Thi công bằng phương pháp đào hầm nông (P1)

Trong thi công xây dựng đường hầm nông, có khi do yêu cầu môi trường xung quanh và một số điều kiện khác phải dùng phương pháp đào ngầm.
Phương pháp đào ngầm nông tham khảo nguyên lý cơ bản của phương pháp Áo mới (New AustrianTunnelling method – NATM). Trong khi đào dùng nhiều biện pháp thi công bổ trợ 
gia cố vi nham, huy động đầy đủ tính năng tự chịu tải của vi nham, sau khi đào xong che chống kịp thời bịt kín thành vòng. Đó là một loại kỹ thuật thi công tổng họp, làm cho vi nham và che chống cùng phát huy tác dụng hình thành một hệ thống che chống liên họp, khống chế một cách có hiệu lực đối với những biến dạng quá lớn của vi nham. Khi dùng phương pháp đào ngầip nông cần tiến hành phân tích so sánh với phương pháp đào dưới nắp, đào lộ thiên, phương pháp đào bằng khiên v.v… về các mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường.
.1. Giói hạn chiều sâu thi công đuửng hầm bằng phương pháp đào ngầm.
Dựa vào bề dày lớp phủ trên đường hầm khác nhau mà chia ra hầm đào sâu và nông.
Đường hầm chôn cạn, bề dày lóp đất phủ rất mỏng, nói chung ảnh hưởng của phương pháp đào nông có thể lan đến mặt đất.
Dựa vào ứng suất phân bố lại do đào đường hầm gây nên làm nguyên tắc để cân nhắc xem có lan đến mặt đất hay không, trong điều kiện thi công bằng phương pháp mỏ, người ta dùng công thức kinh nghiệm trị số giới hạn bề dày lớp đất phủ h để xác định độ nông sâu của đường hầm:

Trong đó: ha – Chiều cao tính toán tải trọng thẳng đứng của đường hầm sâu (m); ha = (0,025 + 0,045B) 26_s (công thức thích họp với B > 5m).
Trong đó: s -.Loại vi nham, nếu vi nham loại III thì s = 3; B – Chiều rộng hầm đào (m)
Khi chiều sâu lóp đất phủ trên đường hầm h nhỏ hơn h thì đường hầm là nông.
Khi tính toán h , trong vi nham loại I—111 người ta lấy trị số lớn nhất; Khi có cấu tạo địa chất không lợi cho độ ổn định của đất núi, cần tăng trị số h lên; Nếu ta không dùng phương pháp nổ phá mà lại dùng phương pháp phun neo, h có thể lấy nhỏ đi; Khi chiều rộng hầm lớn thì phải dùng trị số h|5 cao.
Đối với vùng vi nham mềm yếu, để phán đoán một cách tương đối chuẩn xác tính chất nông sâu của dường hầm, có thể thông qua giai đoạn thí nghiệm tiến hành đo đạc thực tế tải trọng rồi dùng tỷ số áp lực đo thực tế (P) trên trọng lượng cột đất thẳng đứng (yh) để xác dinh xem đường hầm nằm trong loại sâu hay nông. Tiêu chuẩn đê phân biệt có thể tham khảo trị số kinh nghiệm sau:
Khi p / yh < 0,4 thì đường hầm chôn sâu;
p / yh > 0,4 thì đường hầm chôn nông.
Có khi p / yh > 0,6, đó là đường hầm siêu nông. Đường hầm siêu nông dưới tác dụng che chống của thời kì đầu, khi vi nham biến dạng dẻo trong tình hình bình thường có thể lan đến mặt đất, tàng đất phủ sẽ phát sinh chuyển vị lún toàn bộ.
4.4.1. Đặc điểm kỹ thuật thi công bằng phương pháp đào hầm nông
(1) Biến dạng vi nham lan đến mặt đất
Trong thi công đường hầm nông ảnh hưởng đào sẽ lan tới mặt đất. Đe tránh phá hoại vật kiến trúc trên mặt đất và mạng đường ống chôn ngầm trong đất đồng thời bảo vệ cảnh quan tự nhiên trên mặt đất, khắc phục ảnh hưởng giao thông qua lại, thích ứng càng tốt với yêu cầu môi trường xung quanh, thì cần khống chế một cách chặt chẽ biến dạng lún trong đất và trên mặt.
vè lượng biến dạng mà nói, không chỉ biến dạng lún trục tiếp do việc đào hầm trong vi nham gây ra, mà còn phân tích cả biến dạng do tính mèm của hệ thống che chống vi nham gây ra cũng như chuyển vị toàn khối kết cấu của nèn móng bị lún trong các giai đoạn thi công gây ra.
(2) Yêu cầu độ cứng che chống hệ chống cải tạo tầng đất
So với đường hầm nằm sâu, biến dạng cho phép của đường hầm nông cũng khác nhau. Khi thi công bằng phưcmg pháp đào ngầm đường hầm chôn nông, thòi gian che chống phải hết súc vượt lên trước, độ cứng che chống cũng phải tăng lên một cách thích đáng nhằm để khống chế biến dạng lún sụt trong đất cũng như đất mặt.
Ngoài việc phải lựa chọn phương pháp đào, phương thức c.he chống cùng công nghệ thi công thoả đáng ra, còn phải thường xuyên phải dùng biện pháp tiến hành cải thiện điều kiện vi nham ở phía trước. Đó là những biện pháp nhằm khống chế biến dạng lún sụt của địa tầng.
(3) Thông qua một đoạn thực nghiệm để chỉ đạo thiết kế và thi công
Do tính phúc tạp của môi trường xung quanh cũng như địa chất vùng xây dựng đường hầm. Luôn luôn cần lựa chọn một đoạn công trình có điều kiện địa chất và tình hình kết cấu mang tính tiêu biểu làm một đoạn thục nghiệm. Sau khi đã tiến hành thiết kế kết cấu, chọn phương án thiết kế thi công, lập kế hoạch thục nghiệm và đo đạc xong, khỏi công trước đoạn đó.
Trong quá trình thi công cần tiến hành quan sát, đo đạc, phân tích và nghiên cứu tình hình biến dạng lún sụt xảy ra trong đất và đất mặt kết cấu che chống cùng trạng thái ứng suất trong vi nham, mức độ ảnh hưởng đến môi trường và mặt đất.
Các số liệu thu được trong giai đoạn thực nghiệm thi công, có thê dùng phương pháp đối chiếu lại đê điều chỉnh các tham số cơ học cho phù hợp thực tế hon của vi nham và trên cơ sở đó tiến hành tính toán phân tích cơ học đối với thiết kế cũ đã làm.
Thông qua nghiên cứu phân tích đối với đoạn đã thi công thục nghiệm, ngoài việc tiến hành ưu hoá phương án thiết kế và thi công ra, lại cần tiến hành nghiệm chứng đối vói số liệu đo đạc và tiêu chuẩn quản lý.