Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý dự án tại ban quản lý dự án đầu tư xây dựng huyện văn giang tỉnh hưng yên

Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và ptnt

Trường đại học thuỷ lợi
----------

Nguyễn ngọc cương

NGHIÊN CứU Sự HìNH THàNH BụI TRONG QUá TRìNH Đào hầm
bằng phương pháp khoan nổ mìn và biện pháp
làm sạch không khí trong hầm
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ
MÃ số: 60.58.40

luận văn thạc sÜ
Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: GS.TS Vị Träng Hång

Hµ néi - 2012


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian dài tập trung nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, tác
giả đã hoàn thành luận văn đúng thời hạn theo quy định nhà trường đã giao.
Có được kết quả trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến
thầy giáo GS.TS. Vũ Trọng Hồng đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình
hướng dẫn để tác giả hồn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa sau Đại học,
trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức
tới tác giả trong suốt quá trình học tập ở Đại học cũng như trong quá trình học
Cao học.

Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến Gia đình đã ni dưỡng, động viên
và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, những
người đã ln nhiệt tình giúp đỡ tác giả để hồn thành tốt luận văn này.

Hà Nội, ngày 28 tháng 8 năm 2012

Nguyễn Ngọc Cương


BẢN CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu sự hình thành bụi
trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn và biện pháp làm
sạch khơng khí trong hầm” là đề tài do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng
dẫn khoa học của GS.TS Vũ Trọng Hồng.
Các số liệu sử dụng để tính tốn là trung thực, những kết quả nghiên cứu
trong đề tài luận văn chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào.
Tơi xin chịu trách nhiệm về đề tài luận văn của mình./.
Học viên

Nguyễn Ngọc Cương


MỤC LỤC
I. Tính cấp thiết của đề tài: ..............................................................................1
T
8
3

T

8
3

II. Mục đích của đề tài: ....................................................................................1
T
8
3

T
8
3

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ............................................1
T
8
3

T
8
3

IV. Kết quả dự kiến đạt được:.........................................................................1
T
8
3

T
8
3

V. Nội dung của luận văn:................................................................................2
T
8
3

T
8
3

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ
T
8
3

TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG. ...................................................................4
T
8
3

1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn. ...... 4
T
8
3

T
8
3

1.1.1. Các phương pháp xây dựng đường hầm ............................................4
T

8
3

T
8
3

1.1.1.1. Định nghĩa đường hầm: .................................................................4
T
8
3

T
8
3

1.1.1.2. Phân loại đường hầm: ....................................................................4
T
8
3

T
8
3

1.1.2. Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ...............................................5
T
8
3

T
8
3

1.1.2.1. Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm: ...........................................5
T
8
3

T
8
3

1.1.2.2. Tác dụng các loại lỗ mìn và mạng gây nổ trong đào hầm:............ 7
T
8
3

T
8
3

1.1.2.3. Nổ mìn vi sai trong đào hầm: .........................................................8
T
8
3

T
8
3

1.1.2.4. Công tác xúc, chuyển: ....................................................................9
T
8
3

T
8
3

1.1.2.5. Công tác gia cố đất đá trong quá trình đào hầm:........................15
T
8
3

T
8
3

1.2. Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi
T
8
3

công đường hầm..............................................................................................23
T
8
3

1.3. Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm. ...........................................24

T
8
3

T
8
3

1.3.1. Sơ lược về bụi .....................................................................................24
T
8
3

T
8
3

1.3.2. Các phương pháp xử lý ......................................................................26
T
8
3

T
8
3

1.3.2.1. Phương pháp lọc bụi khô .............................................................26
T
8
3

T
8
3

1.3.2.2. Phương pháp lọc tĩnh điện: ..........................................................28
T
8
3

T
8
3

1.3.2.3. Phương pháp lọc bụi ướt: ............................................................29
T
8
3

T
8
3

1.4. Kết luận chương 1....................................................................................30
T
8
3

T
8

3


CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM
T
8
3

BẰNG HỆ THỐNG THƠNG GIĨ. ..................................................................32
T
8
3

2.1. Ngun lý về thơng gió trong đường hầm. ............................................32
T
8
3

T
8
3

2.1.1. Khái niệm và phân loại ......................................................................32
T
8
3

T
8
3

2.1.1.1. Khái niệm: ....................................................................................32
T
8
3

T
8
3

2.1.1.2. Phân loại: .....................................................................................32
T
8
3

T
8
3

2.1.2. Ngun lý thơng gió ...........................................................................33
T
8
3

T
8
3

2.2. Xác định lượng khơng khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm
T

8
3

sạch bụi. ...........................................................................................................33
T
8
3

2.2.1. Các loại khí sinh ra trong q trình thi cơng đường hầm ...............33
T
8
3

T
8
3

2.2.2. Cơng thức tính tốn lượng khí sạch cần thổi vào để hịa lỗng khí
T
8
3

độc. ................................................................................................................35
T
8
3

