LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG THÁP ĐIỀU ÁP PHÍA THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG TRÊN CƠ SỞ CHI PHÍ THI CÔNG.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
---------------  ---------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
TÊN ĐỀ TÀI
LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG THÁP ĐIỀU ÁP PHÍA
THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HUỘI QUẢNG TRÊN CƠ
SỞ CHI PHÍ THI CÔNG.

Học viên:
Lớp:
Mã số học viên:
Chuyên nghành:
Người hướng dẫn:
Bộ môn quản lý:

Hà Thị Giang
18C21
108.605840.0070
Xây dựng công trình thủy
GS.TS Vũ Trọng Hồng
Bộ môn Công nghệ và quản lý xây dựng

HÀ NỘI – 2/ 2012


Luận văn thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN
-------------Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài
“Lựa chọn phương pháp thi công tháp điều áp điều áp phía thượng lưu nhà máy

thủy điện Huội Quảng trên cơ sở chi phí thi công” được hoàn thành với sự giúp đỡ
của Quý thầy cô giáo trong khoa Công trình thủy, phòng Đào tạo đại học và Sau
đại học, bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng cùng các đồng nghiệp và bạn bè.
Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn vè đã giúp đỡ, tạo điều
kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt
nghiệp.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Giáo sư - Tiến sĩ Vũ
Trọng Hồng đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả phấn đấu
hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ tác giả về mọi
mặt trong suốt thời gian vừa qua.
Tuy đã có những cố gắng nỗ lực phấn đấu rất nhiều, nhưng do thời gian và trình
độ còn hạn chế, luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong Quý thầy
cô, đồng nghiệp và bạn bè góp ý xây dựng để tác giả có thể tiếp tục nghiên cứu
hoàn thiện đề tài
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng
Tác giả

Hà Thị Giang

năm 2012


-1-

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây Việt Nam đã và đang xây dựng nhiều nhà

máy thủy điện nhằm tăng năng lực điện năng để phục vụ cho sự phát triển của
đất nước ví dụ như dự án thủy điện Sơn La trên dòng sông Đà đang đưa bốn
tổ máy vào phát điện nhằm cung cấp cho đất nước hàng năm thêm chục tỷ
KWh,…..Trong những hạng mục công trình của nhà máy thủy điện thì đường
hầm dẫn nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc dẫn nước vào turbin của
trạm thủy điện, ngoài áp lực nước thông thường đường hầm dẫn nước còn
phải chịu thêm áp lực nước va khi đóng mở turbin. Tháp điều áp chính là bộ
phận giữ cho đường hầm phía trước tháp khỏi bị áp lực nước va, giảm nhỏ áp
lực ở phần đường hầm dẫn nước từ tháp vào turbin. Do đó việc thiết kế thi
công tháp điều áp đóng vai trò không nhỏ trong các nhà máy thủy điện.
Do đặc điểm tháp điều áp có liên quan đến hầm dẫn nước, lại có chiều
cao lớn xuyên qua các lớp địa chất khác nhau nên việc lựa chọn phương pháp
thi công và chống đỡ thích hợp để đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ là
một vấn đề luôn được nghiên cứu cho từng công trình cụ thể. Phương pháp thi
công ảnh hưởng rất lớn tới giá thành xây dựng. Trong luận văn này, học viên
ứng dụng các kiến thức có liên quan để nghiên cứu các phương án thi công và
xác định được chi phí thi công cho từng phương án dựa vào những phương
pháp đánh giá kinh tế dự án đầu tư để từ đó phân tích lựa chọn phương án thi
công tháp điều áp phía thượng lưu nhà máy thủy điện. Tên đề tài: “Lựa chọn
phương pháp thi công tháp điều áp phía thượng lưu nhà máy thủy điện Huội
Quảng trên cơ sở chi phí thi công”. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn,
phù hợp để áp dụng vào những công trình thủy điện tương tự.


-2-

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY
THỦY ĐIỆN

1.1. Giới thiệu một số đường hầm nhà máy thủy điện đã được xây dựng
tại Việt Nam
Đường hầm thủy công là loại công trình ngầm, có nhiệm vụ dẫn nước,
được đào sâu trong lòng đất.
Đường hầm nhà máy thủy điện nói chung là những đường hầm được sử
dụng để đưa nước từ nguồn tự nhiên (hồ, sông) hoặc nguồn nước do con
người tạo ra(đập, hồ chứa ngăn sông) đến nhà máy, ở đó năng lượng nước
nhờ tuốc bin chuyển thành năng lượng điện, và sau đó những đường hầm lại
được nước đã bị lấy năng lượng để chảy vào những điểm mà chúng có thể là
những hồ hoặc sông khác hoặc sông cũ ở những nơi thấp hơn.
Trên thế giới tính đến thập kỷ 70 những nhà máy thủy điện có đường
hầm dẫn nước có thể tính tới hàng nghìn, trong đó số nhà máy thủy điện ngầm
trên 300, công suất trên 30 triệu KW. Chỉ riêng Liên Xô đã xây dựng hơn 30
nhà máy thủy điện ngầm Ingur có công suất 1,3 triệu KW. Tổng chiều dài các
đường hầm thủy công đã xây dựng ở Liên Xô tính đến thời kỳ đó trên 170km.
Những thông số của các công trình ngầm thủy công là rất lớn: Chiều dài
đường hầm của nhà máy thủy điện Tatev 18 km, đường hầm Arpa thuộc hồ
Sevan là 48km, đường kính đường hầm nhà máy thủy điện Ingur và Nurec
tương ứng là 9,5m và 11m, chiều dài đường hầm thủy điện Ingur là 16km,
kích thước gian máy dài 145m , cao 47m và rộng 21m.
Ở Việt Nam có đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện ngầm Hòa
Bình (Sông Đà) với công suất 1,920MW là loại lớn, D = 8m, vỏ bằng bê tông
cốt thép. Đường hầm cho nhà máy thủy điện Yaly trên sông Sê San với công
suất 720MW, D = 7m, vỏ bằng bê tông cốt thép, đường hầm cho nhà máy trên


-3-

thủy điện sông La Ngà, Đa Mi trên nhánh Đa Mi với công suất 300MW và

175MW,..... Do thời gian có hạn và việc thu thập số liệu còn hạn chế nên học
viên chỉ giới thiệu sơ qua một số đường hầm nhà máy thủy điện kèm một số
hình ảnh minh họa sau đây:
1.1.1. Công trình Thủy điện Buôn Kuốp, Đắk Lắk:
Dự án thuỷ điện Buôn Kuốp công suất lắp máy 280 MW, tổng mức đầu
tư hơn 5.000 tỉ đồng, do TCty cổ phần Xuất nhập khẩu và Xây dựng VN
(Vinaconex) làm tổng thầu, đồng thời trực tiếp thi công các hạng mục quan
trọng.
Dự án thủy điện Buôn Kuốp nằm trên sông Sêrêpôk thuộc địa phận các
xã Eana, Drây Sap, huyện Krông Ana; xã Hòa Phú, thành phố Buôn Ma
Thuột, tỉnh Đắk Lắk và xã Nam Đà huyện Krông Nô tỉnh Đắk Nông, công
suất lắp máy 280 MW


-4-

Hình 1.1+1.2: Thi công đường hầm dẫn nước Thủy điện Buôn Kuốp, Đắk Lắk

Dự án do Tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư với tổng mức đầu
tư hơn 5.000 tỷ đồng. Công trình được khởi công ngày 21/12/2003 mục tiêu
phát điện Tổ máy 1 vào 30/11/2008, phát điện tổ máy 2 vào 31/1/2009. Công
trình sau khi hoàn thành sẽ tạo nguồn cung cấp cho lưới điện Quốc gia với
điện lượng trung bình hàng năm khoảng 1,4tỷ kWh điện,
Hạng mục đường hầm dẫn nước gồm 2 tuyến đường hầm dẫn nướcđường ống áp lực có chiều dài tổng cộng 9.889m trong đó hầm chính là
8.741m (mỗi đường hầm dài 4.370,5m) và 1.148m hầm ngách và ngách thông
hầm. Đây là đường hầm dẫn nước lớn nhất trong các dự án thủy điện đã thi
công tại Việt Nam.
1.1.2. Công trình Thủy điện Đồng Nai 3:
Cách Thành phố Hồ Chí Minh 275 km, theo đường ngược chiều dòng
sông Đồng Nai là công trường xây dựng công trình Thủy điện Đồng Nai 3.

Đó là bậc thang thủy điện thứ 4 tính từ thượng nguồn sông Đồng Nai (sau
công trình Đơn Dương, thủy điện Đại Ninh,thủy điện Đồng Nai 2).


-5-

Địa điểm xây dựng Công trình thuộc 5 xã: xã Lộc Lâm (huyện Bảo Lâm,
tỉnh Lâm Đồng); xã Đinh Trang Thượng (huyện Duy Linh – tỉnh Lâm Đồng);
xã Tân Thành (huyện Lâm Hà – tỉnh Lâm Đồng); xã Đắk Nia, xã
Đắk Blao (huyện Đắc Blong – Đắk Nông).
Các thông số chính của công trình Thủy điện Đồng Nai 3:
- Tuyến đầu mối cấp I, nhà máy cấp II (theo TCXDVN 285-2002)
- Diện tích lưu vực: 2441 km2
- Mực nước dâng bình thường (MNDBT): + 590 m
- Mực nước chết (MNC): + 570 m
- Dung tích hữu ích: 903,14 triệu m3
- Dung tích ứng với MNDBT: 1.612 triệu m3
- Cột nước tính toán Htt: 95 m
- Công suất lắp máy: 180 MW
- Điện lượng trung bình năm: 607,1 kwh
Đường hầm dẫn nước: Có một đường dẫn nước dài 978 m gồm 3 đoạn:
* Đoạn 1: Đường hầm dẫn nước bằng bê tông cốt thép, đường kính trong 8 m,
dài655m.
* Đoạn 2 bằng ống thép bọc bê tông cốt thép, đường kính 7 m, dài 269 m
* Đoạn 3 là 2 đường ống áp lực bằng thép bọc bê tông cốt thép, đường kính
4,5 m dài 54 m.


