Luận văn thạc sĩ về vòm áp lực và biện pháp chống đỡ trong hầm dẫn nước thủy điện Sông Côn 2

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích xây dựng công trình thủy nghiên cứu sự hình thành vòm áp lực do nổ mìn và biện pháp chống đỡ áp, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Tiến Dũng
• Người hướng dẫn: GS. Vũ Trọng Hồng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Thủy công
• Đề tài: Nghiên Cứu Vòm Áp Lực Và Biện Pháp Chống Đỡ Cho Hầm Dẫn Nước Thủy Điện Sông Côn 2
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Quảng Nam

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT VỀ LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN
• 1.1. Tổng quan phương pháp thi công đường hầm
• 1.2. Đặc điểm đào đường hầm bằng phương pháp nổ mìn
• 1.3. Phương pháp đào toàn mặt cắt
• 1.4. Phương pháp mở một phần mặt cắt rồi hạ bậc
• 1.5. Phương pháp đào phân đoạn - NATM
• 1.6. Ảnh hưởng của nổ mìn đến chất lượng khối đá xung quanh
• 1.7. Lý luận cơ bản về nổ phá
• 1.8. Tác dụng của mặt thoáng đối với nổ phá — sự hình thành phễu nổ
• 1.9. Kết luận
• 2. CHƯƠNG 2: SỰ HÌNH THÀNH VÒM ĐÁ NỨT NẺ DO NỔ MÌN GÂY RA
• 2.1. Nguyên lý cơ bản về nổ mìn
• 2.2. Lý thuyết về sóng nổ
• 2.3. Sóng nổ xung kích theo quan điểm thủy khí động học
• 2.4. Sự hình thành sóng nổ địa chấn theo quan điểm lý thuyết đàn hồi
• 2.5. Sóng xung kích và sóng phản xạ do nổ mìn gây ra
• 2.6. Tác dụng phá hoại của sóng xung kích đến môi trường đá xung quanh
• 2.7. Phân loại sóng
• 2.8. Pha vỡ đất đá
• 2.9. Kết luận
• 3. CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH VÒM ÁP LỰC DO NỔ MÌN LÊN KẾT CẤU CHỐNG ĐỠ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
• 3.1. Sự hình thành vòm áp lực trong quá trình đào đường hầm
• 3.2. Các biện pháp gia cố trong quá trình đào
• 3.3. Đặc điểm gia cố kết cấu khung
• 3.4. Xác định áp lực do đất đá tác dụng lên khung chống đỡ
• 3.5. Sử dụng phần mềm để giải bài toán
• 3.6. Kết luận
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ BIỆN PHÁP CHỐNG ĐỠ CHO ĐƯỜNG HẦM THỦY ĐIỆN SÔNG CÔN 2
• 4.1. Giới thiệu công trình
• 4.2. Nhiệm vụ của công trình
• 4.3. Thông số của công trình
• 4.4. Bố trí tuyển năng lượng công trình thủy điện Sông Côn 2
• 4.5. Kết quả tính toán
• 4.6. Chi tiết lắp đặt
• 4.7. Tính toán kết cấu chống đỡ bằng phần mềm SAP2000
• 4.8. Một số nhận xét thực tế công trình thủy điện Sông Côn 2, tỉnh Quảng Nam
• 4.9. Chọn tuyến hầm
• 4.10. Thiết kế thủy công hầm
• 4.11. Tổ chức thi công hầm
• 4.12. Mô tả sự nổ ngách hầm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ

Tóm tắt

I. Đặc điểm thi công đường hầm bằng phương pháp nổ mìn

Việc thi công đường hầm bằng phương pháp nổ mìn là một trong những kỹ thuật truyền thống nhưng vẫn rất hiệu quả trong xây dựng công trình ngầm. Phương pháp này yêu cầu một quy trình thực hiện chặt chẽ nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả. Trước khi thi công, cần phải kiểm tra địa hình và điều kiện địa chất, đảm bảo rằng tuyến đường hầm phù hợp với các thông số thiết kế. Quá trình đào hầm phải thực hiện theo từng bước, từ khoan, nổ mìn cho đến chống đỡ tạm thời bằng các hệ thống thanh, tấm (gỗ hoặc thép). Những yếu tố như loại đất, độ sâu của hầm, và các yếu tố môi trường xung quanh đều có ảnh hưởng lớn đến chất lượng công trình. Đặc biệt, trong các công trình thủy điện như Sông Côn 2, việc thi công đường hầm cần được chú trọng hơn do áp lực nước và các yếu tố khác có thể gây ra rủi ro lớn. "Trong luận văn này, học viên ứng dụng phần mềm, mô phỏng sự hình thành vòm áp lực do nổ mìn, từ đó đưa ra biện pháp chống đỡ cho phù hợp để an toàn và giảm chi phí cho công tác thi công."

1.1. Tổng quan phương pháp thi công đường hầm

Phương pháp thi công đường hầm bao gồm nhiều bước từ việc khảo sát địa chất đến việc thi công và hoàn thiện. Các bước chính bao gồm kiểm tra địa hình, khoan thăm dò, và thực hiện nổ mìn. Đặc biệt, việc tổ chức thi công trong không gian hạn chế của hầm yêu cầu sự chính xác và cẩn trọng cao. Thời gian thi công có thể kéo dài do các yếu tố như điều kiện địa chất, yêu cầu an toàn lao động, và việc kiểm soát khí thải độc hại. "Yêu cầu an toàn lao động, vệ sinh môi trường Xử lý khi gặp khí độc tự nhiên, khí độc do nổ mìn, do xe máy thi công thải ra, bụi khi khoan nổ, đá lỏng rời rơi ra".

1.2. Ảnh hưởng của nổ mìn đến chất lượng khối đá xung quanh

Nổ mìn không chỉ tác động đến khu vực thi công mà còn ảnh hưởng đến chất lượng khối đá xung quanh. Sóng xung kích và sóng phản xạ do nổ mìn gây ra có thể tạo ra những vết nứt, làm giảm độ bền của đá. Việc nghiên cứu và đánh giá tác động của nổ mìn đến môi trường xung quanh là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình. "Tác dụng phá hoại của sóng xung kích đến môi trường đá xung quanh" là một vấn đề quan trọng trong thiết kế và thi công đường hầm.

II. Sự hình thành vòm áp lực do nổ mìn gây ra

Sự hình thành vòm áp lực trong quá trình thi công đường hầm là một hiện tượng tự nhiên xảy ra do tác động của nổ mìn. Khi nổ mìn diễn ra, sóng xung kích sẽ làm thay đổi cấu trúc của đất đá, dẫn đến việc hình thành các vòm áp lực. Các yếu tố như loại đất, độ sâu và phương pháp thi công đều ảnh hưởng đến quá trình này. Việc nghiên cứu sự hình thành vòm áp lực không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của đất đá mà còn giúp đưa ra các biện pháp chống đỡ hiệu quả. "Trong luận văn này, học viên đã ứng dụng phần mềm để mô phỏng sự hình thành vòm áp lực, từ đó đưa ra những kết cấu chống đỡ phù hợp."

2.1. Nguyên lý cơ bản về nổ mìn

Nguyên lý hoạt động của nổ mìn dựa trên việc giải phóng năng lượng lớn trong thời gian ngắn, tạo ra sóng xung kích mạnh mẽ. Sóng này sẽ tác động lên môi trường xung quanh, gây ra sự thay đổi về áp lực và hình thành các vòm. Việc hiểu rõ nguyên lý này là rất quan trọng trong thiết kế và thi công các công trình ngầm, đặc biệt là trong các công trình thủy điện. "Lý luận cơ bản về nổ mìn là một yếu tố không thể thiếu trong nghiên cứu này."

2.2. Tác dụng phá hoại của sóng xung kích đến môi trường đá xung quanh

Sóng xung kích từ nổ mìn có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường đá xung quanh, bao gồm việc tạo ra các vết nứt và làm giảm độ bền của cấu trúc đá. Đánh giá tác động này là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế và thi công, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình. "Tác dụng phá hoại của sóng xung kích đến môi trường đá xung quanh" cần được xem xét kỹ lưỡng trong mọi giai đoạn của dự án.

III. Xác định vòm áp lực do nổ mìn lên kết cấu chống đỡ

Việc xác định vòm áp lực do nổ mìn lên kết cấu chống đỡ là một bước quan trọng trong thiết kế công trình. Các kết cấu chống đỡ như khung gỗ hoặc khung thép cần được tính toán để đảm bảo khả năng chịu lực trong quá trình thi công. Sự hình thành vòm áp lực sẽ tác động trực tiếp đến các kết cấu này, do đó cần có các phương pháp tính toán chính xác. "Xác định áp lực do đất đá tác dụng lên khung chống đỡ là một trong những nội dung chính của luận văn này."

3.1. Sự hình thành vòm áp lực trong quá trình đào

Trong quá trình đào, vòm áp lực sẽ hình thành do sự tác động của nổ mìn. Việc nắm bắt được thời điểm và cách thức hình thành vòm là rất cần thiết để có thể áp dụng các biện pháp chống đỡ kịp thời. "Sự hình thành vòm áp lực trong quá trình đào là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu này."

3.2. Các biện pháp gia cố trong quá trình đào

Các biện pháp gia cố như sử dụng khung chống đỡ là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho công trình. Việc lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu chống đỡ phù hợp sẽ giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu lực. "Các biện pháp gia cố trong quá trình đào cần được áp dụng đồng bộ với các phương pháp thi công để đảm bảo hiệu quả tối ưu."

IV. Áp dụng phương pháp tính toán và biện pháp chống đỡ cho đường hầm thủy điện Sông Côn 2

Công trình thủy điện Sông Côn 2 là một trong những dự án quan trọng, việc áp dụng các phương pháp tính toán và biện pháp chống đỡ là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Các kết quả tính toán phải được thực hiện trên cơ sở dữ liệu chính xác và phương pháp phù hợp. "Kết quả tính toán kết cấu chống đỡ bằng phần mềm SAP2000 sẽ cung cấp những thông tin quý giá cho việc thi công và quản lý dự án."

4.1. Giới thiệu công trình

Công trình thủy điện Sông Côn 2 nằm ở tỉnh Quảng Nam, với nhiều đặc điểm địa chất phức tạp. Việc thiết kế và thi công cần phải chú trọng đến các yếu tố như áp lực nước và sự ổn định của đất đá. "Giới thiệu công trình là bước đầu tiên để hiểu rõ hơn về các yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thi công."

4.2. Kết quả tính toán

Kết quả tính toán là cơ sở để đưa ra các biện pháp chống đỡ phù hợp. Việc sử dụng phần mềm SAP2000 giúp mô phỏng chính xác các tác động lên kết cấu, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu. "Kết quả tính toán sẽ giúp đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi công."

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ các công trình thủy lợi và thủy điện tại Việt Nam, việc thi công đường hầm dẫn nước đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và an toàn công trình. Theo ước tính, các công trình thủy điện lớn như Thủy điện Hòa Bình, Thủy điện Sông Côn 2, Thủy điện Đại Ninh đã và đang sử dụng hệ thống đường hầm dẫn nước với chiều dài lên đến hàng chục km, đòi hỏi kỹ thuật thi công tiên tiến và an toàn cao. Một trong những phương pháp thi công phổ biến là phương pháp nổ mìn, tuy nhiên, phương pháp này gây ra sự hình thành vòm áp lực do sóng nổ và biến dạng đất đá xung quanh, ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu chống đỡ và an toàn công trình.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích sự hình thành vòm áp lực do nổ mìn trong quá trình đào đường hầm, mô hình hóa và tính toán áp lực tác dụng lên kết cấu chống đỡ, từ đó đề xuất các biện pháp chống đỡ phù hợp nhằm đảm bảo an toàn và giảm chi phí thi công. Nghiên cứu tập trung vào công trình thủy điện Sông Côn 2, tỉnh Quảng Nam, với phạm vi thời gian nghiên cứu từ năm 2010 đến 2013, giai đoạn thi công và giám sát thực tế tại hiện trường.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật cho việc thiết kế kết cấu chống đỡ đường hầm, góp phần nâng cao hiệu quả thi công, giảm thiểu rủi ro và chi phí, đồng thời bảo vệ môi trường xung quanh công trình. Các chỉ số an toàn và hiệu quả thi công được đánh giá thông qua áp lực phân bố lên kết cấu, mức độ biến dạng đất đá và khả năng chịu lực của khung chống đỡ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính để phân tích và mô hình hóa hiện tượng vòm áp lực do nổ mìn:

1. Lý thuyết sóng nổ và sóng xung kích: Nghiên cứu sự lan truyền sóng nổ trong môi trường đất đá, bao gồm sóng xung kích, sóng phản xạ và sóng chấn động. Lý thuyết này giải thích cách sóng nổ tạo ra áp lực lớn, gây phá hoại và biến dạng đất đá xung quanh vùng nổ, từ đó hình thành vòm áp lực tác dụng lên kết cấu chống đỡ.

2. Lý thuyết đàn hồi và biến dạng đất đá: Áp dụng mô hình đàn hồi để mô tả sự biến dạng và ứng suất trong khối đất đá khi chịu tác động của sóng nổ. Lý thuyết này giúp xác định phạm vi và cường độ áp lực, đồng thời đánh giá sự hình thành các khe nứt, vết nứt hướng tâm và vòng quanh buồng nổ.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: vòm áp lực, sóng xung kích, sóng phản xạ, sóng chấn động, áp lực dư, biến dạng đàn hồi, khe nứt hướng tâm, phễu nổ, kết cấu chống đỡ kiểu khung đa giác và vòm thép.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về thi công đường hầm, đặc biệt là các công trình thủy điện lớn tại Việt Nam như Sông Côn 2, Hòa Bình, Đại Ninh. Dữ liệu thực tế từ hiện trường thi công, bao gồm số liệu áp lực, biến dạng đất đá và kết cấu chống đỡ cũng được sử dụng để kiểm chứng mô hình.

Phương pháp phân tích chính là mô hình hóa bằng phần mềm SAP2000, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng sự hình thành vòm áp lực do nổ mìn và tính toán áp lực phân bố lên kết cấu chống đỡ. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các đoạn đường hầm với kích thước mặt cắt từ 6,2m đến 9m, được lựa chọn dựa trên đặc điểm địa chất và quy mô công trình.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2010 đến 2013, bao gồm các giai đoạn tổng hợp tài liệu, mô hình hóa, tính toán, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các công trình tiêu biểu và điều kiện địa chất đa dạng nhằm đảm bảo tính đại diện và khả năng áp dụng rộng rãi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định phạm vi và cường độ vòm áp lực do nổ mìn: Kết quả mô phỏng cho thấy vòm áp lực hình thành trong phạm vi bán kính khoảng 5-7m tính từ tâm nổ, với áp lực tối đa lên đến 6000-8000 atm tại vùng gần tâm nổ. Áp lực giảm dần theo khoảng cách, giảm còn khoảng vài chục atm tại khoảng cách 2-3 lần bán kính phá hoại.

2. Ảnh hưởng của sóng phản xạ và mặt thoáng: Sóng phản xạ từ mặt thoáng làm tăng áp lực tại vùng gần mặt thoáng, tạo ra phễu nổ với bán kính phá hoại lớn hơn khoảng 10-15% so với trường hợp không có mặt thoáng. Điều này làm tăng áp lực tác dụng lên kết cấu chống đỡ, đòi hỏi thiết kế phải tính đến yếu tố này.

3. Hiệu quả của các kết cấu chống đỡ: So sánh giữa kết cấu khung gỗ đa giác và khung vòm thép cho thấy khung vòm thép có khả năng chịu lực và phân bố áp lực tốt hơn, giảm biến dạng kết cấu khoảng 20% so với khung gỗ. Kết cấu vòm thép cũng giúp giảm chi phí vật liệu và thời gian thi công nhờ thiết kế tối ưu.

4. Tác động của phương pháp thi công và gia cố: Phương pháp đào phân đoạn NATM kết hợp với phun bê tông và neo giữ giúp kiểm soát biến dạng đất đá hiệu quả, giảm áp lực lên kết cấu chống đỡ khoảng 15-18% so với đào toàn mặt cắt. Việc gia cố kịp thời và đúng kỹ thuật là yếu tố then chốt đảm bảo an toàn thi công.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự hình thành vòm áp lực là do sóng xung kích và sóng phản xạ tạo ra áp lực lớn trong vùng đất đá bị nổ phá, phù hợp với lý thuyết sóng nổ và đàn hồi. Kết quả mô phỏng áp lực phân bố có thể được trình bày qua biểu đồ áp lực theo khoảng cách từ tâm nổ, hoặc bảng số liệu áp lực tại các điểm khác nhau trên kết cấu chống đỡ.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của mặt thoáng và sóng phản xạ trong việc tăng áp lực, đồng thời nhấn mạnh hiệu quả của các kết cấu chống đỡ hiện đại như khung vòm thép. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và thi công đường hầm thủy điện an toàn, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu tác động môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kết cấu chống đỡ khung vòm thép cho đường hầm có kích thước lớn: Động từ hành động là "thiết kế và lắp đặt", mục tiêu giảm biến dạng kết cấu ít nhất 20%, thời gian thực hiện trong giai đoạn thi công chính, chủ thể là các đơn vị thiết kế và thi công công trình.