2.2.2.1. Xác định lượng khí sạch cung cấp cho công nhân làm việc trong
T
8

3

hầm. ...........................................................................................................35
T
8
3

2.2.2.2. Xác định lượng khí sạch pha lỗng khí độc dựa vào lượng thuốc
T
8
3

nổ. ..............................................................................................................36
T
8
3

2.2.2.3. Xác định lượng khí sạch pha lỗng khí độc dựa vào u cầu làm
T
8
3

lỗng khí thải máy diesel tính tốn. ..........................................................37
T
8
3

2.2.3. Cơng thức tính tốn lượng khí cần hút ra khỏi đường hầm. ..........38
T
8

3

T
8
3

2.2.3.1. Xác định lượng khí cần hút. .........................................................38
T
8
3

T
8
3

2.2.3.2. Phương pháp chọn Q để thiết kế hệ thống thơng gió:..................38
T
8
3

T
8
3

2.3. Kết luận chương 2....................................................................................39
T
8
3

T

8
3

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG
T
8
3

THƠNG GIĨ. .....................................................................................................40
T
8
3

3.1. Thiết kế hệ thống thơng gió để làm sạch bụi trong hầm. .....................40
T
8
3

T
8
3

3.1.1. Xác định tổng lượng khơng khí cần thổi vào hầm ...........................40
T
8
3

T
8
3

3.1.2. Xác định kích thước ống thơng gió ...................................................40
T
8
3

T
8
3

3.1.3. Tính tổn thất áp lực trong ống ..........................................................41
T
8
3

T
8
3


3.1.4. Tổn thất áp lực cửa ra và cửa vào .....................................................42
T
8
3

T
8
3

3.1.5. Tỷ lệ rị rỉ khơng khí...........................................................................42

T
8
3

T
8
3

3.1.6. Tính khối lượng khơng khí và áp lực mà quạt cung cấp. ................42
T
8
3

T
8
3

3.1.6.1. Xác định cơng suất của máy thơng gió. .......................................42
T
8
3

T
8
3

3.1.6.2. Xác định áp lực của máy thơng gió. .............................................43
T
8
3

T
8
3

3.1.6.3. Xác định công suất động cơ điện để kéo quạt. .............................44
T
8
3

T
8
3

3.1.6.4. Chọn quạt máy thơng gió. ............................................................44
T
8
3

T
8
3

3.2. Bố trí hệ thống thơng gió theo các gương hầm trong q trình đào
T
8
3

hầm. ..................................................................................................................46
T

8
3

3.2.1. Đặc thù phương pháp đào hầm và yêu cầu thông gió .....................46
T
8
3

T
8
3

3.2.2. Sơ đồ hệ thống quạt theo các gương hầm, bố trí số lượng quạt máy.
T
8
3

T
8
3

.......................................................................................................................50
3.2.3. Bố trí đường ống và các phụ kiện khác. ...........................................51
T
8
3

T
8
3

3.2.3.1. Xác định kích thước ống thơng gió...............................................51
T
8
3

T
8
3

3.2.3.2. Bố trí ống thơng gió......................................................................52
T
8
3

T
8
3

3.2.3.3. Lắp đặt ống thơng gió. .................................................................53
T
8
3

T
8
3

3.3. Kết luận chương 3....................................................................................53
T

8
3

T
8
3

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN
T
8
3

YẾU TỐ BỤI KHI THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
NẬM CỦN...........................................................................................................55
T
8
3

4.1. Giới thiệu về cơng trình thủy điện Nậm Củn. .......................................55
T
8
3

T
8
3

4.1.1. Vị trí cơng trình. .................................................................................55
T
8

3

T
8
3

4.1.2. Nhiệm vụ cơng trình. .........................................................................55
T
8
3

T
8
3

4.1.3. Cấp và quy mơ cơng trình. .................................................................56
T
8
3

T
8
3

a) Cấp cơng trình: .....................................................................................56
T
8
3

T

8
3

b) Quy mơ cơng trình: ...............................................................................56
T
8
3

T
8
3

4.1.4. Các hạng mục cơng trình. .................................................................56
T
8
3

T
8
3

a) Đập dâng:..............................................................................................56
T
8
3

T
8
3

b) Đập tràn: ...............................................................................................57
T
8
3

T
8
3

c) Tuyến năng lượng: ................................................................................57
T
8
3

T
8
3

4.2. Đặc điểm thi công đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Nậm
T
8
3

Củn. ..................................................................................................................59
T
8
3

4.3. Tính tốn và bố trí hệ thống thơng gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp

T
8
3

với cơng trình. .................................................................................................61
T
8
3

