
0.00025
5
SO 2
0.0005%
15
H2S
0.00066%
10
R
R
R
R
R
N 2 O3
0.001%
NH 3
0.004%
CH 4
<1%
R
R
R
R
R
30
Pro-alken-phenol
<0.3
Fooc-môn
<3.0
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
- 23 -
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
(Trong thời gian làm việc 1h, nồng độ CO cho phép có thể nới rộng lên
50mg/m3, trong vòng 0.5h có thể đạt 100mg/m3, trong vòng 15 20 phút có
P
P
P
P
thể đạt đến 200mg/m3. Với điều kiện như vậy thời gian giãn cách giữa 2 lần
P
P
làm việc liên tục là 2h trở lên)
(Theo sổ tay thi công công trình thủy lợi, thủy điện Trung Hoa)
Bảng 1-5 Mối quan hệ giữa nồng độ của khí và sức khỏe con người
khí
Chết ngay (%)
Kéo dài trong nửa Một thời gian dài (%)
hoặc một giờ (%)
Monoxide
0.4
0.15 2
0.01
Oxide Nitrogen
0.025 0.075
0.01 0.015
0.0033
Dioxide Carbon
8
1
0.5
* Nhiệt độ và độ ẩm của không khí: Nhiệt độ thích hợp nhất cho người lao
động trong hầm là 15 200C, nhiệt độ ở mặt đào gương hầm không nên vượt
P
P
quá 280C. Nói chung, độ ẩm không khí thấp hơn 30%, nước bốc hơi quá
P
P
nhanh sẽ dẫn đến da bị khô nứt, độ ẩm tương ứng lớn hơn 80%, bốc hơi khó,
làm cho người mệt mỏi. Độ ẩm thích hợp là 50 60%. Khi thi công công
trình ngầm nếu nhiệt độ không khí và độ ẩm ở mức độ nhất định , khi tăng tốc
độ gió có thể tăng hiệu quả tản nhiệt. Giữa nhiệt độ và tốc độ gió có mối quan
hệ với nhau.
1.4 Kết luận.
1 - Đường hầm thuộc loại công trình ngầm - Để đảm bảo sức khỏe và an
toàn cho con người cần phải có hệ thống thông gió trong quá trình tho công.
2 Trường hợp đào hầm bằng phương pháp khoan nổ, trong hầm sẽ
phát sinh khí độc do nổ mìn, do các xe máy chạy bằng diezel thải ra, do vậy
cần có phương pháp xác định lượng khí sạch thổi vào hầm để hòa loãng khí
độc.
Đỗ Xuân Ninh - Lớp CH15C2 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ
