BàI GIảNG 1
KhiÊn đào lò
Các hãng nổi tiếng trên thế giới đáng quan tâm gồm:
Herrenknecht; LB C
Hitachi, Ltd.; - NHT BN
LOVAT; - CANADA
Mitsubishi Heavy Industries; - NHT BN
Robbins - USA
Wirth; - LB C
Palmieri. - ITALIA
I. Khái niệm khiên đào lò:
Hình 2:Tổ hợp khiên đào lò Herrenknecht
- Khiên đào lò (shiel) là một loại kết cấu kim loại di động, đảm bảo an
toàn cho công tác xây dựng đờng hầm từ đào đất tới lắp đặt vỏ tunnel tránh
sạt lở vách và gơng đào.
- Núi theo cỏch nh ngha khỏc thỡ khiờn l thit b c gii hoỏ chớnh
trong cụng tỏc o tunnel v bo v vỏch hm khi xt l trong sut mt chu
k o lũ - t o (mi) phỏ t cho ti xõy dng xong v tunnel. Khiờn o
lũ l khung chng lũ bng thộp cú dng hỡnh tr trũn (đôI khi là hình chữ
nhật, hình elíp vv), nm theo phng tunnel cn o v ỏp sỏt vo vỏch
lũ.Hỡnh dỏng v kớch thc ca khiờn chớnh l hỡnh dỏng v mt ct ca v
tunnel cn xõy dng.
- Thi công bằng khiên (Shield Method) là phơng pháp thi công cơ giới
dùng khiên đào đờng hầm ngầm dới mặt đất. Khiên (shield) là một loại kết
cấu ống thép hoạt động che chống áp lực địa tầng lại có thể tiến lên trong
địa tầng. Đoạn đầu ống có thiết bị che chống và đào đất, đoạn giữa của ống
đợc lắp các kích đẩy cho máy tiến lên, đuôi của ống có thể lắp các ống bê
tông vỏ hầm đúc sẵn hoặc các vành thép để đổ bê tông vỏ hầm. Mỗi lần
khiên tiến lên cự ly một vòng, thì sẽ lắp đặt (hoặc đổ tại chỗ) một vòng vỏ
hầm dới sự che chống của khiên, đồng thời ngời ta sẽ ép vữa xi măng cát vào
khe hở đằng sau lng các vòng bê tông để đề phòng hầm và mặt đất lún

xuống. Phản lực đẩy khiên tiến lên do vòng bê tông vỏ hầm chịu đựng.
"Núi chung mỏy khoan hm khiên l mt thit b o
hm theo cỏch thc sao cho vt liu t ỏ cn o b c
phỏ v bi s quay liờn tc ca mt nhúm li ct t sỏt vo
b mt nn t ti gng o.
"TBM l cỏc mỏy c thit k khoan to ra cỏc
hm. Chỳng thc hin mt s chc nng, t o t cho n
lp rỏp v hm cui cựng.
"Mt mỏy o mt hm trũn bng cỏch ct v/hoc
mi mũn gng o ti ton tit din trong mt cụng on.
Cng c gi l mt mỏy chui o hm. T ny thng l
ỏm ch n vic o hm trong ỏ, n ni khi mt mỏy
TBM c dựng trong t thỡ ngi ta thng a dựng thờm
mt t b sung t yu.
"Mt mỏy o hm bng cỏch khoan phỏ gng hm ti
ton b tit din trong mt thao tỏc".
Thi công bằng khiên lần đầu tiên trên thế giới đợc ứng dụng tại Anh
do công trình s ngời Pháp Brunel lần đầu tiên xây dựng dới sông Thames ở
London một đờng hầm dài toàn bộ 458m, khiên hình chữ nhật mặt cắt 6,8m
x 11,4m. Năm 1869 Barlow, ngời Anh lần đầu tiên đã dùng khiên tròn xây
dựng thành công đờng hầm đờng kính ngoài 2,21m dới đáy sông Thames.
II. u, nh ợc điểm và pham vi ứng dụng của khiên đào lò
1. u điểm
a. Dới sự che chống của khiên có thể đào và xây vỏ một cách an toàn.
b. Tốc độ thi công nhanh. Toàn bộ quá trình hoạt động của khiên nh:
đào, đa đất đá ra, lắp ráp vỏ hầm v.v có thể cơ giới hoá, tự động hoá, cờng
độ lao động nhẹ đi.
c. Khi thi công, không ảnh hởng giao thông và công trình trên mặt đất,
xuyên qua sông không ảnh hởng giao thông thuỷ.
d. Trong thi công không bị ảnh hởng thời tiết, gió ma, khí hậu.

e. Trong thi công không gây tiếng ồn và chấn động, không cản trở môi
trờng xung quanh.
f. Xây dựng trong đờng hầm dài trong vùng đất mềm yếu ngậm nớc,
hoặc ở dới sâu luôn luôn có tính u việt về mặt kỹ thuật và kinh tế, vì thế ph-
ơng pháp thi công bằng khiên thích hợp nhất là xây dựng đờng hầm trong địa
tầng rời rạc, mềm yếu và cố nớc, xây dựng đờng hầm dới đáy sông, trong
thành phố (xây dựng mê trô) và các loại công trình đô thị khác.
2. nh ợc điểm:
Phơng pháp thi công bằng khiên thích hợp với đờng hầm dài, (có một số
tài liệu cho biết thi công các đờng hầm ngắn hơn 750m thì không kinh tế).
Bởi vì, khiên là một loại cơ giới rất đắt, có tính chuyên dụng rất cao, mỗi loại
thích hợp với điều kiện thuỷ văn, địa chất, kích thớc mặt kết cấu riêng đã đợc
thiết kế chế tạo đặc biệt, nói chung không thể thay đổi sử dụng một cách
giản đơn vào công trình đờng hầm khác. Ngoài ra, nếu đờng hầm có bán
kính cong quá nhỏ hoặc lớp đất phủ trên hầm quá nông thì gặp rất nhiều khó
khăn. Đờng hầm dới đáy nớc nếu gặp lớp phủ quá nông thi công sẽ không an
toàn. Khi thi công bằng khiên nếu dùng phơng pháp hoàn toàn khí nén để
làm khô và ổn định địa tầng, thì yêu cần bảo hộ đối với lao động phải rất cao.
Khi thi công bằng khiên rất khó tránh lún trong lớp đất phía trên, nhất là chỗ
tầng đất mềm yếu lại có nớc, khi lắp vỏ hầm phải chú ý phun vữa vào sau lng
vỏ hầm, yêu cầu đó rất cao. Những khuyết điểm nói trên trong thi công bằng
khiên đang đợc nghiên cứu khắc phục.
Hin tng t st l lm hng l t trờn mt t khi thi cụng bng t
hp o lũ bng khiờn trong nn t yu v khụng sõu lm (hình 3): 1 - V
khiờn;1
,
- khong khụng gian phớa sau mõm dao ct; 2 - khong khụng gian
phớa sau v tuy nen sau lp rỏp phi c ộp y va; 3 - v tuy nen sau lp
rỏp; 4 mõm dao ct; 4
/

- õt phớa trc mõm dao b st l 5 kớch thu lc
(lỳc u l kớch vớt); 6 - Thit b lp rỏp cỏc on v lũ; 7 bng ti t ỏ; 8
vagụng ch t bỏnh st; 9 cỏc on v tunnel cha lp.
Hình 3: Hiện tợng sạt lở
3. pham vi ứng dụng của khiên đào lò:
Phơng pháp thi công bằng khiên đã đợc ứng dụng rộng rãi trong xây
dựng công trình ngầm ở các đô thị: đã có đờng hầm dẫn nớc bậc trên bậc dới,
đờng ngầm dùng cho điện và cáp điện, đờng ngầm cho thuỷ lợi, cấp nớc, đ-
ờng hầm ngầm cho mê trô, đờng hầm ngầm dới dáy sông cho đờng ô tô v.v
Trong tổng số đờng hầm ngầm thi công bằng phơng pháp khiên ở các n-
ớc khoảng 70% đợc xây dựng cho dẫn nớc bậc trên bậc dới, 30% dùng cho
mê trô và đờng ô tô. Hiện nay đờng hầm ngầm dới đáy sông đợc xây dựng
bằng phơng pháp khiên ở trên thế giới đã có hơn 20 tuyến, và sự nghiệp phát
triển giao thông đờng bộ, đờng hầm ngầm ô tô dới đáy sông đợc xây dựng
bằng phơng pháp khiên ở các nớc sẽ ngày một tăng lên.
III. phân loại khiên đào lò (thực chất là tổ hợp
khiên đào lò)
Khiên có nhiều loại xong có thể phân loại theo các dấu hiệu sau: Theo
mức độ cơ giới hoá; theo công dụng của tunnel; theophơng pháp bảo vệ g-
ơng đầo, theo công nghệ đào lò, gia cố vạch hầm và theo tiết diện mặt cắt
ngang của tunnel đào vv
3.1. Theo mức độ cơ giới hoá đào bốc xúc đất đá, vận chuyển đất đá
và xây lắp vỏ tunnel, các tổ hợp khiên đào hầm lò đợc chia thành những
nhóm sau:
+ Khiên đào lò thủ công;
+ Tổ hợp khiên đào lò bán thủ công
+ Tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá 100%
3.2. Theo công dụng của tunnel các tổ hợp khiên đào lò đợc chia làm
hai nhóm:
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò chuyên dùng để đào tunnel dành cho giao

