TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH


TỔ CHỨC VÀ ĐIỀU HÀNH SẢN XUẤT
TRONG XÂY DỰNG GIAO THƠNG

ĐỂ TÀI: PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
NHĨM : NHĨM 7
LỚP

: KX11B

GVHD : Th.s Phạm Quang Vũ


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM

THÀNH VIÊN NHĨM
1. NGUYỄN THỊ THANH THU
2. HỒ THANH THỦY
3. PHAN NGỌC THUẬN
4. DƯƠNG NGỌC THỦY TIÊN
5. MAI THANH TÙNG
6. PHẠM BÁ TÙNG

NHÓM 7_KX11B

2

TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM

MỤC LỤC
I. KHÁI QUÁT CHUNG............................................................................................4
1. Phương pháp thi công lộ thiên......................................................................4
2. Phương pháp thi cơng ngầm.........................................................................5
II. TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP TBM...................................................................7
1. Giới thiệu......................................................................................................7
2. Cấu tạo chung và sự hoạt động của máy khoan hầm TBM...........................8
3. Phân loại.....................................................................................................10
3.1. Máy đào mui trần...............................................................................10
3.2. Máy đào có khiên...............................................................................10
3.2.1. Máy đào có khiên đơn................................................................10
3.2.2. Máy đào có khiên đôi.................................................................11
4. Ưu và nhược điểm của phương pháp..........................................................11
4.1. Ưu điểm...........................................................................................11
4.2. Nhược điểm.....................................................................................12
III. TRÌNH TỰ THI CƠNG........................................................................................12
1. Cơng tác chuẩn bị.......................................................................................12
2. Đào, cắt đất đá............................................................................................13
2.1. Bê tông phun...................................................................................14
2.2. Neo đá.............................................................................................16
3. Bốc xúc và vận chuyển đất đá....................................................................17
4. Lắp dựng, hoàn thành vỏ chống..................................................................19
IV. CƠNG TRÌNH THỰC TẾ.....................................................................................20

I.

KHÁI QT CHUNG:


V

ới nhu cầu xây dựng cơng trình ngầm nói chung và cơng trình ngầm thành
phố nói riêng ngày càng nhiều, đặc biệt là ở các nước công nghiệp phát
triển. Hàng loạt các giải pháp kỹ thuật đã được hình thành và hồn thiện
tùy theo các điều kiện, yêu cầu thi công và theo trình độ phát triển khoa

học kỹ thuật. Với những tiến bộ khoa học kỹ thuật và trình độ cơng nghệ hiện nay cho
NHÓM 7_KX11B

3


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
phép có thể thi cơng xây dựng các cơng trình ngầm hầu như trong mọi điều kiện địa chất
và mơi trường khác nhau.
Nói chung, các cơng nghệ thi cơng cơng trình ngầm rất phong phú và đa dạng, chúng
là tổ hợp khá linh hoạt của nhiều giải pháp kỹ thuật và sơ đồ công nghệ khác nhau. Tên
gọi của các phương pháp công nghệ thi cơng cơng trình ngầm cũng có nhiều xuất xứ
khác nhau, có thể theo nơi đã phát triển cơng nghệ hay phương pháp, theo giải pháp kỹ
thuật phổbiến và nhiều khi cịn là do thói quen. Vì vậy, người thiết kế và thi cơng có thể
linh hoạt lựa chọn các phương pháp thi công, các giải pháp kỹ thuật xử lý các tình huống
có thể xảy ra, trên cơ sở hiểu biết rõ ràng, đầy đủ về các yếu tố, các khâu kỹ thuật quan
trọng của công nghệ thi công.
Theo vị trí của khơng gian thi cơng các kết cấu cơng trình ngầm có thể phân các
phương pháp thi cơng vào hai nhóm là phương pháp thi cơng lộ thiên và phương pháp
thi công ngầm. Đặc điểm các phương pháp thi cơng lộ thiên là một phần hay tồn bộ kết
cấu của cơng trình ngầm được thi cơng xây dựng hay lắp dựng lộ thiên (lộ trên mặt đất).
Trong khi đó kết cấu của cơng trình ngầm, được thi cơng bằng phương pháp thi công
ngầm, được lắp dựng ngầm trong lịng khối đất/đá.

1. Phương pháp thi cơng lộ thiên.
Có thể nói rằng, các phương pháp thi cơng lộ thiên đã được phát triển mạnh và khá
hồn chỉnh về cơng nghệ, mặc dù ra đời sau các phương pháp thi công ngầm. Các
phương pháp thi công lộ thiên khác nhau ở phương thức, tiến trình cơng việc và có thể
phân ra các nhóm khác nhau tùy theo tiêu chí phân nhóm.
Chẳng hạn, theo đặc điểm của công nghệ thi công các phương pháp thi cơng lộ thiên
được phân thành ba nhóm là:
 Phương pháp thi công hở
 Phương pháp hạ dần
 Phương pháp hạ chìm.
2. Phương pháp thi cơng ngầm

NHĨM 7_KX11B

4


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
Để xây dựng các cơng trình ngầm bằng các phương pháp thi cơng ngầm đã có hàng
loạt các phương thức khác nhau được phát triển, được phân loại, xếp nhóm theo các tiêu
chí khác nhau.
Có thể nói rằng, mỗi cơng nghệ thi cơng là tổ hợp của các yếu tố, các giải pháp kỹ
thuật cơ bản sau:
 Phương pháp và kỹ thuật đào hay tách bóc đất đá.
 Phương pháp và kỹ thuật bảo vệ (chống tạm) trong khi thi công.
 Sơ đồ đào hay sơ đồ thi cơng trên gương.
Đào hay tách bóc đất đá là một khâu công tác quan trọng, nhằm tách phần đất đá nhất
định ra khỏi khối nguyên hay vỏ trái đất để có được khoảng khơng gian ngầm theo yêu
cầu. Cho đến nay đã có nhiều phương pháp tách, phá đất/đá được phát triển, áp dụng và
ngày càng hoàn thiện, với nhưng phạm vi áp dụng khác nhau. Khơng kể các phương

pháp thủ cơng, có thể tập hợp và phân nhóm các phương pháp tách phá đất/đá theo loại
khối đất/đá.
Các phương pháp thi cơng đào hầm (tách bóc đất/đá):
Độ rắn cứng
Độ bền
Độ bền
cao
trung bình

Độ bở rời đất
Đất dính

Độ bền
thấp

Đất rời

Đất chảy

Khoan-nổ mìn
Máy khoan đào tồn
gương (máy khoan hầm
TBM)
Máy đào từng phần gương, máy cắt
từng phần (Roadheader-RH), máy
xới
Đào bằng các máy đào xúc, xúc bốc
Máy khiên đào (Shild Machine-SM)
Đào bằng rửa lũa (sức
nước, khí nén)


NHĨM 7_KX11B

5


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
Trong các phương pháp đó, phá tách đá bằng khoan-nổ mìn và đào bằng các máy đào
từng phần gương, máy cắt từng phần hay máy đào lò (Roadheader-RH), là các giải pháp
được sử dụng rộng rãi, do vậy cũng được gọi là các phương pháp đào, phá thông thường.
Tuy nhiên, ngày nay nhờ các tiến bộ trong lĩnh vực phát triển vật liệu mới, tiến bộ trong
kỹ thuật cơ khí và các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học đá, nên đã ra đời các
công cụ và phương tiện phá vỡ đá tốt hơn, cho phép có thể mở rộng các phạm vi ứng
dụng của các phương pháp đào, phá đá. Cũng đã có nhiều dự án nhằm phối hợp phá đá
bằng các ngun lí cơ, nhiệt và hóa học.

Các phương pháp thi cơng ngầm

Phương pháp thi cơng thơng
thường

Khoan-nổ
mìn

Máy đào
xúc, máy
xới

Phương pháp thi cơng bằng máy


Máy khoan
hầm TBM

Máy đào lị
RH

Hở

II.

Có khiên

Máy khiên
đào SM

Đào từng
Đào tồn
phần
gương
gương

Kích ép
ống,
đào
hầm
nhỏ

TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP TBM.
Ngày nay, TBM là phương pháp đào hầm phổ biến nhất, là thiết bị chun dùng, có


thể cơ giới hóa được tồn bộ các khâu: đào, chống dỡ, thi công áo hầm và vận chuyển
đất thải, đã được công nhận là một trong những đột phá quan trọng về công nghệ thi
công hầm.
1. Giới thiệu:
TBM ( Tunnel Boring Machine) là thiết bị đào và làm đường hầm bằng phương
pháp nghiền nát đá, hồn tồn khơng gây nổ, cơng nghệ của Italy.

NHĨM 7_KX11B

6


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
Máy có thể được sử dụng để đào hầm ở vùng đá cứng, đất hoặc cát có lẫn các loại
tạp chất.
TBM khơng cịn là một thiết bị đơn lẻ mà thực sự có thể ví như một cơng xưởng sản
xuất. Cơng nghệ TBM khắc phục hồn tồn tình trạng sang chấn địa chất dẫn đến sự cố
sập hầm dễ mắc phải do áp dụng phương pháp khoan nổ trước đây. Ngồi ra, cơng nghệ
này cịn bảo đảm các vấn đề về mơi sinh, mơi trường.
Thiết bị TBM loại nhỏ có đường kính
5m có tổng trọng lượng lên tới 720 tấn
và có tổng chiều dài 140m

Máy khoan TBM lớn nhất được
chế tạo năm 2005 có đường kính
lên đến 15m được sử dụng cho
dự án ngầm ở Marid ( Tây Ban
Nha).

NHÓM 7_KX11B


7


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
-

2. Cấu tạo chung và sự hoạt động của máy khoan hầm TBM:
TBM là một tổ hợp thiết bị phức tạp được lắp ráp dùng để đào hầm, bao gồm:
+ Bộ phận đầu cắt với các công cụ phay cắt và các gầu 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.
Trang bị để lắp dựng hệ chống đỡ (vỏ hầm) khối nền.
Khiên che bảo vệ công nhân.
Hệ thống lái.
Các hệ thống trang bị thiết bị phía sau (hậu cần) đảm bỏa cho việc vận chuyển
vụn đát đã đào, nhân viên và phương tiện chuyên chở vật liệu, quạt thông gió và

-

các vật dụng khác.
Các bộ phận chủ yếu:
+ Đầu cắt : là một đĩa trịn trên đó gắn các hộp dao cắt và gầu đào, tốc độ quay của
đầu cắt thường khoảng 6-10 vòng/phút. Khi đĩa tròn quay, các hộp dao sẽ tiến

hành cắt vụn đất đá, sau đó gầu đào sẽ múc đất đá vụn đổ vào máng trượt sau
máy và đưa ra ngoài bằng thiết bị vận chuyển
+ Thiết bị vận chuyển : thông thường là hệ băng tải kết hợp xe goòng. Đất đá vụn từ
máng trượt đổ vào băng tải rồi chuyển lên các xe goòng để đưa ra khỏi đường
hầm.
+ Khung máy : là kết cấu thép chịu lực, các thiết bị đều được lắp đặt trên khung máy
+ Thiết bị di chuyển máy : Là hệ thống các xi lanh thuỷ lực cỡ lớn. Khi máy di
chuyển, các chân đỡ máy co vào, xi lanh thuỷ lực tỳ vào thành vỏ hầm phía sau
đẩy tồn bộ máy tiến về phía trước.
+ Nguồn động lực : bao gồm nhiều động cơ điện có cơng suất lớn cung cấp năng
lượng cho các cơ cấu khác nhau của máy
+ Thiết bị nâng : ở phía sau khung máy. Sau khi máy tiến lên phía trước, thiết bị này
sẽ tiến hành lắp vỏ hầm ngay sau đó

NHĨM 7_KX11B

8


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
+ Thiết bị điều khiển : đặt trong buồng lái ở trung tâm của máy sẽ điều khiển tất cả
các chức năng bao gồm cả tốc độ và hướng đào. Các camera sẽ cung cấp đầy đủ
cho người lái tình hình hoạt động của máy.
+ Thiết bị phụ : Cung cấp nước, khí nén, chiếu sáng … cho tổ hợp máy TB.
Khi TB có thêm vỏ thép thì chức năng của TB giống như khiên đào cơ giới. TB là
một hệ thống đảm nhiệm các chức năng: đẩy, quay xoắn, giữ ổn định khi ln chuyển,
vận chuyển đất đào, lái, thơng gió và chống đỡ nền quanh hang đào. Trong hầu hết các
trường hợp, những chức năng này có thể được thực hiện liên tục trong mỗi chu trình
khai đào.
Ngồi ra, do điều kiện địa chất thường thay đổi đột ngột nên phía trước đầu cắt

thường có một thiết bị khoan dị tiến hành khoan trước để người điều khiển có đầy đủ
thơng tin về điều kiện địa chất trước khi điều khiển máy khoan TBM làm việc.

Hình 2.1. Khiên thủy lực/ Khiên
hỗn hợp với hệ thống buồng đơi.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

NHĨM 7_KX11B

9

Đầu cắt
Vách ngăn
Đệm hơi
Tường
Ống dẫn vữa
Máy nghiền đá
Ống cấp liệu
Cơ cấu lắp ráp


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM


Hình 2.2. Các thành phần cơ bản
của máy đào hầm
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

-

Gương hầm
Bánh cắt
Buồng công tác
Vách ngăn áp lực
Trụ đẩy
Băng tải xoắn
Thiết bị lắp ráp
Phân tố vỏ

3. Phân loại:
Máy đào mui trần
Máy đào có khiên: khiên đơn và khiên đôi

3.1. Máy đào mui trần: dựa vào phản lực chống của thiết bị vào vách đá để tiến lên.

Cơ cấu làm việc của loại TBM mui trần
3.2. Máy đào TBM có khiên:

3.2.1. Máy đào TBM có khiên đơn

NHÓM 7_KX11B

10

Cấu tạo của loại TBM khiên đơn


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM

Trong khi đào tiến lên, máy dựa vào kích đằng sau tựa vào các phiến vỏ hầm đã lắp
trước đó đẩy cho mũi khiên tiến lên. Khi kết thúc một chu trình tiến lên của mũi đào các
kích đẩy phía sau sẽ co lại, máy khoan đào tạm thời ngừng các hoạt động để lắp các
phiến bê tông tiếp theo và tiếp tục một chu trình mới.
3.2.2. Máy đào TBM có khiên đơi:
1. Mâm dao
2. Khiên trước
3. Chân giữ khiên trước
4. Kích đẩy
5. Khiên sau
6. Chân giữ khiên sau
7. Máy lắp vot BT đúc sẵn
8. Tấm BT đang lắp
9. Máy khoan vượt (tạo ô)
10. Máy nâng (tấm BT và các cấu kiện)
11. Tấm BT đang lắp
12. Ống vận chuyển đất đá

Cấu tạo của loại TBM khiên đôi


Với việc sử dụng vỏ khiên đôi đã hạn chế được nhược điểm phải dừng tạm tời tiến trình
khoan đào để lắp các tấm bê tơng của loại máy khiên đơn.
NHÓM 7_KX11B

11


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
4. Ưu và nhược điểm của phương pháp:
4.1. Ưu điểm:
-

Tốc độ đào cao hơn; 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 hơn;
Vụn đất đào thải có tính chất đồng đều;
An tồn nhân lực và bảo vệ mơi trường cao hơn;
Có khả năng cơ giới hố tồn bộ q trình xây dựng;
Có thể áp dụng tối đa các cấu kiện đúc sẵn;
Có thể điều khiển tự động hố từ xa.

4.2. Nhược điểm:
-

Dạng hình học thường cố định là trịn;
Cơng 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 địi 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 đạt 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.
III. TRÌNH TỰ THI CƠNG
1. Cơng tác chuẩn bị:
- Cơng tác chuẩn bị thi công
Công tác chuẩn bị tho công chủ yếu gồm có cơng tác xây dựng giếng đứng để đưa máy
khoan TBM xuống, công tác kiểm tra lắp ráp…
- Xây dựng giếng đứng (ở đồng bằng), mở cửa hầm (vùng núi)
Do máy khoan làm việc dưới mặt đất vì thế tại vị trí mở đầu cần xây dựng một giếng
đứng dùng để tiến hành lắp ráp. Còn tại điểm cuối lại cần xây dựng một giếng đứng nữa
để tháo dỡ và cẩu lên mặt đất. Ngoài ra, vào giữa tuyến đường hầm hoặc tại vị trí đường
cong có bán kính nhỏ cần xây dựng giếng đứng trung gian để kiểm tra sửa chữa và
chuyển hướng.
Mặt bằng công trường để lắp đặt và vận hành máy TBM yêu cầu phải có đủ diện tích
lớn, các đường dẫn vào cơng trường đủ rộng để lưu hành thiết bị và vận chuyển vật liệu
đào.

NHÓM 7_KX11B

12


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
Trong giếng đứng lắp ráp bố trí sàn lắp ráp. Sàn lắp ráp khiên bình thường bằng kết
cấu thép và kết cấu bê tơng cốt thép. Trên sàn được đặt đường ray để chịu trọng lượng
khiên và các tải trọng khác khi khiên di chuyển. Hai thanh ray đỡ khiên phải lắp ráp kiên
cố, phương hướng chuẩn xác bảo đảm cho khiên không phát sinh lúc lắc đong đưa khi

kích được đẩy lên và dễ dàng khi đẩy lên. Khoảng cách giữa hai ray lớn hay nhỏ do
đường kính khiên quyết định, mặt ray cao bao nhiêu do thiết kế đường hầm và yêu cầu
thi công quyết định.

2. Đào/cắt đất đá (bao gồm cả phương pháp chống đỡ)

Công tác chống đỡ được thực hiện theo trình tự phù hợp, có chú ý đến điều kiện đất
đá, ngay sau khi khai đào để sớm phát huy khả năng chống đỡ của đất đá xung quanh.
Khi dùng bê tông phun cùng với hệ thống chống đỡ bằng thép làm hệ thống chống đỡ
ban đầu phải phun bê tông cẩn thận để cho mặt sau của hệ thống chống đỡ bằng thép
khơng có chỗ hở. Nếu có lỗ hở trên hệ thống chống đỡ bằng thép thì phải trám lại bằng
xi măng nhão, v..v… Khi xây dựng các hệ thống chống đỡ cần xác định trình tự xây
dựng để cho chức năng của mỗi bộ phận thể hiện đầy đủ trong sử dụng thực tế nhằm đạt
hiệu quả của toàn thể hệ thống chống đỡ với sự quan tâm đúng mức đến các điều kiện
đất đá.
Trong điều kiện đất đá yếu thì phải phun bê tơng ngay sau khi khai đào để giảm đến
tối thiểu sự sập gương và làm xáo động vùng xung quanh.
Trong khi thực hiện cơng việc chống đỡ, gặp những trường hợp có các điều kiện
chống đỡ khơng bình thường thì phải gia cố ngay. Chỗ nào dự đốn có nhu cầu gia cố
NHÓM 7_KX11B

13


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
hoặc một việc tương tự như vậy được dự đốn thì phải dành máy móc và vật tư để ứng
phó ngay với việc đó. Khi có yêu cầu thay thế các hệ thống chống đỡ thì phải áp dụng
các biện pháp cần thiết sau khi xem xét độ an tồn của cơng việc và sự dịch chuyển có
thể có sau đó do sự thay thế này gây ra.


2.1. Bê tơng phun:
Có hai loại bê tông phun: phương pháp trộn khô và phương pháp trộn ướt. Sự khác nhau
giữa hai phương pháp là sản xuất loại bê tông trộn và bê tông trát. Phương pháp được
chọn sẽ phụ thuộc vào ưu điểm và nhược điểm, quy mô xây dựng, các điều kiện, khối
lượng bê tông phun, v..v..

Sơ đồ hệ thống các phương pháp phun bê tông

Để cải thiện cường độ của bê tông phun chống lại sự hư hỏng cục bộ và ngăn ngừa
bê tông bong ra, nên dùng bê tơng có cốt là sợi thép trộn với sợi. Cũng nên dùng những

phương pháp ít tạo bụi và ít bắn tung toé, rơi vãi bằng cách kiểm sốt lượng nước thích
hợp trên bề mặt của cốt liệu và xi măng trộn, v..v…
Máy phun bê tông được lựa chọn trên cơ sở áp suất bơm, lưu lượng bơm phù hợp với
lượng bê tông phun một lần và các điều kiện của đất đá.

Mục
Quản lý bê

Phương pháp phun bê tông khô
Điều chỉnh tỉ số nước/xi măng khi

Phương pháp phun bê tông ướt
Quản lý tương tự như bê tông

tông

hàm lượng nước trong cốt liệu ảnh

thường. Phải chú ý đến độ sụt, thể


NHÓM 7_KX11B

14


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
hưởng đến trộn.

tích bê tơng phun và áp suất phun bê

Khoảng cách

Có thể đến 300m, nhưng tốt nhất nên

tông
Khoảng vận chuyển bằng máy bơm

vận chuyển
Bụi, Bong ra
Cỡ máy
Khả năng thực

giới hạn ở 150-200 m.
Thường là khối lượng lớn, nhiều
Nhỏ – trung bình
Tầm quan trọng của việc quản lý

thường có thể đến 100 m.
Thường là khối lượng nhỏ, ít

Lớn
Tầm quan trọng của việc quản lý độ

hiện khác

nước trên mặt cốt liệu mịn. Có khả

sệt. Giữa trộn và phun bê tơng có

năng để cốt liệu trong một khoảng

một khoảng thời gian giới hạn.

thời gian dài giữa trộn và phun bê

Cần phải lau chùi máy móc khi phun

tông.

bê tông xong hoặc bị gián đoạn.

Dễ dàng lau chùi thiết bị. Phù hợp để

Cần phải thải nước rửa đã dùng tại

chia mặt cắt có diện tích nhỏ thành

xưởng trộn và phun bê tông.

nhiều phần và phun bê tông từng

phần.

 Những công việc phun bê tông:
Phun bê tông cần được thực hiện càng sớm càng tốt, sau khi khai đào và dọn hết đất
đá vỡ vụn, v..v.. Trường hợp dùng lưới thép thì phải bắt chặt lưới lên bề mặt đất đá. Khi
phun bê tơng phải giữ vịi phun thẳng góc với bề mặt, đầu dây phun cách bề mặt một
khoảng phù hợp, bê tông phun với vận tốc va chạm hợp lý để cho lượng bê tơng rơi vãi
ít nhất có thể. Phải điều khiển thao tác để ngăn ngừa bê tông bị tắc. Phun bê tông phải
làm cho bề mặt khai đào gồ ghề trở thành bằng phẳng, khi dùng hệ thống chống đỡ bằng
thép thì phải phun bê tông cẩn thận để cho bê tông và hệ thống chống đỡ bằng thép hòa
nhập với nhau. Nơi nào cần thiết thì phải áp dụng các biện pháp khử bụi và cơng nhân
phải có trang phục bảo hộ lao động tại nơi phun bê tơng. Ở những nơi có dịng nước
chảy vào hầm thì phải áp dụng những biện pháp phù hợp khi phun bê tơng.

NHĨM 7_KX11B

15


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM

Phương pháp phun bê tơng ở nơi dịng nước chảy vào hầm.

2.2.