4.3.1. Mở đầu: ..............................................................................................61
T
8
3

T
8
3

4.3.2. Tính tốn chọn quạt gió.....................................................................61
T
8
3

T
8
3

4.3.2.1. Các số liệu đầu vào: .....................................................................61
T
8

3

T
8
3

4.3.2.2. Tính tốn lưu lượng gió cần thiết cho một gương đào: ...............63
T
8
3

T
8
3

4.3.2.3. Kiểm tra kích thước ống thơng gió: .............................................64
T
8
3

T
8
3

4.3.2.4. Tổn thất áp lực trong ống:............................................................64
T
8
3

T

8
3

4.3.2.5. Tổn thất áp lực cửa ra, cửa vào: ..................................................64
T
8
3

T
8
3

4.3.2.6. Tỷ lệ rị rỉ của khơng khí: .............................................................64
T
8
3

T
8
3

4.3.2.7. Tính khối lượng khơng khí và áp lực mà quạt cung cấp: .............65
T
8
3

T
8
3

4.4. Kết luận chương 4....................................................................................66
T
8
3

T
8
3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................67
T
8
3

T
8
3

1.
T
8
3

T
8
3

2.
T
8

3

T
8
3

Kết luận. ...................................................................................................67
T
8
3

T
8
3

Kiến Nghị. .................................................................................................69
T
8
3

T
8
3

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................70
T
8
3

T

8
3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Đào đường hầm trên tồn bộ mặt cắt ...................................................6
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-2: Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa dưới) ........................................6
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-3: Các dạng lỗ mìn của nổ mìn lỗ nơng.....................................................7
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-4: Các dạng bố trí lỗ mìn tạo rãnh ............................................................7
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-5: Nổ mìn vi sai ..........................................................................................8
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-6: Kíp nổ vi sai trong thi cơng đào hầm ....................................................9
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-7: Sơ đồ các nhánh đường vận chuyển cắt nhau .....................................12
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-8: Sơ đồ đổi chỗ các toa xe bằng hầm nhánh H ......................................12
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-9
TU
8
3

T
8
3
U

TU
8
3

Hình 1-10 ......................................................................................13
T
8
3
U

Hình 1-11: Trợ giúp cho việc quay xe khi kích thước gương đào nhỏ ................15
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-12: Kết cấu bằng Neo (anke) ...................................................................18
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-13: Các loại Neo ......................................................................................19
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-14: Kết cấu khung kiểu vịm thép .............................................................22
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-15: Khoan phụt gia cố trước....................................................................23
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-16: Cấu tạo buồng lắng bụi đơn và kép...................................................26
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-17: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị cyclon ...................................................27
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 1-18: Hệ thống lọc bụi túi vải .....................................................................28
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-1: Quạt thơng gió sử dụng trong thi cơng hầm. ......................................46
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-2: Sơ đồ đào kèm theo hệ thống thơng gió đến từng gương hầm ............46
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-3: Thơng theo sơ đồ thổi: .........................................................................47
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-4: Thơng theo sơ đồ hỗn hợp. ..................................................................47
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-5: Thơng theo sơ đồ thổi có sử dụng lỗ khoan thơng gió. .......................48
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-6: Thơng theo sơ đồ thổi với nhiều quạt nối tiếp. ....................................48
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-7: Thơng gió theo sơ đồ thổi có thiết bị điều chỉnh khơng khí. ...............49
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-8: Thơng theo kiểu hầm lị. ......................................................................49
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-9: Thơng gió hầm xun...........................................................................50
TU
8
3

T
8
3
U

Hình 3-10: Ống thơng gió. ...................................................................................53
Hình 4-1: Sơ đồ đào bằng khoan nổ và bố trí thơng gió đường hầm ..................60
TU
8
3

TU
8
3

T
8
3
U

T
8
3
U


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng1-1: Nồng độ cho phép của bụi trong khơng khí .........................................26
TU
8

3

T
8
3
U

Bảng 2-1: Nồng độ cho phép của một số khí dưới hầm .......................................34
TU
8
3

T
8
3
U

Bảng 2-2: Khối lượng khí độc sinh ra..................................................................37
TU
8
3

T
8
3
U

Bảng 3-1:Hệ số dự trữ công suất của động cơ. ...................................................44
TU
8

3

T
8
3
U

Bảng 3-2: Đặc tính máy thơng gió. ......................................................................45
TU
8
3

T
8
3
U

Bảng 4-1: Hệ thống thơng gió đường hầm cơng trình Nậm Củn ........................61
TU
8
3

T
8
3
U

Bảng 4-2: Bảng tổng hợp thiết bị hệ thống thơng gió .........................................66
TU
8

3

T
8
3
U


1

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài:
Ở Việt Nam đường hầm cũng chỉ được phát triển trong hơn một thập kỷ
gần đây, và nhất là trong lĩnh vực xây dựng các cơng trình thủy lợi – thủy điện,
giải pháp đường hầm được sử dụng rất nhiều như: nhà máy thủy điện Hịa Bình,
Nậm Chiến, Nậm Củn, A Vương, Đại Ninh, Bản Vẽ, Bắc Bình, Đồng Nai và
nhiều nhà máy thủy điện khác.
Phương pháp đào đường hầm phổ biến là khoan – nổ, nhưng nhược điểm
của phương pháp khoan – nổ là hình thành rất nhiều bụi trong quá trình thi cơng.
Do vậy đề tài mang tính cấp thiết để nghiên cứu làm sạch khơng khí trong
đường hầm khi có xét đến bụi.
II. Mục đích của đề tài:
Sự hình thành bụi trong quá trình đào hầm bằng phương pháp khoan – nổ
mìn;
Thiết kế và bố trí hệ thống thơng gió làm sạch bụi trong đường hầm và áp
dụng cho công trình đường hầm nhà máy thủy điện Nậm Củn;
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp tổng hợp thống kê các tài liệu lý thuyết, thực
nghiệm, thực tế nghiên cứu về sự hình thành bụi và biện pháp để làm sạch khơng
khí.

Áp dụng cho một cơng trình thực tế.
IV. Kết quả dự kiến đạt được:
Giới thiệu biện pháp nghiên cứu về sự hình thành bụi trong phương pháp
khoan – nổ mìn đào hầm.


2

Sử dụng biện pháp thơng gió để làm sạch bụi trong hầm.
Ứng dụng cho cơng trình thực tế.
V. Nội dung của luận văn:
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
2. Mục đích của đề tài.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
4. Kết quả dự kiến đạt được.
CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ
TRONG Q TRÌNH THI CƠNG.
1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.
1.2. Sự hình thành bụi trong quá trình khoan, nổ mìn, xúc chuyển khi thi công
đường hầm.
1.3. Các biện pháp sử lý bụi trong đường hầm.
1.4. Kết luận chương 1.
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH BỤI TRONG ĐƯỜNG HẦM
BẰNG HỆ THỐNG THÔNG GIĨ.
2.1. Ngun lý về thơng gió trong đường hầm.
2.2. Xác định lượng khơng khí cần thồi vào hầm, bao gồm yêu cầu làm sạch bụi.
2.3. Kết luận chương 2.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG THƠNG
GIĨ.

3

3.1. Thiết kế hệ thống thơng gió để làm sạch bụi trong hầm.
3.2. Bố trí hệ thống thơng gió theo các gương hầm trong quá trình đào hầm.
3.3. Kết luận chương 3.
CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG THƠNG GIĨ CĨ XÉT ĐẾN
YẾU TỐ BỤI KHI THI CƠNG ĐƯỜNG HẦM NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM
CỦN
4.1. Giới thiệu về công trình thủy điện Nậm Củn.
4.2. Đặc điểm thi cơng đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện Nậm Củn.
4.3. Tính tốn và bố trí hệ thống thơng gió có xét đến yếu tố bụi phù hợp với
cơng trình.
4.4. Kết luận chương 4.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận.
2. Kiến nghị.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


4

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM SỰ HÌNH THÀNH BỤI VÀ BIỆN PHÁP XỬ
LÝ TRONG Q TRÌNH THI CƠNG.
1.1. Đặc điểm về đào đường hầm bằng phương pháp khoan – nổ mìn.
1.1.1. Các phương pháp xây dựng đường hầm
1.1.1.1. Định nghĩa đường hầm:
Đường hầm là kết cấu cơng trình ngầm, phục vụ những mục đích như bảo

đảm vận chuyển trực tiếp hành khách hoặc hàng hóa vượt qua những trở ngại sẵn
có; làm đường sắt, đường xe cơ giới, đường đi bộ, hoặc đường thủy, đường
chuyển nước, đường chứa cáp điện, đường đặt ống khí đốt, đường tiêu
nước.v.v... hoặc để tạo ra vận chuyển bên trong các nhà máy công nghiệp; được
xây dựng bằng những phương pháp thi cơng cơng trình ngầm không làm xáo
trộn mặt đất.
1.1.1.2. Phân loại đường hầm:
- Dựa theo mục đích đường hầm được chia làm 2 nhóm chính:
+ Nhóm đường hầm giao thơng:
 Đường hầm cho đường sắt;
 Đường hầm cho xe cơ giới;
 Đường hầm cho người đi bộ;
 Đường hầm cho vận tải thủy;
 Đường hầm cho xe điện ngầm.
- Dựa trên vị trí xây dựng đường hầm được chia làm 3 loại chính:
+ Đường hầm qua đất mềm: Đây là loại đường hầm đặt nơng, dùng vào
mục đích đường xe điện ngầm, hệ thống cống nước và đường tiêu nước. Do đất
là kết cấu trong khi đào phải chống đỡ nên phải dùng khiên để phục vụ cho đào
hầm không cho đất tràn vào khối đào; Trong trường hợp qua đơ thị cịn được
dùng phương pháp đào hở rồi lấp lại (Cut and Cover Tunnel Structures).
+ Đường hầm qua đá: Đường hầm này thường được dùng cho đường sắt