thông nh các tổ hợp đào đờng hầm metro, đờng hầm ô tô, đờng hầm đờng
sắtvv
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò chuyên dùng để đào tunnel cho hạ tầng cơ sở
đô thị nh: Đờng ống thoát nớc, đờng ống lắp đặt các cáp điện, viễn thông vv.
3.3. Theo phơng án chống sạt lở gơng đào các tổ hợp khiên đào
lò đợc chia làm 4 nhóm sau:
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò trong nền đá cứng, không có khoang bảo vệ
gơng đào;
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò bảo vệ gơng đào bằng khoang chứa đất -
Earth Pressure Balance Shields
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò bảo vệ gơng đào bằng khoang thuỷ lực
bêtonít - slurry-supported shields
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò bảo vệ gơng đào bằng khoang áp lực khí nén
-Compressed air supported shields
3.4. Theo công nghệ thi công các tổ hợp khiên đào lò đợc chia
làm các nhóm sau:
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò với một khiên bảo vệ - Single Shield
TBM
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò với hai khiên bảo vệ - Double Shields
+ Nhóm tổ hợp khiên đào lò với guốc chống vào thành lò - Gripper
TBM
3.5. Ngoài ra khiên đào lò còn đợc phân loại theo các dấu hiệu khác
nh:
1. Theo din tớch mt ct tunnel o: Khiờn loi nh ng kớnh (nh
hn 3200 mm), khiờn loi trung bỡnh cú ng kớnh nh hn 5,2 m v
loi ln cú ng kớnh ln hn 5,2 m.
2. Theo lnh vc ng dng o lũ cỏc khiờn o lũ c chia thnh cỏc
nhúm sau:
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t ngp nc;
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t th ht cú m bỡnh

thng;
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t n nh kộm cú m
bỡnh thng
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t cú cng t 0,5 5 theo
bng chia ca GS. Prụkụbụvshky.
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t cú cng ln hn 5 theo
bng chia ca GS. Prụkụbụvshky.
3. Dựa vào hình dạng mặt cắt của khiên, khiên đợc chia thành các
nhóm sau:
+ Khiên tròn;
+ Khiên hình elíp
+ khiên hình chữ nhật
+ Khiên hình móng ngựa
Khiên với mặt cắt hình tròn có thể chống lại áp lực đất và áp lực nớc t-
ơng đối tốt, lắp ráp vỏ hầm tơng đối giản tiện, có thể dùng cấu kiện thông
dụng, dễ thay thế, vì thế đợc dùng tơng đối rộng rãi.
IV. các loại khiên đào lò
4.1. Khiên thủ công Khiên, đợc dùng chỉ với nhiệm vụ duy nhất bảo vệ
vách và gơng lò, tránh sụt lở trong thời gian thợ đào lò bằng xẻng, choòng vv
hoặc búa chèn để lấy đất ra
+ Khiên đào lò thủ công với khoang cách ly khí nén: đợc sử dụng để
đào tunnel nơi t ngm nc (t nhiu nc ngm) vic o lũ phi dựng
ti phng ỏn ging chỡm hi ộp - khoang chống cách ly khí nén. Phần
tunnel phớa sau khiờn c ngn với gơng lò bi vỏch ngn kớn tạo thành
khoang kín cú b trớ ca đặc biệt công nhõn vo gng o. Mỏy nộn khớ
y khụng khớ cú ỏp cao vo khoang ny, khi ỏp sut t 2 - 5atm nú y
nc ngm vo sâu trong lũng t, ngn khụng cho nc chy ra gng o.
Đây là giảI pháp rất hiệu quả để chống nớc ngầm làm sạt gơng đào đứng về
mặt công nghệ thi công nhng rất có hại cho công nhân khi làm việc trong
môI trờng áp suất cao. Tuy nhiờn, th o th cụng lm vic trong iu kin