Neo đá:

Cơng tác khoan lỗ đặt neo đá chiếm một tỉ lệ lớn trong chu kỳ khai đào, do đó máy
khoan phải làm việc hiệu quả và được lựa chon phù hợp với các điều kiện đất đá, kích
thước và hình dạng mặt cắt đường hầm, phương pháp khai đào, loại, chiều dài và số

lượng neo đá. Để lắp neo đá vào lỗ khoan thường dùng các máy khoan đặt trên cột có
các bộ gá hoặc búa kiểu cuốc chim với mũi choòng. Khi phải dùng vữa xi măng để làm
chất dính kết hồn tồn thì trên giàn máy khoan có lắp máy bơm và máy trộn vữa. Các
máy bơm thủy lực hoặc máy khác được sử dụng vào việc kéo dài neo đá nhằm tạo ra sự
liên kết ma sát.
Khoan lỗ để neo đá bằng cần và mũi khoan phù hợp được xác định trước theo vị trí,
hướng, chiều sâu và đường kính. Để bảo đảm đường kính lỗ khoan đã xác định trước địi
NHĨM 7_KX11B

16


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
hỏi phải chọn cần khoan và mũi khoan phù hợp. Đặc biệt đối với đá mềm hoặc đất phải
cảnh báo rằng đường kính lỗ khoan thực tế có xu hướng rộng quá mức buộc phải dùng
nhiều vật liệu kết dính hoặc khơng đủ độ bền liên kết. Phải sự chú ý đặc biệt đến liên kết
ma sát bởi vì sự liên kết này chỉ dựa vào lực ma sát trực tiếp giữa neo đá và đất đá xung
quanh. Phải thổi sạch hết bụi khỏi lỗ khoan trước khi lắp đặt neo đá vào để việc tra neo
đá vào lỗ khoan được trơn tru và đạt được độ bền liên kết đã định trước. Khi khoan trong
đất và đá mềm yếu cần tránh lạm dụng nước rửa vì nó dụng như một vịng đệm làm cho
đường kính lỗ tăng lên và lỗ khoan bị xáo trộn.
Neo được lắp vào lỗ đến một độ sâu và phun vữa dính kết để đạt được độ bền liên kết
xác định trước. Để neo đá đáp ứng tốt chức năng thì, sau khi lắp neo vào lỗ, các tấm
đệm, vòng đệm, v..v.. phải bắt vào neo sau khi trám bê tông và dùng đai ốc bắt chặt tấm
đệm vào bề mặt khai đào bảo đảm tấm đệm tiếp xúc chặt với bề mặt khai đào hoặc bề
mặt bê tông phun.
Các vì thép phải chống đỡ phần lớn tải trọng ban đầu, vì vậy chúng cần được lắp đặt
ngay sau khi khai đào hoặc khi có lớp bê tơng phun đầu tiên. Khi lắp đặt vì thép, phải
dọn thật sạch mặt đất dưới chân vì thép nhằm bảo đảm khả năng chịu tải. Cần có biện
pháp đề phịng vì thép bị vặn hoặc bị rơi trong khi lắp đặt. Phải nối vì thép bằng bu lơng

giằng với những vì thép đã được lắp đặt trước. Để việc lắp đặt vì thép đúng theo thiết kế,
vì thép và bê tơng phun phải hòa nhập thành một hệ thống. Muốn đạt được kết quả như
vậy phải phun bê tông cẩn thận sao cho khơng có lỗ trống phía sau vì thép hình vòm.
3. Bốc xúc và vận chuyển đất đá.
Kế hoạch bốc xúc đất đá cần phù hợp với điều kiện đất đá, điều kiện địa điểm, kích
thước mặt cắt ngang đường hầm, chiều dài đường hầm, độ dốc, phương pháp khai đào,
hệ thống truyền động trong đường hầm, loại máy bốc xúc, v..v.., và cự ly vận chuyển đến
bãi thải, điều kiện tuyến đường, hệ thống tiếp nhận tại bãi thải, v..v…
Để chọn máy bốc xúc phải xem xét sự hài hòa về năng suất của từng bộ phận hợp
thành. Gần đây nhiều máy bốc xúc sử dụng động cơ diesel hoặc động cơ điện. Khi dùng
máy bốc xúc động cơ diesel, điều quan trọng là mỗi máy bốc xúc có một máy thốt khí
thải.

NHĨM 7_KX11B

17


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
Có ba phương pháp vận chuyển: bằng ơ tơ, bằng xe bánh xích và bằng đường sắt.
Vận chuyển bằng ô tô gồm xe tự lật trọng tải nhỏ và xe tải lớn (20 – 40 tấn). Vận chuyển
đường sắt bằng xe tuyến. Các kiểu vận chuyển khác dùng công-te-nơ, băng tải, thùng,
v..v... Khi dùng máy khoan đường hầm để khai đào gương nhỏ thì có thể dùng phương
pháp vận chuyển bằng nước.
Mục
Vận chuyển đường bộ
Vận chuyển đường sắt
Thiết bị xây dựng Không yêu cầu thiết bị xây dựng Yêu cầu một số thiết bị xây dựng
bên ngoài


đặc biệt nào

đặc biệt và các điều kiện địa điểm

Bề mặt đường bộ/ Cần bảo dưỡng bề mặt đường. Cần Nền đường khơng bị hư hỏng có
đường ray

có biện pháp bảo dưỡng toàn bộ mặt thể dùng cho mọi điều kiện đất đá,
đường trong điều kiện đất đá mềm cứng cũng như mềm

