NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO TRONG NƯỚC MỘT SỐ TRANG ...

Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu đề tài là dựa trên cơ sở yêu cầu kỹ, chiến thuật của đường hầm quân sự; các kiến thức mới về công nghệ thi công đường hầm; kinh nghiệm nhiều năm thi cô

Bộ khoa học công nghệ

đề tài độc lập cấp nhà nước

Báo cáo khoa học đề tài

nghiên cứu thiết kế, chế tạo trong nước một số trang bị để cơ giới hoá đồng bộ quá trình thi công đường hầm

Khẩu độ vừa và nhỏ dùng cho quốc phòng

Bộ khoa học & công nghệ Bộ quốc phòng

bộ tư lệnh công binh

Báo cáo khoa học đề tài

nghiên cứu thiết kế, chế tạo trong nước một số trang bị để cơ giới hoá đồng bộ quá trình thi công đường hầm Khẩu độ vừa và nhỏ dùng cho quốc phòng

mã số ĐTĐL - 2006/05G

chủ nhiệm đề tài cơ quan chủ trì

cơ quan chủ quản cơ quan quản lý đề tài

nh÷ng ng−êi thùc hiÖn chÝnh

1 §¹i t¸ KS Phan §øc TuÊn - Binh chñng C«ng binh

2 ThiÕu t−íng KS Hoµng KiÒn - Nguyªn T− lÖnh C«ng binh

3 §¹i t¸ ThS Ph¹m Nguyªn Hïng - Binh chñng C«ng binh

4 Th−îng t¸ ThS Bïi Thanh Tïng - Binh chñng C«ng binh

5 Th−îng t¸ KS NguyÔn Nh− Tr−êng - Binh chñng C«ng binh

6 §¹i t¸ PGS TS Vò §×nh Lîi - Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

7 §¹i t¸ TS NguyÔn Quang Trung - Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

8 §¹i t¸ PGS TS Chu V¨n §¹t - Häc viÖn kü thuËt qu©n sù

9 §¹i t¸ TS NguyÔn Hoµng Thanh - ViÖn kü thuËt c¬ giíi/TCKT

10 Th−îng t¸ KS Ph¹m Quang Vinh - ViÖn kü thuËt c¬ giíi/TCKT

11 Th−îng t¸ ThS Mai ChÝ Thµnh - ViÖn kü thuËt c¬ giíi./TCKT

12 Th−îng t¸ KS §µo C«ng HiÕn - ViÖn kü thuËt C«ng binh/BCCB

13 Th−îng uý KS Bïi Lª Dòng - ViÖn kü thuËt C«ng binh/BCCB

14 Trung t¸ TS NguyÔn Trang Minh - ViÖn kü thuËt C«ng binh/BCCB

15 §¹i t¸ KS NguyÔn Hång Hµ - Nhµ m¸y Z49/ BCCB

Chương 1: Cơ sở định hướng nghiên cứu thiết kế, chế thử sản phẩm phục vụ

thi công đường hầm quân sự khâu độ vừa và nhỏ

10

1.1 Công nghệ thi công đường hầm hiện nay 9

1.2 Tình hình sử dụng trang bị thi công đường hầm trong nước 20

1.3 Những vấn đề về thi công đường hầm quân sự 21

Chương 2: xây dựng quy trình thi công, yêu cầu kỹ thuật cơ bản cho công

tác nổ và các sản phẩm thiết bị nghiên cứu

35

2.2 Xây dựng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản cho công tác nổ 37

2.3 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với các sản hẩm thiết bị nghiên cứu 38

2.4 Xác định năng suất của các sản phẩm thiết bị nghiên cứu 44

Phần II: nghiên cứu tính toán thiết kế sản phẩm 53 Chương 3: Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật khoan, nổ 53

3.1 Cơ sở tính toán hoàn thiện kỹ thuật khoan, nổ 53

3.2 Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật khoan, nổ trong thi công đường hầm 54

3.3 Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi cụng mẫu phần khoan nổ 68

3.4 Xõy dựng phần mềm tớnh hộ chiếu khoan nổ và vẽ thiết kế khoan nổ 69

3.5 Tài liệu tập huấn cho cỏn bộ kỹ thuật thi cụng 71

Chương 4: Nghiên cứu thiết kế thiết bị khoan 72

4.1 Công tác khoan và phương pháp tiếp cận nghiên cứu 72

4.6 Tính toán kiểm nghiệm bền thiết bị công tác 96

Chương 5: Nghiên cứu thiết kế thiết bị bốc xúc vật liệu 100

5.1 Các dạng máy bốc xúc và phương pháp nghiên cứu 100

5.2 Lựa chọn các phương án thiết kế máy bốc xúc 100

5.3 Phương án thiết kế tổng thể máy bốc xúc 102

5.5 Tính toán kiểm tra, hiệu chỉnh máy bốc xúc 114

Chương 6: Nghiên cứu thiết kế thiết bị vận chuyển 121

6.1 Cụng tỏc vận chuyển đất đỏ trong thi cụng đường hầm 121

6.2 Chọn phương ỏn cơ giới hoỏ cụng tỏc vận chuyển 121

6.3 Đề xuất cỏc phương ỏn và lựa chọn cỏc thiết bị 121

6.4 Tớnh toỏn cơ bản kết cấu và ổn định cỏc thiết bị đó lựa chọn 129

6.5 Tớnh sơ bộ thời gian bốc xỳc và vận chuyển bằng phương phỏp cơ giới hoỏ 141

TT Nội dung Trang Chương 7: Nghiên cứu thiết kế thiết bị ván khuôn di động 143

7.1 Các yêu cầu cơ bản của ván khuôn khi thiết kế 143

7.2 Phương án thiết kế ván khuôn di động 143

7.4 Tớnh kiểm nghiệm bền cho khung cố định 153

7.5 Tớnh lực cần thiết di chuyển khung di động và khung cố định 153

Chương 8: Nghiên cứu thiết kế thiết bị bơm bê tông 155

8.1 Công tác thi công bê tông trong xây dựng đường hầm quân sự 155

8.2 Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật cho bơm bê tông 156

8.3 Xõy dựng mụ hỡnh động lực học vận chuyển hỗn hợp bờ tụng 159

8.4 Tớnh toỏn, thiết kế kỹ thuật mỏy bơm bờ tụng 164

Chương 9: Nghiên cứu thiết kế thiết bị phân loại vật liệu 171

9.1 Tổng quan về máy phân loại vật liệu 171

9.2 Xác định chỉ tiêu của thiết bị nghiên cứu 171

9.3 Lựa chọn phương án thiết kế thiết bị phân loại vật liệu 173

9.4 Tính toán chi tiết các thông số máy sàng rung 177

9.5 Tính bền cho kết cấu hộp sàng và khung đỡ 190

Chương 10: Nghiên cứu thiết kế hệ thống bảo đảm cung cấp năng lượng 196

10.1 Yêu cầu chung khi tính, chọn nguồn cung cấp năng lượng 196

10.2 Các phương án và lựa chọn hệ thống bảo đảm cung cấp năng lượng 196

11.3 Kết quả chế thử các sản phẩm nghiên cứu 217

11.4 Đánh giá kết quả chế thử sản phẩm nghiên cứu 217

12.1 Điều kiện tổ chức nghiên cứu thử nghiệm 220

12.2 Những thử nghiệm trong quá trình nghiên cứu 220

12.4 Kết quả các chỉ tiêu của sản phẩm nghiên cứu khi thử nghiệm 221

12.5 Đánh giá kết quả của sản phẩm nghiên cứu, chế thử qua thử nghiệm 224

1.1 Mục tiêu, phạm vi nội dung kết quả nghiên cứu 225

1.5 Dự kiến khả năng áp dụng kết quả sản phẩm nghiên cứu 227

mở đầu

Xây dựng đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ đáp ứng cho nhiệm vụ an ninh - quốc phòng là nội dung có ý nghĩa chiến lược trong việc triển khai xây dựng hệ thống công trình phòng thủ đất nước Những năm gần đây, nhiệm vụ đó đã và

đang được triển khai với số lượng lớn ở các đơn vị Công binh toàn quân

ở nước ta hiện nay, nhiều đơn vị xây dựng trong và ngoài quân đội đã áp dụng rộng rãi các công nghệ, phương tiện kỹ thuật mới của thế giới vào lĩnh vực thi công đường hầm Việc sử dụng các phương tiện kỹ thuật mới đó, không những đã đẩy nhanh tiến độ, nâng cao năng suất thi công mà còn giải quyết đáng

kể vấn đề cải thiện điều kiện làm việc của người thi công trong đường hầm

Tuy nhiên, các tiến bộ công nghệ đó mới chỉ phù hợp cho thi công các

đường hầm có khẩu độ lớn Đối với thi công các đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ, phương pháp hiện nay chủ yếu vẫn phải tiến hành bằng các biện pháp và phương tiện hết sức thủ công Những biện pháp và phương tiện đó, không những đã làm hạn chế năng lực và hiệu quả của các đơn vị thi công mà còn không loại bỏ được tính chất nặng nhọc của công việc và nâng cao mức độ bảo đảm an toàn cho người trực tiếp thi công Tồn tại đó, đang đòi hỏi nghiên cứu KHCN về lĩnh vực XDCT phải quan tâm giải quyết

Trước tình hình nhiệm vụ và thực trạng nêu trên, BTL Công binh đã kiến nghị với Bộ Quốc phòng và Bộ KH&CN mở đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo trong nước một số trang bị để cơ giới hoá đồng bộ quá trình thi công đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ dùng cho quốc phòng” Mã số ĐTĐL – 2006/ 05G

Trước kiến nghị, Bộ tư lệnh Công binh đã chủ động nghiên cứu cải tiến

một số trang bị nhỏ và mở đề tài nghiên cứu thăm dò về các trang bị cơ giới hoá thi công đường hầm như: thiết bị khoan tự dẫn tiến, máy bơm bê tông dùng khí nén, thiết bị bốc xúc…Nhưng do nhiều điều kiện chi phối, nên kết quả mới giải quyết những khó khăn tạm thời trước mắt; việc nghiên cứu thăm dò mới chỉ khẳng định bước đầu về tính khả thi của hướng triển khai nghiên cứu tiếp theo

Mục tiêu nghiên cứu đề tài là nghiên cứu giải pháp công nghệ thi công

đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ theo hướng cơ giới hoá phù hợp với Việt Nam Trên cơ sở đó đi đến thiết kế, chế tạo trong nước một số trang bị phù hợp với quy trình thi công nghiên cứu để nâng cao mức độ cơ giới hoá trong thi công

đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ

Đề đạt mục tiêu, nội dung cơ bản của đề tài là: nghiên cứu cơ sở định hướng cơ giới hoá thi công đường hầm; hoàn thiện kỹ thuật khoan nổ; thiết kế, chế tạo các thiết bị: Bốc xúc, Khoan, Ván khuôn di động, Phân loại vật liệu, Bơm bê tông, Thiết bị vận chuyển đất đá và thiết kế Hệ thống cấp điện, khí nén, thông gió để phục vụ thi công cơ giới hoá đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ

Đối tượng nghiên cứu đề tài là quy trình, biện pháp kỹ thuật và một số thiết bị thi công nhằm để cơ giới hóa đồng bộ công việc thi công đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ Với điều kiện khả năng hiện có, phạm vi các nội dung nghiên cứu đề tài chủ yếu tập trung giải quyết cho loại đường hầm có hệ số kiên cố fkp > 4 và được thi công theo phương pháp mỏ truyền thống hiện nay

Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu đề tài là dựa trên cơ sở yêu cầu kỹ, chiến thuật của đường hầm quân sự; các kiến thức mới về công nghệ thi công

đường hầm; kinh nghiệm nhiều năm thi công đường hầm của Bộ đội Công binh; những kết quả ứng dụng công nghệ, thiết bị mới của ngành khai thác mỏ, tiến hành lựa chọn quy trình công nghệ thi công phù hợp với năng lực và khả năng của ngành cơ khí trong nước Khi nghiên cứu chế tạo các thiết bị, cán bộ thực hiện đề tài đã dựa vào những mẫu có sẵn của nước ngoài để lựa chọn các tính năng kỹ thuật chính, tiến hành xây dựng nguyên lý, kết cấu và kiểu dáng phù hợp và đi đến thiết kế, chế tạo, thử nghiệm hoàn thiện thiết bị

Để nghiên cứu các nội dung, quá trình triển khai đề tài được thực hiện qua các bước: khảo sát thực tế; xây dựng quy trình thi công; xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật; phân tích lựa chọn phương án; tính toán, thiết kế; chế thử, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm Đồng thời, Đơn vị chủ trì đã mời các đơn vị: Học viện KTQS, Viện KTCGQS, Viện KH&CNQS, Trung tâm KĐKT an toàn lao động/ BXD tiến hành lựa chọn các cán bộ có đủ trình độ, khả năng để tham gia thực hiện đề tài Nội dung của Đề tài đã được phân chia thành 9 đề tài nhánh, cụ thể:

- Đề tài ĐTĐL 05/ GA: Nghiên cứu tổng quan cơ giới hoá thi công đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ

+ Đơn vị thực hiện: Học viện KTQS

+ Chủ nhiệm đề tài: Đại tá PGS TS Vũ Đình Lợi

- Đề tài ĐTĐL 05/ G1: Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật khoan nổ

+ Đơn vị thực hiện: Học viện KTQS

+ Chủ nhiệm ĐT: Đại tá TS Nguyễn Quang Trung

- Đề tài ĐTĐL 05/ G2: Nghiên cứu thiết bị bốc xúc vật liệu

+ Đơn vị thực hiện: Học viện KTQS

+ Chủ nhiệm đề tài: Đại tá PGS TS Chu Văn Đạt

- Đề tài ĐTĐL 05/ G3: Nghiên cứu thiết bị khoan đường hầm

+ Đơn vị thực hiện: Viện KTCB

+ Chủ nhiệm đề tài: Thượng tá KS Đào Công Hiến

- Đề tài ĐTĐL 05/ G4: Nghiên cứu thiết bị ván khuôn di động

+ Chủ nhiệm ĐT: Trung táTS Nguyễn Trang Minh

- Đề tài ĐTĐL 05/ G6: Nghiên cứu thiết bị bơm bê tông

+ Đơn vị thực hiện: Viện KTCG/ TCKT

+ Chủ nhiệm ĐT: Đại tá TS Nguyễn Hoàng Thanh

- Đề tài ĐTĐL 05/ G7: Nghiên cứu thiết bị vận chuyển

+ Đơn vị thực hiện: Viện KTCG/ TCKT

+ Chủ nhiệm ĐT: Thượng tá KS Phạm Quang Vinh

- Đề tài ĐTĐL 05/ G8: Nghiên cứu thiết kế hệ thống cấp điện, khi nén và thông gió cho thi công đường hâm

+ Đơn vị thực hiện: Viện KTCG/ TCKT

+ Chủ nhiệm đề tài: Thượng tá ThS Mai Chí Thành

Nhằm tạo điều kiện cho cán bộ tham gia hiểu rõ thực trạng thi công và tìm hiểu các trang bị mới có thể ứng dụng khi nghiên cứu, Đề tài đã tổ chức 3 chuyến đi nghiên cứu khảo sát tại các đơn vị thi công của QK1, QK3, QK4, QK5, Tổng công ty Đông Bắc và các đơn vị trực thuộc BTLCB Sau chuyến đi, các cán bộ nghiên cứu đã thu thập được những số liệu cần thiết để làm cơ sở nghiên cứu cho các nội dung phân công

Bước vào nghiên cứu lý thuyết, Đề tài đã mở lớp tập huấn chương trình phần mềm Inventor cho 20 đồng chí cán bộ của Binh chủng Công binh, Viện KTCG và Học viện KTQS Kết quả, các đồng chí tham gia đã có thêm công cụ, kiến thức thuận lợi để nghiên cứu đề tài cũng như công tác ở đơn vị sau này Quá trình thực hiện, Đề tài đã tổ chức 2 đợt hội thảo (19 buổi), để thông qua phương án thiết kế (đợt 1) và đánh giá kết quả nghiên cứu lý thuyết (đợt 2) của các Nhánh đề tài Các hội thảo đã có sự tham gia cộng tác của nhiều chuyên gia, các nhà khoa học trên các lĩnh vực đề tài quan tâm Qua hội thảo, Đề tài đã tiếp thu được nhiều ý kiến đóng góp quý báu, để hoàn thiện kết quả nghiên cứu của mình có chất lượng cao hơn

Nhằm khẳng định thêm tính khả thi của kết quả nghiên cứu trước khi chế thử, tháng 9/2008 và tháng 7/2009, BTL Công binh đã phối hợp với Trung tâm kiểm định kỹ thuật an toàn xây dựng/ BXD tiến hành thẩm tra thiết kế kỹ thuật

và kiểm định thiết bị sau chế thử Sau khi thực hiện, đã khẳng định kết quả nghiên cứu hoàn toàn tin cậy để tiến hành công việc tiếp theo

Thực hiện công việc tiếp theo, Đề tài đã triển khai chế thử 6 thiết bị tại Nhà máy Z49 và Viện kỹ thuật CGQS Sau chế thử, sản phẩm đã được tiến hành thử nghiệm tại công trường thi công của các đơn vị: Quân khu I; Trung đoàn

293, Lữ đoàn 279/BCCB, Lữ đoàn 28/PKKQ Qua thử nghiệm, sản phẩm đề tài

đã được kiểm chứng, điều chỉnh, bổ sung hoàn thiện để tiến tới nghiệm thu theo yêu cầu

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 3/2007 - 9/ 2009, với nguồn kinh phí là 3.791 triệu đồng (ngân sách SNKH = 2700 triệu đồng, nguồn khác = 1091 triệu

đồng), kết quả đề tài đạt được gồm:

-Sản phẩm chính :

+ Báo cáo tổng kết đề tài + Báo cáo tổng kết của 9 đề tài nhánh

+Sáu thiết bị nghiên cứu chế thử (khoan, bốc xúc, vận chuyển, ván

khuôn, bơm bê tông và phân loại vật liệu)

- Sản phẩm trung gian:

+ Tóm tắt báo cáo tổng kết đề tài + Phần mềm tính toán, thiết kế hộ chiếu khoan nổ và mạng cấp

điện, khí nén, thông gió phục vụ thi công đường hầm

+ Hồ sơ thiết kế kỹ thuật của 6 sản phẩm thiết bị chế thử + Hồ sơ pháp lý trong quá trình triển khai thực hiện đề tài

+ Tài liệu hướng dẫn sử dụng và quy định an toàn lao động

- Báo cáo tổng kết đề tài có 4 phần chính

+ Phần 1: Nghiên cứu tổng quan, gồm 2 chương

+ Phần 2: Nghiên cứu lý thuyết và thiết kế thiết bị, gồm 8 chương + Phần 3: Chế thử và thử nghiệm sản phẩm, gồm 2 chương

+ Phần 4; Kết luận và đề nghị

Trong thời gian tới, khối lượng thi công đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ của các đơn vị Công binh rất nặng nề Thực hiện Đề tài: nghiên cứu thiết kế, chế tạo trong nước một số trang bị để cơ giới hoá đồng bộ quá trình thi công đường hầm khẩu độ vừa và nhỏ là để nâng cao năng lực thi công của các đơn vị Công binh xây dựng đường hầm trước những đặc điểm, yêu cầu của nhiệm vụ đã nêu

Bộ tư lệnh Công binh và các đơn vị phối hợp tham gia thực hiện đề tài xin trân trọng cảm ơn tới các cơ quan của Bộ KH&CN, Cục KHCN&MT/ BQP đã quan tâm, chỉ đạo, tạo điều kiện giúp đỡ Đơn vị trong quá trình thực hiện đề tài

Bộ tư lệnh Công binh cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các nhà khoa học, chuyên gia thuộc lĩnh vực nghiên cứu đề tài công tác tại: Học viện KTQS, Viện kỹ thuật CGQS/ TCKT, Viện KH&CN Quân sự/BQP, Trường đại học mỏ - địa chất, Trường đại học xây dựng, Trường đại học giao thông vận tải, Trung tâm kiểm

định kỹ thuật an toàn lao động/ BXD là những người đã giành nhiều thời gian và công sức để tham gia tư vấn, đóng góp ý kiến cho nội dung, kết quả nghiên cứu

đề tài

Tuy nội dung nghiên cứu đề tài rất cấp thiết và kết quả đạt được đã bám sát mục tiêu nghiên cứu, nhưng có thể sản phẩm đề tài về mặt trình độ khoa học công nghệ còn khiêm tốn và chưa giải quyết hết những mong muốn của thực tiễn

đặt ra Nhằm có cơ hội tiếp thu, rút kinh nghiệm cho lần nghiên cứu sau (khi có

điều kiện) đạt bước phát triển cao hơn, đội ngũ cán bộ và các đơn vị tham gia đề tài xin chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp của các cá nhân và tập thể quan tâm đến nội dung, kết quả đề tài

Ban Chủ nhiệm đề tài ĐTĐL-2006/05G

Phần I nghiên cứu tổng quan

- Phương pháp thi công đào chui

Do đặc điểm, yêu cầu đối với các đường hầm quân sự nên nội dung nghiên cứu tập trung vào phương pháp thi công đào chui Phương pháp đó cơ bản gồm: + Phương pháp mỏ truyền thống

* Quy trình thi công theo phương pháp mỏ truyền thống

Quy trình có thể biểu diễn bằng sơ đồ (Hình 1.1)

* Trình tự triển khai các bước thi công

Thi công theo phương pháp mỏ truyền thống gồm các công đoạn: đào, chống tạm, đổ vỏ hầm, hoàn thiện Các công đoạn đó liên hệ chặt chẽ với nhau

và phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện đất đá, kích thước mặt cắt ngang đường

Hoàn thiện công trình Thi công lớp cách nước giám sát biến dạng chống đỡ ban đầu

No

Thi công đào Xây dựng phương án thi công Công tác chuẩn bị

Đo đạc

Thi công lớp vỏ sau cùng

So sánh với tiêu chuẩn

yes

Điều chỉnh kết cấu chống

Điều chỉnh phương pháp đào

No

Quá trình đào đất đá (đối với đường hầm ngang) có thể phân thành: Đào toàn mặt cắt; đào kiểu bậc thang (trên, dưới); đào hang dẫn ( hang dẫn giữa,

hang dẫn tường, hang dẫn trên, hang dẫn giữa hoặc kết hợp nhiều hang dẫn )

Quá trình thi công vỏ hầm thường có thể chia làm 2 loại: Phương pháp tường trước, vòm sau và phương pháp vòm trước, tường sau + Phương pháp tường trước, vòm sau: thường gọi đây là phương pháp thuận, phương pháp này phù hợp với điều kiện đất đá ít ổn định + Phương pháp vòm trước, tường sau: thường gọi đây là phương pháp nghịch Trước tiên đào phần trên của mặt cắt đường hầm, tiến hành xây dựng vỏ và đào phần bên dưới, sau đó mới thi công phần tường hầm Phương pháp này được sử dụng đối với đường hầm có tiết diện lớn, điều kiện đất đá ổn định * ưu nhược điểm của phương pháp - ưu điểm: áp dụng rộng rãi cho các loại địa chất khác nhau và các dạng tiết diện khác nhau của đường hầm Có thể áp dụng đối với các điều kiện khác nhau về trang thiết bị cũng như nhân lực - Nhược điểm: Không phát huy được khả năng tự chịu tải của môi trường Tốc độ thi công phụ thuộc nhiều vào tình trạng trang thiết bị kỹ thuật b Phương pháp thi công theo công nghệ NATM * Qui trình thi công đường hầm theo NATM Qui trình thi công đường hầm theo NATM gồm các bước: Công tác chuẩn bị; lập phương án thi công; thi công đào; chống đỡ ban đầu; đo đạc giám sát biến dạng; thi công lớp phòng nước; thi công lớp vỏ vĩnh cửu (nếu cần) và một số công tác khác Quy trình thi công hầm theo NATM có thể biểu diễn như hình dưới (Hình 1.2)

Hình 1.2 Quy trình các bước thi công hầm theo NATM

* ưu nhược điểm của phương pháp

- ưu điểm: áp dụng rộng rãi cho các loại địa chất khác nhau Phát huy được khả năng tự chịu tải của đất đá Tốc độ thi công tương đối nhanh

- Nhược điểm: Chỉ phát huy được ưu điểm của nguyên lý làm việc đối với tiết

diện tròn hoặc gần tròn, đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị và trình độ đội ngũ

thuộc vào các yếu tố cơ bản là địa chất, địa chất thuỷ văn của tuyến

Sơ đồ nguyên lý công nghệ đào hầm kiểu Khiên đào được thể hiện ở hình dưới (Hình 1.3)

Hình1.3 Sơ đồ nguyên lý công nghệ đào hầm bằng khiên đào

1 Giếng thoát; 2 Gương đào; 3 Khiên; 4 Thiết bị lắp vỏ; 5 Thiết bị bốc xúc;

6 Băng chuyền; 7 Goòng; 8 Sàn công tác; 9 Goòng đã xúc đầy;

10 Phần tử vỏ; 11 Cẩu; 12 Bunke; 13 Ô tô tải;

* Ưu nhược điểm của phương pháp

- ưu điểm: áp dụng rộng rãi cho các loại địa chất khác nhau, đặc biệt thích hợp thi công trong địa chất yếu Tốc độ thi công tương đối nhanh

- Nhược điểm: Chỉ phù hợp cho các đường hầm có tiết diện không thay

đổi, tuyến hầm không phức tạp Đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị và trình độ

đội ngũ thi công cao

d Phương pháp dùng Thiết bị máy khoan đào hầm (TBM)

* Thiết bị Máy khoan đào hầm TBM

Thiết bị Máy khoan đào hầm (TBM) là một tổ hợp thiết bị phức tạp được lắp ráp dùng để đào hầm TBM bao gồm: Bộ phận đầu cắt với các công cụ phay cắt và các gàu ngoạm phá (Mucking bucket); Các hệ thống dùng vào các việc: cung cấp điện năng (power), làm quay đầu cắt và tạo lực đẩy; Một hệ thống bao chắn cho TBM trong quá trình đào hầm; Trang bị để lắp dựng hệ chống đỡ (vỏ hầm) khối nền; Khiên che bảo vệ công nhân và một hệ thống lái Các hệ thống trang thiết bị bảo đảm phía sau, đảm bảo cho việc vận chuyển đất vụn đã đào, nhân viên và phương tiện chuyên chở vật liệu, quạt thông gió và các vật dụng khác TBM là một hệ thống đảm nhiệm các chức năng: đẩy, quay xoắn, giữ ổn

hang đào Trong hầu hết các trường hợp, những chức năng này có thể được thực hiện liên tục trong mỗi chu trình đào

- Thiết bị máy khoan đào hầm điển hình: Đào hầm bằng máy liên hợp, Thiết

bị mở hầm liên hợp loại bánh xích và loại rô to

* Ưu nhược điểm của việc sử dụng TBM

- Ưu điểm: Tốc độ đào cao, vận hành liên tục Mức độ huỷ hoại khối nền đá

ít hơn Biên đào nhẵn, giảm thiểu diện tích đào thừa, yêu cầu chống đỡ ít Đất vụn đào thải có tính chất đồng đều An toàn nhân lực và bảo vệ môi trường cao hơn Có khả năng cơ giới hoá toàn bộ quá trình xây dựng Có thể áp dụng tối đa các cấu kiện đúc sẵn Có thể điều khiển tự động hoá từ xa

- Nhược điểm: Chỉ áp dụng khi dạng hình học thường cố định là tròn Công trình ngầm thường đào qua nhiều loại địa chất và địa chất thuỷ văn khác nhau Khi đào bằng TBM mức độ rủi ro cao, đòi hỏi phải có các biện pháp gia cố, xử lý phụ trợ, tính linh hoạt bị hạn chế đối với các điều kiện địa chất phức tạp Chi phí

đầu tư cao, khó có thể khấu hao hết cho một dự án xây dựng Công tác lắp đặt các hệ thống chống giữ ở gương rất khó khăn, phức tạp khi thi công bằng TBM gặp phải đất yếu, chảy lỏng TBM đòi hỏi vật tư, phụ tùng thay thế rất đặc chủng, đắt và trong nước chưa sản xuất được

* Ngoài các phương pháp đã giới thiệu ở trên người ta còn sử dụng phương pháp thi công dùng kích đẩy (Pipe jacking)

1.1.2 Các trang thiết bị điển hình phục vụ thi công

Hiện nay, phương pháp thi công đường hầm đang được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất là thi công bằng phương pháp khoan nổ, chu kỳ của quá trình thi công đường hầm bằng phương pháp khoan nổ thể hiện như sau (Hình 1.4)

Hình 1.4 Sơ đồ quá trình thi công hầm bằng phương pháp khoan nổ

Một chu kỳ thi công hầm bằng phương pháp khoan nổ gồm có các công

đoạn: khoan nổ, bốc xúc, vận chuyển, ghép cốt pha, đổ bê tông và hoàn thiện Trong đó, năm công đoạn đầu rất nặng nhọc đòi hỏi công tác cơ giới hoá Vì vậy, đã có một loại các nhóm trang thiết bị kỹ thuật ở các nước tiên tiến trên thế giới đã được nghiên cứu, chế tạo đưa vào sản xuất nhằm cơ giới hoá ở các công

đoạn thi công đường hầm

a Nhóm thiết bị khoan

Nhóm trang thiết bị khoan được đầu tư phát triển theo các chủng loại sau: thiết bị khoan cầm tay; thiết bị khoan bán cơ giới và thiết bị khoan cơ giới

* Thiết bị khoan cầm tay

Thiết bị khoan cầm tay của nước ngoài chế tạo sử dụng chủ yếu nguồn năng lượng bằng khí nén hoặc thủy lực Đặc điểm của máy khoan này là dễ sử dụng, triển khai nhanh chóng, hoạt động tiện lợi và đạt hiệu quả kinh tế trong thi công; có độ tin cậy và độ bền của thiết bị cao nên nó được sử dụng phổ biến trên nhiều nước và ở nhiều vùng lãnh thổ Nhưng nhược điểm là các thiết bị khoan này

Khoan

nổ

Bốc xúc

Ghép cốt pha

Đổ

Bê tông

Hoàn thiện Vận

chuyển

chủ yếu chỉ có máy khoan, không có giá, khi sử dụng cầm bằng tay hoặc vác trên vai tạo ra sự làm việc rất nặng nhọc cho người vận hành khoan Do đó, nó chỉ phù hợp với làm thủ công và làm trong thời gian khoan ngắn hoặc ở những vị trí không thể cơ giới hoá Có một số loại thiết bị khoan cầm tay điển hình như sau:

- Hãng Furukawa của Nhật Bản có các loại khoan cầm tay dẫn động bằng khí nén: 6D, 6D-V, 112D, 112D-V, 217D, 217D-V, 22D, 22D-V và các loại khoan cầm tay có chân như 312D, 317D, 322D và PD 90L

- Trung Quốc có các loại khoan cầm tay dẫn động bằng khí nén như:YT-24, YL-18, YO-18

- Nga có các loại khoan cầm tay như dẫn động bằng khí nén như: ПР-13, ПР-19, ПР-20л, PK-60, PK-75 và dẫn động thuỷ lực như XGR-3

- ấn Độ có các loại khoan cầm tay dẫn động bằng khí nén như MDS 505L, MDS 404W, MDS 505L/FR, MDS 62K

* Thiết bị khoan bán cơ giới

Thiết bị khoan bán cơ giới nhằm giảm bớt sự nặng nhọc trong quá trình khoan, các máy khoan được đặt trên các bộ giá khoan, người vận hành chỉ phải tác động lực đẩy khoan Đặc điểm sử dụng loại này là phải triển khai giá khoan, sau đó lắp đặt máy khoan lên giá và vận hành khoan So với thiết bị khoan cầm tay, thời gian triển khai và thu hồi thiết bị lâu hơn, nhưng hiệu quả khoan tốt hơn

và thời gian làm việc dài hơn Việc định vị các lỗ khoan dễ dàng và nhanh chóng hơn, do đó làm tăng năng suất và chất lượng khoan Ngoài ra, các bộ giá khoan

có kết cấu đơn giản, gọn nên dễ triển khai và chiếm không gian gương hầm không lớn, không làm ảnh hưởng đến sự di chuyển của con người và các trang thiết bị khác Hiện nay có một số bộ giá khoan điển hình là: Giá khoan cột định cữ đứng; Giá khoan cột đỡ hơi ép; Giá để khoan BS-145M:

- Giá khoan cột định cữ đứng do Nga sản xuất được sử dụng khi gương đào

có kích thước nhỏ Trên cột có thể đặt một hoặc hai máy khoan, cho phép khoan gương đào có diện tích đến 12m2 Với gương đào có chiều cao nhỏ thì dùng cột

định cữ đứng, còn trong gương đào có chiều cao lớn thì sử dụng cột đỡ ngang Giá khoan này có các loại VK-30, VK-60, VK-80 và VK-100

- Giá khoan với cột đỡ hơi ép do Trung Quốc sản xuất dùng để thi công

đường hầm có chiều cao không lớn (từ 1ữ2m)

- Giá để khoan BS-145M do Nga sản xuất được sử dụng khi gương đào có kích thước nhỏ Giá có kết cấu rất vững chắc, đặc biệt khi sử dụng giá loại này thì hoạt động của máy khoan là hoàn toàn tự động, người vận hành chỉ điều chỉnh hướng và vị trí đặt mũi khoan

* Thiết bị khoan cơ giới

Để cơ giới hoá hoàn toàn công tác khoan, các nước phát triển đã chế tạo

được các loại xe khoan tự hành với một hay nhiều cần khoan Đặc điểm của thiết

bị khoan cơ giới là máy khoan được đặt trên thiết bị công tác, thiết bị này được

bố trí trên xe cơ sở bánh lốp hoặc xích, quá trình di chuyển xe và dẫn động máy khoan hoàn toàn tự động, người vận hành chỉ đứng điều khiển các thao tác của quá trình khoan lỗ thông qua cần hoặc hộp điều khiển So với hai loại thiết bị khoan trên, thiết bị khoan cơ giới cho phép triển khai và thu hồi nhanh hơn, năng suất và chất lượng khoan tốt hơn, nhưng chiếm nhiều không gian của gương

hầm, ảnh hưởng đến khả năng di chuyển của người và các trang thiết bị khác Một số loại thiết bị khoan cơ giới điển hình như sau:

- Xe khoan tự hành 2SBU-70 do Nga sản xuất, là xe khoan sử dụng xe cơ sở bánh xích, có kích thước vừa và nhỏ để thi công những đường hầm diện tích mặt gương hầm vừa và lớn

- Xe khoan tự hành Hãng TamRock của Thụy Điển: Có các loại xe khoan tự hành TamRock Axera một và nhiều máy khoan, như các loại xe khoan AXERA D05-126(H); AXERA D05-226(H); AXERA LP-126(H); MERCURY 1F/D4-E50; QUASAR 1F/D3-E50; QUASAR 1F XL/D3-E50 Đặc điểm của các loại xe khoan này là máy khoan được đặt trên thiết bị công tác dạng cần, thiết bị này

được đặt trên các xe cơ sở bánh lốp nên vận tốc di chuyển lớn hơn bánh xích Dẫn động khoan, thiết bị công tác và hệ thống di chuyển bằng hệ thống truyền

động thuỷ lực

- Xe khoan tự hành Hãng Atlas Copco của Thụy Điển: Có các loại xe khoan

tự hành một hoặc hai cần khoan, như xe khoan Rocket Boomer 104; Rocket Boomer 281; Rocket Boomer 282 ; Rocket Boomer S1L; Rocket Boomer L2D Cũng giống như các xe khoan của Hãng Tamrock, đặc điểm các xe khoan của Hãng Atlas Copco là máy khoan được đặt trên thiết bị, thiết bị này đặt trên xe cơ

sở bánh lốp Dẫn động khoan, thiết bị công tác và hệ thống di chuyển bằng hệ thống truyền động thuỷ lực

Hình 1.5 Máy khoan tự hành Rocket Boomer 282

- Ngoài ra, Hãng MTI của Canada có các loại xe khoan tự hành một hoặc hai cần khoan, như xe khoan Drift Runner MTI-1SB; Ramp Runner MTI-2MB; Vein Runner MTI-1XSB Hãng SANDVIK của Pháp có các loại xe khoan Robolt 5-126 XL; Robolt 5-126 dùng để khoan các giếng đứng Trung quốc cũng chế tạo được một số loại xe khoan dùng trong công tác khai thác mỏ và xây dựng đường hầm

Các loại xe khoan tự hành đều có những tính năng ưu việt riêng và khả năng vượt trội khi khoan đá Song giá thành của các sản phẩm này rất cao, kích thước rất lớn nên chỉ phù hợp với thi công đường hầm khâu độ lớn, không phù hợp với việc thi công xây dựng những đường hầm khâu độ vừa và nhỏ

b Nhóm thiết bị bốc xúc

Căn cứ vào điều kiện làm việc thực tế, nhóm trang bị bốc xúc được thiết kế theo hai nguyên lý như sau: máy bốc xúc theo chu kỳ và máy bốc xúc liên tục Ngoài ra, để nâng cao tính đa năng của thiết bị, một số Hãng đã thiết kế máy bốc xúc kết hợp với khoan, máy bốc xúc kết hợp với vận chuyển

* Máy bốc xúc theo chu kỳ

Máy bốc xúc theo chu kỳ là máy có chu kỳ hoạt động gồm các thao tác:

đưa máy về vị trí bốc xúc, đào hoặc xúc, vận chuyển và dỡ tải vật liệu Chu kỳ

được lặp đi lặp lại trong suốt ca làm việc Hoạt động theo nguyên lý này có các loại máy sau:

+ Máy bốc xúc đất đá kiểu gầu đào

Đây là dạng máy rất phổ biến được nhiều Hãng như Huyndai, Daewoo (Hàn Quốc), Kommatsu, Kobelco, Hitachi (Nhật); Caterpillar (Mỹ); Suny (Trung Quốc) quan tâm nghiên cứu, thiết kế với kích thước khác nhau Đặc điểm chung của máy là thiết bị công tác: cần-tay cần và gầu bố trí trên sàn quay của

xe cơ sở bánh lốp hoặc xích, sàn quay quay3600, bề rộng của máy từ 1,2ữ2,4m

và dung tích gầu từ 0,3ữ1,8m3 Hướng phát triển của các máy là thuỷ lực hoá trong hệ thống dẫn động điều khiển nhằm nâng cao hiệu quả đào, bốc xúc đất đá trên mặt đất, trong đường hầm khâu độ lớn, vừa một cách dễ dàng Với đường hầm khâu độ nhỏ, khả năng các máy này rất khó thực hiện

+ Máy bốc xúc đất đá kiểu xúc lật

Đặc điểm cấu tạo gồm gầu xúc thông thường có dung tích từ 0,7ữ3,8m3

được liên kết với xe cơ sở (chủ yếu là bánh lốp) bằng hệ thống khung đỡ và tay

đòn Xe cơ sở sử dụng động cơ đốt trong để dẫn động phần di chuyển và nguồn dẫn động cho thiết bị công tác (thường là mô tơ thuỷ lực) Dẫn động thiết bị công tác là hệ thống truyền động thuỷ lực Máy không có khả năng đào như máy xúc kiểu gầu đào, chỉ có khả năng bốc xúc đất đá ở dạng hạt rời Gầu xúc được

ấn vào trong đống vật liệu nhờ lực đẩy của hệ di chuyển, được đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc tự chuyên chở ra nơi đổ vật liệu nên máy có thể sử dụng bốc xúc độc lập, không cần có phương tiện vận chuyển Gầu xúc có thể đổ đằng trước hay đổ sang một bên Khi đổ lên phương tiện, máy cần có chuyển động quay vòng, khi tự vận chuyển máy chỉ thực hiện chuyển động tiến và lùi Vận tốc di chuyển khá lớn và năng suất bốc xúc cao

Loại này có thể bốc xúc các loại đất đá có kích thước và độ kết dính khác nhau theo tính năng của máy, đặc biệt là các cục đá được tạo ra sau khi khoan

nổ Do vậy loại máy này có thể sử dụng cơ giới hoá quá trình bốc xúc đất đá trong các đường hầm có khâu độ lớn và vừa, nhưng phải bảo đảm khả năng thông gió để giảm bớt lượng khí thải do động cơ đốt trong tạo ra Đối với đường hầm khâu độ nhỏ, việc sử dụng loại máy này ở dạng mi ni phụ thuộc vào chiều rộng và dài đường hầm, nhưng hiệu quả sẽ không cao

+ Máy bốc xúc đất đá kiểu cào vơ

Nguyên lý hoạt động của dạng này là đất đá ở dạng hạt rời được thiết bị cào vào băng tải, băng tải đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đến vị trí đổ vật liệu Thiết bị cào có nguyên lý hoạt động theo kiểu gạt ngang và kiểu gạt đứng

+ Máy cào vơ kiểu gạt ngang:

Loại máy này thường di chuyển bằng bánh xích, điều khiển bằng điện

Điển hình như Máy cào vơ 1PNB2U của Nga Để mở rộng khả năng làm việc của thiết bị bốc xúc, ngoài càng cua để bốc đất đá, trên thiết bị có bố trí thiết bị khoan như máy MPNB và 1GPKS của Nga

Do bị càng cua gạt đất đá hạn chế, cho nên chỉ dùng gạt đất có độ dính kết nhỏ, gạt than hoặc đá có kích cỡ hạt không lớn Máy chỉ phù hợp với việc cơ giới trong đường hầm khâu độ vừa với kích cỡ sản phẩm nổ tạo ra tương đối

đồng đều và có độ kết dính nhỏ

+ Máy bốc đất đá kiểu gạt đứng

Loại máy này có thể di chuyển bằng ray, cũng có loại chạy bằng bánh lốp hay bánh xích Dùng điện khởi động, điều khiển bằng điện hoặc thuỷ lực Cấu tạo của máy gồm: xe cơ sở, phía trước có lắp một đôi tay gạt đứng, mâm tiếp liệu, băng tải và hệ thống điều khiển Loại này sử dụng khi gạt đất có độ kết dính vừa, gạt than hoặc đá có độ sai lệch không đồng đều về kích thước lớn Do vậy, nên sử dụng cơ giới hoá thi công đường hầm khâu độ vừa

+ Máy bốc đất đá kiểu gầu cào

Là loại máy có thể chạy bằng bánh lốp, bánh xích hoặc trên ray Loại này

có hai kiểu gầu cào cần ống lồng và gầu cào cần khớp bản lề Thiết bị công tác quay một góc từ 300- 450 trong mặt phẳng nằm ngang Đất đá được cào gạt cưỡng bức vào băng tải để đưa đến các phương tiện vận chuyển

Máy bốc xúc dạng này có ITC-312 Vanoliner II của Đức; kls-20 của Nga

+ Thiết bị cào đất đá

Loại máy này sử dụng cào vật liệu ở dạng hạt rời như cát, than, sỏi và đất đá với cỡ hạt không lớn và phụ thuộc vào kích thước băng tải Vì vậy có thể sử dụng cơ giới hoá quá trình bốc xúc trong thi công đường hầm khâu độ vừa và nhỏ

* Máy bốc xúc liên tục

Máy bốc xúc có quá trình làm việc diễn ra liên tục, các công đoạn xúc và

đưa vật liệu đến phương tiện vận chuyển diễn ra đồng thời Các máy này có thể

di chuyển trên bánh xích, bánh lốp hoặc trên ray Nguồn dẫn động là động cơ

đốt trong (đối với loại tự hành) hoặc động cơ điện (đối với loại móc kéo theo) Cấu tạo chung của máy bao gồm: thiết bị công tác và băng tải được đặt trên xe cơ sở hay trên khung Thiết bị công tác là dạng máy xúc nhiều gầu dạng xích hay dạng rô to Dẫn động thiết bị công tác và băng tải là hệ thống truyền động

điện hoặc thuỷ lực

Đặc điểm của loại máy này là năng suất rất cao, làm việc với vật liệu dạng hạt có kích cỡ không lớn và độ kết dính không cao như cát, sỏi, đất dạng tơi, đá dăm hay đá cục có kích thước nhỏ Máy đòi hỏi phương tiện vận chuyển phải bảo đảm đồng bộ về năng suất và có tính năng vận chuyển liên tục Vì vậy, máy

thường được sử dụng bốc xúc trong những đường hầm khai thác mỏ than hoặc quặng, trên các bãi chứa than, cát hay sỏi có phương tiện vận chuyển lớn, dây truyền vận chuyển dạng liên tục băng tải hoặc dạng đoàn xe goòng, ít sử dụng trong thi công các loại đường hầm

c Nhóm thiết bị vận chuyển

Hiện nay, thiết bị vận chuyển đang sử dụng bao gồm các dạng sau: xe hầm bánh lốp, máy bốc xúc kiểu xúc lật, xe goòng chạy trên ray với nguồn dẫn

động là động cơ điện, động cơ đốt trong hoặc bằng tay, hệ thống băng tải

Trong các đường hầm khâu độ vừa và lớn, xe hầm bánh lốp được sử dụng rất phổ biến Đây là các xe vận tải chuyên dụng bánh lốp với thùng ben tự đổ, sử dụng động cơ đốt trong Các xe này có vận tốc chuyển động và khả năng chuyên chở lớn (thể tích thùng ben thường từ 8-15m3) nên đáp ứng được nhịp độ bốc xúc của các thiết bị bốc xúc Các Hãng chế tạo của nước Nga, Đức, Nhật, Pháp, Hàn Quốc, Trung Quốc, Mỹ…đều chế tạo các xe hầm đồng bộ với thiết bị bốc xúc Hãng Zanam-Legmet (Đức) có xe hầm WOW-10; Hãng Caterpilar (Mỹ) có xe hầm K250-21 CAT

Phương tiện vận chuyển dạng xe goòng chạy trên ray rất phổ biến trong thi công đường hầm khâu độ vừa và nhỏ, có chiều dài tuỳ ý Đặc điểm của dạng vận chuyển này là một hoặc đoàn xe goòng liên kết với nhau chuyển động trên hai ray đặt trên nền hầm Nguồn dẫn động thường là động cơ đốt trong hoặc

động cơ điện chạy bằng ác qui, đôi khi sử dụng bằng tay Do di chuyển trên ray nên lực cản chuyển động không lớn so với di chuyển bánh lốp nên công suất dẫn

động di chuyển không lớn, phải chi phí thêm thời gian cho việc đặt ray đến vị trí gương khoan nổ trước khi bốc xúc Kết cấu của các xe goòng phải có khả năng

tự đổ vật liệu chuyên chở Việc chất tải lên các xe goòng được thực hiện bằng các phương tiện bốc xúc có sử dụng băng tải hoặc máy bốc xúc kiểu xúc lật