2. Sử dụng phương pháp đào phân đoạn NATM kết hợp phun bê tông và neo giữ: Động từ "triển khai", mục tiêu kiểm soát áp lực và biến dạng đất đá giảm 15-18%, áp dụng trong toàn bộ quá trình thi công, chủ thể là nhà thầu thi công và giám sát kỹ thuật.

3. Tăng cường khảo sát địa chất và giám sát áp lực thực tế tại hiện trường: Động từ "thực hiện", mục tiêu cập nhật dữ liệu chính xác để điều chỉnh thiết kế và thi công kịp thời, tiến hành liên tục trong suốt quá trình thi công, chủ thể là các đơn vị khảo sát và tư vấn kỹ thuật.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn cho cán bộ kỹ thuật và công nhân thi công: Động từ "tổ chức", mục tiêu nâng cao nhận thức về an toàn và kỹ thuật thi công, thời gian đào tạo định kỳ hàng năm, chủ thể là các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư thiết kế công trình thủy điện và thủy lợi: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế kết cấu chống đỡ phù hợp với áp lực do nổ mìn, giúp nâng cao độ an toàn và hiệu quả công trình.

2. Nhà thầu thi công đường hầm và công trình ngầm: Áp dụng các biện pháp thi công và gia cố được đề xuất nhằm kiểm soát biến dạng đất đá, giảm rủi ro và chi phí thi công.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng, thủy lợi, địa kỹ thuật: Tài liệu tham khảo quan trọng về lý thuyết sóng nổ, mô hình hóa áp lực và phương pháp tính toán kết cấu chống đỡ.

4. Cơ quan quản lý và giám sát công trình: Sử dụng kết quả nghiên cứu để đánh giá an toàn, kiểm soát chất lượng thi công và đưa ra các quy định kỹ thuật phù hợp.

Câu hỏi thường gặp

1. Vòm áp lực do nổ mìn là gì và tại sao nó quan trọng trong thi công đường hầm?
   Vòm áp lực là vùng áp lực cao hình thành do sóng nổ và sóng phản xạ trong đất đá khi nổ mìn. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu chống đỡ, nếu không được tính toán chính xác sẽ gây sập hầm hoặc hư hỏng công trình.

2. Phương pháp nào được sử dụng để mô hình hóa vòm áp lực trong nghiên cứu này?
   Phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng qua phần mềm SAP2000, giúp mô phỏng chính xác áp lực phân bố và biến dạng đất đá, từ đó tính toán lực tác dụng lên kết cấu chống đỡ.

3. Kết cấu chống đỡ nào hiệu quả nhất theo kết quả nghiên cứu?
   Kết cấu khung vòm thép được đánh giá cao hơn khung gỗ đa giác về khả năng chịu lực và phân bố áp lực, giúp giảm biến dạng và chi phí thi công.

4. Tại sao phương pháp đào phân đoạn NATM được khuyến nghị?
   NATM cho phép kiểm soát biến dạng đất đá tốt hơn, kết hợp với phun bê tông và neo giữ giúp gia cố kịp thời, đảm bảo an toàn và tiến độ thi công.

5. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của sóng phản xạ từ mặt thoáng?
   Thiết kế vị trí đặt thuốc nổ hợp lý, sử dụng lớp thuốc nổ viền để tạo khe nứt phân tách, đồng thời gia cố kết cấu chống đỡ phù hợp giúp giảm áp lực tăng do sóng phản xạ.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được phạm vi và cường độ vòm áp lực do nổ mìn trong thi công đường hầm thủy điện, với áp lực tối đa lên đến 8000 atm gần tâm nổ.
• Sóng phản xạ từ mặt thoáng làm tăng áp lực và phạm vi phá hoại, cần được tính toán kỹ trong thiết kế kết cấu chống đỡ.
• Kết cấu khung vòm thép thể hiện hiệu quả vượt trội trong việc chịu lực và giảm biến dạng so với khung gỗ đa giác.
• Phương pháp đào phân đoạn NATM kết hợp phun bê tông và neo giữ là giải pháp thi công an toàn và hiệu quả.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế, thi công và giám sát nhằm nâng cao an toàn, giảm chi phí và bảo vệ môi trường trong các công trình đường hầm thủy điện.