5

hoặc đường cho xe cơ giới xuyên qua núi. Nhiều năm trước đây buộc phải dùng
thuốc nổ để phá đá trong lịng núi (phương pháp nổ mìn). Ngày nay dựa vào
những thiết bị nghiền đá khồng lồ gọi là máy đào hầm (Tunnel Boring Machine)
để đào hầm.
+ Đường hầm dưới nước: Phương pháp này là một kỹ sảo đặc biệt để tiến

hành thi công trong nước. Trước đây người ta dùng phương pháp đào trong
những khoang bịt kín (thùng chìm) có áp lực để ngăn cách nước ở ngồi khơng
cho vào được. Ngày nay đường hầm được chế tạo sẵn trên bờ từng đoạn rồi đưa
đến vị trí hầm, được đánh chìm vào hào đã đào sẵn ở đáy sơng hoặc ở vịnh, sau
đó ghép lại, bịt kín, bơm nước ra (Immersed tube Tunnels).
1.1.2. Phương pháp đào hầm bằng khoan nổ
1.1.2.1. Đặc điểm công tác nổ trong đào hầm:
Công tác này đã được sử dụng từ thời cổ xưa. Hiện nay phương pháp này
vẫn dùng rộng rãi để đào đất, đá cứng với mặt cắt hầm có hình dạng bất kỳ và
kích thước to nhỏ khác nhau. Trường hợp đào hầm có mặt cắt khơng trịn hoặc
có mặt cắt trịn nhưng chiều dài hầm quá ngắn, hoặc khi gặp phải cấu trúc địa
chất nứt nẻ nhiều, có đứt gãy hoặc do những điều kiện cụ thể khác như mặt cắt
gồm nhiều lớp địa chất khác nhau, đá vò nát, hoặc đá quá cứng (k > 9) thì
phương pháp nổ mìn ưu việt hơn hẳn so với máy đào TBM.
Phương pháp nổ mìn để thi cơng các cơng trình thuỷ lợi là phương pháp
thi cơng tiên tiến, có thể tăng nhanh được tốc độ thi công, giảm nhẹ, tiết kiệm
sức lao động, giảm bớt việc sử dụng máy móc, thiết bị, công cụ để thi công.


6

Hình 1-1: Đào đường hầm trên tồn bộ mặt cắt

Hình 1-2: Sơ đồ đào từng phần (nửa trên và nửa dưới)

Ưu điểm:
- Hồn thành được cơng việc nhanh chóng bất kỳ loại đất đá nào.
- Ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu, thời tiết nên có thể tiến
thành trong bất kỳ thời gian nào.
Nhược điểm:

- Đòi hỏi thợ có chun mơn tay nghề cao.
- Cơng tác an tồn phức tạp.


7

1.1.2.2. Tác dụng các loại lỗ mìn và mạng gây nổ trong đào hầm:
- Lỗ mìn tạo rãnh : bố trí giữa gương hầm nhằm tạo mặt thoáng để hiệu
quả nổ cao. Có nhiều cách bố trí tùy thuộc hướng tạo mặt thoáng.
- Lỗ mìn phá: bố trí trên toàn bộ gương hầm nhằm phá đá.
- 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.
Sử dụng phương pháp nổ mìn vi sai để đào hầm.

Hình 1-3: Các dạng lỗ mìn của nổ mìn lỗ nơng

Hình 1-4: Các dạng bố trí lỗ mìn tạo rãnh

Có 2 dạng sơ đồ mạng nổ:
- Nếu bớ trí nổ mìn viền (khi đá quá yếu, nứt nẻ nhiều): nổ mìn viền trước


8

tiên, nổ mình rãnh - nổ mìn phá cuối cùng.
- Nếu bớ trí nở mìn sửa (khi đá cứng, ít nứt nẻ): nổ mìn rãnh trướ c tiên –
nổ mìn phá - nở mìn sửa ći cùng.
1.1.2.3. Nổ mìn vi sai trong đào hầm:
Nổ mìn vi sai là quá trình nổ giữa các khối thuốc liên tiếp nhau cách nhau
1 khoảng thời gian nhất định (tính bằng ms) bảo đảm hiệu quả nổ theo yêu cầu

xong không gây phá hoại lớp đất đá xung quanh hầm.
Trình tự nổ như sau:

Hình 1-5: Nổ mìn vi sai

Cường độ cực đại của dao động không vượt quá một cấp vi sai. Vận tốc
do sóng nổ mìn gây ra v phải nhỏ hơn vận tốc lay động hòn đá
α

 Q 
v = k*  m  (cm/s)
 r 

Trong đó:
Q m : là lượng thuốc nổ lớn nhất ứng với 1 cấp vi sai (kg)
R

R

r: là khoảng cách từ phần tử đất đá đến lỗ mìn (m)
k: là hệ số phụ thuộc vào điều kiện đất đá
+ Đất đá ít nứt nẻ: k = 100 – 200


9

+ Đá rời bão hòa nước: k = 450 – 600
α: là hệ số phụ thuộc vào khoảng cách r
+ Gần điểm nổ r < 100 thì α = 2,5
+ Xa điểm nổ r > 100 thì α = 1,5