Hệ thống vận chuyển băng tải bao gồm các băng tải bố trí nối tiếp nhau theo chiều dài của đường hầm, vận chuyển liên tục, phù hợp với dạng bốc xúc liên tục Đặc điểm của dạng vận chuyển là cho năng suất cao, nhưng chiếm không gian đường hầm lớn, cản trở sự di chuyển của các trang thiết bị khác trong

đường hầm, đặc biệt đối với đường hầm khâu độ nhỏ Khoảng cách vận chuyển không lớn (<50m), số lượng bậc băng tải phụ thuộc vào chiều cao đường hầm

Do đó, dạng vận chuyển này không được sử dụng độc lập, thường sử dụng làm bước vận chuyển trung gian từ gương đào các đường thông hay lò dẫn đến khoang mở rộng

Hình 1.7 Vận chuyển đất đá trong đường hầm bằng xe goòng

d Nhóm thiết bị thực hiện công tác bê tông

* Thiết bị bê tông đường hầm

Thiết bị bê tông dùng để tạo ra thành hầm bê tông chịu lực cho các đường hầm thiết bị bê tông có thể chia thành hai loại sau:

- Loại dùng để vận chuyển và lắp ghép các cấu kiện bê tông đã được đúc sẵn

- Loại dùng để vận chuyển và đổ bê tông tại chỗ

Đối với đường hầm sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn, các chi tiết của vòm hầm và đáy hầm được sản xuất tại nhà máy hoặc ở trạm trộn bê tông Kết cấu vòm hầm được phân chia thành các mô đun để thuận lợi cho việc vận chuyển và lắp ghép Phương pháp thi công này chỉ phù hợp với những đường hầm có khâu

độ nhỏ và phù hợp với đường hầm có địa chất là cát

Hiện nay, các đường hầm giao thông, thuỷ điện và quân sự sử dụng phổ biến phương pháp đổ bê tông tại chỗ Để thực hiện phương pháp này cần có các thiết bị cốt pha, xe vận chuyển bê tông, bơm bê tông và các thiết bị đầm

Xe vận chuyển bê tông là các xe chuyên dụng Vận chuyển bê tông từ nơi trộn vào đường hầm Đặc điểm của các xe này là vừa vận chuyển vừa chống sự kết lắng của bê tông, khối lượng vận chuyển không lớn, phải có khả năng tự trút

đổ vào bơm bê tông Đối với những đường hầm khâu độ vừa và lớn có thể sử dụng các loại xe vận chuyển bê tông thông dụng như xe Huydai (Hàn Quốc), có dung tích thùng là 6m3 Đối với những đường hầm khâu độ nhỏ, việc vận chuyển

bê tông là hết sức khó khăn, do đó phải sử dụng các xe vận chuyển chuyên dùng

có kích thước phù hợp với khâu độ đường hầm

Để đưa bê tông từ mặt nền lên thành và đỉnh vòm cần phải sử dụng thiết bị bơm bê tông Đặc điểm của thiết bị này khi làm việc là đẩy bê tông bằng đường ống lên độ cao, đảm bảo bê tông không bị phân tầng, phân lớp, không làm ảnh hưởng đến độ đông kết của bê tông Hiện nay, các bơm bê tông đẩy bê tông trong đường ống theo nguyên lý trục vít (dạng bơm) hoặc dùng khí nén (dạng bơm-phun) Cấu tạo chung của các bơm bê tông gồm nguồn động lực, khoang chứa, đường ống và thiết bị điều khiển Một số loại bơm bê tông điển hình của

Đức và Pháp như : Tumac P18, Mecbo

Hình 1.8 Một số loại bơm bê tông của Đức và của Pháp

* Thiết bị ván khuôn (Cốt pha)

Trang thiết bị cốt pha đóng vai trò quan trọng trong công nghệ thi công

đường hầm, được sử dụng để chống tạm và ghép đổ thành bê tông chịu lực cho

vỏ hầm Đây là nhóm thiết bị liên quan rất lớn đến vấn đề an toàn, chống sập

vòm hầm và lở thành hầm, đặc biệt ở những vị trí đất đá có tính chất cơ lý không cao như các đường hầm đất cát, đất á sét và đá sét kết…Hiện nay, các đường hầm sử dụng các dạng thiết bị cốt pha như sau: loại định hình được chế thức sẵn,

và loại không định hình, trong đó loại định hình được sử dụng phổ biến nhất Loại thiết bị cốt pha định hình được chế tạo bằng vật liệu là thép hoặc gỗ theo các mô đun khác nhau, phù hợp với qui chuẩn kích thước của từng đường hầm Loại này thường dùng ở các đường hầm có hệ số kiên cố đất đá cao (fpk>8)

và không cần sử dụng chống tạm, đối với đường hầm khâu độ nhỏ (chiều rộng

<2m) có hệ số kiên cố của đất đá nhỏ (đất cát, á sét) có thể sử dụng loại cốt pha này Đặc điểm của loại cốt pha này là độ cứng vững và ổn định cao, thời gian triển khai và thu hồi nhanh, góp phần nâng cao chất lượng đổ bê tông nhưng đòi hỏi kích thước của hầm phải theo các tiêu chuẩn, công nghệ thi công đường hầm phải hiện đại, có độ chính xác cao, phải sử dụng các thiết bị trợ giúp triển khai

và thu hồi cốt pha

Loại cốt pha không định hình sử dụng vật liệu là gỗ hay thép, thường kết hợp với chống tạm Đặc điểm sử dụng loại này là: không chế tạo thành các mô

đun định hình, hình dạng và phương thức ghép cốt pha được xác định theo đặc

điểm cụ thể của từng vị trí đường hầm, lắp ghép và tháo dỡ bằng thủ công, không

có cơ cấu dầm rung cho bê tông Do vậy, làm giảm chất lượng bê tông, chất lượng và tiến độ thi công hầm, loại cốt pha này không đáp ứng được công tác cơ giới hoá thi công đường hầm

e Nhóm thiết bị Phân loại vật liệu

Trên thế giới, có nhiều hãng chuyên sản xuất máy gia công vật liệu xây dựng như: Screen Machine, Tabor Machine (Mỹ), Missuka, Furukawa (Nhật), Watson (Anh), Shibang Machinery, Shan Bao (Trung Quốc) đã nghiên cứu và

đưa ra thị trường các sản phẩm máy sàng rung có cấu tạo và năng suất khác nhau Các loại máy này được thiết kế theo ba dạng nguyên lý: sàng rung một khối lượng lệch tâm, sàng rung có hướng và sàng rung tự định tâm

Các loại sàng rung kể trên có ưu điểm là hiệu quả sàng cao, chất lượng phân loại vật liệu tốt Tuy nhiên các sản phẩm máy sàng rung hiện có đều được thiết kế cho yêu cầu có năng suất lớn, chỉ sử dụng phù hợp cho các công trường lớn chuyên khai thác và gia công vật liệu xây dựng theo một qui trình khép kín, diện tích mặt bằng triển khai rộng, các máy đòi hỏi phải có nguồn động lực công suất lớn, luôn cần có hệ thống băng tải phức tạp đi kèm

g Nhóm trang thiết bị cung cấp năng lượng phục vụ thi công

Trong phạm vi nghiên cứu, chúng ta chỉ đề cập đến nhóm trang thiết bị cung cấp năng lượng điện và khí nén

Hiện nay, trang thiết bị cung cấp năng lượng điện chủ yếu là các loại máy phát

điện của Trung Quốc, Nga, Đức…chạy bằng nhiên liệu diezel hoặc xăng để kéo đầu máy phát xoay chiều 3 pha hoặc 1 pha, với bộ điều khiển và thiết bị đóng ngắt tự

động ATS, sử dụng két nước làm mát Toàn bộ động cơ, đầu máy phát và các thiết bị

được đặt trên khung giá và được bao kín bằng vỏ cách âm Trên vỏ máy có các cửa

mở để kiểm tra và vận hành máy Công suất trung bình từ 50-150 KVA, công suất

lớn từ 200-500 KVA

Ngoài thiết bị cung cấp năng lượng điện cho các trang thiết bị dùng điện, trong quá trình thi công đường hầm bằng phương pháp khoan nổ có sử dụng một số trang

bị cung cấp năng lượng dạng khí nén cho các thiết bị phục vụ thi công đường hầm

Đó là các thiết bị khoan máy hoặc cầm tay, máy bơm bê tông, máy làm sạch bề mặt

đường hầm hoặc bê tông, máy phun vữa và các chất chống thấm…Để đảm bảo cung cấp đầy đủ và hợp lý năng lượng khí nén, các máy nén khí được bố trí ở các đầu

đường hầm và cấp khí qua hệ thống đường ống Điển hình là Máy nén khí PDS6556 của Đức; Máy nén khí VY-9/7 của Trung Quốc

Để đảm bảo thông khí tạo ra sau nổ mìn và cung cấp không khí sạch cho người thi công trong các đường hầm có chiều dài lớn, dọc theo trục hầm phải bố trí hệ thống thông khí Không khí lưu thông được tạo ra từ các máy nén khí đặt ở cửa đường hầm và thường được dẫn vào trong hầm nhờ hệ thống ống mềm với áp suất cao nhằm đẩy không khí trong hầm ra ngoài Máy thông khí có nhiều loại như quạt ly tâm trung áp, quạt ly tâm gián tiếp, quạt ly tâm cao áp, quạt tròn cao áp Hiện nay, khi thông gió các đường hầm, thường sử dụng quạt thông gió ly tâm gián tiếp

1.2 Tình hình sử dụng trang bị thi công đường hầm trong nước

ở Việt Nam, việc thi công các công trình ngầm trước đây chủ yếu tập trung vào các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi và hầm mỏ Với các công trình lớn và có tính quốc gia đều có sự giúp đỡ về trang bị kỹ thuật cũng như các chuyên gia của nước ngoài Điển hình như Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình, hầm dẫn nước Bắc Bình-Đại Ninh, Buncốp Đặc điểm của các công trình và đường hầm ngầm phục

vụ các công trình này là có không gian rộng, khẩu độ lớn nên việc sử dụng các trang bị kỹ thuật (TBKT) như các loại máy xúc, máy khoan, vận chuyển do nước ngoài chế tạo nhập vào nước ta là tương đối thuận tiện, khai thác được tính năng của chúng, giảm nhẹ sức lao động cho công nhân xây dựng đường hầm Trong những năm kháng chiến chống Mỹ và thập niên của những năm 80, ngoài việc thi công thủ công, chúng ta đã sử dụng một số các trang thiết bị (máy khoan, máy xúc, xe vận tải, trạm trộn và bơm bê tông, hệ thống cốt pha…) của Nga và Trung Quốc để thi công đường hầm phục vụ cho quốc phòng và kinh tế,

ví dụ như nhà máy thuỷ điện Sông Đà Hiện nay, các đơn vị tham gia xây dựng

đường hầm với các khâu độ khác nhau phục vụ cho giao thông, thuỷ điện và thuỷ lợi như Bộ giao thông vận tải, Tổng Công ty Sông Đà, Tổng Công ty Cavico Việt Nam, Binh chủng Công Binh…đã đầu tư mua nhiều các trang thiết bị không chỉ của Nga, Trung Quốc mà của cả các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ, Đức, Thuỵ

Điển…để từng bước cơ giới hoá công tác thi công đường hầm Công nghệ thi công đường hầm ngày càng được nâng lên theo hướng hiện đại, phù hợp với các

tiêu chuẩn của các nước tiên tiến trên thế giới

Gần đây nhất, tiêu biểu cho thi công công trình ngầm là thi công hầm đường

bộ đèo Hải Vân, có chiều dài đường hầm hơn 6 km Hai đơn vị thi công của Việt Nam là Sienco-6 của Bộ giao thông vận tải thi công đầu hầm phía Bắc và Tổng công ty Sông Đà thi công đầu hầm phía Nam Các đơn vị này đã khai thác có hiệu quả các trang bị chính phục vụ cơ giới hoá công tác thi công đường hầm như máy khoan Boomer H195 ba cần khoan, định vị tâm lỗ khoan bằng thiết bị

định vị hiện đại TCRA của Thuỵ Sĩ, sử dụng quạt thông gió Côrêman với ống gió mềm đường kính 900mm, bốc xúc bằng máy xúc Tôrô-400 dung tích gầu 4,5m3, vận chuyển bằng xe Vônvô của Thuỵ Sĩ tải trọng 20 tấn và xe Huyn dai của Hàn Quốc tải trọng 15 tấn Sử dụng máy phun vữa Mêco của Thuỵ sĩ với công suất phun vữa từ 6ữ21m3/h, vận chuyển vữa phun bằng xe Hyndai dung tích 6m3, sử dụng hệ thống cốt pha di động, định vị khối bê tông đổ bằng máy TCRA-1101 của Thuỵ sĩ có cài đặt phần mềm Tênarốt để xử lý số liệu Dùng máy bơm bê tông BY-21 của Nhật với công suất 60m3/h, vận chuyển bê tông bằng xe Huyn dai dung tích 6m3, đầm bê tông bằng đầm rung gắn bên ngoài cốt pha kết hợp với đầm dùi

1.3 Những vấn đề về thi công đường hầm quân sự

1.3.1 Các yếu tố địa chất ảnh hưởng thi công đường hầm quân sự

1.3.1.1 ảnh hưởng của địa chất công trình

Điều kiện địa chất công trình (ĐCCT) của một khu vực không gian cụ thể nào đó là tổng hoà các yếu tố sau:

+ Điều kiện địa hình, địa mạo; + Cấu trúc địa chất;

+ Tính chất cơ lý của đất đá; + Địa chất thuỷ văn;

+ Các quá trình địa chất vật lý bất lợi

Dựa vào các yếu tố này người ta chia ra ba cấp độ phức tạp của điều kiện

địa chất công trình là: đơn giản, trung bình và phức tạp

Nếu một yếu tố nào đó có mức độ phức tạp nhất định, có ý nghĩa quyết định các giải pháp xây dựng công trình thì mức độ phức tạp của điều kiện địa chất công trình vùng (địa điểm) xây dựng phải được xác định theo yếu tố ấy Lúc đó phải tăng thêm hoặc bổ sung khối lượng công tác khảo sát cần thiết để đảm bảo làm sáng tỏ ảnh hưởng của chúng tới công trình thiết kế

1.3.1.2 ảnh hưởng của đất, đá

Theo nguồn gốc, đá được chia ra 3 nhóm sau:

- Đá mác ma; - Đá trầm tích; - Đá biến chất

a Đá mác ma: có hai loại tiêu biểu

+ Đá granit (đá hoa cương): Loại đá này có độ cứng rất lớn với hệ số kiên cố

có thể đạt 15ữ18, thậm chí lớn hơn nữa Vì vậy đào đường hầm vào các loại đá granit rất ổn định, ít khi phải lát, nhưng khoan đục khó khăn, tốc độ thi công chậm

+ Đá ba dan (còn gọi là đá núi lửa): Thường hay bị phong hoá tạo thành đất

đỏ rất phì nhiêu, hợp với cây cao su, cà phê Khi chưa phong hoá, loại đá này có thể dùng làm vật liệu bê tông được Đào đường hầm vào đá ba dan chưa phong hoá rất ổn định, còn vào đá ba dan phong hoá thì không ổn định lắm nhưng hiện

b Đá trầm tích: Loại đá được hình thành do quá trình lắng đọng vật chất phá

huỷ từ đá ban đầu (đá ban đầu có thể là mac ma, biến chất và bản thân đá trầm tích mẹ) Dựa vào điều kiện tạo thành và môi trường trầm tích khác nhau, người

ta chia đá trầm tích ra làm ba loại là trầm tích cơ học, hữu cơ và trầm tích hoá học Một số loại đá trầm tích tiêu biểu và ảnh hưởng của nó tới xây dựng công trình đường hầm quân sự gồm :

