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

L IC M

N

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

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

c các yêu c u đ ra.

V i thành qu đ t đ
quý th y cô Tr

ng h m d n dòng qua vùng đ a

ng

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

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

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

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

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

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

ng c ng nh trong quá trình th c hi n

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

i thân đã

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

Tr

ng V n

c


B N CAM K T
H và tên h c viên: Tr

ng V n

c.

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

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

i–

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

c ai công b

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

Tr

ng V n

c


M CL C
M

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

1. Tính c p thi t c a

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

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

it

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

4. Cách ti p c n và ph
CH

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

NG 1: GI I THI U T NG QUAN V THI CƠNG

NG H M .....3

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

ng pháp m đ
ng pháp m đ

1.4. Các ph

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

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

ng pháp thi công đ

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

1.4.1. Ph

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

1.4.2. Ph

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

1.5. M t s s c th

ng g p trong q trình thi cơng đ

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

1.5.1. Nguyên nhân gây ra s c k thu t trong q trình thi cơng đ

ng h m .......23

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

CH

NG 2: TÍNH TỐN XÁC

2.1. Ph

NH VÒM PHÁ HO I

NG H M ....28

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

d a trên đánh giá ch t l

ng pháp

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

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

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

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

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

trên đánh giá s l

ng pháp d a

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

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

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

2.2.2. Ph

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

2.2.3. Ph

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


2.2.4. Ph

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

2.2.5. Ph

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

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

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

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

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

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

2.4. Áp d ng tính tốn vịm cân b ng c a đ

ng h m th y l i Ngàn Tr

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

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

NG 3: NGHIÊN C U GI I PHÁP GIA C

TUY N

T M TRONG THI CƠNG

NG H M CƠNG TRÌNH TH Y L I NGÀN TR

3.1. Nguyên t c c b n c a ph

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

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

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

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

3.2.2. Ph

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

3.2.3. Ph

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

3.2.4. Ph

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

3.2.5. Ph

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

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

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

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

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

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

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

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

ng pháp thi cơng neo thép, phun bê tơng gia c cho đ

3.4.1. Quy trình, ph

ng pháp thi công neo thép gia c cho đ

ng h m ....79

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


3.4.2. Quy trình, ph
3.5. K t lu n ch

ng pháp thi công phun bê tông gia c cho đ

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

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

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

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

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

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

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


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

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

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin,

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

Hình 1.4:

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

Hình 1.5:

ng h m d n n

c cơng trình th y đi n

i Ninh dài 11km, ...............7

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

ng b H i Vân đ

Hình 1.7: H m Th Thiêm v

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

t sơng Sài Gịn ...........................................................8

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

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

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

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

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph

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

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

ng pháp vịm tr

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

Hình 1.14: Th t đào h m theo ph

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

Hình 1.15: Th t đào h m theo ph

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

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

t tr

c trên g

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

ng h m th y đi n

ng h m th y đi n

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

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

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

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

Hình 2.3: Mơ hình tính vịm đá áp l c theo ph
Hình 2.4: Ph

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

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

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

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

Hình 2.7: B ng tra theo ph

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

c ng c a các lo i đá theo ph

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

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

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

c xác đ nh theo ch s

n đ nh. .........................51

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

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


1
M
1. Tính c p thi t c a

U

tài

Trên th gi i, cơng trình ng m đã đ

c phát tri n r t ph bi n và xây d ng

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

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

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

t sơng, v

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

ng ôtô đ

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

chi u dài tuy n đ

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

ng m, h m ng m đã và đang đ

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

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

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

d ng đ d n dịng thi cơng, d n n
n

cs

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

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

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

ng h m v

cC a

t sơng Sài Gịn h m Th Thiêm, đ

ng b

ng h m d n

t,….

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

c xây d ng h u h t có đ a ch t

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

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

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

ng đ n hi u qu đ u t c a d án.

i v i công trình th y l i Ngàn Tr

i có 2 đ

ng h m tuynel g p đ a ch t

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

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

l i trên c n

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

đ khi thi công đ
Ngàn Tr

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

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

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

ng h m tuy

i nói riêng và các cơng trình khác trong t

ng

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

it

ng h m qua vùng đ a ch t y u.

ng và ph m vi nghiên c u

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

ng h m tuynel d n dịng

i sau đó tính tốn cho m t đo n đ

ng h m c

th .
4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

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

i, tài li u thi cơng các cơng trình đ

c và trên th gi i, đ c bi t các đ

ng h m

ng h m đã

ng h m đi qua vùng có đ a ch t

x u ph c t p.
4.2. Ph

ng pháp nghiên c u

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

ng h m

trong n

c và các n

c tiên ti n trên th gi i.