-6-

Hình 1.3: Thi công đường hầm dẫn nước bằng bê tông cốt thép

1.1.3. Nhà máy thủy điện Đa Nhim:
Là một công trình thủy điện của Việt Nam được xây dựng trên sông Đa
Nhim. Đây là công trình thủy điện đầu tiên, nằm ở nấc thang trên cùng, khai
thác tiềm năng thủy điện của hệ thống sông Đồng Nai, nằm giáp ranh giữa
tỉnh Lâm Đồng và Ninh Thuận.
Nhà máy thủy điện Đa Nhim được khởi công xây dựng vào tháng 1/1962
đến tháng 12/1964 với sự tài trợ của Chính phủ Nhật Bản. Nhà máy có tổng
công suất thiết kế lắp đặt là 160 MW gồm 4 tổ máy, sản điện lượng bình quân
hàng năm khoảng 1 tỷ kWh. Năm 1996, Chính phủ Việt Nam quyết định xuất
66,54 triệu USD để cải tạo lại thiết bị và đường dây trong đó có 7
tỷ Yên (48,6 triệu dollar) là vốn vay ưu đãi từ Nhật Bản, 2,9 triệu Dollar
là vốn đối ứng trong nước, còn lại là của các nhà tài trợ quốc tế khác.
Tại chỗ hợp lưu của sông Krông Lét vào sông Đa Nhim ở thị trấn Đơn
Dương (Lâm Đồng), người ta xây hồ Đa Nhim (ở độ cao trên 1000 m so với
mực nước biển, rộng 11-12 km² và dung tích là 165 triệu m³ nước) để cung
cấp nước cho nhà máy. Đập ngăn nước của hồ dài gần 1500 m, cao gần 38 m,
đáy đập rộng 180 m, mặt đập rộng 6 m. Ở đáy hồ có một đường hầm có áp dài


-7-

5 km xuyên qua lòng núi nối tới hai ống thủy áp bằng hợp kim dốc 45°, dài
2040 m và đường kính trên 1 m mỗi ống. Nước từ hồ Đa Nhim theo hệ thống
này đổ xuống tới hệ thống 4 tuốc bin ở sông Krông Pha(sông Pha) ở độ cao
210 m.
Nhà máy cung cấp điện cho các tỉnh Lâm Đồng, Ninh Thuận, Bình
Thuận và Khánh Hòa thông qua các đường dây 110 kV và hòa vào hệ thống
quốc gia thông qua đường dây 220 kV. Đồng thời, nước từ thủy điện Đa

Nhim cung cấp mỗi năm hơn 550 triệu mét khối nước phục vụ tưới tiêu cho
hơn 20.000 ha đất canh tác của tỉnh Ninh Thuận, vốn là một tỉnh có lượng
mưa trung bình hàng năm thấp nhất Việt Nam.

Hình 1.4: Nhà máy thủy điện Đa Nhim, phía sau là hai ống thủy áp


-8-

Hình 1.5: Hai ống thủy áp bằng hợp kim

1.1.4. Thủy điện Huội Quảng (đang trong giai đoạn thi công):
- Công trình thuỷ điện Huội Quảng là bậc thang thuỷ điện bậc dưới trên
sông Nậm Mu, là nhánh cấp I của hệ thống sông Đà, bậc thang trên là thuỷ
điện Bản Chát có công suất lắp 220MW. Cụm công trình đầu mối nằm tại xã
Khoen On, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu. Khu vực nhà máy và trạm phân
phối điện ngoài trời thuộc địa phận xã Chiềng lao, huyện Mường La, Sơn La.
Nhiệm vụ chính của dự án là phát điện với công suất lắp máy 520MW, hàng
năm cung cấp cho lưới điện Quốc gia 1,904 tỷ kWh.

Hình 1.6: Thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Huội Quảng


-9-

- Đường hầm dẫn nước gồm 2 hầm dẫn số 1 và số 2 có vỏ bằng bê tông
cốt thép được đặt trong đá Trachite Rhyolite và Bazan pocfirit dạng khối
thuộc lớp IIA và IIB cứng chắc, tiết diện đào hình móng ngựa đường kính
trong D = 7,5m, tổng chiều dài hầm từ cửa lấy nước đến giếng nghiêng tương
ứng là L1 = 4052,06m, L2= 4059,50m, các độ dốc dọc tương ứng là i 1 =1,64%

và 0,57% i 2 =1,63% và 0,57%. Đoạn đầu hầm dài 20m chuyển tiếp từ tiết diện
hình chữ nhật kích thước BxH = 10 x7,5m sang tròn có đường kính trong D =
7,5m. Hầm có kết cấu vỏ bê tông cốt thép dày 0,4m trong đá liền khối và
0,65m trong đá phá huỷ.
- Các công tác chính thi công hầm dẫn nước
+ Đào đá và gia cố tạm.
+ Đổ bê tông kết cấu vỏ hầm.
+ Khoan phụt gia cố và lấp đầy.
+ Lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn.
Thi công đào được thực hiện trước, các công tác khoan neo, phun vẩy bê
tông gia cố tạm tiến hành song song với quá trình đào, công tác lắp đặt thiết
bị, lắp đường ống thép, thi công bê tông và khoan phụt lấp đầy, khoan phụt
gia cố, khoan phụt lấp đầy được tiến hành sau khi kết thúc công tác đào. Các
công tác thi công đều phải được bắt đầu thi công hầm dẫn nước số 1 trước,
hầm dẫn nước số 2 được bắt đầu thi công sau.
1.2. Các phương pháp thi công đường hầm nhà máy thủy điện
1.2.1. Phương pháp đào đường hầm và biện pháp chống đỡ:
1.2.1.1. Phương pháp khoan nổ(Drill anh Blast)
* Điều kiện áp dụng: Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để đào bất cứ
loại đá cứng với mặt cắt hầm có hình dạng bất kỳ và kích thước to nhỏ khác
nhau, có thể sử dụng đào toàn bộ mặt cắt gương hầm cũng như đào chia nhỏ
mặt cắt gương hầm, áp dụng với mọi loại kết cấu chống đỡ.