- Đá cuội kết: Là loại đá rắn, nhưng hay bị nứt nẻ thành từng tảng riêng, cấu tạo của đá thường không đồng nhất, nên khi đào đường hầm trong loại đá này hay bị dắt choòng và gãy choòng khoan Độ cứng của cuội kết tương đối cao

fkp= 8ữ15, nhưng chú ý là đá cuội kết ít khi tạo thành khu vực hoàn chỉnh mà chúng thường nằm xen với các loại sa diệp thạch, nên đào công trình vào loại đá này thường không ổn định Các đường hầm nằm trong tầng đá cuội kết xen với cát kết và sét than, ngoài việc phải chống tạm phần cửa hầm bên trong cũng phải chống tạm từng đoạn chiếm tới 35% chiều dài đường hầm và làm rãnh thoát nước ngấm từ trong đá ra khá nhiều, với lưu lượng khoảng 20ữ30 lít/phút, khi thi công gặp nhiều khó khăn

- Sa thạch (cát kết): Sa thạch khi bị phong hoá có màu nâu, vàng nhạt hoặc nâu

đỏ Đào đường hầm vào sa thạch chưa phong hoá thì ổn định, chất lượng công trình cao Đào vào loại sa thạch mềm bở thì hay sinh ra hiện tượng sụt lở, chất lượng công trình kém

- Đá phấn sa (bột kết, hay alevrôlit): Độ cứng của loại đá này rất thấp, hệ số kiên cố cao nhất cũng chỉ đạt được giá trị bằng 4 Đào đường hầm vào đá phấn

sa không ổn định, hay bị sụt lở nhất là hầm khâu độ rộng Về mùa mưa, thi công gặp rất nhiều khó khăn do nước ngấm vào gây ra sụt lở nghiêm trọng

- Đá sét (sét kết): Trên lãnh thổ nước ta đá sét kết thường cấu tạo dạng lớp mỏng hoặc dạng lá, đào đường hầm vào loại đá này không ổn định, dễ bị sụt lở, chất lượng công trình kém

- Diệp thạch: Đặc tính của đá diệp thạch là phân lớp rất mỏng, độ cứng không cao, dễ bị phong hoá Diệp thạch khi bị phong hoá biến thành đất vàng nhạt hoặc nâu nhạt Đào đường hầm trong đá phân bố hoàn chỉnh cũng tương đối ổn định,

ít sinh ra sụt lở, thi công nhanh Nếu diệp thạch mà nằm xen vào các loại đá khác thì khi đào đường hầm rất dễ bị sụt lở ở những chỗ gặp diệp thạch

- Đá vôi: Độ cứng của đá vôi cũng thay đổi nhiều, có loại fkp=10ữ15, có loại chỉ

đạt fkp= 5ữ7 Đào đường hầm vào khu vực đá vôi hoàn chỉnh rất ổn định, song chúng thường có khe nứt lớn, hang hốc, bọng nước nên cũng gây ra một số trở ngại nhất định trong quá trình thi công, nước ngầm chảy ra từ các hốc đá vôi vào công trình

Trong núi đá vôi thường có những hang động rất lớn Trước đây trong thời gian kháng chiến chống Pháp và Mỹ chúng ta đã tận dụng các hang động này làm kho trạm cất dấu vũ khí trang bị Quốc phòng, hầm phòng tránh bom đạn cho

bộ đội, sở chỉ huy cho các đồng chí lãnh đạo nhà nước và quân đội, bệnh xá, nhà máy v.v Ngày nay việc cải tạo hang động phục vụ cho mục đích an ninh quốc phòng được đặc biệt lưu ý

c Đá biến chất: Là loại đá được tạo thành do quá trình biến đổi các loại đá ban

đầu như mac ma, trầm tích (có thể là đá biến chất sơ cấp) dưới nhiệt độ và áp suất cao Một vài loại đá biến chất thường gặp và ảnh hưởng của nó tới xây dựng

công trình đường hầm quân sự gồm:

- Đá quắczit: Loại đá này rất rắn nhưng giòn, thường bị nứt nẻ nhiều, khi đập

vỡ tạo ra các mảnh rất sắc cạnh, hệ số kiên cố của quắczit đạt tới fkp= 10ữ15

Đào đường hầm vào loại đá này rất ổn định, nhưng đá này rắn, giòn nhiều kẽ nứt nên khoan đào cũng gặp nhiều khó khăn như dắt, mẻ hoặc gẫy choòng Cường

độ kháng nén của đá rất cao, dao động trong khoảng 1935KG/cm2ữ 2517KG/cm2)

- Đá hoa: Đá hoa cũng rất cứng, nhưng giòn hơn đá vôi, tính chất sử dụng và quan hệ với công trình cũng tương tự như đá vôi

- Đá sít: Loại này cứng hơn đá sét kết, nhưng giòn và nứt nẻ nhiều Đào đường

hầm vào đá sít ổn định hơn vào đá sét kết, nếu đào khâu độ nhỏ và vừa (<4m) thì

hệ số kiên cố của diệp thạch mica thạch anh thường thấp, fkp= 2 ữ3, rất ít nơi có

fkp= 4ữ6 Đào đường hầm vào loại đá này không ổn định, hay sinh ra sụt lở nhiều, nhưng đào vào nơi đá cấu tạo hoàn chỉnh ít bị phong hoá thì cũng tương

đối ổn định với điều kiện khâu độ đào nhỏ hơn 4m

- Diệp thạch kết tinh: Hệ số kiên cố của chúng thường thấp fkp= 2 ữ4, một vài nơi đạt tới giá trị fkp= 4 ữ6 Đào đường hầm vào diệp thạch kết tinh cũng tương

đối ổn định với khâu độ nhỏ hơn 4m

Như vậy, chúng ta đã xem xét được sáu loại đá trầm tích, hai loại đá mác ma

và sáu loại đá biến chất thường gặp nhất trong thực tế Trong quá trình khảo sát các công trình chiến đấu trên nhiều địa bàn của nước ta, nhóm nghiên cứu đã tập hợp được khoảng gần bốn trăm mẫu đá các loại

1.3.1.3 ảnh hưởng của sự phân lớp đất đá

Qua thực tế xây dựng đường hầm, ta thấy lớp đá càng dày đào đường hầm càng ổn định, sụt lở ít xảy ra và ngược lại, lớp đá càng mỏng đào đường hầm càng kém ổn định, dễ sinh ra sụt lở Ngay trong một loại đá, nơi nào tính phân lớp dày đào ổn định hơn nơi đá phân lớp mỏng Vì vậy đào đường hầm vào đá cấu tạo đồng nhất ổn định hơn đào vào đá cấu tạo không đồng nhất Kinh nghiệm cho thấy, đào hầm vào nơi các lớp đá cứng xen kẽ với các lớp đá mềm gặp nhiều khó khăn, dễ sinh ra sụt lở

Về yếu tố thế nằm cũng liên quan tới ổn định khi đào đường hầm Theo kinh nghiệm thực tế và theo lý thuyết áp lực đá thì trục đường hầm chạy song song với đường phương của lớp đá khi đào đường hầm cũng hay sinh ra sụt lở Vì thế khi chọn trục hầm phải cắt đường phương của lớp đá một góc 25o trở lên Góc dốc của lớp đá cũng có quan hệ trực tiếp tới tính ổn định khi đào đường hầm.Theo kinh nghiệm nếu góc dốc thoải, các lớp đá trên nóc hầm dễ bị bẻ gãy, nếu góc dốc quá lớn (70o ữ 90o) thì các lớp đá trên nóc dễ bị tụt

1.3.1.4 ảnh hưởng của sự uốn nếp, đứt gẫy

a ảnh hưởng của uốn nếp của đá

đỉnh nếp uốn, ở những nơi đá bị uốn nếp mạnh thì độ bền của đá giảm rất nhiều Mặt khác đá nứt nẻ mạnh thì lượng nước tập trung càng nhiều, gây ra tác dụng phá hoại đá càng cao và làm giảm độ chịu lực của đá, nhất là đỉnh các nếp uốn bối tà và hướng tà (nếp uốn lồi và nếp uốn lõm)

Đối với các nếp uốn bối tà, kẽ nứt phát triển mạnh ở đỉnh nếp uốn đồng thời

kẽ nứt lại mở rộng về phía trên tạo điều kiện cho nước ngấm xuống phá hoại đá gốc Các nếp uốn hướng tà thì đỉnh nếp uốn lại võng xuống, do đó cũng là nơi tập trung nước nhiều và ngấm xuống phá hoại đá gốc

Khi bố trí trục hầm, không nên cho đi trùng với mặt trục nếp uốn mà nên cho đi thẳng góc với trục nếp uốn hoặc tạo thành với mặt trục nếp uốn một góc 35o ữ 60o

b ảnh hưởng của sự đứt gẫy của đá

Khi xây dựng đường hầm, ta chỉ cần khảo sát những đứt gẫy nhỏ địa phương Khi đã xác định được đứt gẫy thì phải tránh không cho đường hầm chui qua đứt gẫy và nhất thiết không được chui qua trùng với đứt gẫy hoặc song song với đứt gẫy, vì những chỗ đứt gẫy đá bị phong hóa mạnh, độ chịu lực kém, tụ nước nhiều hay sinh ra sụt lở Mặt khác, tính ổn định về chất lượng công trình không bảo đảm

1.3.1.5 ảnh hưởng của các hiện tượng địa chất vật lý

a ảnh hưởng của sự phong hóa, lớp phủ của đá

- Thông thường, tất cả các loại đường hầm đều phải chui qua lớp phong hóa

ít nhiều tùy thuộc chiều dày lớp phong hóa nơi đó (trừ các loại đá cứng lộ thiên hoàn toàn) Trong tự nhiên, hiện tượng phong hóa xảy ra thường xuyên liên tục,

nó cũng liên tục phân hủy đá làm cho cường độ kháng ép, chống cắt của đá giảm

đi, dẫn đến giảm kháng lực của đá Mặt khác, các loại đá khác nhau có tốc độ phong hóa khác nhau, bề dày lớp phong hóa khác nhau, nên ta đào đường hầm

có chỗ ổn định, có chỗ không ổn định, sinh ra sụt lở Phong hóa lại tạo điều kiện cho nước ngấm xuống, khi đào đường hầm nước sẽ chảy vào công trình Từ đó ta thấy hiện tượng phong hóa có ảnh hưởng rất lớn đến công tác thiết kế, thi công

và làm giảm chất lượng công trình

- Lớp phủ càng dày, khối lượng bạt đầu hầm càng lớn, tính ổn định ở cửa hầm càng giảm vì lớp phủ dày dễ sinh ra sụt, trượt hoặc xói lở taluy Nếu lớp phủ chân núi là loại đất yếu thì còn bị lún đầu hầm, gây ra hiện tượng bẻ gẫy đầu hầm…Thường đầu hầm ta hay đặt ở chân núi, mà chân núi lại là sườn tích nên hay bị sụt lở ta luy, có khi sụt lở rất nghiêm trọng

Do đặc tính của lớp phủ như trên nên khi chọn cửa hầm phải chọn vào chỗ lớp phủ mỏng nhất, đá gốc bị phong hóa ít nhất Muốn khắc phục điểm đó, ta nên chọn cửa hầm ở chỗ địa hình nhô ra và dốc nhất, vì thường ở chỗ đó lớp phủ mỏng và đá gốc thường bị phong hóa ít (tuy nhiên thường phải căn cứ vào yêu cầu chiến thuật của công trình)

b ảnh hưởng của kẽ nứt

Kẽ nứt có quan hệ trực tiếp tới tính ổn định và chất lượng của đường hầm

Kẽ nứt càng phát triển thì tính ổn định của đường hầm càng kém và ảnh hưởng trực tiếp tới thi công như dắt choàng, gẫy mũi khoan Khi đánh bộc phá dễ bị phụt mất hơi làm giảm uy lực của bộc phá Kẽ nứt phát triển càng mạnh càng dễ sinh ra sụt lở, kẽ nứt càng nhiều càng tạo điều kiện cho nước chảy vào hầm, gây

nhiều khó khăn cho thi công và chất lượng công trình giảm

Để khắc phục những nhược điểm trên, trong lúc khảo sát xác định vị trí cửa

và trục đường hầm, ta cần chú ý chọn sao cho cửa hầm ở vào nơi ít kẽ nứt nhất hoặc không có kẽ nứt Trục hầm chọn sao cho cắt các hệ thống kẽ nứt, không cho đi trùng với kẽ nứt chủ yếu, cố gắng chọn sao cho hướng trục hầm cắt hướng

kẽ nứt chủ yếu một góc ≥ 25o

c ảnh hưởng của mương xói:

Nơi nào mương xói phát triển mạnh thì địa hình nơi đó bị chia cắt nhiều,

đất màu mỡ bị nước mang đi, đồng thời lấp xuống ruộng mương phá hoại hoa màu, phá hoại đường xá, cầu cống

Đối với xây dựng đường hầm, mương xói thường phá hoại taluy cửa hầm, gây ra sụt trượt taluy hoặc tạo điều kiện cho nước chảy vào cửa hầm, làm trở ngại cho công tác vận chuyển, đi lại Vì vậy, khi chọn cửa hầm ta phải tránh đặt vào chỗ mương xói hoặc chỗ có thể phát triển mương xói, tránh đặt vào nơi có dòng nước mặt chảy vào cửa hầm Các công sự đặt ở sườn núi càng phải đặc biệt chú ý hiện tượng mương xói, vì nó có thể làm các công trình bị nghiêng, trượt hoặc làm giảm lớp phòng chắn xung quanh công sự

1.3.1.6 ảnh hưởng của Hệ số kiên cố của đất đá

Hệ số kiên cố của đá theo Prôtốtđiacônôp (ký hiệu là fkp) đặc trưng cho độ bền vững của từng loại đá, nó tính đến cả lực ma sát và lực dính kết trong đá Hệ

số kiên cố của đá và ảnh hưởng của nó tới xây dựng công trình được thể hiện trong bảng 1.1

Góc nội

ma sát f kp

Biện pháp công trình

I Cứng

cao độ

Đá đặc biệt cứng, Bazan, granít hạt mịn, điôrit cứng, quăczít và gneiss cứng nhất

Dùng khoan cùng bộc phá mạnh để đào

II Cứng

chắc

Đá cứng, granit rắn hạt vừa, cuội kết silic hạt cuội là đá

núi lửa, sa thạch cứng đặc biệt, quắczit và gneiss cứng

2,5 ữ– 2,7 86 15 Như trên

( Nt )

III Cứng

Đá vôi cứng, các loại đá trên hơi phong hoá, đá sít cứng,

đá cuội kết chất vôi, sa thach hạt mịn cứng

Có thể dùng choòng và bộc phá thường để

đào

IV Cứng

Granit hạt to, đá sit cứng có chất cát, sa thạch chất vôi hạt mịn, đá hoa và đá gneiss

Khoan đục

được phải chống tạm một phần

VI nt Sa thạch lớp mỏng, diệp thạch kết tinh 2,30 78,1 5

Biện pháp đào từng phần theo khâu độ VII Cứng ít Sa thạch, đá vôi mềm, dăm

Các loại đá trên phong hoá

nặng, phấn sa, diệp thạch sét. 2,26 63, 26 2 nt

- Nước ngấm xuống làm tăng tốc độ phá hoại đá gốc, làm giảm lực liên kết của đất đá, dẫn đến làm mất ổn định công trình và ảnh hưởng trực tiếp tới công tác thi công như gây ra sụt lở trong đường hầm, làm ẩm ướt bộc phá, ảnh hưởng tới uy lực bộc phá, gây ra lầy lội trở ngại cho đi lại vận chuyển của bộ đội, ẩm