3
CH

NG 1

GI I THI U T NG QUAN V THI CƠNG

NG H M

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

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

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

ng

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

xa x a, h m đ

c đào tr i qua các n n v n minh nh

Babylon, Ai c p, Pecxich. Ng

Aztec, Inca,

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

ng,

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

i đã dùng l a đ t b m t đá khi đào

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

c lên đá nóng, dùng nh ng

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

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

đi l i. Do đó ng

i ta xây d ng các h m đ

ng th y n i li n các đ

ng giao thông

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

c xây d ng trên kênh Langedok

ng
ng

Pháp t n m 1679-

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

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

c xây d ng n m 1926-

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

ng ng i v t

nh đèo, núi,…
Vào th k XX

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

ng m đô th hi n đ i, đ c bi t là

Maxcova. D

i đây là m t s các đ

i tàu đi n
ng h m

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

ng tàu đi n ng m đ

- N m 1857-1871 đ
li n n

ng h m đ

ng s t dài 119m đ
c xây d ng

c xây d ng

Anh.

Maxcova.

ng h m Mont-Cenis dài 12.850m đ

c xây d ng n i

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

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


4
- N m 1896-1906 đ

ng h m Sinplon I dài 19.780m đ

c coi là là dài nh t

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

Nh t xây d ng xong đ

- N m 1991 đ

ng h m Dai-Shimizu dài 22km.

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

Pháp mang tên Euro Tunnel dài 50km.

Hình 1.1: M Hannan, Kalgoorlie, Australia

Hình 1.2: Thành ph ng m

Montreal, Canada


5

Hình 1.3: H m nguyên t Berlin,

Hình 1.4:

c

ng h m qua eo bi n Manche


6
1.2. S phát tri n thi công h m

Vi t Nam

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

c xây

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

n

ph c t p nói chung và cơng trình đ

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

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

ng ngày càng t ng lên

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

c xây d ng: Tiêu bi u là đ

H Chí Minh và đ

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

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

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

ng Nai, Buôn Ku p,…..
s d ng đ

ng h m đ
ng,

c s d ng r t nhi u

i Ninh, B n V , B c Bình,

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

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

đ p dâng và nhà máy.
-

ng H m d n n

c vào nhà máy th y đi n Hịa Bình –sơng

à v i cơng

su t 1.920MW.
-

ng h m d n n

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

su t 300MW và 175MW.
-

ng h m d n n

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

công su t 220MW.
-

ng h m d n n

c vào nhà máy th y đi n C a

t – Thanh Hóa v i cơng

su t 97MW.
-

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

-

ng h m d n n

ct

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

160m.
-

ng h m d n n

-

ng h m Truông Kh t đ d n n

An dài 550m.

c thu c h th ng đ p dâng H ng

i – Cao B ng.

c cơng trình đ u m i

ôL

ng - Ngh


7

Hình 1.5:

ng h m d n n

c cơng trình th y đi n

i Ninh dài 11km, dài nh t

ông Nam Á hi n nay.

Hình 1.6: H m đ ng b H i Vân đ

c đ a vào s d ng t tháng 6/2005


8

Hình 1.7: H m Th Thiêm v

t sơng Sài Gịn

Hình 1.8: H m Kim Liên – Hà N i


9

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

ng pháp m đ
ng pháp m đ

t – Thanh Hóa

ng h m

ng h m trong đá c ng

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

ng

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

ng pháp c gi i tồn b (TBM) ho c cơng ngh đào đ

ng h m truy n th ng

ph bi n là khoan n .
1.3.1.1. Ph

ng pháp đào b ng máy khoan đ

Máy khoan đ

ng h m (TBM)

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

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

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

ng pháp ch ng đ khơng duy trì đ

cđ

n đ nh c a h m cho

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

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

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

i u ki n làm

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

ng pháp


10
Nh

c đi m c a ph

ng pháp này là không đào đ

cđ

ng h m có tuy n

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

ng h m ng n thì r t

lãng phí.

Hình 1.10: Máy đào đ
1.3.1.2. Ph
Ph

ng h m TBM

ng pháp đào toàn ti t di n

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

h m có ti t di n ngang ≤120m2. G

ng đ

c m m t l n trên toàn ti t di n ngang

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

Hình 1.11: Ph

ng pháp đào toàn ti t di n

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


11
Tr

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

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

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

Ph

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

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

ng t ng áp l c đ a t ng và gi m đ

n đ nh c a nóc h m, n u thi

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

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

c gi ng v i nhau và chêm

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

c

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

c

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

n đ nh c a vì ch ng vịm khơng đ m b o nó s đ

c đ bê tơng

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

ng đào trong

tr

ng. Khi đ

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

ng h p này không đ

c l n h n 100m.

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

c khi đ bê tông v h m v nh c u.

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

n đ nh.

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

ng c a ph

ng x y ra s t l ng

i ta s d ng các

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

ng pháp này t ng b

c t o ra

xung quanh h m trong quá trình đào lo i vì

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

ng h p d

i s b o v c a bê tông phun

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


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

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

Bình, th y đi n Nurek

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

c bi t

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

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

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

ng pháp bán kính chi u dài 2,7m, b

10cm, phun
ng

c 1,5m. L p bê tông phun th 2 dày

đo n h m cách g

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

i ta treo lên đ u neo m t l

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

xây v h m v nh c u ti n hành

kho ng cách t i g

ng là 100m.