- 10 -

* Công đoạn thi công:
- Chu kỳ đào hầm theo phương pháp khoan nổ được chia nhỏ thành các
công đoạn: khoan gương hầm, nạp thuốc nổ mìn, nổ mìn, thông gió, xúc
chuyển ra bãi thải, dựng kết cấu chống đỡ, thi công vỏ.

Kỹ thuật khoan nổ: Về cơ bản giống khoan nổ đào hở nhưng sử dụng phương
pháp nổ mìn lỗ nông (chiều sâu khoan nổ<5m).
- Bố trí lỗ mìn: bố trí 3 loại lỗ mìn:
+ Lỗ mìn tạo rãnh: bố trí giữa gương hầm tạo mặt thoáng để hiệu quả nổ
cao.
+ Lỗ mìn phá: bố trí trên toàn bộ gương hầm nhằm phá đá, do khối
lượng thuốc nổ hạn chế nên để đảm bảo xung quanh hầm không bị nứt nên
các hàng mìn phá được bố trí nổ vi sai.
+ Lỗ mìn sửa hoặc lỗ mìn viền, bố trí ở chu vi gương hầm để đảm bảo
hình dáng đường viền gương hầm phù hợp thiết kế.
- Trình tự nổ mìn như sau: Nếu bố trí nổ mìn viền(khi đá quá yếu, nứt nẻ
nhiều): nổ mìn viền trước tiên – nổ mìn tạo rãnh – nổ mìn phá cuối cùng. Nếu
bố trí nổ mìn sửa: nổ mìn rãnh trước tiên – nổ mìn sửa cuối cùng.
* Ưu điểm:
- Là phương pháp truyền thống dùng được trong mọi điều kiện.
- Sử dụng thiết bị thông dụng, dễ thay thế.
- Khi điều kiện địa chất thay đổi kịp thời có biện pháp thi công bổ sung
thích hợp.
* Nhược điểm:
Mặt cắt gương đào còn lượng đào sót lớn, gây nứt khối đất đá xung
quanh phải thường xuyên kiểm tra an toàn nổ phá, tiếng ồn nhiều, yêu cầu
thông gió tốt.
* Công trình áp dụng phương pháp khoan nổ:


- 11 -

- Nhà máy thuỷ điện A Lưới: được xây dựng tại tỉnh Thừa Thiên Huế, có
vị trí cách thành phố Huế 69 km về phía Tây và cách thành phố Đà Nẵng về
phía Tây Bắc 160 km. Nhà máy có công suất 170 MW do công ty cổ phần

thủy điện miền Trung làm chủ đầu tư với tổng số vốn đầu tư khoảng hơn 200
triệu đô la Mỹ. Tuyến đường hầm dự án thuỷ điện A Lưới được thi công theo
công nghệ đào khoan nổ truyền thống.

Hình 1.7: Khoan nổ mìn đường hầm thủy điện A Lưới
- Thủy điện A Vương: Thủy điện A Vương có công trình đầu mối trên
sông A Vương, thuộc địa phận xã Dang, huyện Tây Giang và xã MaCooi,
huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam. có xây cống dẫn dòng tạo áp lực nước
dài gần 6 km. Cống dẫn dòng phần chạy xuyên qua núi dài hơn 5.000 m, có
đường kính 5 m; phần lộ thiên 700 m, có đường kính 4 mét. Đây là một trong
những đường hầm lớn nhất trong hệ thống hầm hiện có ở Việt Nam. Hầm này
được thi công bằng phương pháp khoan nổ mìn, đổ bê tông từng đoạn.


- 12 -

Hình 1.8: Thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện A Vương

1.2.1.2. Phương pháp đào bằng khiên(Shield)
* Điều kiện áp dụng: Phương pháp này có thể thi công trong nhiều loại địa
chất khác nhau, khi thi công trong các điều kiện địa tầng xấu, đất đá không tự
ổn định được thì tính ưu việt của máy càng rõ rệt. Thường chỉ áp dụng cho
đường hầm có tiết diện tròn.
* Kết cấu và công đoạn thi công:
- Khiên là một vỏ thép, tiến về phía trước theo chu kỳ(độ dài chu kỳ phụ
thuộc tốc độ đổ bê tông đoạn vỏ đường hầm dưới sự bảo vệ của khiên) nhờ
những kích thủy lực tựa lên đầu đoạn vỏ đường hầm đã thi công xong.
- Khiên di chuyển như sau: khi bê tông của đầu vỏ đường hầm đủ cường
độ, đầu cần của pittong của kích được tỳ lên đó và dàn áp lực được bơm vào
xi lanh, pittong sẽ dịch chuyển trong xi lanh đẩy khiên tiến lên phía trước.