ướt làm mục gỗ chống tạm

- Trong quá trình sử dụng, gây ra ẩm ướt, thấm dột, sinh hoạt khó chịu, làm han gỉ các trang thiết bị trong hầm, nước có chứa a xít còn gây ra tác dụng ăn

mòn bê tông, ảnh hưởng tới sức khoẻ Chất lượng công trình bị giảm xuống

1.3.2 Công tác tổ chức thi công đường hầm quân sự khâu độ vừa và nhỏ của các đơn vị Công binh

1.3.2.1 Đặc điểm về đường hầm quân sự khâu độ vừa và nhỏ

a Đặc điểm thiết kế kiến trúc

Cỏc đường hầm khõu độ vừa và nhỏ do cỏc đơn vị cụng binh thi cụng hiện nay thường cú chiều dài từ 150 đến 500m Mặt cắt tiờu chuẩn của chỳng như hỡnh vẽ dưới đõy (Hỡnh 1.20 a,b):

hầm (đảm bảo không khí được lọc độc theo cấp của công trình, tổng quát hơn là

đảm bảo duy trì sự sống theo cấp của công trình khi có tình huống xảy ra)

- Đầu hầm là khu vực bố trí hệ thống thông hơi lọc độc (bao gồm hệ thống cửa bảo vệ, hố phòng sóng…) và các hạng mục khác của công trình (nếu có) Như vậy một công trình có thể có nhiều đầu hầm, tuỳ theo yêu cầu tác chiến nhưng tối thiểu có từ 2 đầu hầm trở lên

- Râu tôm là phần tính từ cửa bảo vệ ngoài cùng của hầm ( cửa nặng, tức là cửa

được tính toán thiết kế có khả năng chịu tải trọng của bom đạn nổ và sóng xung kích theo yêu cầu thiết kế công trình ) ra phía ngoài

- Công trình thường không thiết kế theo tuyến đơn mà gồm nhiều nhánh hợp

thành Khẩu độ đường hầm thay đổi liên tục

- Khẩu độ công trình thuộc dạng vừa và nhỏ

- Được thiết kế, xây dựng trên các dạng địa hình, địa chất rất khác nhau từ núi cao đến đồng bằng ven biển, từ môi trường đất đá rất cứng (fkp = 8ữ12) đến môi trường đất yếu (cát chảy)

b Đặc điểm thi công

- Với khâu độ không lớn, diện tích gương đào nhỏ và không gian chật hẹp, việc sử dụng các TBKT thông dụng trong quá trình thi công công trình khâu độ vừa và nhỏ là hết sức khó khăn Trang thiết bị kỹ thuật không nhiều, hoặc không phù hợp với đặc điểm thi công công trình đường hầm quân sự có khâu độ vừa và nhỏ, nên chất lượng công trình chưa cao

- Công tác khoan chủ yếu sử dụng các máy khoan cầm tay dẫn động bằng khí nén Dùng sức người để điều khiển máy và tạo lực đẩy đưa mũi khoan đi sâu vào gương đào Các thiết bị nhằm cơ giới hoá việc bốc xúc và vận chuyển đất đá tơi còn lại sau quá trình khoan nổ chưa có, đất đá được bộ đội xúc thủ công lên các xe cải tiến hoặc xe cút kít đẩy ra bãi thải Các công đoạn còn lại đều sử dụng

sức lao động của người nên năng suất thấp, tốn nhiều sức lao động

- Địa hình, địa chất xây dựng công trình phức tạp, có nhiều yếu tố rủi ro Công trình xây dựng ở nơi nhiều khó khăn về điều kiện sinh hoạt, thời tiết

- Môi trường làm việc nặng nhọc: nhiều bụi, yếm khí, độ ẩm cao, độ ồn lớn

và dễ gây cháy nổ

1.3.2.2 Quy trình công nghệ thi công đường hầm quân sự

- Công trình ngầm quốc phòng được xây dựng trên các dạng địa hình khác nhau, khái quát ta có bốn dạng địa hình chủ yếu sau:

+ Địa hình vùng núi; + Địa hình vùng trung du;

+ Địa hình vùng đồng bằng; + Địa hình vùng ven biển;

- Để tổ chức xây dựng các công trình đường hầm quân sự, với tinh thần vừa học vừa làm và hoàn thiện dần dần, chúng ta cũng đã hình thành được một quy trình thi công đường hầm với những nhiệm vụ cơ bản sau đây:

+ Xác định vị trí xây dựng các công trình đường hầm theo quy hoạch và ý

đồ tác chiến của quân đội

+ Thiết kế và thẩm định thiết kế kỹ thuật xây dựng công trình

+ Triển khai thi công và xây dựng công trình đường hầm theo yêu cầu + Trong thi công, quy trình là xây dựng hộ chiếu khoan nổ, tổ chức khoan

và nổ mìn, tổ chức bốc xúc và vận chuyển vật liệu ra ngoài công trình Tổ chức thi công xây dựng công trình theo thiết kế, nổi bật là công tác phân loại vật liệu,

trộn và đổ bê tông với ván khuôn, lắp đặt cửa bảo vệ và các trang thiết bị khác bảo đảm sức sống cho công trình ngầm

1.3.2.3 Phương pháp thi công đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ

Tuỳ theo địa chất đất đá và năng lực của đơn vị thi công công trình mà lựa chọn phương pháp thi công khác nhau Nhưng nhìn chung có hai phương pháp thi công phổ biến mà các đơn vị Công binh thường sử dụng:

* Phương pháp 1: Đào hang dẫn theo trục hầm cho tới khi thông hầm, sau đó

mới tiến hành đào mở rộng từ đáy hầm ra (thường mở rộng đến đâu đổ bê tông

vỏ hầm tới đó trong trường hợp đất đá yếu) Khâu độ đào hang dẫn thường được xác định bằng khâu độ cần khoan đào để thi công đầu hầm Trong trường hợp tiến hành đào một lần, không tiến hành đào mở rộng, để thuận tiện ta dùng thuật ngữ “đào chui” Khi thi công tới phần đầu hầm mới tiến hành thi công râu tôm Tức là áp dụng nguyên tắc đào đất đá từ ngoài vào trong, thi công vỏ hầm từ trong ra ngoài Trường hợp râu tôm không thẳng với trục hầm, khi đó phần hang dẫn từ cửa hầm ra mặt đất tự nhiên sẽ được lấp phủ trả lại sau khi thi công xong

* Phương pháp 2: Không tiến hành đào hang dẫn mà đào đến đâu thi công vỏ

hầm tới đó (thường áp dụng khi địa chất đất đá yếu, khó chống tạm) Quy trình này khắc phục được nhược điểm của quy trình trên và ngược lại

1.3.2.4 Kỹ thuật thi công các công việc chính

a Thi công đường công vụ

Trong thi công đường công vụ, vấn đề về kỹ thuật thi công không đòi hỏi

kỹ thuật cao Chỉ lưu ý rằng, trong quá trình đào bạt thi công nền đường nên tận dụng tối đa cây xanh trên đường làm ngụy trang cho công trình

b Đào bạt đầu hầm

Đây là công việc dọn dẹp mặt bằng tại vị trí thi công và tiến hành đào bạt mặt gương để có thể tiến hành đào chui Khối lượng công việc phụ thuộc vào địa hình, địa chất vị trí cửa hầm Khi địa hình càng thoải và địa chất yếu, đất đá nứt nẻ nhiều thì khối lượng đào bạt càng lớn Trong thi công, đào bạt đầu hầm là công việc

đơn giản song hiệu quả công việc phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm thi công

c Đào hang dẫn, đào mở rộng

Trong đào chui đường hầm có thể tiến hành theo nhiều phương pháp và cách thức khác nhau Có hai phương pháp được các đơn vị sử dụng phổ biến, đó

là phương pháp: đào lấn và đào bằng phương pháp khoan nổ mìn theo hộ chiếu

* Phương pháp đào lấn

Phương pháp đào lấn là phương pháp đào đường hầm trong đất đá yếu Nguyên tắc chủ đạo của phương pháp là đào đến đâu chống tạm đến đó Trong trường hợp đất đá rất yếu (chẳng hạn như cát) thì đất đá moi ra tới đâu thì phải

có vật liệu khác chèn vào tới đó, hạn chế tối đa sự dịch chuyển của đất đá Đây

là phương pháp đào thủ công do vậy từng động tác đều yêu cầu hết sức tỉ mỉ Khi

đào bằng phương pháp đào lấn thì thường đào chui hang dẫn trước, sau đó tiến hành đào mở rộng, mở rộng đến đâu thi công vỏ hầm tới đó

* Phương pháp đào bằng khoan nổ mìn theo hộ chiếu

Hiện nay, quá trình khoan nổ mìn theo hộ chiếu thi công đào các đoạn hầm khâu độ vừa, được thực hiện theo hai phương thức sau: đào gương hang dẫn sau

đó đào mở rộng và đào một lần toàn gương

+ Đào gương hang dẫn sau đó đào mở rộng:

Quy trình thi công khoan nổ thi công hang dẫn bao gồm: Đánh dấu lỗ khoan trên gương; Khoan các lỗ khoan; Nạp thuốc nổ và tiến hành nổ; Thông gió cho gương hầm; Kiểm tra gương đưa về trạng thái an toàn; Bốc xúc, vận chuyển đất

đá Việc tổ chức ca kíp thi công gương hang dẫn tuỳ theo điều kiện trang thiết bị

và nhân lực của từng đơn vị cũng được tiến hành theo các chu kỳ khoan nổ Sau khi đào hang dẫn sẽ tiến hành đào gương mở rộng theo thiết kế

+ Đào một lần toàn gương: Cách thức thi công này thường được áp dụng tại các đơn vị có khả năng về trang thiết bị và nhân lực thi công đồng thời chỉ áp dụng được tại các công trình có điều kiện địa chất ổn định, đất đá có độ cứng cao Một chu kỳ khoan nổ đào một lần toàn gương hầm khẩu độ vừa bao gồm các công việc sau: Đánh dấu lỗ khoan trên gương; Khoan các lỗ khoan; Nạp thuốc nổ và tiến hành nổ; Thông gió cho gương hầm; Kiểm tra gương đưa về trạng thái an toàn; Bốc xúc, vận chuyển đất đá Trong đó các công việc như đánh dấu lỗ khoan trên gương; nạp thuốc nổ và tiến hành nổ; thông gió cho gương hầm; kiểm tra gương đưa về trạng thái an toàn về hình thái cũng như cách thức tổ chức thực hiện hoàn toàn giống như đối với gương hầm khẩu độ nhỏ mà không phụ thuộc vào tình trạng trang thiết bị thi công hiện có của các đơn vị

d Công tác khoan, nổ

Hiện nay, khoan chủ yếu bằng máy khoan cầm tay, chiều sâu lỗ khoan

<1,2m, diện tích gương < 10m2 nên hiệu quả nổ không cao, hệ số sử dụng lỗ khoan thường < 0,8 Công tác khoan có thể sử dụng các loại khoan tay có cột đỡ hoặc không có cột đỡ để thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ khoan nổ từ 8ữ16h Với điều kiện thi công như vậy rất khó để tính toán thiết kế hộ chiếu khoan nổ theo một số công thức thực nghiệm đã được công bố, vì thế các đơn vị thường lập hộ chiếu bằng kinh nghiệm, tiến hành nổ thử tại công trường sau đó

đưa ra phương án tối ưu Hiệu quả của công tác khoan, nổ phụ thuộc nhiều vào trình độ của lực lượng trực tiếp thi công và việc khoan nổ tạo viền (khoan nổ tạo gương đào theo yêu cầu) Công tác thông gió, chống ồn trong quá trình thi công còn gặp nhiều khó khăn

e Phương pháp bốc xúc và vận chuyển đất đá

Phần lớn khi thi công các đường hầm có khâu độ nhỏ, đặc biệt thi công hang dẫn, bốc xúc thủ công và vận chuyển bằng xe cải tiến vẫn là chủ yếu Việc thiết kế xe công nông chuyên dụng làm phương tiện vận chuyển là một cải tiến

đáng kể, tăng hiệu quả công việc lên rất nhiều Tuy nhiên, khi thi công các lối lên xiên hay các nhánh hầm có sự chênh cao độ nền thì vận chuyển bằng xe công nông cũng không phát huy hết tác dụng Vận chuyển đã có cải tiến đáng kể, còn bốc xúc thì chưa, với khâu độ nhỏ việc bốc xúc bằng tay là chính Đã có nhiều phương án đưa ra để cải tiến, cơ giới hoá công tác bốc xúc, đã có đơn vị trang bị máy xúc lật loại nhỏ nhưng ít khi sử dụng, bởi hiệu quả rất thấp do kích thước

đất đá không đảm bảo trong giới hạn làm việc của máy

f Thi công vỏ hầm

Kết cấu vỏ hầm chúng ta thường sử dụng là kết cấu bê tông cốt thép Biện pháp thi công chính là đổ bê tông theo từng phân đoạn (chiều dài phân đoạn thường là 3 m dài theo trục hầm) Khi đào đất đá sẽ tạo khoảng không để thi công bê tông vỏ hầm, trên nóc khoảng không thường lấy từ 0,4 đến 0,5m, tường

bên từ 0,1 đến 0,2m Khoảng không này được chèn kín bằng bao cát hoặc đá xô

bồ sau khi thi công vỏ hầm

Với đặc thù là công trình quân sự, đảm bảo yêu cầu bí mật, nguỵ trang cất dấu công trình nên các đơn vị thi công không được mua bê tông thương phẩm, chủ yếu là tự tổ chức trộn bê tông tại công trường Đổ bê tông thủ công là biện pháp chủ yếu, đã có đơn vị đầu tư mua băng tải truyền bê tông lên vòm Đây có thể được coi là một sáng kiến cơ giới hoá, giảm sức người, tăng hiệu quả thi công lên rất nhiều

g Ngụy trang công trình

Đây là công tác cấp thiết nhất hiện nay, thực tế cho thấy với vũ khí công nghệ cao thì giải quyết bài toán về kháng lực là khó khăn, do dó yêu cầu về nguỵ trang công trình là rất quan trọng Công tác ngụy trang tại công trường thi công hiện nay chủ yếu là dùng lưới nguỵ trang che phủ, kết hợp với cây xanh Công tác tuần tra canh gác bảo vệ công trình thì tuỳ vào cấp độ của công trình mà tổ chức một đến nhiều vòng (vòng trong, vòng ngoài…)

1.3.3 Kết quả khảo sát thực tế ở một số đơn vị công binh toàn quân làm nhiệm vụ xây dựng đường hầm quân sự khâu độ vừa và nhỏ

Từ ngày 21/3 đến ngày 30/3/2007, Ban chủ nhiệm đề tài ĐTĐL- 2006/05G

đã phối hợp với các đơn vị tham gia nghiên cứu: Học viện KTQS, Viện kỹ thuật cơ giới quân sự; Viện KTCB và các cơ quan của Binh chủng đã tổ chức Đoàn cán

bộ đi nghiên cứu tìm hiểu thực tế thi công tại các công trình: C23 (Thanh Hoá); SCH- QK4 (Nghệ An); TB - 04 (Quảng Bình); ĐH2 - CZ6 (Quảng Trị); Thủy

điện AVương (Quảng Nam); ĐHP-52, HCKT- 06 (Khánh Hoà); Thủy điện Quế Phong (Nghệ An); Xưởng sửa chữa X340 (Gia Lai - QK5)

Nội dung tập trung nghiên cứu trong quá trình khảo sát thực tế, bao gồm:

