Che chống lần đầu

1. Khái niệm cơ bản về che chống lần đầu
Sau khi đào đường hầm xong, trừ khi nham thạch hoàn toàn tự ôn định không cần che
chống ra thì ở chỗ nham thạch không đủ năng lực ổn định cần phải che chống mcri có thê làm cho nham thạch đi vào trạng thái ổn định, như vậy được gọi là che chống lần đầu. Khi cần thiết, còn phải tiến hành phun vữa gia cố nham thạch và bịt nước, sau đó mới có thê đào, như vậy gọi là cải địa tầng. Cân nhắc đến thời hạn phục vụ rất lâu dài sau khi đường hầm đưa vào sứ dụng, khi thiết kế phải dùng bê tông hay bê tông cốt thép để xây vỏ bên trong bảo đảm ổn định lâu bền, giảm thiểu lực cản và đạt mĩ quan cho đường hầm trong quá trình phục vụ, được gọi là che chắn lần hai.
Như vậy che chắn lần đầu là biện pháp công trình bảo đảm ôn định và an toàn cho đường hầm trong thời gian thi công; che chắn lần hai là biện pháp công trình bảo đảm ổn định và an toàn vĩnh cửu cho đường hầm sau này. Che chống lần đầu cộng thêm che chóng lần hai, cấu thành vỏ hàm kiểu ghép.
Che chống lần đầu chủ yếu dùng neo và phun bê tông để che chóng vi nham, đó là hình thức và phương pháp che chống cơ bản nhất và thường thấy nhất trong công trình đường hầm hiện đại.
Che chống lần đầu thi công xong sẽ trở thành một bộ phận của kết cấu chịu tải có tính vĩnh cửu. Nó sẽ cùng vi nham cấu thành hệ thống kết cấu đường hầm chịu tải vĩnh cửu. về điểm này, che chống lần đầu khác với hệ thống bằng cấu kiện thép gỗ đã dùng trong phương pháp thi công truyền thống. Hệ chống bằng cấu kiện khi ghép khuôn xây vỏ hầm thường phải tháo dỡ, tức không phải dùng làm két cấu chịu tải vĩnh cửu mà đó chỉ là hệ chống tạm thời.
2. Đặc điểm công trình che chống bằng phun neo
Phun neo che chống khác với hệ chống bằng cấu kiện, dù trong công nghệ thi công hay tác dụng cơ lý đều có một số đặc điểm:
(1) Tính linh hoạt: Che chống bằng phun neo là một hình thức che chống được tiến hành ghép các bộ phận che chống một cách thích đáng như: phun bê tông, lắp neo, mạng cốt thép v.v…, chúng cũng có thể sử dụng đơn độc hay cũng có thể sử dụng tô họp.
Hình thức tổ họp và tham số che chống của chúng có thê căn cứ vào trạng thái ổn định của vi nham, phương pháp và tiến độ thi công, hình dạng và kích thước đường hầm V.V…. để lựa chọn và điều chỉnh. Chúng cũng có thể dùng để gia cố cục bộ, để gia cố toàn khối; chúng cũng có thể được thi công xong một lần hay cũng có thể hoàn thành lần lượt theo trình tự. Thể hiện đầy đủ nguyên tắc: “Trước mềm sau cứng, cung cấp theo yêu cầu”.
(2) Tinh kịp thời: Che chống bằng phun neo có thê nhanh chóng phát huy tác dụng che chống sau khi thi công xong. Cái đó không chỉ biểu hiện về mặt thời gian, tức là phun bê tông và gài neo đèu có tính năng chịu tải sớm, khi nào cần đến chúng, chúng sẽ phát huy tác dụng, mà còn biếu hiện về mặt không gian, tức là phun bê tông và cắm neo có thể trên một mức độ lớn, bám thật sát mặt đào mà thi công, thậm chí có thể dùng neo tiến hành che chống trước lúc đào. Tuy nhiên, ưu điểm lớn nhất của hệ che chống bằng cấu kiện là kịp thòi chịu tải, nhưng phun neo có thể có tác dụng cũng có ưu điểm như vậy cũng kịp thời chống đỡ, thậm chí còn có tác dụng che chống vượt lên trước, và cũng có thể dung nạp cấu kiện che chống cùng tham dự công tác (như giá thép chống tạm).