Next steps: Triển khai áp dụng mô hình và giải pháp tại các công trình tương tự, tiếp tục nghiên cứu sâu về áp lực đất đá nứt nẻ và phát triển công nghệ gia cố mới.

Các đơn vị thiết kế, thi công và quản lý công trình thủy điện nên tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả và an toàn thi công đường hầm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 DAC DIEM THỊ CONG DUONG HAM BẰNG PHƯƠNG PHÁP NÓ MIN. Tổng quan phương pháp thi công đường him, Đường him là một loại công trình ngằm (những loại khác thuộc công trình ngầm như nhà máy ngẫm, thành phổ ngẫm, bãi chứa xe, thư viện, him trú in, kho nước, kho xử lý chất phóng xa. ), Ban thân đường him chỉ là một không gian dai, nằm ngang hoặc gin ngim ngang, tiếp xúc với mặt đất ở hai đầu him. Quá trình dio hầm phải mở thêm của him phụ để dio thêm gương him, các giếng đứng tiếp xúc với mat dat chỉ ở trên định dé vận chuyển người vào lò, các giếng nghiêng tiếp xúc.

với mặt at chỉ một đầu nhằm vận chuyển một số kết cấu, vật liệu phục vụ chống đỡ, hoặc lò mủ, không tiếp xúc với mặt đắt với mục dich chính là thăm dd khối đá trên nóc him, Ngoài ra có trường hợp phải đào thêm những khoang. những hầm phụ dé thio lắp các bộ phận của may đảo him TBM, chỗ chuyỂn tuyển cho xe vận chuyển bằng đường ray v. Xi đặc thi trên, phương pháp thi công đường him có những yêu cầu cử biệt so với thi công trên mặt đất - Công nghệ thi công hi: +Kiểm tr địa hình Kiểm tra sự phù hợp tuyến đường him với tọa độ trên mặt đất phải sử dụng. máy do kinh vĩ, định vị bằng vệ tinh Global Positional System (GPS), thết bị đo cao độ, vẽ bằng máy tính, hệ thong thông tin địa lý Geographic Information System (GIS), thết bị kiểm tra dang Robot Hình dang của mặt cắt him cũng như tuyến him phải kiểm tra để đảm bảo trùng với tuyén đường, hinh dạng vỏ him phải dim bảo độ diy.

Công tác trắc địa trong quá trình đào theo phương pháp dio khác nhau có quy trình và thiết bị khác nhau như đào từ cia vào, đào him từ một giếng lồ bao sằm chuyển tuyén và cao độ từ mặt đất xuống đưới him, +Phương pháp thi công: 4 Những công đoạn khoan, nd, thông gió, xúc, chuyển, chống đỡ tạm, tỉ công vỏ ham. đều phải tiến bành theo phương pháp tuần tự, hậu quả là thời gian thi công di, Thí đụ thủy điện Hỏa Binh, công trình ngằm dai 14.200m, khối ượng đào đất đá ngằm 1.177,000m’, thi công trên 10 năm (1981-1994). Đời hỏi thiết bị chuyên dùng riêng: may khoan có nhiều mũi, có thể thay đổi cần khoan theo chiều cao, dài, góc, các loại máy đảo tủy theo yêu cầu như máy dio dạng khiên khi qua lớp trim tích dưới day sông, máy đào tự cắt và xúc (TBM), máy ao giếng đứng kiểu Robin, - Tổ chức thi công him: Việc liên hệ ia đường hi với các đơn vị trên mặt Ít chỉ qua 2 cửa him, rắtkhó cho việc tăng thêm thiết bị, tăng thêm người, tăng thêm vật tư vì không gian chất hep, Muỗn tng tiến độ thi công chỉ có bách mở thêm cửa him phụ. Ví dụ thủy điện Hỏa Bình có đoạn hm phải mở tới 9 cửa phụ.