- Công tác tổ chức lao động trên công trường

- Quy trình, biện pháp kỹ thuật, năng suất thi công

- Công tác thông gió, cấp năng lượng và các mặt bảo đảm kỹ thuật cho thi công

- Các biện pháp quản lý chất lượng thi công của công trường

- Điều kiện lao động và bảo đảm an toàn cho thi công trong đường hầm

- Những khó khăn và kiến nghị về kỹ thuật của các đơn vị thi công

Kết quả khảo sát thực tế được tổng hợp qua các nội dung cơ bản sau đây:

a Đặc điểm công tác tổ chức thi công đường hầm

Phụ thuộc vào địa hình và yêu cầu chiến thuật, chiều dài của đường hầm (theo trục) thường dao động trong khoảng 300ữ500m Mặt cắt đường hầm thường có dạng vòm, tường thẳng Mỗi đường hầm thường có hai loại mặt cắt chính: mặt cắt đường thông và mặt cắt các buồng chức năng (mở rộng)

Thi công đường hầm tiến hành trong điều kiện: diện tích tác nghiệp hẹp, triển khai các công việc khó khăn, tuyến thi công kéo dài Việc liên hệ giữa bên ngoài

và các khu vực bên trong hầm có nhiều hạn chế Trong suốt quá trình chui hầm phải sử dụng ánh sáng, thông gió, đồng thời phải tiến hành các biện pháp đảm bảo sức khoẻ con người và an toàn lao động như: giảm nhiệt độ, khử bụi và khí

độc v.v Trong thi công đường hầm quân sự khẩu độ vừa và nhỏ, các đơn vị thường sử dụng 1 Tiểu đoàn Công binh công trình để tổ chức thi công

Trong thi công, các đơn vị tổ chức thành các ca, kíp lao động theo hướng chuyên môn hoá Giai đoạn đào chui, mỗi ca chui hầm gồm các kíp: khoan, nhồi

nổ, bốc xúc vận chuyển; trong đó kíp khoan cần 5 ữ6 người, nhồi thuốc và nổ mìn cần 2 người; bốc xúc vận chuyển tối thiểu cần 10ữ12 người và cần đến 1ữ 2 người làm các công việc bổ trợ khác, như vậy 1 ca chui hầm cần khoảng 20ữ 22 người trực tiếp thi công Giai đoạn đổ bê tông thì tuỳ vào các điều kiện thi công

và kích thước vỏ hầm mà đơn vị xác định số lượng nhân công cần trong một ca, nhưng cơ bản là mỗi ca đổ một đốt vỏ hầm dài khoảng 2,5 ữ3,0 m Thi công

đường hầm, thời gian mỗi ca chui hầm phụ thuộc vào tiết diện gương đào, địa chất và điều kiện máy móc Nói chung, khi chui hầm loại tiết diện gương (b x h

= 1,8 x 2,6 m), mỗi ca chui hầm mất khoảng 6ữ8 h đồng hồ (thuận lợi), trong đó thời gian cho khoan khoảng 2ữ3h; nhồi thuốc và nổ mìn 1h và bốc xúc vận chuyển khoảng 3ữ4 h Tuỳ theo yêu cầu của tiến độ và đặc điểm quân số, đơn vị

có thể tổ chức lao động 2 hoặc 3 ca/ ngày

Thi công đường hầm quân sự của các đơn vị hiện nay cơ bản có hai quy trình: vừa đào chui vừa đổ bê tông và đào chui xong đường thông, buồng mở rộng sau đó tiến hành đổ bê tông Quy trình vừa đào chui vừa đổ bê tông có đặc

điểm năng suất thi công rất chậm, do phải thi công trong phạm vi chật hẹp và thay đổi nhiều loại hình công việc trong một chu kỳ công tác; mặt khác, các công tác bảo đảm như thông gió, cung cấp vật liệu trong điều kiện chật hẹp có hiệu quả rất kém Khi địa chất đất đá hay khả năng của khung chống cho mức độ

an toàn cao, thường các đơn vị tiến hành đào xong đường thông và buồng mở rộng rồi mới tiến hành đổ bê tông Quy trình thi công này có nhiều ưu điểm vì diện thi công được mở rộng, công việc trong chu kỳ ít bị thay đổi, công tác bảo

đảm thi công thuận tiện

Trong đào chui đường hầm thủ công, với lỗ khoan dài 1,1 m, chiều dài nổ phá thường đạt khoảng 0,7ữ0,9m; khối lượng đất đá bắn ra dao động từ 7ữ9 m3

rời, trong đó khoảng 20ữ40% đất đá có kích thước hạt > 20 cm và chiều dài vệt

đất đá bắn ra tại nền với phạm vi khoảng 20ữ25 m

Trong công tác khoan nổ đào chui, tuỳ vào khẩu độ mặt cắt mà các đơn vị thi công thường khoan nổ một lần toàn gương (với đường thông) và chia nhỏ mặt cắt (với các mặt cắt khẩu độ vừa, thường là chia 2 hoặc 3) Qua nghiên cứu thực

tế tại đơn vị, thời gian của công tác khoan, nổ thường chiếm khoảng 40ữ60% thời gian của chu kỳ đào hầm (tuỳ thuộc vào trang thiết bị khoan và tính chất đất

đá trên gương đào); Mặt khác, số lượng lỗ khoan, chiều sâu lỗ khoan và lượng tiêu tốn thuốc nổ sẽ ảnh hưởng nhiều đến kích thước hạt và cự ly bắn ra của đất

đá sau khi nổ

Đối với công việc bốc xúc, vận chuyển đất đá sau khi nổ chiếm xấp xỉ khoảng 1/2 thời gian chu kỳ đào hầm Khi thi công đường hầm khâu độ nhỏ, những đoạn chui tương đối rộng, đơn vị có sử dụng xe công nông để vận chuyển nhưng nhìn chung hiệu quả chưa cao Còn lại, cơ bản các đơn vị sử dụng phương tiện: cào, xẻng và xe cải tiến chạy trên ray chữ U để bốc xúc, vận chuyển đất đá Khi bốc xúc loại đất đá kích thước lớn, người thi công dùng tay trực tiếp bê, bốc lên xe, đất đá còn lại được dùng xẻng xúc để hất vào xe Qua đó thấy rằng mức

độ thủ công của các thao tác bốc xúc, vận chuyển còn rất lớn Hiệu quả chuyên chở của mỗi chuyến xe còn quá thấp do dung tích chứa của thùng xe quá bé ( khoảng 0, 12 m3); Động tác đổ đất đá của xe chưa êm thuận gây tốn sức người và

dễ gây tai nạn, hỏng hóc cho người và xe Để xúc đá thuận lợi, trong thi công có

đơn vị đã có sáng kiến: trước khi nổ rải các tấm tôn lót xuống nền hầm nhằm làm giảm lực cản cho động tác xúc đất đá

Đối với công tác bê tông ở các đơn vị làm hầm quân sự là tự sản xuất bê tông tại công trường và nguồn vật liệu cấp phối chủ yếu là khai thác tại cơ sở địa phương và một phần tận dụng điều kiện tại chỗ Cơ bản các đơn vị lắp dựng cốp pha và gia công cốt thép bằng thủ công, tiến hành đổ bê tông thành từng đốt chiều dài từ 2,5ữ3,0m, với khối lượng, năng suất đổ tuỳ thuộc vào mặt cắt, cự ly, phương tiện của từng đơn vị Quan sát thực tế đổ một đốt đường thông đường hầm bộ binh, với cự ly vận chuyển trung bình bằng xe cải tiến và khối lượng khoảng 5,5 ữ7,0 m3/đốt, mất trung bình khoảng 6 ữ7h

Về nguồn năng lượng cho thi công, các đơn vị hiện đang sử dụng 2 dạng nguồn để cấp điện: nguồn điện lưới (qua các trạm biến áp, hạ áp xuống theo yêu cầu) và nguồn từ tổ máy phát - động cơ (xăng hoặc điêzen) Phụ tải sử dụng nguồn điện chủ yếu gồm: quạt thông gió, đèn chiếu sáng, bơm nước Hệ thống thông gió đường hầm các đơn vị hiện đang sử dụng 2 loại quạt: ly tâm và hướng trục (quạt ly tâm là chủ yếu) Với phương pháp thông gió: dùng từ 1 đến 2 quạt

để đẩy, quạt chính được bố trí ngay cửa hầm Quạt gió gồm 2 loại: dẫn động

quạt gió qua động cơ điện, và dẫn động từ động cơ nổ qua hệ thống truyền đai

Nguồn khí nén chủ yếu sử dụng máy nén khí phần lớn là của Trung quốc, đường ống dẫn bằng kim loại có đường kính từ 16ữ90 mm, đầu ra tới các máy khoan bằng các ống cao su thông qua đầu chia

Để bảo đảm an toàn lao động, hiện nay các trang bị bảo hộ cho người thi công chủ yếu là các trang bị cho cá nhân (mũ, găng tay, khẩu trang), các trang bị bảo hộ này chỉ có tác dụng mang tính phòng ngừa và hạn chế việc ô nhiễm bụi

và các tai nạn xây sát nhẹ

b Một số vấn đề còn tồn tại, khó khăn trong thi công đường hầm

- Công tác thiết kế: do chưa có đầy đủ điều kiện để khảo sát tỉ mỉ tình hình

địa chất trên tuyến đường hầm xuyên qua nên thiếu các hộ chiếu khoan nổ mẫu cho từng loại địa chất khác nhau; khe hở thi công trên đỉnh hầm còn lớn; Chưa

sử dụng đầy đủ các biện pháp nhằm nâng cao hiệu suất nổ khi thiết kế, đặc biệt chưa chú trọng đến thiết kế nổ tạo biên hầm nhẵn Sự phối hợp chặt chẽ giữa công tác thiết kế và thi công công tác nổ, việc trao đổi rút kinh nghiệm, thu thập các số liệu thống kê nhằm nâng cao chất lượng thiết kế và hiệu suất thi công công tác nổ chưa được tiến hành thường xuyên

- Hiệu suất công tác khoan nổ còn thấp, công nghệ thi công khoan nổ còn lạc hậu nhiều so với các đơn vị làm kinh tế ở Việt Nam trong giai đoạn hiện nay.Khi tính toán về khoan nổ vẫn áp dụng theo các tài liệu của Liên Xô (cũ) cả về công thức tính toán và các hệ số thực nghiệm, Công thức về tính toán nổ chưa

được cập nhật các kết quả nghiên cứu mới nhất nên nhiều công thức khi tính theo lý thuyết khi áp dụng trong thực tế thường không chính xác, gây ra những khó khăn nhất định trong công tác thi công Mặt khác, còn có nhiều bất cập trong việc áp dụng các định mức vật tư của Nhà nước và Bộ Quốc phòng Chưa

có việc tổng kết hiệu quả thi công nổ phá ở các đơn vị trong các điều kiện địa chất khác nhau với thực tế hiện nay

- Trang thiết bị kỹ thuật trong thi công đường hầm quân sự còn quá nghèo nàn, lạc hậu, dẫn tới thời gian thực hiện khoan nổ kéo dài, chất lượng công trình còn hạn chế Đặc biệt là các thiết bị khoan hiện nay đều là thủ công, dùng sức người là chính nên các chiến sỹ rất ngại công việc này: vừa vất vả, độc hại vừa khó khăn nguy hiểm nên tư tưởng khoan cho nhanh không cần chú ý đến yêu cầu

kỹ thuật thường xảy ra

c Nhận xét đánh giá chung và hướng nghiên cứu của đề tài

Công việc thi công đường hầm do phải tiến hành trong điều kiện chật hẹp, nên các loại hình công việc (đào, chống tạm, bốc dỡ, vận chuyển, thi công vỏ ), thường tổ chức thành các ca, kíp thi công Các ca, kíp công việc đó có mối liên

hệ rất chặt chẽ với nhau về thời gian, nếu như công việc này có trục trặc thì lập tức các công việc tiếp theo sẽ bị ảnh hưởng Chất lượng công việc sẽ bị ràng buộc bởi các mối liên hệ của các công việc kế tiếp nhau

Trong quá trình đào chui các phương tiện khoan, bốc xúc, vận chuyển đất

đá đều phải chuyển động qua khẩu độ của đường thông Phần các đoạn nhánh chính của hầm với đặc điểm: độ dốc nhỏ, quỹ đạo thẳng, để phương tiện chuyển

động qua được các vị trí đổi hướng có thể mở rộng gương đào một lượng nhất

định về phía bụng góc ngoặt là có thể thực hiện, cho nên đây là điểm thuận lợi trong di chuyển của các phương tiện tác nghiệp trong hầm mà nhiệm vụ nghiên cứu cơ giới hoá cần quan tâm Đối với đoạn lối lên xiên, với đặc điểm độ dốc lớn, nghiên cứu cơ giới hoá thi công cho phần hạng mục này sẽ khó khăn hơn, nhưng khối lượng của đoạn thi công này không lớn so với các nhánh chính và khối lượng chung của đường hầm, do vậy có thể trước mắt cần tập trung giải quyết nghiên cứu cơ giới hoá cho thi công các nhánh chính của hầm là bước đi hợp lý

Đối với hiệu quả khoan nổ có thể thấy: bước tiến của gương đào sau khoan

nổ, kích thước cỡ hạt, chiều dài vệt đất đá bắn ra phụ thuộc vào việc tính toán hộ chiếu, kỹ thuật khoan nổ và kinh nghiệm của đơn vị Nó có ảnh hưởng trực tiếp tới vấn đề hiệu quả hoạt động của phương tiện bốc xúc, vận chuyển đất đá

Các phương thức bốc xúc, các hình thức vận chuyển và năng lực công tác

của các trang bị mỗi cái có một tính năng, ưu điểm khác nhau Việc xem xét các phương thức công tác của mỗi loại máy để áp dụng cho nghiên cứu chế tạo phương tiện bốc xúc đất đá cho thi công đường hầm vừa phải cân nhắc những ưu

điểm của chúng, đồng thời cần xem xét đầy đủ các điều kiện về địa chất, kích thước thiết kế đường hầm, phương pháp tổ chức thi công để lựa chọn quy trình công tác, hình thức cơ cấu, nguyên lý hoạt động của phương tiện, đảm bảo giải quyết vấn đề năng suất, thời gian công việc của thi công đường hầm

Khi nghiên cứu cơ giới hoá khâu bốc xúc, vận chuyển cần phải xem xét kỹ mối quan hệ giữa: hiệu quả của công tác nổ mìn - bốc xúc - vận chuyển để phù hợp với quy trình, biện pháp thi công đường hầm nơi địa chất mà các đơn vị thường gặp và áp dụng Khi nghiên cứu thiết kế phương tiện bốc xúc vận chuyển

đất đá sau khi nổ, ngoài vấn đề quan tâm đến thiết kế nguyên lý hoạt động, cần phải tính đến mức độ dễ thao tác điều khiển và nâng cao mức độ bảo đảm an toàn cho người thi công Đồng thời, việc lựa chọn nguồn năng lượng cung cấp cho các trang bị nghiên cứu cũng là vấn đề cân nhắc, vì vừa phải giải quyết yêu

cầu về động lực để đủ cho cơ cấu làm việc, vừa phải bảo đảm về vấn đề môi trường trong không gian hầm quá chật hẹp

Việc nghiên cứu thiết bị bơm bê tông, yêu cầu về năng suất bơm không khó khăn bằng yêu cầu hoạt động được với chất lượng bê tông thực tế ở công trường của các đơn vị Vấn đề đưa nghiên cứu lý thuyết tính toán vào thực tế thiết kế kỹ thuật, chế thử sản phẩm là rất khó khăn, phức tạp

Việc nghiên cứu ván khuôn, về mặt nguyên lý của cơ cấu có thể khả thi, nhưng về mặt công nghệ vật liệu cần phải giải quyết yêu cầu bền, có khả năng chế tạo để có thể luân chuyển nhiều, không bị biến hình, phù hợp với điều kiện

di chuyển thực tế trên hiện trường

Đối với hệ thống cung cấp năng lượng ta thấy rằng: hệ thống điện cần có thiết bị bảo vệ an toàn; không nên đưa các động cơ nổ vào hoạt động trong gương hầm; Quá trình đầu tư trang bị cũng như nghiên cứu cải tiến cho hệ thống phải có tính đồng bộ, sát với điều kiện hoạt động để đạt hiệu quả sử dụng cao