ỏp sut cao rt b hn ch v ỏp lc, thi gian lm vic mt ca khụng quỏ hai
gi, sau ú li phi m cng cho cụng nhõn ra. Cụng nhõn lm vic trong
nhng iu kin ging chỡm hi hay gp cỏc bnh liờn quan ờn ỏp sut.
+ Khiên đào lò loại cơ giới: Khiên (thực ra là tổ hợp khiên đào đờng
hầm) mà trong đó toàn bộ lao động thủ công đều bị loại bỏ, trên thực tế toàn
bộ các công đoạn thi công đều đợc điều khiển từ bảng điều khiển. Công tác
đào đất đợc thực hiện bằng cách quay mâm dao quanh trục của khiên, đất rời
sau cắt rơI vào máy bốc xúc lên băng tảI, và từ đó đợc đổ vào các toa chở đất
đá để đa ra ngoài.
+ Khiên đào lò loại cơ giới với khoang cách ly khí nén: Đây là tổ hợp
khiên đào lò đợc sử dụng để đào tunnel nơi t ngm nc (t nhiu nc
ngm) vic o lũ phi dựng ti phng ỏn ging chỡm hi ộp - khoang
chống cách ly khí nén. Tức là tồn tại một vách ngăn tách phần vách đào
cùng với mâm dao ra khỏi phần còn lại của tổ hợp. Mỏy nộn khớ y khụng
khớ cú ỏp cao vo khoang ny, khi ỏp sut t 2 - 5atm nú y nc ngm
vo sâu trong lũng t, ngn khụng cho nc chy ra gng o. Đất đợc
mâm dao phá sẽ rơI xuống khoang cách ly đợc vít tảI đa ra khỏi khoang này
đổ vào băng tảI hoặc toa chở đất để đa ra ngoài. Trên vách ngăn có bố chí
cửa ra vào để thợ có thể chui vào sửa chữa khi cần thiết.
+ Khiên đào lò loại cơ giới với khoang cân bằng áp lực bằng đất: Bảo
đảm cân bằng giữa áp lực đất gơng đào bằng đất sau đào đổ vào khoang kín
giữa tạo bởi vách ngăn và mâm dao. Đất từ khoan cân bằng áp lực sẽ đợc đa
ra ngoài bằng vít tải.
+ Khiên đào lò loại cơ giới với khoang cân bằng áp lực bằng dung dịch
bêtônít: Đây là tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá hoàn toàn, trong đó đất sau
khi cắt, phá sẽ rơI vào khoang cân bằng thuỷ lực, trong khoang này dung
dịch bêtônít đợc bơm vào với áp lực lên tới hàng trục atm. Dung dịch này
làm tan đất và đợc bơm ra bởi bơm dung dịch theo đờng ống lên mặt đất, ở
đây dung dịch đất bêtônít đợc máy tách đa đất ra riêng để chở đI, dung
dịch sau tách lại quay về khoang cân bằng thuỷ lực. Đây là tổ hợp rất đắt tiền

nhng khả năng làm việc trong đất yếu rất tốt so với tổ hợp khiên đào hầm cân
bằng áp lực bằng đất hoặc khí nén.
Ngoài ra khiên đào lò còn đợc phân loại theo các dấu hiệu khác nh:
2. Theo din tớch mt ct tunnel o: Khiờn loi nh ng kớnh (nh
hn 3200 mm), khiờn loi trung bỡnh cú ng kớnh nh hn 5,2 m v
loi ln cú ng kớnh ln hn 5,2 m.
2. Theo lnh vc ng dng o lũ cỏc khiờn o lũ c chia thnh cỏc
nhúm sau:
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t ngp nc;
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t th ht cú m bỡnh
thng;
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t n nh kộm cú m
bỡnh thng
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t cú cng t 0,5 5 theo
bng chia ca GS. Prụkụbụvshky.
- Khiờn o lũ dựng o tunnel trong t cú cng ln hn 5 theo
bng chia ca GS. Prụkụbụvshky.
3. Dựa vào hình dạng mặt cắt của khiên, khiên đợc chia thành các
nhóm sau:
+ Khiên tròn;
+ Khiên hình elíp
+ khiên hình chữ nhật
+ Khiên hình móng ngựa
Khiên với mặt cắt hình tròn có thể chống lại áp lực đất và áp lực nớc t-
ơng đối tốt, lắp ráp vỏ hầm tơng đối giản tiện, có thể dùng cấu kiện thông
dụng, dễ thay thế, vì thế đợc dùng tơng đối rộng rãi.
IV. khiên đào lò thủ công
Nhng khiờn o lũ u tiờn l nhng khiờn o lũ th cụng, nó đơn
giản chỉ là những kết cấu kim loại di động có mặt cắt khác nhau với nhiệm
vụ chính là chống sạt lở vách và gơng đào. t ỏ c o bng xng