[v]: tốc độ lay động hòn đá
+ Đá nứt nẻ: [v] = 20 cm/s
+ Đá ít nứt nẻ: [v] = 50 cm/s
+ Đá tốt: [v] = 100 cm/s
Khi hệ thống có nhiều mạng nổ thì có nổ đơn và nổ kép, và giá trị [v] thay
đổi theo cách nổ:
+ Gạch:

[v] = 14 cm/s – nổ đơn
[v] = 3 cm/s – nổ kép

+ Bê tông:

[v] = 130 cm/s – nổ đơn
[v] = 50 cm/s – nổ kép

Hình 1-6: Kíp nổ vi sai trong thi công đào hầm

1.1.2.4. Công tác xúc, chuyển:
a. Công tác xúc:


10

Tuỳ theo kích thước gương đào, dùng các loại thiết bị sau đây:
1. Gương đào nhỏ: Dùng xe goòng nhỏ chạy trên đường ray và đất đá
được xúc bởi máy xúc kích thước nhỏ cũng chạy trên đường ray, có loại xúc
thẳng đất đá vào toa xe (hất qua thân máy), có loại xúc vào băng tải để truyền
đến toa xe. Loại thiết bị này hệ số đầy gầu rất thấp (0,35-0,4), nên năng suất kĩ
thuật chỉ bằng 50% năng suất lí thuyết. Năng suất thực tế lại cịn thấp hơn nữa so

với năng suất kĩ thuật.
n thực tế = n kỹ thuật x K thời gian
K thời gian = t n / (t n + ∑t i )
R

R

R

R

R

R

t n - thời gian xúc thuần tuý cho một toa xe.
R

R

∑t i ; - tổng tiêu hao thời gian cho việc di chuyển toa xe vào và ra, di
R

R

chuyển đầu máy kéo, kể cả thời gian tiến lùi của máy xúc.
Thực tế, K thời gian = 0,4-0,6.
Như vậy năng suất thực tế của loại máy trên không vượt quá 40% năng
suất ghi trong lý lịch của máy. Sau này đã cải tiến loại máy di chuyển trên xích,
có thể xúc đưa vào băng tải hoặc xúc cho cả xe tự đổ, năng suất lý thuyết 180

m3/giờ, năng suất thực tế 40 m3/giờ (loại chạy trên đường ray năng suất thực tế
P

P

P

P

khoảng 6-9 m3/giờ). Đường hầm có tiết diện quá nhỏ phải thi cơng bằng thủ
P

P

cơng.
2. Gương đào lớn (kích thước lớn hơn 6x6,5m), thường dùng máy xúc gàu
ngửa và xe tự đổ. Năng suất lý thuyết gàu ngửa tới 90m3/giờ, làm việc trong
P

P

gương đào có diện tích 40m2, D = 7m; loại lớn hơn có năng suất lý thuyết
P

P

180m3/giờ, làm việc trong gương đào có đường kính D = 10m.
P

P

b. Cơng tác vận chuyển đá:
1. Xe chạy trên đường ray (có đầu máy kéo).
Trong những đường hầm có tiết diện nhỏ và trung bình (nhỏ hơn 6x6,5
m), máy đào gàu xúc không thể làm việc được, do vậy việc vận chuyển đá ra bãi
thải và vận chuyển vật liệu, kết cấu vào gương đào, thường do các xe goòng loại


11

nhỏ, có đầu máy kéo bằng điện thực hiện, ứng với độ dốc tới 30%.
Đường ray với các loại bánh xe 600, 700, và 900 mm; khi đường hầm có
vỏ với chiều rộng lớn hơn 3,5 m có thể làm đường đơi.
Trong các đường hầm hẹp có một đường ray, để các đồn tàu có thể tránh
nhau được, thì cứ mỗi khoảng cách nhất định (300-400 m) lại có một chỗ mở
rộng ra để chứa các toa xe. Khoảng trống giữa các toa xe và đầu máy tránh nhau
ở giữa 2 đường không nên nhỏ hơn 0,2 m.
Để chuyển các toa xe và các đầu máy từ đường này sang đường kia, người
ta phải làm đường rẽ cùng với thiết bị bẻ ghi.
Năng suất của máy xúc đá phụ thuộc vào tốc độ chất tải vào vào toa xe. Vì
thế trong công tác tổ chức dọn đá phải đặc biệt chú ý đến khâu này. Việc kéo dài
thêm đường ray ở ngay tại gương đào để máy xúc có thể di chuyển qua lại và các
toa xe vào sát tới tận gương đào được thực hiện bằng các đoạn ray cứng, di
chuyển được, dài 5 m, được đặt trên các tà vẹt kim loại. Khi xúc đá trực tiếp vào
toa xe thì yêu cầu đầu tiên là các toa xe phải đưa sát vào máy xúc, và sau khi đầy
tải thì phải nhanh chóng chuyển đi nơi khác. Để thực hiện việc này phải dùng
các thiết bị khác nhau. Đối với đường đôi áp dụng các nhánh cắt nhau 1 và 2
(Hình 1-7), được hàn trên các tấm thép có thể di chuyển được. Thiết bị này đảm
bảo cho cả 2 máy xúc số 3 làm việc. Đầu máy kéo chạy điện số 8 luôn đứng
trong khoang đào, đẩy những toa không tải 4, 5 đang đứng trên đường bên phải