(3) Tính dán chặt: Phun bê tông có thể làm cho toàn bộ nham thạch xung quanh hầm dính kết chặt với nhau, do đó mà chống lại được lực cắt và lực trương nở giữa các khối đá dọc theo các vết nứt.
về mặt két cấu toàn khối thì phun bê tông bù đắp các khe hở trên vách hầm, làm cho vách hầm tròn trĩnh, do đó giảm được ứng suất tập trung.
Phun bê tông còn có thể làm cho neo và mạng cốt thép tăng thêm tác dụng neo giữ, tác dụng hiệp đồng với nhau, do đó mà tăng cường sự gắn kết neo hữu hiệu để che chống đối với nham thạch vây quanh, thể hiện rõ nham thạch kết hợp che chống “nhất thể hóa”. Đó là tư tưởng phân tích sức bèn và thiết kế kết cấu của đường hầm hiện đại.
(4) Tính thâm nhập: Neo có thể thâm nhập vào trong lòng nham thạch ở một độ sâu nhất định, có tác dụng neo giữ nham thạch. Tác dụng đó là hiệu quả của hệ thống neo theo hướng đường kính có mật độ nhất định. Hệ thống neo trong vi nham hình thành một khu neo giữ với một độ dày nhất định. Tính toàn khối và cường độ của nham thể trong vùng neo giữ được nâng cao và tăng cường, trạng thái phân bố ứng suất cũng được cải thiện. Năng lực chịu tải và tính ổn định của chúng cũng nâng cao rõ rệt. Khi đó, tính ổn định của đường hầm trên thực té là do năng lực chịu tải và năng lực ổn định của các khu neo giữ.
Trong vi nham cắm thêm neo cũng tương tự như trong bê tông đặt cốt thép (bê tông cốt thép), có thể gọi là nham thạch thêm cốt thép hoặc đất thêm cốt thép.
Ngoài ra, dọc theo trục đường hầm người ta thường cắm một số neo hoặc ống thép nhất định vượt lên trước. Như vậy, chúng cũng đi sâu vào vi nham và có tác dụng che chống trước. Chúng cũng thường xuyên kết họp với hệ thống neo, phun bê tông cùng hiệp đồng phát huy tác dụng. Việc làm này nói chung dùng để xử lý mặt đào không ổn định cũng rất có hiệu quả.
(5) Tính mềm: Che chống bằng phun neo là cách che chống mang tính mềm. Neo có thể điều tiết biến dạng của vi nham một cách tương đối tiện lợi, cho phép vi nham được biến dạng hữu hạn, có nghĩa là cho phép khu biến dạng dẻo của vi nham có độ phát triển thích đáng, nhằm phát huy năng lực chịu tải của vi nham.
Như trên đã nói, căn cứ vào phần lớn thực tế công trình và phân tích lý luận đã chứng tỏ: nham thể rời rạc trong tuyệt đại đa số trường họp (sau khi bị đào xong) có độ biến dạng vừa phải có lợi cho việc phát huy năng lực chịu tải của vi nham, nhưng nếu biến dạng quá độ thì cũng có thê gây ra sụt lở. Do vậy, yêu cầu phải che chống kịp thời thì có thể hạn chế biến dạng quá độ và vi nham tự thân không bị phá hoại. 
Phun neo che chống có thể thỏa mãn yêu cầu trên rất tốt. Phun bê tông vào nham thể chỉ có thể phun được rất mỏng, nhung làm cho bê tông và nham thể két dính mật thiết có tính mềm, vả lại lóp mèm đó lại có thể thông qua phun nhiều lóp, nhiều lần có thêm sợi thép và mạng lưới cốt thép càng tăng thêm chất lượng. Ngoài ra neo cốt thép có tính dẻo nhất định, chúng có thể cho phép nham thể chịu biến dạng tưong đối lớn, thậm chí có thể cùng với nham thể được gia cố chuyển vị toàn khối mà vẫn có thể tiếp tục làm việc không mất tác dụng.
(6) Tính khép kín: Phun bê tông có thể bịt kín vi nham một cách toàn diện và kịp thời, loại bịt kín này không chỉ ngăn chặn khí ẩm và nước xâm thực đối vói vi nham, giảm thiểu nham thể ngậm nước hóa mềm và trương nở, mà còn ngăn chặn biến dạng của vi nham một cách có hiệu quả, làm cho vi nham sớm đi vào trạng thái co ngót đầy đủ.