Hạn chế hoạt động trong hằm do yêu cầu hạn chế khí độc thải ra (số lượng. xe máy, số công nhân trong một), trình ảnh hướng đến kết cfu công tình đã hi công phần trước hoặc kẻ bên (khống chế lượng thuốc nổ min của quy mô một vụ nổ). - Ảnh hưởng của điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, °Những thách thức về địa chất trong thi công: Trong thi công hở, các hỗ khoan thăm đồ được tiến hành trực ip tiên móng công trình, còn thi công ngầm các hỗ khoan không trực tiếp vào gương dao mà chỉ nằm rên nóc him, Mọi chỉ iu tính toán đều su tử các nin khoan tr, nê rất để dẫn đến sai lâm. +Kiểm tra địa chất, địa chất thủy văn: Yêu cầu kiểm tra phải tiến hành tước khi do, rong khi đảo, sau Khi xây dụng vỏ hằm, 5 Luôn đối chiếu sự phân lớp phân ting địa chit, những điểm xuất hiện nước ngầm và những điều thực tế gặp phải trong quá trình đảo với các số liệu dự báo của đơn vi địa kỹ thuật để điều chỉnh và thiết ké, về phương pháp thi công ~ Khai lượng đảo trong thi công công trình ngầm rất lớn: đào thân him, hm giao thông, him thông gid, sử lý tiếp cân cia vio, các giếng thăm đò, sử lý các đứt gây, khoan phụt gia cổ.

- Yêu cầu an toin lao động, vệ sinh môi trường Xứ lý khi gập khí độc tự nhiên, khí độc do nỗ min, do xe máy thi công tht ra, bụi khi khoan nỗ, đá long rời rơi ra 6 thời kỹ đầu đường him chưa được làm vỏ và chủ yêu là các đường him ngắn. Các đường him dài được xây dựng vào nửa cuối thé ky XVII khi thuốc nỗ ra đồi. Nhưng cũng phải đến thé ky XIX khi khoa học đã phát triển hơn rất nhiều thi xây dựng đường him mới phát tiễn nhanh đặc biệt là ở cúc nước Châu Âu, rên dãy núi Alps từ Pháp đến Ý có đường him Mont Cenis dài 12.849 m, Him Sinplon đài 19803m, Hằm Sin Gotthord nối Thuy Sĩ và Italia đã 14.984m, Vào thai kỳ này việc gia cổ vỏ him cũng đã được chú ý đến bằng việc dùng đá xây cho lớp áo đường him, Song song với việc phát tiễn của công nghệ đảo him từlao động bằng sử người đến đến nỗ phú, khoan nd, từ hằm mặt cit nhỏ chiều đài ngắn đến đường him dai, mặt cắt lớn thì việc gia cố him cũng chuyển từ không vỏ sang vỏ đá xây rồi vo bê ông cốt thép. Việc dùng kết ấu bê tông cốt thép thay thể đá xây lâm vỏ hm có, Ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển công nghệ xây dựng đường hằm phục vụ: phất triển kinh tế xã hội Ở Việt Nam trong những năm gần đây hàng loạt các nhà máy thuỷ điện đã và đang được xây dưng, Trong các công trình thuỷ lợi- thuỷ điện thi việc sử dung các đường him thuỷ công để dẫn nước và tháo nước được sử dụng rất rộng ri, đặc biệt là với các công trình thuỷ điện.

"Ngoài huỷ điện, thuỷ lợi, công trình ngằm côn được đồng trong một số ngành như giao thông, quốc phòng, công nghiệp. 6 Sau đây là các trạm thuỷ điện đã và đang xây dựng có sử dung hộ thống đường thuỷ công tương đối lớn là Thuỷ điện Hoà Binh trên sông Đà ~ tỉnh Hoà Bình. Đây là công trình thuỷ điện lớn thứ bai Việt Nam (sau công trình thuỷ điện Sơn La vita phát điện), hệ thng công trình ngằm bao gồm: = Nhà máy thuỷ điện ngầm có kích thước lớn, có vỏ bọc bê tông cốt thép (chiều cao Sầm ; chiều rộng 22m ; chiều dai 280m), Đường him dẫn nước vào tua bin có đường kính D=šm, đoạn đầu có kết cầu là võ bê tông cốt thép, đoạn vào tua bin có kết cầu bê tông cốt thép bọc vỏ thép, - Him xa mặt cắt hình chữ U ngược có định him là nửa đường tròn: R~4.Šm; rộng B=9m ; cao H=s 75m ; có lớp áo lót bằng bê tông cốt thép. - Him th công mặt cắt hình chữ nhật có đình him là nữa đường tròn R= B=12m; cao H=I 1m có lớp áo lót bằng bê tong cốt thép.

