Kỹ thuật Thi công hầm và công trình ngầm: Phần 2

Quyển Tài liệu gồm 9 chương: Chương 1 Những khái niệm chung, chương 2 Phương pháp thi công đường hầm vùng núi và NATM, chương 3 Thi công bằng máy đào tiết diện, chương 4 Thi công hầm chôn nông, chương 5 Thi công bằng khiên, chương 6 Thi công hạ từng đường hầm, chương 7 Thi công vùng địa chất đặc biệt, chương 8 Khí nén, điện nước và thông gió chống bụi, chương 9 Tổ chức và quản lý thi công. Phụ lục trình bày một số loại máy và hình ảnh thi công hầm. Phần 2 sau đây gồm nội dung chương 5 trở đi. Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật Thi công hầm và công trình ngầm: Phần 2 Chương 5 THI CÔNG BẰNG KHIÊN 5.1. GIỚI THIỆU CHUNG T hi công bằng khiên (Shield M ethod) là phương pháp thi công cơ giới dùng khiên đào đường hầm ngầm dưới mặt đất. Khiên (shield) là một loại kết cấu ống thép hoạt động dưới sự che chống áp lực địa tầng lại có thể hoạt động tién lên trong địa tầng. Đ oạn đầu ống có thiết bị che chống và đào đất, đoạn giữa của ống được lắp các kích đẩy cho m áy tiến lên, đuôi của ống có thể lắp các ống bê tông vỏ hầm đúc sẵn hoặc các vành thép để đ ổ bê tông vỏ hầm. M ỗi lần khiên tiến lên cự ly một vòng, thì sẽ lắp đặt (hoặc đổ tại chỗ) m ột vòng vỏ hầm dưới sự che chống của khiên, đồng thời người ta sẽ ép vữa xi măng cát vào khe hở đằng sau lưng các vòng bê tông đ ể đề phòng hầm và mặt đất lún xuống. Phản lực đẩy khiên tiến lên do vòng bê tông vỏ hầm chịu đựng. Trước lúc thi công bằng khiên cần xây dựng một giếng đứng, lắp ráp khiên cũng tại giếng đứng, đất đá do khiên đào xong được đưa qua giếng đứng ra ngoài m ặt đất. Công nghệ thi công bằng khiên xem hình 5.1. Hình 5.1. Sơ đồ thi công b ằ n g k h iê n 1. K h iê n . 2. K ích củ a khiên; 3. M ạn g lưới ô v u ô n g trước mặt khiên-. 4 . M âm q u a y đư a đ ất đ á ra; 5. B ăn g vận tải đ ất đá ra; 6. M áy lắp ráp các phiến ống; 7. Phiến ống. 8. B o m p h u n vữa; 9. L ỗ phun vữa; 10. M áy c h ở đất đá ra; 12. P h u n vữa vào khe h ở sau đuôi khiên; 13. C á c p h iế n ống đ ự trữ sau k h iê n ; 14; G iế n e đứng. 235 Ỷ nghĩ thi công bằng khiên lần đầu tiên trên thế giới do công trình sư người Pháp Bru nel đề xuất vào năm 1818 xuất phát từ hình tượng con m ọt đục gỗ trên tàu thuyền. N ăm 1825 đ ế a 1843, B runei lần đầu tiên xây dựng dưới sông T ham es ở London m ột đường hầm thi công b ă n g khiên lần đầu tiên trên thế giới, dài toàn bộ 458m, khiên hình chữ nhật mặt cắt 6,8m X 11,4m. Năm 1869 B arlow , người A nh lần đầu tiên đã dùng khiên tròn xây dựng thành công dường hầm đường kính ngoài (Ị)2,2 lm dưới đáy sông Tham es. Ồng G reathead (người A nh) đã tổ n g họp đặc điểm kỹ thuật thi công bằng khiên và bằng khí nén trong quá khứ, đề xuất công n g h ệ thi công bằng khiên dùng khí nén tương đối hoàn chỉnh và lần đầu tiên sáng tạo ra phưc.rng pháp thi công phun vữa có áp lực vào khe hở ngoại vi vỏ hầm bằng cách lắp m ột thiét bị p h u n vữa có áp lực vào đuôi của khiên. Sáng kiến đó đã có tác dụng thúc đẩy phương pháp thi c ô n g bằng khiên phát triển rất m ạnh. N ăm 1874 người ta đã ứng dụng phương p háp khiên có khí mén vào xây dựng thành công đường