chũong vv muộn hn ngi ta dựng cỏc bỳa chốn, v a t ra ngoi qua
tunnel ó xõy dng bng cỏc vagụng chy trờn ray y bng sc ngi.
Khiên đào bằng thủ công là hình thức cơ bản nhất của khiên, phần lớn
đợc dùng để đào trong tầng đất cơ bản có thể tự ổn định đợc. Chủ yếu là năm
bộ phận gộp lại ? vỏ khiên, kết cấu che chống, cơ cấu đẩy, cơ cấu lắp ráp và
các thiết bị phụ thuộc khác (hình 5.3).
a. Vỏ khiên
Vỏ khiên thờng là loại vỏ hình tròn do các tấm thép hàn lại do ba bộ
phận tạo thành: vòng miệng cắt, vòng che chống và đuôi khiên (hình ).
Hình 4: sơ đồ cấu tạo Vỏ khiênthủ công
1. Vòng miệng cắt ; 2. Vòng che chống; 3. Vòng đuôi; 4. Sờn gia cố; 5.
Sờn gia cố hình vòng.
- Vòng miệng cắt:
Vòng miệng cắt là bộ phận phía trớc của khiên có lắp lỡi dao, khi thi
công có thể xén vào trong đất. Lỡi dao làm bằng thép cứng chịu đợc mài
mòn có sờn tăng cờng và đợc chế tạo hình vát, do đó giảm đợc lực cản khi
xén đất. Trong địa tầng ổn định chiều dài vòng miệng cắt phía trên và phía d-
ới bằng nhau. Khi đào địa tầng không thể tự ổn định đợc (nh bùn, cát chảy)
bộ phận trên của vòng cắt dài hơn bộ phận dới, bộ phận dài trên đó đợc gọi là
diềm trớc, để che chắn cho công nhân đợc an toàn khi đào đất. Có loại khiên
đợc trang bị diềm trớc có kích điều khiển có thể đua dài ra đằng trớc, để tăng
thêm chiều dài che chắn.
Nói chung vòng miệng cắt không nên quá dài, nếu không tính ổn định
của khiên sẽ kém đi và tăng thêm lực cản tiến lên của khiên.
- Vòng che chống:
Vòng che chống nằm ở bộ phận giữa của khiên là bộ phận chịu lực chủ
yếu của khiên. Vòng này do vỏ ngoài, sờn gia cố hình vòng và sờn gia số h-
ớng dọc lắp ghép lại. Sờn gia cố hình vòng đợc hàn ở hai đầu vòng che
chống, sờn gia cố hớng dọc đợc hàn giữa sờn gia cố hình vòng. Các kích của
khiên sẽ đợc bố trí trong khoảng này và sẽ dùng lực đẩy chuyển cho vỏ

khiên. Để tăng thêm độ cứng cho khiên cần gia cố vòng che chống. Trong
vòng che chống bố trí các tấm ngăn hớng đứng và hớng ngang hình thành giá
ngăn ô vuông. Trên tấm ngăn hai tầng ngang bố trí sàn công tác.
- Đuôi khiên :
Đuôi khiên nằm ở bộ phận sau của khiên, do vỏ ngoài hình vòng và
thiết bị bịt kín lắp ráp phía bên trong lắp lại mà thành. Tác dụng của nó là
che chống chu vi hầm đề phòng nớc ngầm và vật liệu vữa lọt vào trong hầm
do khiên đã đào. Đồng thời cũng là nơi tiến hành lắp ráp vỏ hầm. Vỏ ngoài
hình vòng của đuôi khiên đều đợc chế tạo bằng các tấm thép hình mỏng cờng
độ cao, nhằm giảm thiểu khe hở hình vòng mà khiên để lại sau khi tiến lên
phía trớc.
y khiờn di chuyn v phớa trc ngi ta dựng cỏc kớch vớt cú
chõn t vo phn v tunnel mi lp dng v y khiờn di chuyn v phớa
trc. Khi kớch thu lc ra i ngi ta ó s dng kớch thu lc thay vỡ
kớch vớt cho hiu qu tt hn v vic s dng kớch thu lc trong cụng ngh
o hm bng khiờn ó to ra mt cỳ hớch ỏng k tng nng xut o lũ.
Kớch thu lc cụng sut ln n nay vn l nhng cm mỏy chớnh trong cỏc
t hp o lũ bng khiờn hin i.
Trong tổ hợp khiên đào lò bán thủ công đất đợc đào bằng thợ kết hợp
với cuốc xẻng choòng các loại máy khoan cầm tay và sau này là máy khoan
có cột chống, các công tác còn lại do máy móc thực hiện hình 5. Trên hình 5
khoang 4 dành cho thợ lò đào đất; đất rơI xuống dới đợc máy xúc lật đổ vào
toa gòng để đa ra ngoài. Trong dây truyền có máy lắp ráp vỏ tunnel, ngoài ra
còn có các thiết bị phụ trợ khác
Các t hp khiờn o lũ th cụng kiu ny c y tin v phớa trc
nhờ cỏc xi lanh vớt hoc xi lanh thu lc, cỏt chy xung c bc xỳc bng
mỏy co v hoc mỏy xỳc lt lờn bng ti ri ti thit b vn ti hình 6.
H×nh 5: Tổ hợp khiên đào lò b¸n thủ công lo¹i thêng: 1 - Vỏ khiên; 2 -
khoảng không gian phía sau vỏ tuy nen sau lắp ráp phải được ép đầy vữa; 3 -
vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – gương đào; 5 – kích thuỷ lực (lúc đầu là kích vít);