Gương đào cần được đào sơ bộ 1 đoạn mà khiên có thể dịch chuyển được.
Chiều dài đó phụ thuộc vào loại đất đá, chiều dài đoạn vỏ đường hầm và
khiên.
- Dưới sự bảo vệ của khiên, đá được đào bằng búa khoan hơi, khi gặp đá
cứng thì phải nổ mìn tơi bằng các lỗ mìn nông. Những vòm đá lơ lửng, dễ rơi
ra trên đường di chuyển của khiên, sẽ được ép chặt nhờ tấm chắn gắn ở đầu


- 13 -

khiên. Dàn công tác di chuyển, bảo vệ an toàn cho công nhân làm việc ở các
tầng dưới. Đá đào ra được xúc bằng tay, đưa vào phễu và rơi xuống băng
chuyền đưa ra xe vận chuyển.
* Ưu điểm: Không cần chống đỡ, đá đào ra được xúc ngay vào băng tải, đặc
biệt nếu dùng búa hơi để đào thì tốc độ thi công rất nhanh.
* Nhược điểm: Theo phương pháp này thì vỏ đường hầm được lắp ráp bằng
các khối đúc sẵn, không thích hợp với đường hầm của nhà máy thủy điện.

Hình 1.9: Hình ảnh khiên đào đường hầm từng được sử dụng để thi công tuyến
đường Xinyi trong hệ thống tàu điện ngầm ở Đài Bắc Đài Loan.

1.2.1.3. Phương pháp đào bằng máy đào(tunnel boring machine TBM)
* Điều kiện áp dụng:
+ Đào đá cứng, có hệ số f k <9, không có đới đứt gãy hoặc chảy dẻo.
+ Tuyến thẳng, độ cong nhỏ, không dốc quá.
+ Dạng tuy nen tròn( D>4m ).


- 14 -

* Kết cấu: TBM là một khối thiết bị rất lớn, có thân là một ống hình trụ,
đường kính bằng đường kính hầm, đủ chiều dài để bố trí các thiết bị bên trong
như người lái, băng chuyển, hệ thống thông gió, hệ thống điện, các kích thủy
lực, ... Ở đầu khay thép có thể điều khiển quay, trên khay được bố trí nhiều
mũi thép hình cái đục giống như những răng, hoặc những đĩa thép răng cưa,
hoặc kết hợp cả hai.
* Công đoạn thi công:
Khi khay tròn quay chậm, những răng thép được ép chặt vào trong đá, vò
nát đá cho đến khi rơi ra, chui qua những hốc trên mặt khay chảy vào một hệ
thống băng chuyền. Hệ thống băng chuyền tiếp tục chuyển đá vụn ra đuôi của
TBM để xe vận chuyển đưa ra ngoài hầm. Những kích thủy lực được gắn trên
các xương sống của TBM để đẩy TBM tiến lên phía trước, mỗi lần dịch
chuyển được vài feet, tùy thuộc khối đá đào ở trước TBM.
TBM không chỉ đào đá mà còn hỗ trợ chống đỡ vách hầm. Khi máy đang
quay để đào, hai máy khoan đứng ngay sau đầu cắt tiến hành khoan vào đá,
sau đó những công nhân bơm vữa vào lỗ đó rồi đặt neo giữ cho đất đá không
rơi ra tạm thời cho đến khi lắp xong vỏ hầm. TBM thực hiện công đoạn này
nhờ những thiết bị giống như tay nâng lớn đặt các đoạn vỏ hầm đã chế tạo
trước vào vị trí.
Trường hợp vách hầm là đá yếu dễ sạt lở thì khi TBM đào được một
đoạn, máy sẽ lùi ra để công nhân phun bê tông gia cố tạm thời, sau đó TBM
lại tiếp tục đào và phía sau TBM người ta tiến hành thi công vỏ hầm.
* Ưu điểm:
Phương pháp này thích hợp cho đá cứng, đào liên tục, mặt cắt gương đào
ít lượng đào sót so với mặt cắt thiết kế, tốc độ đào hầm nhanh hơn so với
khoan nổ.