Hạn chế độ dốc

hoặc có lượng nước chảy vào lớn
Ít hạn chế

Hạn chế mặt cắt

Thường đến 15o
Thường đến 2o
Khơng phù hợp với đường hầm có
So với cách vận chuyển
mặt cắt nhỏ

Thiết bị thơng gió

Hạn chế phát sinh

đường bộ, có thể dùng trong

những đường hầm có mặt cắt nhỏ

Cần thiết bị thơng gió tương đối lớn Trường hợp sử dụng đầu máy chạy
ngay cả khi phương tiện vận chuyển điện, có thể dùng thiết bị thơng gió
có trang bị máy thốt khí thải

nhỏ hơn so với đường ô tô

Phải xem xét cẩn thận diện tích bãi thải đá dựa vào lượng đá, phương pháp vận
chuyển, điều kiện vận chuyển, những hạn chế về tiếp nhận, v..v.. để không gây ảnh
hưởng bất lợi cho vận tốc khai đào.
Trong khi bốc xúc đá, cần bảo đảm an tồn, khơng gây hư hỏng các hệ thống chống
đỡ, các thiết bị tạm thời hiện có, cần điều phối các phương tiện vận chuyển đá hiệu quả
và an tồn, khơng q tải, phải có đủ ánh sáng, thơng gió và thực thi những biện pháp
chống bụi tùy đặc điểm của đất đá.
Trong trường hợp vận chuyển bằng ơ tơ, cần kiểm sốt giao thơng tại chỗ có xe chạy
lùi hoặc đổi chiều trong khu vực có người. Trong trường hợp vận chuyển bằng đường sắt

NHÓM 7_KX11B

18


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
cần phải chọn một phương pháp có năng suất bởi vì hiệu quả của sự thay đổi cách bốc
xúc đá lên toa xe có ảnh hưởng đến toàn bộ khu vực làm việc.
Ngoài việc vận chuyển đất đá, cần bảo đảm vận chuyển người, thiết bị, vật tư an toàn
bên trong đường hầm. Khi sử dụng động cơ đốt trong thì phải chú ý đến khí thải và nếu
cần thì phải có biện pháp phịng ngừa phù hợp.
4. Lắp dựng, hồn thành vỏ chống
Khn dùng vào việc đổ bê tông vỏ hầm chia thành loại di động và loại lắp ghép.
Loại khuôn di động được thiết kế thành một cụm riêng rẽ gồm bệ và khn di động.

Khn lắp ghép địi hỏi khn và các panen bằng thép lắp lại và tháo ra mỗi khi đổ bê
tông. Chỉ dùng loại khuôn lắp ghép ở nơinào mà việc sử dụng khuôn di động bị hạn chế
do quá cong hoặc ở những nơi đường hầm mở rộng, hoặc khi phải đổ sớm lớp bê tông
vỏ hầm thứ hai để ổn định đất đá, ví dụ khi thi công ở cửa hầm.
Chiều dài của khuôn di động hay là khẩu độ của một mặt đổ bê tông cần phải xác
định dựa vào sự xem xét tiến độ, năng suất đổ bê tông và độ cong của những mặt cắt
cong. Thường sử dụng chiều dài 9 -12 m vì đổ bê tơng khẩu độ dài hơn chắc chắn có vết
nứt do độ sụt vì nhiệt hoặc độ sụt khi khô.
Khuôn phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Khuôn di động có cấu tạo bảo đảm độ di động và độ cứng.
- Khn lắp ghép có cấu tạo thuận tiện cho việc lắp và thá.
- Khn có lỗ ở những vị trí thuận lợi để đổ bê tơng và kiểm tra.
- Khn có cấu tạo đảm bảo an tồn cho phương tiện di chuyển trong phạm vi của
khuôn.
Vách ngăn được thiết kế để chịu áp lực khi đổ bê tông và phải lắp đặt sao cho bê
tông không bị rị.
Trình tự đổ bê tơng vỏ hầm được xác định dựa vào phương pháp khai đào và các yếu
tố khác. Thời gian thi công lớp bê tông vỏ hầm được xác định theo trạng thái của đất đá
và hệ thống chống đỡ, mục đích của bê tơng vỏ hầm và các vấn đề khác. Trong khi thi
công lớp bê tông vỏ hầm phải cố gắng tránh nứt.
Để trộn bê tông vỏ hầm tại công trường phải xác định vật liệu, phương pháp đổ bê
tông và các yếu tố khác trên cơ sở của hỗn hợp quy định. Sau khi trộn, bêtơng được vận
NHĨM 7_KX11B

19


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
chuyển đến cơng trường trong khoảng thời gian quy định bằng xe trộn chuyên dụng để
ngăn ngừa sự chia tách vật liệu và hỗn hợp với các thành phần khác.