Công trình thuỷ điện Hoà Binh là công tình thuỷ điện ngắm lớn nhất Đông Nam A. “Thuỷ điện Vali tĩnh Gia Lai. "Đây là công tình thuỷ điệ lớn thứ ba ở Việt Nam, Hệ thống công trình ngằm bao gm = Gian máy ngim kể cả sản lắp ráp có chiều dài 118,5m; cao 55,08m; chiều rộng gian máy là 22m; - Các đường him din nước số 1 và số 2 chạy song song với đường kính thông thuỷ là Tm; tổng chiễu đài là 76km; Các đường him đều có chẳng đỡ bằng v6 bê tông cốt thép (chiễu diy chống đỡ là 40em; và 50em) - Bé điều áp ngầm: kích thước trên mặt bằng là 55x13m, diện tích mặt cắt đứng là 248 m2 phần trên của tiết di là nữa hình trồn, bán kính 6,Šm; phần dưới là hình chữ nhật kích thước 13x14m. Toàn bộ hệ thống điều áp có chống đỡ bằng bê tông cốt thép, chiều đây vỏ buỗngtrê i dem: v6 bung dưới và giếng nỗi là Sem, 7 “huỷ điện Đại Ninh ~ tỉnh Lâm Đồng và Bình Thuận: Đường ham dẫn nước có đường kính D mị đài 11.254m ‘Thuy điện Bản Vẽ ~ tỉnh Nghệ An: Sử dụng 2 đường him dẫn nước có đường kính D = 6,5m, tổng chiều dai 1.

huỷ điện A Vương - tỉnh Quảng Nam: Đường him dẫn nước có đường kính D = 6,2m, tổng chiễu dai là 4851m trong 446 đường him dẫn nước dii 4365m, đường him ngách thi công dai 486m. ‘Thuy ign Xêkaman 3 Đường him dẫn nước có đường kính 4m, tng chiều dai 7360m, “Thủy điện Hủa Na ~ tinh Nghệ An (dang x dựng): ong suất 180M, đường him dẫn nước có đườn ánh 73m, chi di 3 826m. Dưới đây là một sé hình ảnh vẻ công trình ngầm đã và đang được xây dựng ở. Việt Nam: "Hình 1.2: Đường him thuỷ điện Đại Ninh ~ tỉnh Lâm Đẳng Hình 1.3: Đường him giao thông qua đèo Hải ân — tính Thừa Thiên Huế Hinh1.5:DườgamthuợđiệnBảVẽ~tíhNgệAn.

Đặc điểm đào đường him bằng phương pháp nỗ min, Thi công đường. im bằng phương pháp nỗ min là phương pháp truyền thong. Các phần đảo theo một trình tự rt chặt chế, dio đến đâu tiên hành chống đỡ ngay bằng hệ thống thanh, tấm (gỗ hoặc thép), áp lực đắt đã sẽ truyền lên vật chống đỡ, sau đồ sẽ thi công vỏ him, Tây theo chất lượng đả xung quanh him mà tiến hình đảo toàn mặt cit hay đào từng phần rồi mở rộng dẫn 1.4, Phương pháp đào toàn mặt cắt. “Toàn mặt cắt ngang của đường him cảng tiền hành đào một Lin, Phương pháp này có thé tăng nhanh tốc độ thi công, thích hợp với những điều kiện sau: - Đường him có kích thước mặt cắt không lớn, trong trường hợp dia chit xâu (nhỏ hơn 16m2) - Đối với đường him có kích thước tương đối lớn ti u kign địa chất phải tốt = Có thể sử dung máy đào.

att ngang i | Kheangtao Hinh 1. Đào đường hằm trên toàn bộ mặt edt 1.2, Phương pháp mở một phần mặt cắt rồi hạ bậc. Khi kích thước khoang đảo lớn (đường kính lớn hơn 11m), dù chất lượng đá cho phép đào toàn bộ mặt cắt một lin, cũng nên đảo từng phần, 2 hoặc 3 phần. Phin đình dio trước tiên, sau 46 mỡ rộng toàn bộ mặt cắt gương him.

Việc gia có đá ở phần đỉnh hiện không có vấn đề gi đặc biệt. Tuy nhiên, khi sit dụng khung thép thi khi vòm được đỡ bằng khung thép đủ cường độ sẽ nảy sinh vấn d cho trụ cl. ‘Vom phải có móng tạm thời trong khi bậc đang cin đào.