6 - Thiết bị lắp ráp các đoạn vỏ lò; 7 – băng tải đất đá; 8 – vagông chở đất
bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel chưa lắp.
Để đào lò trong nền đất cát rễ bị sạt lở người ta trang bị cho phần đầu
của tổ hợp khiên đào lò thủ công những tấm đỡ ngang và chéo, dữ cho cát
kháỉ chảy tự do cã kiÓm so¸t h×nh 6.
V. c¸c lo¹i tæ hîp khiªn ®µo lß b¸n c¬ giíi ho¸ vµ c¬
giíi ho¸
1. CÊu t¹o chung cña tæ hîp khiªn ®µo lß lo¹i b¸n c¬ giíi ho¸
Hình 7: Khiên đào lò loại bán cơ giới dùng để đào hầm trong vùng đất cát ít
nước: 1 – vòng tựa; 2 - mâm dao; 3 - tấm chắn đứng; 4 – tấm trượt; 5 - tấm
chắn ngang; 6 - Hệ thống thuỷ lực; xi lanh thuỷ lực tỳ gương lò; 8 - tấm ốp;
9 - vỏ khiên; 10 – xi lanh thuỷ lực khiên; 11 – Ngõng tựa.
Mâm dao số2 và vòng tự số1 (trong một số kết cấu chỉ có một vòng
tựa dao cắt duy nhất) và vỏ khiên số 9, theo bề mặt của vỏ khiên này người
ta lắp vỏ tuy nen. Sau khi cắt đất ở phía trước bằng mâm dao cắt 2, khiên 9
nhờ tác dụng của các xi lanh thuỷ lưc 10, tựa vào vòng cuối cùng của vỏ
tunnel vừa lắp ráp đẩy di chuyển tịnh tiến về phía trước, chiếm lấy khoảng
không gian do đất vừa đào. Sau đó cần của các xi lanh thuỷ lực 10 được rút
lại và người ta lại lắp vỏ tuy tunnel bên trong ống khiên. đất của gương lò
được kẹp bằng các tấm được nén bởi các xi lanh thuỷ lực 7.
Khoảng không gian nằm phía trong khiên được giới hạn bởi vòng tựa
và mâm dao được ngăn bởi tấm chắn ngang 5 thành tầng và tấm chắn đứng 3
thnh nhng khoang (ụ). Tm chng ngang 5 cú cỏc tm trt 4, cỏc tm ny
trt lờn v xung c nh cỏc xi lanh thu lc.
V khiờn c lp rỏp t cỏc tm thộp, un theo hỡnh tr trũn. Cỏc
tm thộp ny c c ni vi nhau bng bu lụng u chỡm cựng vi vũng
ta.
Vi cỏc khiờn o lũ bỏn c gii loi nh thỡ vic bc t ỏ vo
goũng phi thc hin bng tay.
2. Cấu tạo chung của tổ hợp khiên đào lò loại cơ giới hoá 100% loi