Khi đổ bê tông phải áp dụng những phương pháp phù hợp để rót đầy bê tông vào
khuôn. Cần thận trọng đặc biệt khi đổ bê tơng ở đỉnh vịm. Cơng tác đổ bêtơng cần bảo
đảm các u cầu sau:
-

Bê tơng phải kết lại hồn tồn, vật liệu khơng thể chia tách và tràn ra ngồi

khn, khơng để lại chỗ rỗng.
-

Vận tốc đổ bê tơng giữ ở mức hợp lý để đổ liên tục.
Phải có những biện pháp đối phó phù hợp nhằm đề phịng giảm sút chất lượng

của bê tơng khi có dịng nước chảy vào hoặc các vũng nước.
IV.
CƠNG TRÌNH THỰC TẾ
Cơng nghệ TBM đã được áp dụng lần đầu tiên ở nước ta tại cơng trình Thủy Điện
Đại Ninh (Bình Thuận).
Đường hầm dẫn nước cơng trình thủy điện Đại Ninh dài 11km, dài nhất Đông Nam
Á hiện nay. Với công nghệ TBM thời gian thi cơng rút xuống chỉ cịn khoảng 2 năm so
với 9 năm nếu thi công theo phương pháp khoan nổ bình thường. Theo tiến độ thì đến
cuối năm 2006 đường hầm dẫn nước từ độ cao 630m ở Lâm Đồng xuống nhà máy Thủy
điện Đại Ninh (Bình Thuận) sẽ phải hoàn tất để đến cuối năm 2007 phát thử điện.
Thiết bị đào hầm đặc biệt (TBM) không cần khoan nổ này thực chất là một tổ hợp
máy đào hiện đại, trị giá khoảng 8 triệu USD, được nhập khẩu trọn bộ từ Italia.Tổng
chiều dài của hệ thống thiết bị là 191 mét, bao gồm phần đầu khoan 12,35 mét, đầu máy
đào được gắn 37 mũi khoan và các thiết bị phụ về hệ thống khí nén, thủy lực, hệ thống
băng chuyền đất đá ra, thiết bị lắp bê tông đúc sẵn, trạm trộn và máy bơm vữa. Tốc độ
thi công hầm kể cả đào và lắp vỏ bê tơng hầm bằng thiết bị TBM bình qn 400-450
m/tháng, tăng gấp nhiều lần so với phương pháp thi công bằng khoan nổ thơng thường

(chỉ đạt bình qn 60-80m/tháng). Đặc biệt, máy luôn luôn ở trong đường hầm từ khi bắt
đầu đào và chỉ rời khỏi đường hầm khi thi công xong tồn bộ. Ngồi ra, cơng trình cịn
sử dụng những máy móc, thiết bị lớn như xe tải có sức chở 45 tấn.. để đảm bảo đẩy
nhanh tiến độ thi cơng cơng trìnhTBM có thể đào tồn diện mặt cắt đường hầm có

NHĨM 7_KX11B

20


TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP KHOAN HẦM TBM
đường kính 5,48 mét không cần khoan nổ. Ban quản lý dự án thủy điện Đại Ninh cho
biết, trị giá của hệ thống TBM là 8 triệu bảng Anh, tương đương 15 triệu USD.
Ông Nguyễn Bá Mẫn - Trưởng Ban Quản lý dự án Thủy điện 6 - Tổng Công ty Điện
lực Việt Nam cho biết: "Áp dụng công nghệ mới này sẽ không bị khoan nổ và cũng
không phải bù thêm bê tông. Dùng phương pháp cũ mỗi lần nổ mìn thì đầy bụi khói,
chất độc hại phun ra. Bên cạnh đó, cịn bị đào lẹm khiến cho phải đổ bê tông bù lẹm".
Theo ông Hashiguchi – PGĐ Liên Doanh Kajima Kumagai Sông Đà - Dự án Thủy
điện Đại Ninh, đây là công nghệ đào hầm tiên tiến nhất hiện nay. Công nghệ này đã
được áp dụng phổ biến ở các nước Châu Âu như Pháp, Ý và Nhật Bản. Lần đầu tiên
công nghệ này được chuyển giao cho khoảng 100 công nhân Cavico Việt Nam. Dự tính
đường hầm này sẽ hồn thành đúng tiến độ là 22 tháng và đạt các tiêu chuẩn chất lượng.
Việc đưa vào sử dụng công nghệ đào hầm TBM sẽ góp phần rút ngắn thời gian thi
cơng Nhà máy Thủy điện Đại Ninh. Chúng ta sẽ sớm có thêm một mạng lưới điện quốc
gia với sản lượng điện hàng năm là 1,2tỷ KWh, đáp ứng nhu cầu bức bách về tình trạng
thiếu điện trong sinh hoạt sản xuất ở nhiều địa phương trong cả nước.

NHÓM 7_KX11B

21