- 15 -

* Nhược điểm:
Phải vận chuyển từng bộ phận máy vào trong hầm để lắp ráp, thời gian
lắp ráp rất lâu vì phải tiến hành ở trong hầm kèm theo thiết bị cẩu với tải trọng
hàng chục tấn để thao tác. Chưa kể khi chuyển tuyến hầm lại phải tháo máy
để đưa ra ngoài hầm, kéo dài thời gian chờ đợi để đào, hoặc gặp lớp đá mềm ,
đứt gãy nhiều, năng suất máy đào giảm.
* Công trình áp dụng phương pháp TBM:
- Nhà máy thuỷ điện Đại Ninh trên sông Đa Nhim cách Thành phố Hồ
Chí Minh 260 km, công trình đầu mối nằm trên địa phận xã Phan Lâm, huyện
Bắc Bình, Bình Thuận. Được khởi công từ ngày 10/5/2003, thủy điện Đại
Ninh là một công trình vừa cấp phát điện cho hệ thống điện phía Nam và dẫn
nước từ lưu vực sông Đồng Nai về cho Bình Thuận. Gồm các hạng mục có
yêu cầu kỹ thuật cao:1,6km kênh dẫn và cửa lấy nước;11,2 km tunen; 2,2km
đường ống áp lực; nhà máy thuỷ điện có công suất 300MW; 700m kênh xả hạ
du;... Công ty Kumagai-Gumi liên danh cùng các nhà thầu khác đã thực hiện
đúng tiến độ gói thầu (5/2003-8/2007) với các phương pháp thi công tunen
tiên tiến “TBM” lần đầu được áp dụng tại Việt Nam. Đây là đường hầm thủy
điện dài nhất Đông Nam Á hiện nay.
1.2.2. Phương pháp thi công vỏ đường hầm:
Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện nói chung là làm việc ở
trạng thái có áp, do vậy yêu cầu vỏ bê tông phải đổ liền khối(không lắp ghép).
Phương pháp thi công vỏ đường hầm phụ thuộc vào: kết cấu, phương pháp
đào và vật chống đỡ khoang đào.
Thi công bê tông vỏ hầm dẫn nước được tiến hành sau khi kết thúc đào
và gia cố tạm từng đoạn hầm (Các công tác chính thi công hầm dẫn nước:
Đào đá và gia cố tạm, đổ bê tông kết cấu vỏ hầm, khoan phụt gia cố và lấp
đầy, lắp đặt đường ống thép và đổ bê tông chèn).


- 16 -

Hình 1.10: Thi công cửa lấy nước và tunel – Vận chuyển thiết bị

- Bê tông kết cấu vỏ hầm được chia làm 2 đợt:
+ Đợt 1: Bê tông vòm tường được thi công trước, thường sử dụng cốp
pha di động để thi công.
+ Đợt 2: Thi công bê tông nền hầm
- Công tác ván khuôn: trong thực tế xây dựng ngầm hiện nay, việc xây
dựng vỏ hầm bằng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối được thực hiện chủ
yếu bằng phương pháp đổ bê tông dẻo vào sau ván khuôn. Ván khuôn cơ bản
là ván khuôn lắp ghép và ván khuôn di động. Sau đó bê tông được đầm chặt.
Ván khuôn là kết cấu chuyên dụng, đảm bảo tính nghiêm ngặt hình dạng
cần thiết, phù hợp với dạng hình học thiết kế của ván khuôn trong vỏ hầm.
Người ta sử dụng chủ yếu là ván khuôn chế sẵn và ván khuôn di động đã được
cơ giới hóa.


- 17 -

Ván khuôn lắp ghép được nối từ những mảnh chế sẵn ở trong xưởng và
sử dụng nhiều lần. Việc lắp ráp các bộ phận ván khuôn nhờ thiết bị cẩu lắp.
Nhược điểm của loại ván khuôn lắp ghép là tốc độ đổ bê tông không cao và
thi công thường khó khăn hơn sử dụng ván khuôn di động.
Khi xây dựng công trình có tiết diện lớn hơn 30 – 35m2 phổ biến hơn cả
là sử dụng ván khuôn di động cơ giới hóa gồm các bộ phận nối với nhau bằng
các khớp. Các ván khuôn này đã áp dụng hiệu quá trong xây dựng công trình
ở nhà máy thủy điện Hòa Bình và một loạt ở Liên Xô cũ,...Ngày nay được sử
dụng phổ biến trên các công trường xây dựng ngầm ở Việt Nam.
- Công tác cốt thép và đổ bê tông: việc lắp đặt cốt thép thường tiến hành
bằng các lưới hoặc khung cốt thép chế sẵn ở trên mặt đất. Việc sử dụng các

thiết bị chuyên dụng hiện đại cho phép chế tạo các chi tiết cốt thép có hình
dạng bất kỳ. Lưới hoặc khung cốt thép đưa vào hang bằng các mooc loại nhẹ.
Việc đặt khung cốt thép vào vị trí thiết kế bằng thiết bị cẩu. Đặt cốt thép buộc
ở trong hầm chỉ áp dụng khi khối lượng quá bé hoặc khi đường kính cốt thép
lớn hơn 30mm. Các chi tiết cốt thép trong khung cũng như việc chế tạo khung
thường dùng hàn điện và phải phù hợp với thiết kế được phê duyệt.
Trong quá trình chuẩn bị khối đổ cho từng đốt, tại các vị trí bố trí khoan
phun lấp đầy vòm hầm và khoan phun gia cố được đánh dấu bằng các ống
nhựa đặt sẵn, vị trí đánh dấu không được trùng với cốt thép hoặc thép vòm
chống gia cố tạm.
Bê tông nền được tiến hành sau khi hoàn thành công tác bê tông vòm
tường từ 2 đến 3 đốt.
Vữa bê tông được vận chuyến đến vị trí đổ bằng các xe chuyển trộn
chuyên dụng theo lối cửa lấy nước, hầm phụ. Đưa bê tông vào khối đổ bằng
máy bơm bê tông. Bơm bê tông thường là bơm kiểu piston hoặc bơm khí
nén. Ở Việt Nam các loại bơm khí nén thường ít sử dụng. Việc cấp hỗn hợp