theo đường nhánh 1 tiến sát máy xúc. Đầu máy kéo chạy điện số 2 kéo những
toa đầy tải số 6 thành một đoàn tàu chạy ra ngoài đường hầm theo đường bên
trái. Theo đường bên phải số 1 đoàn tàu khơng tải tiến đến, đầu máy kéo của
đồn tàu đó chuyển sang đường bên trái, đầu máy kéo 8 nhờ đường nhánh 2 trở
thành đuôi của các toa xe không tải, tiếp tục đẩy những toa không tải vào sát
máy xúc.


12

Hình 1-7: Sơ đồ các nhánh đường vận chuyển cắt nhau

Trong những đường hầm tiết diện nhỏ, chỉ có một máy xúc hoạt động thì
việc chuyển chỗ của toa xe khơng tải và có tải được thực hiện nhờ một đường rẽ,
lắp ráp trên một tấm thép di chuyển được (nếu chiều rộng đường hầm cho phép).
Trường hợp chiều rộng đường hầm quá hẹp thì việc đổi chỗ cho các toa xe sẽ
tiến hành bằng hầm nhánh H (Hình 1-8).

Hình 1-8: Sơ đồ đổi chỗ các toa xe bằng hầm nhánh H

Để chất tải vào các toa xe người ta thường dùng các loại băng chuyền di
chuyển trên đường ray (Hình 1-9). Để dỡ tải, thơng thường sử dụng loại toa xe
có dung từ 0,75-1,1 m3, tự lật nghiêng bên sườn xe và loại xe có dung tích 2,5
P

P

m3, khoảng cách bánh xe không nhỏ hơn 750mm, thành toa xe có thể tự mở ra,
P

P

đáy thùng xe có thể nâng lên được (Hình 1-10). Trên các bãi thải người ta cịn
dùng loại xe khơng tự lật, mở và việc dỡ tải phải nhờ một thiết bị chuyên dùng.
Để vận chuyển vữa bê tông vào khoang đào người ta sử dụng loại toa xe có dung


13

tích nhỏ; tự lật nghiêng, hoặc loại xe chuyên dùng, trên thùng xe đặt các thùng
chứa vữa bê tông. Những khối bê tông lắp ráp và vật liệu dùng để gia cố được
chở trên xe chuyên dùng.

Hình 1-9

Hình 1-10

Để vận chuyển đá trong đường hầm thường dùng đầu máy kéo chạy điện:
loại cáp điện và loại ắc quy (khi tiết diện đường hầm nhỏ, theo điều kiện kỹ thuật
an toàn về chiều cao, cũng như để tránh nguy hiểm do bụi, khí, khơng cho phép
treo cáp điện). Đối với đầu máy luôn đứng trong khoang đào, dùng loại chạy
bằng ắc quy (công suất 2KW, điện thế 45v, sức kéo 210kG). Để kéo các toa xe
thường dùng máy chạy bằng ắc quy (công suất 20 và 30KW, điện thế 120v, sức
kéo 1150 và 1800kG ứng với trọng lượng 8 và 12 T). Những bình ắc quy dùng
cho đầu máy cần phải nạp điện sau 3-4 giờ hoạt động tại các trạm chuyên dùng.
Những đầu máy kéo chạy bằng cáp điện thì rẻ hơn nhiều so với bình ắc
quy.
Loại đầu máy này có cơng suất từ 12 đến 80KW, dịng điện một chiều,
điện thế 250V, lực kéo 500, 1700 và 2400 kg ứng với trọng lượng 3,1 và 14T.
Có những đầu máy chạy điện kích thước nhỏ, làm việc với điện thế 50v, lực kéo

220 kg. Đường cáp điện cần phải treo ở độ cao không nhỏ hơn 2,2 m so với đầu
của đường ray, và không nhỏ hơn 0,2m so với đáy kết cấu nằm ngang của vật
chống nóc hầm. Đầu máy chạy điện chỉ nên dùng ở những đoạn đường hầm đã
hoàn thành, Thuận lợi nhất là dùng đầu máy chạy bằng điện và ắc quy, để có thể


14

chạy ở những đoạn khơng có dây cáp điện (giành cho người đi lại, đang thi công
bê tông, v.v..). Song loại này rất đắt và rất phức tạp
Tốc độ di chuyển của đầu máy chạy bằng ắc quy khoảng 6km/h, cịn loại
máy chạy bằng cáp điện từ 8-12km/h. Đơi khi trong xây dựng đường hầm còn sử
dụng động cơ chạy bằng khí nén.
Tính tốn đối với đầu máy chạy điện:
Xác định trọng lượng tối đa của đoàn tàu Qc, trọng lượng đầu máy kéo
Pe, lực kéo F, trọng lượng bám dính Pc.
Và