thng .
T hp m trong ú cụng tỏc sn xut o lũ c c gii hoỏ hon
ton thỡ c gi t hp khiờn o lũ c gii (hỡnh 8), trong nhng t hp
ny khiờn 2 cú cỏc c cu cụng tỏc o t, bc xỳc t, bng ti 3 a
t ra khi khiờn. Phớa sau ca khiờn c b chớ thit b lỏt v tunnel 4,
bng ti 5 v cỏc thit b cụng ngh khỏc. Khi o lũ trong t khụng n
nh c cu cụng tỏc khiờn cựng vi t va o lm cho vỏch lũ khụng b
st l.
Hỡnh 8: T hp khiờn o lũ c gii hoỏ hon ton loi thng: 1 mõm dao
; 2 khiờn; 3 - bng ti a t ra khi khiờn; 4 - thit b lỏt (lp rỏp) v
tunnel.
T hp khiờn o lũ c gii hoỏ hon ton c trang b cỏc mỏy múc
bc xỳc t ỏ lờn bng ti hoc trc tip vo cỏc goũng bỏnh st.
Trong cỏc t hp khiờn o lũ c gii hoỏ hon ton c cu bc xỳc t ỏ
cũn dựng thc hin cỏc chc nng khỏc.
Cỏc t hp khiờn o lũ hin i cú kh nng thc hin cỏc cụng on
sau: o t; gia c vỏch lũ; bc xỳc v lm sch t, vận chuyển đất, xõy
lp v tunnel, ộp va vo khụng gian phớa sau v tunnel và đôI khi còn trộn
bê tông ngay bên trong tổ hợp vv
Hỡnh 9: Sơ đồ t hp khiờn o lũ c gii hoỏ hon ton loi thng
(khụng cú khoang gi gng o): 1 - V khiờn;1
,
- khong khụng
gian phớa sau mõm dao ct; 2 - khong khụng gian phớa sau
v tuy nen sau lp rỏp phi c ộp y va; 3 - v tuy nen
sau lp rỏp; 4 mõm dao ct; 5 kớch thu lc (lỳc u l
kớch vớt); 6 - Thit b lp rỏp cỏc on v lũ; 7 bng ti t
đá; 8 – vagông chở đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel
chưa lắp.
3. Tæ hîp khiªn ®µo lß víi gèi ®Öm gi÷ g ¬ng ®µo b»ng gèi c©n b»ng ®Êt

- Earth Pressure Balance
* dïng ®Ó ®µo tunnel qua vïng ®Êt mÒm đất rễ sạt lở-
* Sử dụng khoang cân bằng áp lực bằng đất để đào lò qua vùng
đất yếu:
Khi tổ hợp khiên đào lò đào qua vùng đất yếu, gương đào sẽ mất khả năng
ổn định và giải pháp được đưa ra là tạo khoang áp suất cao để cân bằng áp
lực chống sạt lở vách đào và đẩy mạch nước ngầm vào sâu khỏi tầng đào:
Giải pháp “cân bằng áp lực hay còn gọi là ứng tải bằng áp
lực - Earth Pressure Balance” theo hình dưới đây
Sơ đồ cấu tạo tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với
khoangcân bằng áp lực gương đào bằng đất:
1 - Vỏ khiên;1
,
- khoảng không gian phía sau mâm dao
cắt được đất lấp đầy – cân bằng áp lực; 2 - khoảng không
gian phía sau vỏ tuy nen sau lắp ráp phải được ép đầy vữa;
3 - vỏ tuy nen sau lắp ráp; 4 – mâm dao cắt; 5 – kích thuỷ
lực (lúc đầu là kích vít);5
/
- lõ chui vào 6 - Thiết bị lắp ráp
các đoạn vỏ lò; 7 – vít tải và băng tải đất đá; 8 – vagông
chở đất bánh sắt; 9 – các đoạn vỏ tunnel chưa lắp.
Khi tổ hợp làm việc đất từ gương lò sau khi được cắt sẽ rơi vào
khoang kín 1
/
từ đây đất được đưa ra ngoài nhờ ống tải vít xoắn số 7 rồi xả
vào băng tải đất sau đó tới goòng bánh sắt để đưa ra ngoài khi và chỉ khi áp
lực đất trong khoang 1
/
bằng với áp lực của đất trong gương đào (áp lực này