* Qua tìm hiểu thực tế, có thể nhận thấy là: với nhiệm vụ của đề tài, khó có thể nghiên cứu một phương tiện có tính đa năng với các loại hình công việc, các

điều kiện hoạt động và quy trình công tác, mà có thể theo hướng cơ giới hoá từng khâu, áp dụng cho quy trình biện pháp thi công điển hình, phổ biến trong loại

địa chất thường gặp Như vậy nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài mới có thể giải quyết thuận lợi Yêu cầu chung về kết cấu của các phương tiện thi công là phải bền, ổn định, chịu va đập lớn, đồng thời phải có sự linh hoạt trong tháo lắp, di chuyển để có thể mang đặt trên ô tô đến vị trí thi công công trình thuận lợi, an toàn, sản xuất được ở trong nước

1.4 Kết luận chương 1

Trang thiết bị kỹ thuật và vật tư phục vụ cho thi công đường hầm đóng một vai trò rất quan trọng quyết định đến năng suất, chất lượng và hiệu quả thi công đường hầm So với các nước tiên tiến trên thế giới, thực trạng cung cấp và khai thác các trang thiết bị phục vụ thi công các công trình ngầm tại Việt Nam còn nhiều hạn chế Kết quả trong suốt thời gian qua, phần lớn các đường hầm khâu độ vừa và nhỏ đều thi công sử dụng lao động thủ công là chính, đặc biệt là trong công đoạn bốc xúc và vận chuyển

Việc cơ giới hoá các công trình đường hầm có khâu độ vừa và nhỏ đang gặp rất nhiều khó khăn, theo thống kê ở một số công trình đường hầm nhỏ cho thấy: số đầu trang bị chủ yếu là nhóm trang thiết bị năng lượng điện và khí nén, thiết bị khoan chủ yếu là các máy khoan cầm tay, không có giá khoan hoặc sử dụng các giá khoan tự tạo, bốc xúc và vận chuyển đất đá chủ yếu là xẻng, cào và

xe cải tiến, xe công nông, các loại xe tự chế hoặc xe tự đổ loại nhỏ Do đó, người chiến sĩ phải làm việc trong điều kiện rất nặng nhọc, chịu tác động rất lớn của môi trường trong thời gian dài Mặt khác, do yêu cầu bí mật quân sự, hầu hết các công trình quân sự đều do lực lượng Công binh của BTL Công binh và các Quân khu đảm nhiệm Do khả năng đầu tư trang bị kỹ thuật phục vụ thi công còn hạn chế, đặc biệt ở các đơn vị Công binh Quân khu nên số lượng trang bị sử dụng khi thi công các đường hầm khâu độ vừa và nhỏ là rất ít, không có khả năng cơ giới hoá được quá trình thi công, phương pháp thi công chủ yếu là thủ công

Chương 2

xây dựng quy trình thi công, yêu cầu kỹ thuật cơ bản cho công tác nổ và các sản phẩm thiết bị nghiên cứu

2.1 Xây dựng quy trình thi công

2.1.1 Cơ sở xây dựng quy trình thi công

Trên cơ sở đánh giá tổng quan về các phương pháp thi công, kết hợp với đặc

điểm của các đường hầm quân sự có thể thấy rằng phương pháp mỏ truyền thống

là phương pháp phù hợp nhất với việc thi công các đường hầm khâu độ vừa và nhỏ dùng trong quốc phòng Theo phương pháp này, quá trình thi công gồm hai công

đoạn chính là đào đất đá và thi công kết cấu chịu lực của công trình

Công đoạn đào đất đá có thể tiến hành bằng thủ công, bằng máy hoặc đào bằng khoan nổ, tùy thuộc vào điều kiện địa chất, trang thiết bị thi công Từ thực tế thiết kế,

có thể thấy rằng: Khi hệ số kiên cố của môi trường đất đá fkp < 3 thì công đoạn này

được thực hiện bằng thủ công; Khi hệ số kiên cố fkp > 3 công đoạn thường được tiến hành bằng phương pháp khoan nổ, đây là phương pháp đào được áp dụng rộng rãi, phổ biến nhất

Công đoạn thi công kết cấu chịu lực cũng tùy theo dạng kết cấu ( lắp ghép, nguyên khối, hỗn hợp) và theo tình trạng trang thiết bị mà có mức độ cơ giới hóa quá trình thi công khác nhau Đối với các đường hầm quân sự, dạng kết cấu chịu lực của công trình chủ yếu là kết cấu bê tông cốt thép nguyên khối Phương pháp thi công kết cấu được áp dụng phổ biến hiện nay vẫn là thủ công kết hợp với bán cơ giới

2.1.2 Xây dựng Quy trình thi công

2.1.2.1 Các nhiệm vụ chính khi tiến hành thi công:

+ Khoan lỗ khoan bằng các máy khoan có cột đỡ hoặc xe khoan

+ Đào đất đá bằng khoan nổ

+ Bốc xúc đất đá bằng máy bốc xúc

+ Vận chuyển đất đá bằng xe goòng hoặc xe hầm

+ Thi công kết cấu chịu lực công trình: Sử dụng ván khuôn di động; Trộn, vận chuyển, đổ bê tông bằng các phương tiện cơ giới

2.1.2.2 Xây dựng Quy trình thi công

Xây dựng các quy trình công nghệ thi công đường hầm khâu độ vừa và nhỏ trong quân sự, theo hệ số kiên cố của môi trường đất đá như sau:

* Khi hệ số kiên cố của môi trường đất đá f kp < 3: Sử dụng quy trình công

nghệ được thể hiện ở hình dưới ( Hình 2.1) để tiến hành thi công hầm

Theo quy trình này, sau khi tiến hành các công tác chuẩn bị và tiến hành xây dựng phương án thi công sẽ tiến hành công tác đào và bốc dỡ đất đá bằng thủ công Trong các quá trình này sẽ sử dụng các công cụ cầm tay như cuốc, xẻng, thuổng, búa chèn Do môi trường đất đá yếu nên sau mỗi đốt đào hầm cần phải tiến hành chống tạm để đảm bảo an toàn trong thi công Khi xây dựng phương án thi công tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, quy mô đầu tư của công trình, thời gian thi công mà có thể chọn phương án đào xong toàn bộ mới tiến hành thi công kết cấu chịu lực của công trình hoặc kết hợp giữa hai công đoạn này Quá trình thi công kết cấu chịu lực bê tông cốt thép nguyên khối của các

đường hầm quân sự sẽ được sử dụng các phương tiện cơ giới như máy trộn, vận chuyển, bơm bê tông và hệ thống ván khuôn di động

xây dựng phương án thi công

thi công đào đất đá bằng thủ công

hoàn thiện công trình

thi công kết cấu chống tạm

thi công kết cấu chịu lực

Hình 2.1 Quy trình công nghệ thi công hầm trong môi trường đất đá có fkp < 3

* Khi hệ số kiên cố của môi trường đất đá f kp≥ 3: Sử dụng quy trình công nghệ

được thể hiện trên hình 2.2 để tiến hành thi công hầm

thi công kết cấu chịu lực thi công kết cấu chống tạm

hoàn thiện công trình

thi công đào đất đá bằng khoan nổ xây dựng phương án thi công công tác chuẩn bị

Hình 2.2 Quy trình công nghệ thi công hầm trong môi trường đất đá có fkp ≥ 3

Theo quy trình này, sau khi tiến hành các công tác chuẩn bị và tiến hành xây dựng phương án thi công, sẽ tiến hành công đoạn đào bằng phương pháp khoan nổ Trong công đoạn này sẽ sử dụng các phương tiện thi công cơ giới cho tất cả các công tác chủ yếu của phương pháp khoan nổ Các phương tiện cơ giới này bao gồm phương tiện khoan lỗ mìn tự hành, phương tiện bốc dỡ, vận chuyển

đất đá Công tác thông gió sau khi nổ mìn sẽ sử dụng biện pháp thông gió cưỡng bức thay cho biện pháp thông gió tự nhiên Do môi trường đất đá cứng hơn nên tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể của mỗi công trình mà có thể có thi công chống tạm hoặc không Công đoạn thi công kết cấu chịu lực của công trình tương tự như trong quy trình công nghệ thi công hầm với môi trường đất đá có

fkp< 3 Khi xây dựng phương án thi công tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể có thể chọn một trong hai phương án sau: đào xong toàn bộ mới tiến hành thi công kết cấu chịu lực của công trình hoặc kết hợp giữa hai công đoạn này

2.2 Xây dựng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản cho công tác nổ

Hiệu quả công tác khoan nổ được đánh giá qua các chỉ tiêu cơ bản là: hệ số thừa tiết diện, hệ số sử dụng lỗ khoan, độ văng xa nhỏ nhất của đất đá sau khi nổ

và mức độ đập vụn đất đá đều

2.2.1 Hệ số thừa tiết diện

Sau khi nổ, do sự phức tạp của cấu tạo địa chất thường có một phần đất đá

bị phá thêm về phía môi trường đất đá vượt ra ngoài hoặc có một phần đất đá không phá hết nằm trong chu vi thiết kế ban đầu Điều này có nghĩa chu vi gương sau khi nổ thường có sự sai khác so với thiết kế Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng chu vi gương đào gồm: hệ số thừa tiết diện (à) , hệ số không phá hết (à1) và hệ số không trơn chu (à2) Giá trị của chúng được xác định theo các công thức sau đây:

t max

tc

S

; S

à = (2.2)

à 2 = + ư à (1 à 1) (2.3)

Trong đó: Stc - Diện tích tiết diện thiết kế thi công, (m2 );

Stmax - Diện tích tiết diện thực tế có kể tới phần phá thừa thêm, (m2 );

Stmin - Diện tích tiết diện thực tế có kể tới phần chưa phá hết, (m2 );

Hệ số không trơn chu ảnh hưởng tới sức cản chuyển động của dòng không khí dọc theo đường hầm hoặc nước trong các đường hầm dẫn nước Điều đó chỉ

có ý nghĩa trong trường hợp không sử dụng vỏ hầm, do đó khi tồn tại vỏ hầm thì

hệ số à2 hầu như không có ảnh hưởng gì đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Thực

tế thống kê trong xây dựng các công trình ngầm nằm ngang cho thấy hệ số không phá hết à1 có giá trị gần 0,99 Vì thế trong các hệ số kể trên thì hệ số thừa tiết diện (à) là đặc trưng nhất Hệ số này càng lớn thì hiệu suất của công tác nổ càng thấp Hệ số càng cao dẫn đến khối lượng bốc xúc, vận chuyển lượng đất đá không cần thiết càng lớn, hơn nữa phát sinh khối lượng lớn bê tông để đảm bảo tính liên kết giữa kết cấu chịu lực và môi trường đất đá Từ các phân tích trên

đây có thể thấy rằng trên thực tế, hiệu quả công tác khoan nổ được đánh giá cơ bản dựa trên hệ số thừa tiết diện Qua công tác khảo sát các công trình ngầm hiện đang thi công tại một số đơn vị thấy rằng hệ số thừa tiết diện tại các công trình này nằm trong khoảng à=1,2 ữ1,3 vượt quá xa giá trị cho phép

Tiêu chuẩn xây dựng công trình ngầm quy định giá trị thừa hay thiếu về hai phía chu vi thiết kế δ như sau:

fkp δ

8ữ20 ≤ 100 mm;

2ữ8 ≤ 70 mm

Tương ứng với hệ số à = 1,05 ữ 1,1 tuỳ thuộc vào loại đất đá

Do vậy trong nội dung nghiên cứu của đề tài, chúng ta lấy giá trị hệ số thừa tiết diện à ≤ 1,05 làm mục tiêu nghiên cứu cho đề tài

2.2.2 Hệ số sử dụng lỗ khoan

ở cuối thường còn lại một phần giống như hình"cốc" Chiều sâu"cốc" phụ thuộc vào loại thuốc nổ và độ cứng của đất đá Để đánh giá hiệu quả nổ theo phương dọc trục hầm thường dùng hệ số sử dụng lỗ khoan (ηlk) được xác dịnh như sau:

lk hq

lk

l l

η = (2.4) Trong đó: llk- Chiều dài lỗ khoan ban đầu, (m) ;

lhq- Chiều dài lỗ khoan hiệu quả (thực tế), (m);

* Trong thiết kế thường lấy ηlk ≥0.9, do đó chúng ta lấy giá trị này làm mục

tiêu nghiên cứu cho đề tài.

2.2.3 Mức độ đập vụn và văng xa của đất đá

Sau khi nổ, mức độ đập vụn và văng xa của đất đá là hai yếu tố có ảnh hưởng lớn tới công tác bốc dỡ đất đá Khi đất đá văng xa dọc theo chiều dài hầm, sự cần thiết phải gạt chúng tập trung lại làm giảm năng suất máy bốc dỡ (khi sử dụng thiết bị cạp yếu tố văng xa không ảnh hưởng tới năng suất) Đất đá văng xa sẽ làm bẩn và gây cản trở trên gương, làm tắc ngẽn rãnh thoát nước, hư hỏng đường ống thông gió và các đường ống khác Làm biến dạng vì chống tạm, thời gian bốc dỡ đất đá kéo dài hơn Đất đá sau khi

nổ nếu tồn tại nhiều đá to sẽ làm giảm năng suất bốc dỡ của các thiết bị cơ giới, trong trường hợp vượt quá mức độ cho phép của các thiết bị bốc dỡ sẽ làm đình trệ công tác bốc dỡ Do đó mức độ đập vụn đều và độ văng xa của đất đá sau khi nổ cũng là các thông số quan trọng để đánh giá hiệu suất công tác khoan nổ

Để đảm bảo công tác bốc dỡ đất đá đạt hiệu quả cao, dựa trên các số liệu khảo sát, kiến nghị công tác khoan nổ phải đảm bảo đường kính đất đá sau khi nổ D≤ 30 cm; khoảng văng xa L ≤ 35m

2.3 Xây dựng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản cho sản phẩm nghiên cứu

2.3.1 Yêu cầu xây dựng chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật cho sản phẩm nghiên cứu

- Phải thoả mãn các yêu cầu làm việc đặt ra ban đầu thông qua các thông số thiết kế

- Tính khả thi của phương án thiết kế: khả năng công nghệ của nhà máy thuộc Quân đội nói chung và của Binh chủng Công binh nói riêng (cơ sở kỹ thuật, trình

độ thợ, khả năng mua sắm trang bị liên quan ở trong nước và ngoài nước )

- Tính kinh tế ( giá thành sản phẩm, chi phí khai thác máy )

- Tính kinh tế- kỹ thuật, bao gồm : công suất, trọng lượng, nhiên liệu

- Độ tin cậy cần thiết của sản phẩm ( thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và vận hành): độ bền lâu, tính không hư hỏng của chi tiết máy và máy trong quá trình làm việc

- Tính hợp lý và hiệu quả: phù hợp với điều kiện khai thác vận hành cụ thể (con người và môi trường khai thác):

+ Mặt bằng hoạt động chật hẹp thì máy phải gọn, dễ tháo lắp và chuyên chở + Điều kiện công trường bụi bẩn: yêu cầu máy thiết kế có tính chịu mòn cao + Trình độ công nhân có hạn thì hệ thống điều khiển không quá phức tạp + Giá thành rẻ, hợp lý ở Việt Nam

+ Máy thiết kế ra không được quá lạc hậu và tiếp cận với thành tựu hiện đại

2.3.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với các sản phẩm thiết bị nghiên cứu

2.3.2.1 Thiết bị khoan

Thiết bị khoan tự hành gồm 3 phần chính là xe cơ sở, cần khoan, đầu