- 18 -

bê tông vào bơm thường qua một phễu đặt ngay trên thân bơm. Bê tông cấp
vào phễu từ các thiết bị vận chuyển qua các thiết bị chứa đặt trên cầu cạn hoặc
ở dạng ben nâng hạ được. Ngày nay trong xây dựng nói chung và công trình
ngầm nói riêng người ta đã sản xuất được các loại bơm có chất lượng cao,
hoạt động liên tục đáp ứng được các yêu cầu trên.
Việc đầm bê tông đã đổ vào ván khuôn thường là thủ công bằng cách
dùng các loại đầm sâu thích hợp có dây mềm và đưa vào khối đổ qua các cửa
sổ chờ sẵn trong ván khuôn. Công tác đổ bê tông phải tiến hành liên tục đồng
thời từ hai bên tường hầm đến đỉnh vòm hầm. Không được đổ bên thấp bên
cao. Nếu có mạch ngừng thi công thì mặt phẳng của mạch phải vuông góc

với trục cong của vòm. Các mạch ngừng này được chèn lấp bằng bê tông có
phụ gia nở sau khi bê tông đổ trước đã co ngót.
- Khoan phụt lấp đầy và khoan phụt gia cố được tiến hành sau khi bê
tông vỏ hầm đạt cường độ >70% cường độ thiết kế.
* Tính toán các thông số đổ bê tông:
- Phương pháp đổ bê tông được tiến hành từ các giả thiết sau:
+ Việc đổ bê tông được thực hiện với tốc độ đã xác định trước với việc
tổ chức lao động theo chu kỳ.
+ Nhịp điệu đổ bê tông, chiều dài khối đổ và mỗi đốt ván khuôn vị hạn
chế bởi tính hợp lý về công nghệ.
+ Việc làm chặt bê tông bằng đầm phải kết thúc trước khi bê tông bắt
đầu ninh kết ở hai lớp đổ sau cùng.
+ Khi tính toán giả thiết là đã biết kích thước giếng, lượng tiêu hao bê
tông cho 1m chiều dài có xét đến cả đào vươt, tính chất công nghệ của hỗn
hợp bê tông. Chiều dày lớp đổ từ 0,3-0,4m.
- Việc tính toán theo trình tự sau:


- 19 -

+ Xác định chiều dài khối đổ bê tông, ở đây tiến hành đồng thời các
công việc của quá trình đổ bê tông vỏ
L = (6÷7)tca
Trong đó

Vb
(m)
log Vb

tca: thời gian ca làm việc, ngày

Vb: tốc độ đổ bê tông, m/ngày đêm

+ Xác định thời gian của một chu kỳ đổ bê tông:

tck =

L
(h)
Vb

Thời gian chu kỳ tck lấy là bội số của thời gian ca làm việc (thường đối
với hầm là 6h).
Khi sử dụng ván khuôn cơ giới hóa chiều dài mỗi đốt sẽ là:

lc =

L
(m)
n

lc: Chiều dài mỗi đốt ván khuôn(m).
n – số đốt trong một đoạn khối đổ.
Đối với ván khuôn một đốt (n=1); thì 30≥lc≥10, đối với ván khuôn nhiều
đốt n = 1,2,3...5,6 thì 10≥lc≥2m.
+ Thời gian thực hiện tất cả các công đoạn thành phần của một chu kỳ ti
xác định có xét tới loại ván khuôn:
Đối với ván khuôn lắp ghép:

ti = taz (h)
Trong đó taz : thời gian chuẩn bị và kết thúc các quá trình(h)

+ Đối với ván khuôn cơ giới hóa:

=
ti m

lc
+ taz (h)
V0

Trong đó: m – tỷ số chiều dài khối đổ và chiều dài đốt


- 20 -

Vo: tốc độ di chuyển cốp pha
Vo = (0,8÷1,0) lglc (m/h)
Đối với ván khuôn cơ giới hóa một đốt:

t "i =

lc
+ tb + taz (h)
V0

Trong đó tb: Thời gian giữ bê tông trong ván khuôn (h)
Vo = (3,0÷4,0) lglc (m/h)

taz = Sb .τ
Trong đó: τ : chỉ tiêu chi phí thời gian đơn vị cho việc chuẩn bị và kết
thúc một công đoạn τ = 0,6÷1,2h/m

Sb diện tích tiết diện ngang của vỏ đổ bê tông m2
+ Xác định năng suất đổ bê tông: Py =

+ Thời gian đổ bê tông t y =

SbVb
tV
1− i b
L

Sb L
(h)
Py

+ Thời gian di chuyển cốp pha: tcp =

L
V0

+ Chiều dài một đoạn cốp pha Lcp = lb+L
Trong đó lb: chiều dài của đoạn giữ bê tông trong cốp pha song song với
quá trình đổ bê tông m
lb xác định phụ thuộc vào loại cốp pha được sử dụng khi thi công với cốp
pha cơ giới hóa dạng một đốt lb = 0 bởi vì L=lc và Lcp= lc, khi dùng ván khuôn
lắp ghép lb = tb.Vb và do đó