Pe + Qc ≤ F/ωc +i
R

R

Pe + Qc ≤ 1000 ψ.pc/ωp + i+5
R

R

ωc : hệ số ma sát của các toa xe khi chuyển động trên đường nằm ngang,
R

R

đường bẩn, các toa xe đầy tải, lấy trung bình 0,0125;
i: Độ dốc của đường;
ωp : Hệ số ma sát của các toa xe đầy tải khi bắt đầu chuyển động, đường
R

R

bẩn, lấy trung bình 0,017;
5: Hệ số có xét gia tốc khi bắt đầu chuyển động;
ψ: Hệ số bám dính của các bánh xe với đường ray khi bắt đầu chuyển
động, bằng 0,25.
Trong những công thức trên tất cả trọng lượng và lực được tính bằng T
Thời gian vận chuyển ra bãi thải T 0 , phút, được xác định theo chiều dài quãng
R

R

đường L, m, tốc độ trung bình Vtb, m/s, có xét đến thời gian quay đầu máy, toa
xe ở khoang đào và bãi thải T 1 , phút, và tránh vào đường nhánh (khi đường vận
R

R

chuyển một chiều) T 2 , phút:
R

R

T 0 = 2L/60Vtb + T l +T 2
R

R

R

R

R

Sử dụng xe ô tô vận chuyển trong đường hầm là rất hiệu quả, bởi vì khơng
cần cơng nhân đặt đường ray, các đường tránh, đường chéo, treo cáp điện, di
chuyển các toa xe trong gương đào mất nhiều thời gian và phức tạp v.v.. Dung
tích thùng xe càng lớn thì đảm bảo năng suất càng cao. Tùy theo kích thước hầm,


15

sử dụng các loại xe có trọng tải từ 3-25T và xe tự đổ có dung tích thùng từ 1-6
m3. Để đảm bảo xe đi hai chiều thì kích thước đường hầm không được nhỏ hơn
P

P

6m. Xe vận chuyển trong đường hầm đều được trang bị bình lọc khí thải. Khi di
chuyển xe trong gương đào, tiến đến máy xúc để chất tải, xe đi giật lùi. Khi
chiều rộng gương đào lớn hơn 2 lần chiều dài thùng xe thì xe có thể tự quay
được, khi kích thước gương đào nhỏ thì sử dụng tấm thép có kích thước 5x3 m,

dày 15-20 cm và tời 3T để trợ giúp cho việc quay xe (Hình1-11).

Hình 1-11: Trợ giúp cho việc quay xe khi kích thước gương đào nhỏ

Việc tính tốn năng suất xe vận chuyển khi thi công trong đường hầm, về
ngun tắc, khơng khác với việc tính tốn khi thi công trên mặt đất.
1.1.2.5. Công tác gia cố đất đá trong q trình đào hầm:
a. Đá cứng liền khối ít nứt nẻ:
Không gia cố hoặc phun vữa bê tông bảo vệ mặt đá.
Bê tông phun lên mặt đá khi cần gia cố đá có 2 chức năng rõ rệt là làm
cho lớp đá quanh khối đào được kết dính với nhau ngăn cản các hạt rơi ra và tạo
một màng ngăn cách bên ngoài. Thường phụt vào đá với áp lực cao để ép vữa


16

vào các lỗ rỗng giữa các hòn đá. Chỉ trong một vài phút (lớp ban đầu chỉ tính
trong một vài giây) tạo ra một màn có tác dụng ngăn cản những miếng đá cá biệt
rời ra hoặc rơi xuống. Như vậy loại bỏ áp lực tồn tại ở bề mặt đá và hướng sự
dịch chuyển của các hạt đất đá ngược vào trong khối đá. Cường độ nhanh chóng
đạt được (thường 1050MPa trong 30 giây, 4900MPa trong 8 giờ), cho phép màn
phun nhanh chóng thành một màn ngăn và tiếp theo tăng cường độ như một lớp
đá mới chống lại sự biến dạng nhằm tạo ra điều kiện cân bằng mới.
Công nghệ phun bê tông dạng khô là chủ yếu, nhưng từ năm 1991, tại hội
nghị về phun bê tông do hiệp hội đào hầm quốc tế tổ chức đã công bố những kết
quả phun bê tông ướt thành công (Na Uy, Thụy Điển, Đức, Autralia). Công nghệ
phun bê tông ướt là trộn hỗn hợp cốt liệu, xi măng và nước trước khi phun, cịn
cơng nghệ phun bê tơng khơ là hỗn hợp cốt liệu và xi măng trộn trước và được
phun ra cùng lúc với nước từ một vòi phun khác tạo thành hỗn hợp bê tông ướt
trước khi bắn vào mặt đá.

Cả hai loại có những ưu và nhược điểm riêng. Điểm nổi bật nhất của