được theo dõi bởi các đátchích đặc biệt). Như vậy ta đã đảm bảo giữ cho
gương lò bằng lực chống ổn định khi đưa khiên về phía trước cũng như khi
nhả các xi lanh thuỷ lực để lắp đoạn vỏ tunnel mới tránh được hiện tượng sạt
gương đào một cách mất kiểm soát.
Sơ đồ cấu tạo ngoài tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với
khoangcân bằng áp lực gương đào bằng đất (hãng
Robin USA)
Sơ đồ cấu tạo bên trong tổ hợp khiên đào lò cơ giới
hoá với khoangcân bằng áp lực gương đào bằng đất
(hãng Robin USA)
Sơ đồ cấu tạo bên trong tổ hợp khiên đào lò hoá với
khoangcân bằng áp lực gương đào bằng đất hãng
(Herrenknecht LB. Đức):
1 – mâm dao; 2 - khoang chứa motor thuỷ lực đồng thời là khoang
kín áp suất cao cân bằng áp lực chống sạt gương đào; 3 - vách ngăn
kín không để không khí thấm qua; 4 – Xi lanh thuỷ lực đẩy khiên; 5 –
Vít tải; 6 - Máy lắp ráp vỏ tunnel; 7 - Vỏ tunnel (Mảnh vỏ bằng thép
hoặc bê tông cốt thép).
4. Tæ hîp khiªn ®µo lß víi gèi ®Öm gi÷ g ¬ng ®µo b»ng gèi c©n b»ng
thu ỷ l ư c - Slurry Pressure Balance
Dưới đây là sơ đò cấu tạo tổ khiên đào lò với khoang cân
bằng áp lực bằng dung dịch bêtônít cao áp
Sơ đồ cấu tạo tổ hợp khiên đào lò cơ giới hoá với
khoang cân bằng áp lực gương đào bằng dung dịch
bêtônít cao áp(gối cân bằng thuỷ lực)
Nhơ có những tổ hợp khiên đào lò loại gối đỡ thuỷ lực
ngày nay trên thế giới người ta đã và đang xây những công
trình đường ngầm trong những điều kiện địa kỹ thuật vô
cùng phức tạp như qua những túi bùn chảy và ngay cả khi
đao qua những dòng sông ngầm hoặc các đường ngầm vượt

sông vượt các eo biển ở độ sâu không lớn lắm.
Sơ đồ cấu tạo bên trong tổ hợp khiên đào lò hoá với khoangcân bằng áp lực
gương đào bằng dung dịch bêtônít cao áp(gối cân bằng thuỷ lực) của
hãng (Herrenknecht LB. Đức):
1 – mâm dao cắt quay cắt đất trong dung dịch bê tô nít, đất được cắt
ra sau đó được trộn với dung dịch bê tô nít. Khoang không gian của
khiên nơi mâm dao quay được giới hạn bởi vách ngăn 3 là khoang
khoan 2 có dung dich bêtônít với áp suất cao; 4 - ống cung cấp dung
dịch bê tônít; 5 – đường dẫn khí; 6 – tường ngăn chìm. Khoang tạo
bởi giữa 6 và 3 được cỏi là khoang áp lực làm việc.7 – Các đoạn ống
vỏ tunnel; 8 – máy lắp ráp vỏ tunnel.
Sơ đồ cấu tạo tổ hợp khiên đào lò hoá với khoangcân bằng áp lực gương đào
bằng dung dịch bêtônít cao áp dùng để đào lò trong nền đất có địa tầng
thay đổi hãng (Herrenknecht LB. Đức): 1 – Vách khoang cắt; 2 –
vách ngăn chịu áp; 3 – khoang hút; 4 – khoang áp lực; 5 - ống
dẫn; 6 - ống dẫn bùn; 7 - ống tải vít; 8, 9 - ống cấp bê tô nít;
10, 11 - thiết bị tự động hiệu chỉnh áp lực không khí để tránh
giảm áp gây sụt vách đào; 13 khoang bùn đất để hút đi.
Tổ hợp thiết bị được sử dụng như tổ hợp khiên đào lò cho
vùng đất đào có đặc tính cơ lý khác nhau với mục đích tránh
cho gương đào bị sạt. Trong tổ hợp khiên đào đất bùn này
khoang hút được bơm đầy dung dịch bêtônít vào lúc mà
khoang áp lực 4 được bố trí phía sau vách điều khiển 1, dung
dịch được ép bởi hơi đệm áp lực12 và vách chịu áp lực 2. Áp lực không
khí được kiểm soát tự động bằng các thiết bị 10 và 11 để tránh mất khí làm
sạt gương đào tunnel.
5. Double Shield TBM – Tổ hợp khiên đào lò với khiên đôi
Double Shield TBM (Herrenknecht LB. Đức): The Double Shield
TBM owes its name to its special design, whose main feature is
an extendable front shield (1) in the front part of the machine,

which allows the cutterhead (2) to be extended. The reaction
forces (torque and axial and longitudinal forces) arising during
drilling are conducted into the rock by the extended gripper
shoes (3), which are located in the middle section of the tunnel
boring machine. Because these forces have been dissipated,
the lining segments (5) can be installed during tunnelling,
ensuring high tunnelling performance. This is not possible
using the conventional method. On completion of a thrust
stroke, the gripper shoes are retracted and the rear section of
the machine is pushed against the front shield by the auxiliary
thrust cylinders (4). This changeover phase only lasts a few
minutes and then the next section of tunnel can be drilled.
6. SINGLE SHIELD TBMS TỔ HỢP KHIÊN ĐƠN