KỸ THUẬT BƠM VỮA TRƯỚC TRONG THI CÔNG HẦM

Xây dựng công trình ngầm nói chung và xây dựng hầm nói riêng trong những trường hợp nhất định đòi hỏi phải bơm vữa áp lực vào khối đá để gia cố khối đá hay ngăn chặn nước ngầm giúp cho việc thi công có thể tiếp tục được. Bài viết này giới thiệu kỹ thuật bơm vữa áp lực vào khối đá trước khi đào hầm, thảo luận khái niệm về “thiết kế” bơm vữa trước cho hầm trong đá, một số chú ý trong thi công, và sơ bộ đánh giá hiệu quả của bơm vữa trước......
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KỸ THUẬT BƠM VỮA TRƯỚC TRONG THI CÔNG HẦM KỸ THUẬT BƠM VỮA TRƯỚC TRONG THI CÔNG HẦM Nguyễn Đức Toản1 Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tảiTÓM TẮT: Xây dựng công trình ngầm nói chung và xây dựng hầm nói riêng trong nhữngtrường hợp nhất định đòi hỏi phải bơm vữa áp lực vào khối đá để gia cố khối đá hay ngănchặn nước ngầm giúp cho việc thi công có thể tiếp tục được. Bài viết này giới thiệu kỹ thuậtbơm vữa áp lực vào khối đá trước khi đào hầm, thảo luận khái niệm về “thiết kế” bơm vữatrước cho hầm trong đá, một số chú ý trong thi công, và sơ bộ đánh giá hiệu quả của bơmvữa trước.TỪ THEN CHỐT: khối đá, bơm vữa trước, thi công hầmABSTRACT: Underground construction in general and tunnelling in particular requires incertain cases the pre-excavation pressure grouting (pre-grouting/pre-injection) in order toimprove the rock mass or handle ground water ingress. This paper briefly presents the pre-grouting technique for rock tunnels, on the details such as the “design” of grouting in rocktunnels, introductory practical procedures, and crude quantification of the pre-groutingeffectiveness.KEY WORDS: rock mass, pre-grouting, tunnelling1. GIỚI THIỆU1.1. Lý do phải bơm vữa trong thi công hầmKhi thi công hầm nói chung, luôn có những sự kiện không lường trước được liên quanđến điều kiện địa chất, hay còn gọi là những yếu tố rủi ro cao. Hai trong số những yếu tốrủi ro cao là điều kiện đất đá gây ra mất ổn định cho gương đào, và khi gặp phải lượnglớn nước ngầm dưới áp suất cao (Hình 1). Nước ngầm chảy vào hầm với những lượngnhỏ hơn cũng có thể gây ra nhiều vấn đề ở bên trong hầm hay cho môi trường bên ngoài.Đó chính là những lý do phải bơm vữa trước để gia cố khối đá và đạt được yêu cầu về độkín nước cho công trình hầm.Nước ngầm chảy vào hầm có thể kiểm soát hay xử lý bằng bơm tháo/thoát nước, bơmvữa trước khi đào, hay bơm vữa sau khi đào hầm, hoặc phương án kết hợp. Bài viết nàychỉ đề cập đến biện pháp bơm vữa trước khi đào.1 Email: ngdtoanhanoi@yahoo.com 1 Hình 1. Nước ngầm áp lực cao tại dự án thủy điện Karahnjukar, IcelandTrong kỹ thuật bơm vữa trước, các lỗ khoan được khoan từ vị trí gương đào vào khối đánguyên trạng ở phía trước gương, rồi vữa được bơm vào đó và để cho đông cứng, trướckhi đào hầm qua vùng đá đã được bơm vữa chống nước. Đôi khi việc bơm vữa trước nhưvậy có thể thực hiện từ trên mặt đất, chủ yếu là cho các hầm nông có điều kiện tiếp cậnvào vùng mặt đất phía trên tuyến hầm.1.2. Các điều kiện áp dụng bơm vữa trướcCác điều kiện áp dụng kỹ thuật bơm vữa trước bao gồm: • Đào hầm dưới đáy biển (hoặc bên dưới các hồ nước hay sông) • Đào hầm xuống dốc (nước được thu gom tại gương đào) • Đào hầm với một hầm dẫn hướng dốc xuống (Khi đó tất cả lượng nước ngầm cần phải được bơm ra) • Trong những điều kiện có thể xảy ra tràn ngập nước ngầm có cột áp lớn • Nhằm tránh lún mặt đất và hư hại cho công trình bên trên • Nhằm bảo vệ môi trường • Dùng cho gia cố đất yếu • Như là một phần của chiến lược làm hầm chỉ dùng vỏ hầm bêtông phun đơn lớp2. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BƠM VỮA TRƯỚC2.1. Khái niệm về “thiết kế” bơm vữaThiết kế bơm vữa cho các hầm đào trong đá về cơ bản có nghĩa là đưa ra sơ đồ lỗ khoan,các vật liệu vữa phải dùng và phương pháp thi công. Nhưng từ “thiết kế” ở đây (trong bốicảnh bơm vữa cho hầm) cần được dùng một cách thận trọng, và cần phải hiểu là nó khácvới thuật ngữ dùng trong thiết kế kết cấu. Điều này liên quan đến việc lượng hóa hiệuquả của bơm vữa trước, mà sẽ được đề cập ở phần tiếp theo dưới đây. 2Thiết kế bơm vữa cho hầm được dựa trên những ước lượng tốt nhất về “tính thấm” trungbình của khối đá mà hầm sẽ đi qua. Thiết kế này thường bao gồm những tính toán vềlượng nước ngầm có thể thấm vào bên trong hầm, các bản vẽ thể hiện những vấn đề nhưđộ sâu, góc và sơ đồ khoan dự kiến, thủ tục tiến hành bao hàm mọi khía cạnh của côngtác bơm vữa và quy định kỹ thuật về các vật liệu, nhằm mục đích thỏa mãn độ kín nướcyêu cầu đối với hầm.Các phương pháp tính toán hiện có chưa đủ khả năng để có thể phân tích một cách chínhxác mối liên hệ giữa kết quả bơm vữa yêu cầu và các bước cần thiết để tạo ra kết quả đó.Cũng phải công nhận rằng, ngay cả khi giả thiết rằng một mô hình toán học có thể tồn tạiđi chăng nữa, thì cũng không có khả năng đo đạc, lượng hóa chính xác và nhập số liệu vềtất cả các thông số vật liệu cho mô hình ấy.Thiết kế cơ bản cho hoạt động bơm vữa như đã nói ở trên cần phải được áp dụng trongthực tế trên cơ sở thiết kế-phản hồi mang tính quan trắc, kinh nghiệm và lặp đi lặp lại, cụthể như sau: ...