Lcp = tb.Vb+L


- 21 -

+ Khi sử dụng ván khuôn cơ giới hóa nhiều đốt, chiều dài của một bộ
cốp pha được làm chính xác xuất phát từ khả năng sử dụng một số đốt biểu thị
bằng một số nguyên. Trong trường hợp này số đốt được lấy

=
n

l
(tbVb + L)
lc

1.3. Đặc điểm thi công tháp điều áp và biện pháp gia cố
Tháp điều áp là loại giếng cố định. Tháp điều áp có thể đặt ở đường hầm
dẫn nước trước hoặc sau nhà máy thủy điện. Nhiệm vụ cơ bản của nó là bảo
vệ đường dẫn nước có áp khỏi tác động nước va. Tháp điều áp đặt ở đường
dẫn nước trước tổ máy thì gọi là tháp trước(Tháp thượng lưu), đặt sau tổ máy
thì gọi là tháp sau(Tháp hạ lưu).
Tháp điều áp được nối với đường hầm nằm ngang dẫn nước vào buồng
tuốc bin, do vậy việc thi công hai hạng mục trên đều có liên quan với nhau.
1.3.1.Đặc điểm thi công tháp điều áp
Đặc điểm thi công tháp điều áp mang đặc điểm tương tự như thi công
giếng thẳng đứng.
Tùy theo tình hình cụ thể người ta sẽ chọn trong hai phương pháp đào từ
trên xuống, hay từ dưới lên hoặc kết hợp cả hai.

Hình 1.11: Sơ đồ nhà máy thủy điện ngầm
1-Giếng điều áp thượng lưu, 2-Giếng điều áp hạ lưu, 3-Nhà máy thủy điện, 4Đường hầm dẫn nước, 5-ống áp lực

- 22 -

-Phương pháp đào từ trên xuống.
Điều kiện áp dụng: Áp dụng khi khoảng cách tháp so với mặt đất không
lớn (cách mặt đất 100m). Ví dụ như tháp điều áp công trình thủy điện Buôn
Kuốp.

-Phương pháp đào từ dưới lên. Điều kiện áp dụng: khi tháp điều áp sâu
thường sử dụng phương pháp này (khi tháp điều áp nằm sâu dưới đất tới
100m). Ví dụ như tháp điều áp công trình thủy điện Hòa Bình.
- Phương pháp kết hợp: lúc đầu dựa vào hầm ngang khoan từ dưới lên
sau đó mở cửa giếng để đào từ trên xuống.
*Trình tự thi công vỏ giếng điều áp cũng được chia làm hai phương
pháp:
+ Đào toàn bộ giếng theo chiều cao thiết kế, tiến hành kiểm tra lại kích
thước giếng, dọn vệ sinh, rửa sạch thành giếng, gia cố hệ thống chống đỡ, lắp
đặt cốp pha, tiến hành lắp đặt cốt thép tại khối đổ, bê tông sẽ được lấy tại trạm


- 23 -

trộn, vận chuyển đến chân tháp điều áp, sau đó được máy bơm bơm lên vị trí
thi công. Sau khi đổ xong khối đổ trên tiến hành lắp đặt cốt thép tại khối đổ
tiếp theo.
+ Đào giếng từng phần, đào tới đâu tiến hành thi công vỏ giếng tới đó,
thông thường đào đá được 3-6m thì tiến hành thi công vỏ giếng ngay.
1.3.2. Biện pháp gia cố tạm
- Ngay sau khi nổ phá và dọn khoang đào, kiểm tra biên gương bằng
thiết bị toàn đạc, khi biên hầm đã đủ kích thước theo thiết kế tiến hành gia cố
khối đá xung quanh bằng phun vữa bê tông, trường hợp có những viên đá cục

bộ có khả năng rời ra thì phải tiến hành neo. Để gắn anke vào đá, dùng xi
măng mác cao và ninh kết nhanh.
- Áp dụng phổ biến nhất là vì chống neo: neo thép, neo bê tông cốt thép
và vì chống bê tông phun.
- Vì chống neo không chỉ có tác dụng chống sụt lở mà còn có tác dụng
đưa cả khối đá bao quanh hầm vào làm việc, tạo thành kết cấu thống nhất có
khả năng chịu tải lớn. Vì chống neo có thể áp dụng cho đá cứng với hệ số độ
cứng biến thiên trong một khoảng rất rộng fk≥4
- Neo thép được gắn cứng vào lỗ khoan nhờ đầu neo: tùy theo kết cấu
của đầu neo phân ra làm neo chêm và neo đầu nở.
- Neo bê tông cốt thép là thanh thép được gắn chắc vào trong lỗ khoan
bằng vữa xi măng hoặc xi măng cát, ở đầu ngoài trang bị một bản đệm.
- Việc khoan lỗ neo có thể dùng máy khoan tay thông thường đặt trên giá
đỡ khí nén hoặc giá đỡ co rút được. Đối với các neo thẳng đứng chủ yếu dùng
máy khoan có tay búa hoặc khung khoan.
- Bê tông phun được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng ngầm để gia cố
tạm và làm vỏ vĩnh cửu cho công trình. Bê tông phun cũng được dùng để tăng