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

u tiên ng

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

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

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

ng dùng neo ho c vì

ch ng vịm m m và bê tơng phun chi u dày 10-15cm có l

i thép. V bên trong

th

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

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

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

ng xuyên

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

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

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


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

nóc và vách

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

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

ng pháp này th

c đ nh nh ng đ t ván khuôn ng n

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

i ta kéo tr

ván khuôn dài kho ng 4m đ t trên đ tr

t ván khuôn th

t.

ng dùng bê tơng

t vào sát g

ng m t đ t

ng có c u t o là m t

h vòm liên k t v i nhau thành m t k t c u khơng gian, m t ngồi có hàn thép t m
làm ván khn, có các c a s bê tơng.
Th c t áp d ng ph
v

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

ng không

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

h i đào v

t l n và đơi khi ch t l

kh i đá nhơ ra. Do đó th

ng c a l p bê tơng lót khơng đ m b o do các

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

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

ng ch đào toàn ti t di n khi

trên

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

ng cùng v i vi c s d ng các thi t b

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

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

v i vi c d ng vì ch ng t m
Ng

ng. Cơng tác đào đ t đá khi thi

nóc h m và c

i ta có th t ng giá tr c a b

m tg

ng.

c đào ph thu c vào đ

n đ nh c a đ a t ng

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

trên nóc h m m t l p đá n đ nh

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

ng đ

c ti n hành

khoan g

ng có th

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

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

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

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

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

ng nh các ng di chuy n đ

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

c

ng pháp đào toàn


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

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

ng pháp này n u t ch c t t th

ng là 50m/tháng.

ng pháp b c thang

ng pháp này đ

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

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

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

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

n đ nh c a h m trong q trình thi

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

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

i.

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

* Theo s đ I: Trong ph n d

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

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

u tiên đào ph n d

i h m trên su t chi u dài h m. T ph n

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

ng pháp này khi áp d ng có nhi u

c đi m nên trong th c t ít dùng.

Hình 1.12: Th t đào h m b ng ph

ng pháp b c thang


15
a) Ph

ng pháp b c thang trên; b) Ph
c) Ph

- Ph

ng pháp b c bên đ

ng pháp b c thang bên;

ng pháp b c thang d

i

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

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

i ta th

ng s d ng ph

ng pháp này trong nh ng tr

ng h p khi mà đào

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

ng pháp b c thang d

i: Vi c xây d ng h m đ

u tiên trên su t chi u dài h m ng

đ i v i ph

c th c hi n m t cách

i ra đào ph n trên c a ti t di n (nh

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

cách k t g

kho ng

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

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

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

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

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

d

c, sau khi đã đào xong ph n

i.
Chi u cao h p lý nh t c a b c d

i là 8-10m. N u chi u cao b c d

ic ah m

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

ng pháp b c thang d

i:

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

ng pháp khác khi chuy n vào đo n đ a

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

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

các b c d

i), gi m


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

b cd

i khi s d ng các l

khoan nghiêng và an tồn trong thi cơng khi đã có vịm bê tơng.
Nh

c đi m c a ph

h m so v i ph
đ bê tông t

ng pháp b c thang d

i: Làm t ng th i h n thi cơng tồn

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

i và

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

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

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

t

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

ng pháp b c thang d

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

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

ng pháp m đ

Khi đào đ

ng h m trong đ a t ng y u

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

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

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

ng pháp này g i là ph

ng pháp đào m t l n toàn b m t c t đ

ng h m.

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

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

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

ng h m đã thi công xong.

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

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

i s b o v c a khiên.

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

u đi m c a

c xúc ngay vào b ng t i, đ c

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

ng h p 1:

ào trong đ t m m, khơng có n

sét,…). Tuy nhiên n u g p đá t

c ng m (ví d : đá ph n,

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

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

i c t dao đ u c t đá, l

i dao sau c t đ t.

i


17
Tr

ng h p 2:

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

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

ng h p 3:

ào d

im cn

c ph i có t ng sét dày khơng th m.

c tràn vào.

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

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

c). Yêu

t. S đ này có tác d ng khi

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

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

Tr

ng h p 4:

ào trong đ t l n n

đào, đ t trong phòng kín

c, dùng áp l c n

đ u khiên, có đ

ng thoát đ t và n

c ép đ t vào g

ng

c ra. C ng s d ng

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

ng h m TBM trong đ t m m là phát

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

ng pháp vòm tr

c

ng pháp này đ bê tơng vịm tr

c sau đó m i đào đ bê tông t

ng và

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

(fk<4) và k t h p v i n phá.
Ph

ng pháp vịm tr

tồn b ph n vịm tr

c có d ng bi n t

ng: M t h m d n, hai h m d n, và

c, …

- S đ m t h m d n (hình 1.4-a):

u tiên đào h m d n trên (1) sau đó m

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

is b ov c a

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

ng c a

c s d ng đ

c.

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

c.

- S đ ph n vòm v

t tr

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

nh ng ph n l n h n các s đ trên.

i u này ch th c hi n đ

c trong các đ a t ng

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

i s b o v c a vòm bê