hầm với đường kính trong là 3 ,12m tại tuyến m êtrô phía n.am London trong địa tầng đất sét và cát có chứa nước. T ừ năm 1880 đến năm 1890 dưới một con sông giữa nước M ỹ và C anada đã xây dựng r .lột đường hầm m êtrô dưới đáy sông, đường kính 6,4m , dài hơn 1.800m bằng phương pháp khiiên. V ào đầu thế kỷ 20, phương pháp thi công bằng khiên đã được đẩy m ạnh tại các nước M ỹ , Anh, Đức, Liên Xô, Pháp, chỉ trong thập kỷ 30 -ỉ- 40 tại các nước ấy đã sử dụng khiên xây d ự n g nhiều tuyến đường hầm m êtrô, đường hầm ô tô qua sông với đường kính tư 3,Om -ỉ- 9 ,5 n , chỉ riêng thành phố New Y ork người ta dã dùng phương pháp thi công bằng khiên có khí nén >xây dựng thành công 19 tuyến đường hầm quan trọng duúi đáy sông, dùng cho đuờng ô tô, dường sắt và khí đốt. T ừ những năm của thập kỷ 60 của thế kỷ XX, phương pháp thi công bằng khiên ỞN hật Bản phát triển rất nhanh, phần lớn ngoài việc dùng cho thi công đường m êtrô ngầm tror.g (Các thành phố, còn được ứng dựng rộng rãi trong thi công các loại đường ống phục vụ côn g tn ìn h t h ị c h ín h . D o đ ó đ ã n g h iê n c ứ u s á n g c h ế ra n h iè u k iể u k h iê n m ớ i, n h ư : k h iê n v ớ i k h í nén (CỤC bộ, khiên có thể nén nước và bùn, và khiên có thể cân bằng áp lực đất v.v... để thích ứng \ới thi công trong các loại địa tầng. C ăn cứ theo thống kê của N hật B ản có hơn 2000 chiếc thitên, trong đó 90% dùng để xây dựng các loại đường hầm phục vụ công trình thị chính m à chủ \yếu là đường hầm dẫn nước. Đ ồng thời về thiết bị đồng bộ và quản lý kỹ thuật thi công bằng chiiên cũng rất phát triển. Ở Trung Quốc: Trong thời gian kế hoạch 5 năm lần thứ nhất tại m ỏ than Phụ Tân D ong Bắc đã dùng khiên đường kính 2,6m xây dựng đường hầm thoát nước. N ăm 1957, ở B ắcK .inh trong công trình đường ống nước cũng đã dùng cấc khiên đường kính 2,Om và 2,6m . Ni ăm 1963, ở Thượng H ải bắt đầu thí nghiệm công trình đường hầm bằng khiên đường kính4,.2m trong tầng đất m ềm yếu kỷ th ứ 4 có nước. Khiên được lái bằng tay, có 16 kích, tổng lực dẩ\y là 1,96 X 104 k N , m ặ t trư ớ c c ó k í c h c h e c h ố n g , v ỏ h ầ m b ằ n g c á c p h iế n ố n g b ộ p h ậ n c ó sư cn -v ớ i 236 m ột tầng phòng nước, và dùng nhựa đường lẫn keo tổng hợp làm vật liệu xảm các mối nối để phòng nước. Trong khi thi công đã thí nghiệm phương pháp hạ nước ngầm và phương pháp khí nén làm biện pháp bổ trợ làm khô địa tầng. N ăm 1965 lại dùng hai khiên đường kính 5,8m tổng lực đẩy là 3,724 X 104 kN , tiến hành thí n g h iệm trong tầng đất sét lẫn b ù n với lớp đất p hủ dày khoảng I2 m , dùng khí nén đẩy (khí nén áp lực là 8,82 X 104 Pa-Ỉ- 1 1,76 X 104P a) đã xây dựng hai đường hầm thí nghiệm. Năm 1967 đến 1969, đã dùng khiên đường kính 10,2m với phiến ông bê tông cốt thép m ột tầng xây dựng thành công con đường hầm vượt sông H oàng Phố số một. khiên hoạt động trong tầng đất sét lẫn bùn và cát mịn nằm sâu dưới m ặt đất 17-ỉ-30m. Năm 1984, Thượng Hải chế tạo khiên đường kính 11,32m xây dựng thành công đường ô tô ngầm dưới đáy sông phía Đông đường H oàng Phố Giang - Diên An. T ừ thập kỷ 70 trở lại dày Thượng Hải, Bắc Kinh, Giang Tô, Triết G iang, Phúc Kiến và ...